结点电压一定是支路电压

核心提示选结点电压为未知量,可以减少方程个数。结点电压自动满足KVL,仅列写KCL方程就可以求解电路。各支路电流、电压可视为结点电压的线性组合。求出结点电压后,便可方便地得到各支路电压、电流。1.结点电压法 以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的

选结点电压为未知量,可以减少方程个数。结点电压自动满足KVL,仅列写KCL方程就可以求解电路。各支路电流、电压可视为结点电压的线性组合。求出结点电压后,便可方便地得到各支路电压、电流。1.结点电压法 以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的方法。适用于结点较少的电路。1)结点电压与支路电压的关系 在电路中,任选一结点作参考点:其余各结点与参考点之间的电压差称为相应各结点的电压(位)

选结点电压为未知量,可以减少方程个数。结点电压自动满足KVL,仅列写KCL方程就可以求解电路。各支路电流、电压可视为结点电压的线性组合。求出结点电压后,便可方便地得到各支路电压、电流。

1.结点电压法

以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的方法。适用于结点较少的电路。

1)结点电压与支路电压的关系

在电路中,任选一结点作参考点:其余各结点与参考点之间的电压差称为相应各结点的电压(位),方向为从独立结点指向参考结点。如下图示电路,选下部结点为参考结点,设结点1,2,3的电位分别为un1,un2,un3。则支路1的电压为结点1的电压un1,支路2的电压为结点1和结点2的电压差,依此类推,任一支路电压都可以用结点电压表示。 如图所示电路中各支路电压分别为:

各支路电流通过支路电压可以求出。

如支路电流: 

2)结点电压法列写的方程

观察上图可见,对电路中任何一个回路利用结点电压列KVL方程,每一个结点电压一定出现一次正号和一次负号。如支路1,2,4构成的回路,KVL方程为:

以上说明结点电压自动满足KVL。因此结点电压法是对结点列写KCL方程,方程数为(n-1)。 2.方程的列写

应用结点法分析电路的关键是如何简便、正确地列写出以结点电压为变量的方程。以上页电路图为例列写结点上的KCL方程,并从中归纳总结出简便列写结点电压方程的方法。

对各结点列 KCL 方程: 结点 ①

结点 ②

结点 ③

把各支路电流用结点电压表示:

将以上方程按未知量顺序排列整理得:

令Gk=1/Rk,k=1,2,3,4,5 。上式简记为:

观察方程可以看出如下规律:

等式1中: 

为接在结点1上所有支路的电导之和,称结点1的自电导,用G11表示。

为结点1与结点2之间的互电导,应等于接在结点1与结点2之间的所有支路的电导之和,始终为负值,用G12表示。

为流入结点1的电流源电流的代数和,称为等效电流源,用i11表示,计算时以流入结点1的电流源为正,流出结点1的电流源为负。 用同样的方法可以得出等式2和等式3中的自电导、互电导和等效电流源分别为:

 由此得结点电压方程的标准形式:

结论:对于具有n个结点的电路,结点电压方程的标准形式:

……

其中:

Gii—自电导,等于接在结点i上所有支路电导之和(包括电压源与电阻串联支路)。总为正。

Gij=Gji—互电导,等于接在结点i与结点j之间的所支路的电导之和,总为负。

iSii—流入结点i的所有电流源电流的代数和(包括由电压源与电阻串联支路等效的电流源) 注:当电路不含受控源时,结点电压方程的系数矩阵为对称阵。

结点法的一般步骤:

(1) 选定参考结点,标定其余n-1个独立结点;

(2) 对n-1个独立结点,以结点电压为未知量,列写其KCL方程;

(3) 求解上述方程,得到n-1个结点电压;

(4) 求各支路电流(用结点电压表示) ;

(5) 其它分析。

 
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