网孔分析法

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1、网孔分析方程

【网孔电流】根据电流的连续性,可以假定一个电流在指定的网孔中流动,这种电流称为网孔电流,对于电路中每一个结点,网孔电流流入一次又流出一次,所以当以网孔电流作为电路待求变量时,电路的KCL方程自动满足,只需列写b-n+1个网孔的KVL 方程。

【网孔分析法】以网孔电流为待求变量,按KVL建立方程求解电路的方法称为网孔分析法。其网孔电流方程也称为网孔方程。

【例3-2-1】图3-2-1所示电路列写网孔方程。

网孔分析法

解:假定网孔电流网孔分析法分别在网孔1、2、3中流动,网孔电流的参考方向如图3-2-1所示。

以支路电流为变量,列写各网孔的KVL方程为

网孔分析法

为得到以网孔电流为未知变量的电路方程,用网孔电流表示各支路电流,即有

网孔分析法

将上述各式代入KVL方程,可得网孔电流方程

网孔分析法

即为该电路的网孔方程,显然,由此三个方程,可求解网孔电流。

2、网孔方程的视察列写

【网孔方程的一般形式】将例3-2-1的网孔方程推广到有m个网孔的电路,其网孔方程可写成矩阵形式

网孔分析法

式中:

网孔分析法为网孔i自电阻,等于组成网孔的各支路电阻之和。

网孔分析法为网孔jk互电阻,等于网孔jk公共支路上电阻之和的负值,在此假定所有网孔的绕向相同,因此相邻网孔的网孔电流以相反的参考方向流过公共支路。否则上述规律不成立。

网孔分析法为网孔i的网孔电流。

网孔分析法为网孔i等效电压源,等于网孔i中所包含的电压源,包括电流源通过诺顿支路变换为戴维宁支路所得的等效电压源,之电压的代数和,与网孔电流方向非关联者取正值,反之取负值。

【网孔方程的视察列写法】根据网孔自电阻、互电阻、等效电压源的含义和计算方法,可以直接列写网孔分析方程的最终形式,称为视察法。不必通过上述“按KVL建立网孔方程、并将电压用网孔电流表示”的过程得到网孔分析方程。

【含受控源电路的网孔方程】对含受控电压源的电路,先将受控源视为独立电源,依照视察法的规律列写网孔方程,然后将受控源的控制量用网孔电流表示出来。

3、含无伴电流源支路的电路的网孔方程

如图3-2-2所示,将图3-2-1中电阻网孔分析法支路变为无伴电流源支路,该电流源支路的电压无法用网孔电流表示,下面介绍处理方法。

【解法一】设无伴电流源端电压网孔分析法为待求变量。在列写方程时,无伴电流源支路相当于电压为网孔分析法的“电压源”。3个网孔电流方程为

网孔分析法

方程有4个未知量,只有3个方程。需增补一个无伴电流源对相邻两网孔的约束方程,即

网孔分析法

由这四个方程可以求解出网孔电流网孔分析法

【解法二】列写由两个包含无伴电流源网孔组合而得的回路的KVL方程,用它取代两个包含无伴电流源网孔的KVL方程,从而避开无伴电流源支路。如图3-2-3所示红色回路即是由两个包含无伴电流源的网孔网孔分析法网孔分析法组合而得的回路,该回路的KVL方程为

网孔分析法

再结合网孔网孔分析法的方程

网孔分析法

以及无伴电流源对相邻两网孔的约束方程

网孔分析法

由以上3个方程求解网孔电流。

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