诺顿定理短路电流怎么求(短路电流的实用计算方法)
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面对复杂的直流道路,很多人都不知所措,不知道该如何下手,今天就给大家一个招,保证你轻松克服所有的电路问题,那就是三招
三大定律:欧姆定律,柯希霍夫电流定律,柯希霍夫电压定律
五种方法:支路电流法、叠加原理、Davinan定理、NORTON定理、节点电压法。
下面将详细解释这一点
第一个重要定律:欧姆定律:当我们在初中刚接触电气工程的时候,首先学习这个著名的定律,它反映了一个导体(电阻)和通过它的电流以及两端电压的关系R=U/I。对于一个完整的电路,另一个与之相关的公式是完整的电路欧姆定律,它考虑了电源的内阻,这相对简单,但记住,它们是计算线性电阻的重要定律,一个支路。欧姆定律是对支路电压、电流和电阻的约束。
图1欧姆定律
基尔霍夫定律,有些人叫它基尔霍夫定律,没关系,不讲细节,是音译。
第二个重要定律:基尔霍夫电流定律(KCL),也称为基尔霍夫第一定律:在任何时刻,流入一个节点的电流的代数和等于流出该节点的电流的代数和;广义节点:不是节点,可以是电路。该定律可以用来判断两个电路之间的当前关系。例如,如果两个电路之间只有一根导线,那么这根导线中的电流为零。
需要注意的是,在计算电路方程时,如果流入节点的(+)号和流出节点的电流(-)在方程的一侧,则电流的代数和为零;如果它在等式的两边,那么流入等于流出,没有正号和负号。I1+I2=I3+I4,或者I1+I2-I3-I4=0。三极管三个电极的电流关系:Ie=Ic+Ib。
这个定律是节点上电流的约束。
当前节点
第三个重要定律:克希霍夫电压定律(KVL),也称为克希霍夫第二定律,在任何时刻,电路内任何闭环中增加的电位之和等于减少的电位之和。
应用程序:先画出电阻和电源的正方向;然后选择一个循环;第三,选择顺时针或逆时针方向作为参考方向;第四,按照参考方向,按照电压升为正降为负的规律,使整个回路的电压和为零。
注意电动势的方向是从低电位端到高电位端,也服从这个规律,即电位上升到+,电位下降到-。无论电压和电动势的实际值是多少,都是根据正方向与周围方向的关系来计算的,并在其前面加上+-号,不受实际符号的影响,如-uab=- (-2v)=2v;注意,如果升力相位的增加和减少在方程的左侧,结果为零;如果升力和降力都在等式两边,则应注意方向,否则计算会出错。
基尔霍夫电压定律是对回路电压的约束。
如下所示,for循环acdf,
E1-ur1-ur3=0;for循环abef, E1-UR1+UR2-E2=0;for循环bcde, E2-UR2-UR3=0
图2直流电路计算框图
这三条定律是通用的,适用于由各种不同元件组成的电路,也适用于电流和电压的任何变化。
五个方法
第一种方法:支路电流法。支路电流法利用克希霍夫电流和电压定律方程计算各支路电流的方法。
如果电路有b个分支和n个节点,则根据基尔霍夫第一定律可得到n-1个独立方程。根据基尔霍夫第二定律,可以得到b- (n-1)独立方程;利用两个定律可以得出(n-1) +[b- (n-1)]=b,即如果有多个分支,则可以列出多个独立方程。
如图2所示,可以列出以下三个方程1、2、3。分别采用KCL和KVL定律计算各支路的电流。
第二种方法:叠加原理。对于线性电路,任意支路的电流都可以看作是电路中各电源(电压源或电流源)分别作用时该支路产生的电流的代数和。但功率不能用叠加原理来计算。在数学上,叠加原理是线性方程的可加性,它不仅可以用于复杂电路的计算,而且是分析和计算线性问题的一般原理。
单独电路的作用是假定电源的其余部分被移除(短路各理想电压源,即其电动势为零,开路各理想电流源,即其电流为零,但其内阻应保留在电路中)。
这在原理上是比较容易理解的,但是在应用上比较复杂,计算上也容易出错,一般很少使用,这里列出作为线性电路的一种理解。
第三种方法:Davinan定律。电路中任何有两个输出端子的部分称为双端网络,电源称为有源双端网络。可简化为一个等效电源,用电动势为E,内阻为0串联的等效电压源代替。无源双端网络称为无源双端网络,可用等效电阻代替。
任何线性有源双端网络,相对于其外电路,都可以用电动势E和内阻r0的等效电压源代替。E为有源双端网络开路电压,r0为无源双端网络断电后(电压源短路,电流源开路)的等效电阻。达维南定理又称等效电源定理。可以很方便的求解某支路的电流。
如图2所示,利用Venin定理计算各支路的电流。可以先计算出I3,取出支路R3,如下图所示。断开红线,找到开路电压U,电路简单
Davinan定理,第一步
求开路电压
将E1E2短路后,电阻R1R2并联,得到内阻r=4,支路R3接电压源电路,如下所示。电路非常简单,可以得到I3=10A,与上述支路电流法得到的结果相同。然后依次是其他分支。
通过以上计算,我们总结出利用Davinan定理解决电路问题的步骤:
A.从电路中移除所需的分支;
B.断开所需支路,求有源双端网络开路电压E0;请注意,此时的计算与正常计算相同。原电路中的电源和电阻不动,但要注意根据实际电路改变电流的方向。
C.计算无源双端网络的等效内阻r0;注意电压源应短路,电流源断开,电阻的连接方式不变。
0
任何有源双端线性网络都可以用一个电流为i的理想电流源和一个内阻为R0的并联电源来代替。等效电源的电流为有源双端网络的短路电流,即短路后a、b(待取支路)的电流。等效电源的内阻等于去除有源双端网络中所有电源(电压源短路、电流源开路)后无源网络a、b两端之间的等效电阻。这就是诺顿定律。
取出待寻支路R3,求出短路电流I3,I3=I1+I2=7+18=25A,内阻r=4;
等效电流源
内阻r与R3并联,因此很容易计算出I3=10A,与上述计算结果相同。
从上面的计算,我们知道了用诺顿定理解决问题的步骤
A.将所求支路进行短路,计算短路电流的方法与一般计算方法相同;
B.求等效内阻r0;注意不要找短路支路,而是要找开路后两端的网络电阻;
C.将要寻找的支路合并到等效电阻0中解决问题。
第五种方法:节点电压法。当只有两个节点a和b时,节点U之间的电压称为节点电压。如果你知道电动势和电阻,你可以通过首先找到节点上的电压来计算每个支路的电流。
节点电压公式。节点电压等于各支路电动势和电阻之和与各支路电阻倒数之和的比值。分母是指所有的电阻,包括没有电动势的支路。在上述方程中,分母中的项总是正的,分子中的项可以是正的,也可以是负的。当电动势的正方向与节点电压相反时取正号(简称反正),相同时取负号。注意分子和分母是除数关系。
上面的例子是一个非常典型的两个节点的例子
可以实现的
所以I3等于60/6等于10A,和我们在上面做的一样。
我们可以在实践中灵活应用上述方法,根据不同的电路形式选择不同的解决方案,从而快速获得结果。
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