電工分析方法2ppt課件

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1、海南風光第2章 電路的分析方法第第2講講第第2 2章章 電路的分析方法電路的分析方法 2.3 2.3 節點電位法節點電位法2.4 2.4 迭加定理迭加定理2.5 2.5 等效電源定理等效電源定理 1 1戴維南定理戴維南定理 2 2諾頓定理諾頓定理2.6 2.6 電阻網絡的電阻網絡的Y-Y-轉換轉換 星星-三角轉換三角轉換 節點電位的概念：節點電位的概念：Va=+5V a 點電位：點電位：ab15Aab15AVb=-5V b 點電位：點電位：在電路中任選一節點，設其電位為零用在電路中任選一節點，設其電位為零用此點稱為參考點。其它各節點對參考點的電壓，便是此點稱為參考點。其它各節點對參考點的電壓，

2、便是該節點的電位。記為：該節點的電位。記為：“VX留意：電位為單下標。留意：電位為單下標。標志，標志，2.3 2.3 節點電位法節點電位法 電位值是相對的電位值是相對的,參考點選得不同，電路參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改動；中其它各點的電位也將隨之改動；電路中兩點間的電壓值是固定的，不會電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改動。因參考點的不同而改動。留意：電位和電壓的區別留意：電位和電壓的區別節點電位方程的推導過程節點電位方程的推導過程V0CV設：設：那么：各支路電流分別用那么：各支路電流分別用VA 表示為表示為：33RVIA2A2RVUI2-111RVUIA-4

3、44RUVIA-I1AR1R2+-+U1U2R3R4+-U4I2I3I4C431III+節點電流方程：節點電流方程：A點：點：2I+VA 將各支路電流代入將各支路電流代入A節點電流方程，節點電流方程，然后整理得：然后整理得：2211321111RURURRRVA+-+41R+44RUVA=2211RURU+-44RU321111RRR+41R+將將VA代入各電流方程，求出代入各電流方程，求出I1I4I1AR1R2+-+U1U2R3R4+-U4I2I3I4CVA=2211RURU+-44RU321111RRR+41R+找出列節點電位方程的規律性找出列節點電位方程的規律性R5IS1IS2+IS1

4、IS2串聯在恒流源中的串聯在恒流源中的電阻不起作用電阻不起作用假設并聯有恒假設并聯有恒流源支路，節流源支路，節點電位方程應點電位方程應如何寫？如何寫？節點電位方程有何規律性？節點電位方程有何規律性？A點節點電流方程：點節點電流方程：I1+I2-I3-I4+IS1-IS2=0設設VC=0未知數有未知數有2個：個：VA和和VB需列需列2個獨立的電位方程個獨立的電位方程R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5CABI2I3I4I5I1例例步驟：步驟：1.列出列出A節點和節點和B節點節點2個節點電流方程個節點電流方程;2.列出列出5個支路的電流方程個支路的電流方程,用用VA和和VB表示表示;3.將將

5、5個支路電流方程代入個支路電流方程代入2個節點電流方程個節點電流方程,得到得到2個關于個關于VA和和VB的電位方程的電位方程;4.解電位方程組解電位方程組,得得VA和和VB;5.將將VA和和VB代入支路電流方程代入支路電流方程,得各支路電得各支路電流流.用節點電位法求各支路電流用節點電位法求各支路電流R1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5CABI15535431111RURVRRRVA-+221133211111RURURVRRRVBA+-+B2個個獨獨立立的的電電位位方方程程如如右右電位在電路中的表示法電位在電路中的表示法U1+_U2+_R1R2R3R1R2R3+U1-U

6、2AAA點電位方程點電位方程:VA=2211RURU+-321111RRR+2R1R3+12V-12V3R26A=2VI1I2I3I1=5AI2=-14/3AI3=1/3AR1R2+-+U1U2R3R4R5+-U5I2I3I4I5CABI1+VAR1R2+U1+U2R3R4R5-U5I2I3I4I5I1+VB2211321111RURURRRVA+3BRV3A543111RVRRRVB-+55RU+例：例：節點電位法適用于支路數多，節點少的電路。如：節點電位法適用于支路數多，節點少的電路。如：共共a、b兩個節點，兩個節點，b設為設為參考點后，僅剩一個未參考點后，僅剩一個未知數知數a點電位點電位

7、Va。abVa節點電位法中的未知數：節點電位節點電位法中的未知數：節點電位“VX。節點電位法解題思緒節點電位法解題思緒 假設一個參考點，令其電位為零假設一個參考點，令其電位為零 求各支路的電流或電壓求各支路的電流或電壓求其它各節點電位求其它各節點電位 小結：小結：2.4 2.4 疊加原理疊加原理 在多個電源同時作用的線性電路中，任何支在多個電源同時作用的線性電路中，任何支路的電流或恣意兩點間的電壓，都是各個電源路的電流或恣意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結果的代數和。單獨作用時所得結果的代數和。概念概念:IIIIII I II333222111 +BI2R1I1U1R2AU2I3R3

8、+_+_原電路原電路I2R1I1R2ABU2I3R3+_U2單獨作用單獨作用+_AU1BI2R1I1R2I3R3U1單獨作用單獨作用疊加原理疊加原理“恒壓源不起作用或恒壓源不起作用或“令其等于令其等于0，即是將此，即是將此恒壓源去掉，代之以導線銜接。恒壓源去掉，代之以導線銜接。例：用疊加原理求例：用疊加原理求I2BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_I226AB7.2V3+_+_A12VBI2263知：知：U1=12V，U2=7.2V，R1=2，R2=6，R3=3 解：解：I2=I2=I2=I2+I2 =根據疊加原理，根據疊加原理，I2=I2+I21A1A0A例例+-10I4A20V10

9、10用迭加原理求：用迭加原理求：I=?I=2AI=-1AI=I+I=1A+10I4A1010+-10I 20V1010解：解：“恒流源不起作用或恒流源不起作用或“令其等于令其等于0，即是將此，即是將此恒流源去掉，使電路開路。恒流源去掉，使電路開路。運用疊加定理要留意的問題運用疊加定理要留意的問題1.疊加定理只適用于線性電路電路參數不隨電壓、疊加定理只適用于線性電路電路參數不隨電壓、電流的變化而改動。電流的變化而改動。2.疊加時只將電源分別思索，電路的構造和參數不變。疊加時只將電源分別思索，電路的構造和參數不變。暫時不予思索的恒壓源應予以短路，即令暫時不予思索的恒壓源應予以短路，即令U=0；暫時

10、不予思索的恒流源應予以開路，即令暫時不予思索的恒流源應予以開路，即令 Is=0。3.解題時要標明各支路電流、電壓的正方向。原電解題時要標明各支路電流、電壓的正方向。原電 路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電 流的代數和。流的代數和。=+4.迭加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來迭加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來 求功率，即功率不能疊加。如：求功率，即功率不能疊加。如：5.運用迭加定理時也可以把電源分組求解，每個分運用迭加定理時也可以把電源分組求解，每個分 電路的電源個數能夠不止一個。電路的電源個數能夠不止一個。333 I II+設：設

11、：32332332333233)()()(RIR IRI IRIP+那么：那么：I3R3=+名詞解釋：名詞解釋：無源二端網絡：無源二端網絡：二端網絡中沒有電源二端網絡中沒有電源有源二端網絡：有源二端網絡：二端網絡中含有電源二端網絡中含有電源2.5 2.5 等效電源定理等效電源定理 二端網絡：假設一個電路只經過兩個輸出端與外電路二端網絡：假設一個電路只經過兩個輸出端與外電路 相聯，那么該電路稱為相聯，那么該電路稱為“二端網絡。二端網絡。ABAB等效電源定理的概念等效電源定理的概念 有源二端網絡用電源模型替代，稱為等效有源二端網絡用電源模型替代，稱為等效 電源定理。電源定理。有源二端網絡用電壓源模

12、型替代有源二端網絡用電壓源模型替代 -戴維南定理戴維南定理有源二端網絡用電流源模型替代有源二端網絡用電流源模型替代 -諾頓定理諾頓定理(一一)戴維南定理戴維南定理有源有源二端網絡二端網絡RUSRS+_R留意：留意：“等效是指對端口外等效，即等效是指對端口外等效，即R兩端兩端的電壓和流過的電壓和流過R電流不變電流不變有源二端網絡可以用電壓源模型等效有源二端網絡可以用電壓源模型等效,該等效該等效電壓源的電壓等于有源二端網絡的開端電壓；等效電壓源的電壓等于有源二端網絡的開端電壓；等效電壓源的內阻等于有源二端網絡相應無源二端網絡電壓源的內阻等于有源二端網絡相應無源二端網絡的輸入電阻。的輸入電阻。等效電

13、壓源的內阻等于有源等效電壓源的內阻等于有源二端網絡相應無源二端網絡二端網絡相應無源二端網絡的輸入電阻。有源網絡變的輸入電阻。有源網絡變無源網絡的原那么是：電壓源無源網絡的原那么是：電壓源短路，電流源斷路短路，電流源斷路等效電壓源的電壓等效電壓源的電壓US 等于有源二端等于有源二端網絡的開端電壓網絡的開端電壓U ABO有源有源二端網絡二端網絡RABOSUU 有源有源二端網絡二端網絡ABOUABABUSRS+_RAB相應的相應的無源無源二端網絡二端網絡ABRAB=RS戴維南定理運用舉例之一戴維南定理運用舉例之一知：知：R1=20 、R2=30 R3=30 、R4=20 U=10V求：當求：當 R5

14、=10 時，時，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U等效電路等效電路有源二端有源二端網絡網絡R5I5R1R3+_R2R4UABUSRS+_R5ABI5戴維南等效電路戴維南等效電路ABOSUU RS=RAB第一步：求開端電壓第一步：求開端電壓UABOV2434212+-+RRRURRRUUUUDBADABO第二步：求輸入電阻第二步：求輸入電阻 RABUABOR1R3+_R2R4UABCDCRABR1R3R2R4ABD4321/RRRRRAB+=2030+3020=24W 24SRV2SUUSRS+_R5ABI5R5I5R1R3+_R2R4UAB戴維南等效電路戴維南

15、等效電路A059.01024255+RRUISS戴維南定理運用舉例之二戴維南定理運用舉例之二求：求：UL=?4 4 505 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEUL第一步：求開端電壓第一步：求開端電壓UABO_AD+4 4 50B+_8V10VCEUABO1A5 UL=UABO =9V對嗎？對嗎？V91 58010-+EBDECDACABOUUUUU4+44第二步：第二步：求輸入電阻求輸入電阻 RABRABW+5754/450ABRUABO4 4 505 AB1A+_8V_+10VCDE44505AB+_USRS579V33L等效電路等效電路4 4 505 33 AB1ARL+_8V+1

16、0VCDEULW57SRV9ABOSUURAB第三步：求解未知電壓。第三步：求解未知電壓。V3.33333579 +UL+_USRS579V33L戴維南定理的證明戴維南定理的證明0ILSRRUI+2設設Ux為為A、B二點的開路電壓二點的開路電壓xUUU21U1=有源有源二端網絡二端網絡Ux+_IRL+U2IRL無源無源二端網絡二端網絡(RS)_U1_+I_U2有源有源二端網絡二端網絡+RL有源有源二端網絡二端網絡IRLABLSxLSRRURRUIII+20U1+有源有源二端網絡二端網絡IUx+_RL+U2IRL無源無源二端網絡二端網絡(Rd)_LSRRUI+20I根據疊加原理：根據疊加原理：(

17、二二)諾頓定理諾頓定理有源有源二端二端網絡網絡AB概念：概念：有源二端網絡用電流源模型等效。有源二端網絡用電流源模型等效。=ABIsRs 等效電流源等效電流源 Is 為有源二端網絡輸出端的短路電流為有源二端網絡輸出端的短路電流 等效電阻等效電阻 仍為相應無源二端網絡的輸入電阻仍為相應無源二端網絡的輸入電阻Rs諾頓定理運用舉例諾頓定理運用舉例R5I5R1R3+_R2R4U等效電路等效電路有源二有源二端網絡端網絡R1R3+_R2R4R5UI5知：知：R1=20、R2=30 R3=30、R4=20 U=10V 求：當求：當 R5=10 時，時，I5=?第一步：求輸入電阻第一步：求輸入電阻RS。W+2

18、4/4321RRRRRSCRSR1R3R2R4ABDR5I5R1R3+_R2R4UR1=20,R2=30 R3=30,R4=20 U=10V知：知：R1R3+_R2R4R5UI5ABCDR1R3+_R2R4UISABCDR1=20,R2=30 R3=30,R4=20 U=10V知：知：R1/R3=20/30=12R2/R4=30/20=12令令VD=0，那么，那么VC=10VVA=VB=5V AIIIS083.021-WW3020V5V10 021RRVVVVBACDA25.011-RVVIACA167.022-RVVIDAR1R3+_R2R4UISABCDI2I1R5I5R1R3+_R2R4

19、UI5ABIS240.083AR510RS等效電路等效電路A059.0 55+RRRIISSS第三步：求解未知電流第三步：求解未知電流 I5。2.6 電阻網絡的電阻網絡的Y-轉換星轉換星-三角轉換三角轉換 求簡單二端網絡的等效內阻時，用串、并聯求簡單二端網絡的等效內阻時，用串、并聯的方法即可求出。如前例：的方法即可求出。如前例：CRdR1R3R2R4ABD4321/RRRRRd+求某些二端網絡的等效內阻時，用串、并聯的方求某些二端網絡的等效內阻時，用串、并聯的方法那么不行。如以下圖：法那么不行。如以下圖：ARABCR1R3R2R4BDR0R5I5R1R3+_R2R4UR0如何求如何求RAB？R

20、AB電阻網絡的電阻網絡的Y-轉換星轉換星-三角轉換三角轉換 123BACDRABACDB123三角形三角形 形形星形星形Y形形相互轉換相互轉換r1r2r3123Y-Y-等效變換等效變換R12R23R31123據此可推出兩者的關系據此可推出兩者的關系231231313112233223311221/RRRrrRRRrrRRRrr+原原那么那么312312312333123121223231231231121RRRRRrRRRRRrRRRRRr+213133113232233212112rrrrrRrrrrrRrrrrrR+r1r2r3123Y-Y-等效變換等效變換R12R23R31123ARAB

21、CR1R3R2R4BDR0ACDB0.4 2 2.5 1.6 1 5 4 r3r2r10.5 1.6 2.5 RABRAB=2+(0.4+1.6)/(0.5+2.5)=2+2/3 =3.2 例例:Y-等效變換等效變換Y-Y-等效變換等效變換當當 r1=r2=r3=r,R12=R23=R31=R 時：時：r=31RRRR123rrr123R=3r三電阻相等三電阻相等電路分析方法小結電路分析方法小結電路分析方法共講了以下幾種：電路分析方法共講了以下幾種：1.支路電流法支路電流法2.兩種電源等效互換兩種電源等效互換3.節點電位法節點電位法4.迭加原理迭加原理5.等效電源定理等效電源定理戴維南定理戴維南定理諾頓定理諾頓定理 總結總結 每種方法各有每種方法各有 什么特點？適什么特點？適 用于什么情況？用于什么情況？