1. 回路电流法
以基本回路中的回路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。当取网孔电流为未知量时,称网孔法。
上图所示电路有两个独立回路,选两个网孔为独立回路,设网孔电流沿顺时针方向流动,如图所示。可以清楚的看出,当某支路只属于某一回路(或网孔),那么该支路电流就等于该回路(网孔)电流,如果某支路属于两个回路(或网孔)所共有,则该支路电流就等于流经该支路两回路(网孔)电流的代数和。如上图电路中:
回路电流在独立回路中是闭合的,对每个相关节点回路电流流进一次,必流出一次,所以回路电流自动满足KCL。因此回路电流法是对基本回路列写KVL方程,方程数为:b-(n-1)
与支路电流法相比,方程数减少n-1个。 2.方程的列写
应用回路法分析电路的关键是如何简便、正确地列写出以回路电流为变量的回路电压方程。以上图电路为例列写网孔的KVL方程,并从中归纳总结出简便列写回路KV方程的方法。
按网孔列写 KVL 方程如下:
网孔1: | |
网孔2: |
第一个等式中,il1前的系数 是网孔1中所有电阻之和,称它为网孔1的自电阻,用R11表示;il2前的系数是网孔1和网孔2公共支路上的电阻,称它为两个网孔的互电阻,用R12表示,由于流过R2的两个网孔电流方向相反,故R2前为负号;等式右端表示网孔1中电压源的代数和,用uS11表示,uS11中各电压源的取号法则是,电压源的电压降落分向与回路电流方向一致的取负号,反之取正号。用同样的方法可以得出等式2中的自电阻、互电阻和等效电压源分别为:
自电阻 | 互电阻 | 等效电压源 |
结论:对于具有l=b-(n -1) 个基本回路的电路,回路(网孔)电流方程的标准形式:
其中: 自电阻Rkk为正;
互电阻 Rjk=Rkj可正可负,当流过互电阻的两个回路电流方向相同是为正,反之为负;
等效电压源uSkk中的电压源电压方向与该回路电流方向一致时,取负号;反之取正号。
注:当电路不含受控源时,回路电流方程的系数矩阵为对称阵。
回路法的一般步骤:
(1) 选定l=b-(n -1)个基本回路,并确定其绕行方向;
(2) 对l个基本回路,以回路电流为未知量,列写 KVL 方程;
(3) 求解上述方程,得到l个回路电流;
(4) 求各支路电流(用回路电流表示 ) ;
(5) 其它分析。
注:电路中含有理想电流源和受控源时,回路方程的列写参见例题。 例题 列写如下电路的回路电流方程,说明如何求解电流 i.
独立回路有三个。选网孔为独立回路如图所示,回路方程为: 从以上方程中解出网孔电流1和网孔电流2,则电流 |
|
选网孔为独立回路 |
(1)不含受控源的线性网络,回路方程的系数矩阵为对称阵,满足 Rjk = Rkj。
(2)当网孔电流均取顺时针或逆时针方向时,Rjk均为负。
解2:
为了减少计算量,可以只让一个回路电流经过R5支路如图所示。此时回路方程为: |
|
一个回路电流经过R5支路 |