复杂直流电路的电路分析方法
​蒋关红 朱伟国
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

​蒋关红 朱伟国,. 复杂直流电路的电路分析方法[J]. 电路系统研究,2022.9. DOI:10.12721/ccn.2022.157194.
摘要:
复杂直流电路中复杂特点与电路线路和电路元件无关,主要是指不能使用欧姆定律、并联和串联方法对电路进行分析,要想将复杂直流电路简单化,则需要实现多种方法和原理的合理利用将其转化为简单的直流电路,常用定律有叠加原理、戴维南定理等,能够对复杂直流电路整体进行准确客观的分析,必须要掌握每种分析方法的主要原理,才能计算出各支路的电压值和电流值。本文主要对复杂直流电路的几种电路分析方法进行了研究,望可以为这类电路问题的解决与处理提供参考。
关键词: 复杂直流电路电路分析叠加原理基尔霍夫定律
DOI:10.12721/ccn.2022.157194
基金资助:

要想解决复杂直流电路问题,要将拓扑约束和元件约束作为主要依据。由于电路分析方法比较多,可采用不同方法对统一电路进行分析,在掌握具体方法和基本定理后,根据复杂直流电路实际情况进行电路分析方法的合理选择与应用,要能够将每种电路分析方法的作用充分体现出来,实现对不同电路问题的有效分析,也可以进行多种方法的联合使用,能够更好的理解分析过程的各种原理,掌握相关知识内容。

1.节点电压分析法

复杂直流电路分析中,对于相同电路可采用不同分析方法,但需要保证计算结果相同。节点电压分析法在实际应用时必须要了解其相关概念和原理,能够正确认识“节点”“节点电压”和“互电阻”等,这是实现这种分析方法合理利用的基础。若复杂直流电路中的节点比较多,首先要选择合适的作为参考节点并做好标记,同时也要标出其他节点的具体符号。对于电路中其他节点,要确定节点电压,这样数值的表示方法用方程式列出,掌握相关规律。再将每个独立节点的电压方程式组合在一起形成方程组,从而计算出节点电压。再利用节点电压将每个支路的电流表示出来,以此实现对复杂直流电路有效分析。若复杂直流电路中存在a、b、c三个节点,其中两个属于独立节点,则需要列出专门的节点电流方程式。假设c节点接地,将其作为参考数值列出a、b节点电流方程,将独立节点电流方程进行整合组成方程组,从而进行电压数值计算,同时也能够将对应节点的电流数值准确计算出来。

2.网孔电流分析法

在使用网孔电流分析法对复杂直流电路进行分析的过程中一定要了解“独立回路”的概念,明确复杂直流电路的实际情况后选择合适网孔,确定具体方向后将网络电流在对应位置进行准确标记,将其作为参考方向。网孔数:l=b-(n-1),电路支路数为b,节点数为n。若网孔电流的流动方向一致,在列网孔方程时互电阻数值要成负值。若电阻为正,会根据网络电流的方向进行确定,一定要保证与对应电流流向相同,不能出现一正一负的情况。若复杂直流电路中只存在单个网孔,可以将这一网孔电流设为未知数,并以此为依据列出回路电压方程,确定不同回路之间的规律,而后进行联合分析构建方程组,从而计算单一网孔电流数值,再利用这一数值对各支路的电流和电压进行计算。

3.叠加原理

这一电路分析方法在线性电路分析中较为常用,在实际应用这一原理的过程中一定要对“线性元件”和“线性电路”有一个准确的理解和分析,明确这一原理的具体步骤,要对复杂直流电路的各方面因素细致分析从而确定其是否属于线性电路。确定为线形电路后按照相关步骤和原理进行分析,在实际应用过程中能够将整个电路的基本特性展示出来,由于电源对于电路的影响相对独立,在分析时就可以将其作为参考,画出整体电路图,根据电路运行情况来确定各支路的电压和电流方向,再运用其他简单定律对不同电路支路进行计算,而后结合电流的流动方向来确定不同电路支路之间电流的相互作用,并确定电流、电压叠加后的数值为正或者为负。在运用这一原理进行电路分析的过程中一定要了解和掌握相关特性,其只能应用于线性电路的分析和电压、电流计算,不能获得具体的功率数值,所以适用范围相对局限,应根据复杂直流电路具体情况和解决要求进行选择。

4.支路电流法

这种电路分析法在复杂直流电路分析中较为常用,在实际应用支路电路分析法时要先了解“支路”、“回路”等相关概念,掌握基尔霍夫定律,这是该种分析方法的基础定律。先选择某一电路支路电流为未知量,在假设每个支路的电流流行和网孔绕行方向一致的基础上进行列出节点电流方程式和回路电压方程式,将这些方程式联合在一起组成方程组从而计算出相关电压和电流。若在电路支路较多的情况下,将支路条数设为a,节点数量设为b,则需要列出(b-1)节点电流方程和[a-(b-1)]个回路电压方程,在这种复杂条件下会利用基尔霍夫定律将每个独立方程进行联合,而后运用已知条件对节点电流和回路电压进行计算。若所获的电流数值为正数,则说明之前假设的条件成立,若获得的数值为负数,则说明电流方向为假设条件的反方向。一般在复杂支路比较少的情况下适合运用这种分析方法,若支路过多,分析流程较为复杂,解题难度也会增加。

5.戴维南定理

戴维南定理在复杂直流电路分析中也具有良好的应用效果,一般在复杂直流电路中存在合适有源二端网络就可以将其与等效电源进行替换,其中电源电压和电阻与整个网络开路电压和输入电阻一致。在实际应用这一定理进行电路分析的过程中也要掌握“二端网络”和“单口网络”等相关概念,这样才能在分析复杂直流电路时进行电路的合理划分。一般会将整个电路分成有源二端网络和待求支路,在后者断开的情况下对有源二端网络的电压进行计算。而后将整个电路中的电源设置为零,将有源二端网络转化为无源二端网络,在此基础上根据相关数据对电阻值进行计算。将有源二端网络作为整个电路中的电压源,将待求支路连接电路元件实现等效电源和开路电阻的有效串联,而后使用欧姆定律对数值进行计算。在这一过程中应用的电路知识比较多,主要涉及到电位计算、闭合电路欧姆定律计算和电阻混联计算,在掌握相关知识内容后运用戴维南定理对整个电路进行分析能快速掌握各支路电流、电压情况。

结语:在进行复杂直流电路分析的过程中,要做到具体问题具体分析,根据解决要求选择合适的电路分析方法。每种分析方法在应用过程中一定要了解使用条件,全面掌握电路分析方法应用的相关定理,列出公式方程对电压和电流进行详细计算,确定支路电路中的具体数值,对整个复杂直流电路结构进行全面了解和分析,灵活运用各种方法和知识,确保能够应用到日常问题的处理中,提高各种电路分析方法的运用能力。

参考文献:

[1]王东方.复杂直流电路的计算方法分析[J].山东工业技术,2016(20):2.

[2]伍玩秋.戴维南定理在直流电路分析中的应用[J].电子制作,2017(23):3.

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。