电路分析作业 电路如图,求电流I及电流源发出的功率P

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远上寒山有人家
2016-03-19 · 知道合伙人教育行家
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中南工业大学电气自动化专业,工程硕士,从事电力运行工作近30年

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  解:由于电源的左边和右边各有一组△接法的电阻,因此采用别的方法来计算电流I,电路结构都显得比较复杂。因此,采用戴维南定理、改变电路结构,来计算电流I较为方便。

  将3Ω电阻从电路中断开,并设左端为a、右端为b。Uoc=Uab。

  此时,电流源外部的电路结构为R=(4+6)∥2+1+3∥(3+3),所以(4+6)∥2支路、1Ω电阻和(3+3)∥3三个支路的电流都为电流源电流3A。

  显然Uoc=Uab=-Uba=-(6Ω电阻电压+1Ω电阻电压+最左端3Ω电阻电压)+9V。

  R1=(4+6)∥2=5/3(Ω),两端电压为:U1=3R1=3×(5/3)=5(V),(4+6)Ω的电流为:5/(4+6)=0.5(A),因此,6Ω电阻电压:0.5×6=3(V)。

  1Ω电阻电压:1×3=3(V)。

  R2=3∥(3+3)=2Ω,两端电压U2=2R2=2×2=4(V),(3+3)Ω的电流为:4/(3+3)=2/3(A),因此最左端3Ω电阻电压为:(2/3)×3=2(V)。

  所以:Uoc=9-(3+3+2)=1(V)。

  再将电压源短路、电流源开路,如右图。显然:Req=Rab=3∥(3+3)+1+6∥(2+4)=2+1+3=6(Ω)。

  根据戴维南定理:I=Uoc/(Req+R)=1/(6+3)=1/9(A)。

  要求3A电流源的功率,需要计算3A电流源两端电压U。可以再次使用戴维南定理,将3A电流源从电路中断开如下左图。

  外电路电流阻I=U/R=9/[3+(4+2)∥6+1+3∥(3+3)]=9/9=1(A)。

  显然:Uoc=Uab=2Ω电阻电压+1Ω电阻电压+最下端3Ω电阻电压。

  (4+2)∥6的电流为1A,两端电压为:U1=1×(4+2)∥6=3(V),所以(4+2)的电流为:3/(4+2)=0.5(A),2Ω电阻电压为:0.5×2=1(V)。

  1Ω电阻电压为:1×1=1(V)。

  3∥(3+3)=2(Ω),两端电压为:U2=1×2=2(V),(3+3)支路的电流为2/(3+3)=1/3(A),最下端3Ω电阻的电压为:(1/3)×3=1(V)。

  所以:Uoc=1+1+1=3(V)。

  电压源短路,得到右图。但是右图中仍然含有两个三角形接法,无法直接计算,需要进行△-Y型变换。转化为下图:

  显然:m=n=p=3×3/(3+3+3)=1(Ω),x=4×6/(4+6+2)=2(Ω),y=4×2/(4+6+2)=2/3(Ω),z=2×6/(4+6+2)=1(Ω)。

  所以:Req=Rab=y+(x+3+m)∥(z+1+p)+n=2/3+(2+3+1)∥(1+1+1)=8/3(Ω)。

  根据戴维南定理,得到等效电路如下:

  电路中电流即电流源电流3A,根据KVL:-3×(8/3)+U=3,所以:U=11(V)。

  因此电流源的功率为:P=IU=3×11=33(W)>0,且电流源的电压和电流方向为非关联正方向,因此电流源发出的功率为33W。

  ——上述解题方法过于复杂了,下面通过试用△—Y的变换,使用一种简便方法:根据上面的三角形——星型变换,将两边的两个三角形接法的电阻等效变换为星型接法,如下图:

  针对节点a,根据KCL得到:I1=I+3(A)。再根据KVL:3I+2I+(1+1+1)×(I+3)+1×I=9,5I+3I+9+I=9,I=0?????不知道哪里搞错了?提供一种思路吧,剩下不算了

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