1、網(wǎng)孔分析方程
【網(wǎng)孔電流】根據(jù)電流的連續(xù)性,可以假定一個電流在指定的網(wǎng)孔中流動,這種電流稱為網(wǎng)孔電流,對于電路中每一個結點,網(wǎng)孔電流流入一次又流出一次,所以當以網(wǎng)孔電流作為電路待求變量時,電路的kcl方程自動滿足,只需列寫b-n+1個網(wǎng)孔的kvl 方程。
【網(wǎng)孔分析法】以網(wǎng)孔電流為待求變量,按kvl建立方程求解電路的方法稱為網(wǎng)孔分析法。其網(wǎng)孔電流方程也稱為網(wǎng)孔方程。
【例3-2-1】圖3-2-1所示電路列寫網(wǎng)孔方程。
解:假定網(wǎng)孔電流分別在網(wǎng)孔1、2、3中流動,網(wǎng)孔電流的參考方向如圖3-2-1所示。
以支路電流為變量,列寫各網(wǎng)孔的kvl方程為
為得到以網(wǎng)孔電流為未知變量的電路方程,用網(wǎng)孔電流表示各支路電流,即有
將上述各式代入kvl方程,可得網(wǎng)孔電流方程
即為該電路的網(wǎng)孔方程,顯然,由此三個方程,可求解網(wǎng)孔電流。
2、網(wǎng)孔方程的視察列寫
【網(wǎng)孔方程的一般形式】將例3-2-1的網(wǎng)孔方程推廣到有m個網(wǎng)孔的電路,其網(wǎng)孔方程可寫成矩陣形式
式中:
為網(wǎng)孔i的自電阻,等于組成網(wǎng)孔的各支路電阻之和。
為網(wǎng)孔j,k的互電阻,等于網(wǎng)孔j,k公共支路上電阻之和的負值,在此假定所有網(wǎng)孔的繞向相同,因此相鄰網(wǎng)孔的網(wǎng)孔電流以相反的參考方向流過公共支路。否則上述規(guī)律不成立。
為網(wǎng)孔i的網(wǎng)孔電流。
為網(wǎng)孔i的等效電壓源,等于網(wǎng)孔i中所包含的電壓源,包括電流源通過諾頓支路變換為戴維寧支路所得的等效電壓源,之電壓的代數(shù)和,與網(wǎng)孔電流方向非關聯(lián)者取正值,反之取負值。
【網(wǎng)孔方程的視察列寫法】根據(jù)網(wǎng)孔自電阻、互電阻、等效電壓源的含義和計算方法,可以直接列寫網(wǎng)孔分析方程的最終形式,稱為視察法。不必通過上述“按kvl建立網(wǎng)孔方程、并將電壓用網(wǎng)孔電流表示”的過程得到網(wǎng)孔分析方程。
【含受控源電路的網(wǎng)孔方程】對含受控電壓源的電路,先將受控源視為獨立電源,依照視察法的規(guī)律列寫網(wǎng)孔方程,然后將受控源的控制量用網(wǎng)孔電流表示出來。
3、含無伴電流源支路的電路的網(wǎng)孔方程
如圖3-2-2所示,將圖3-2-1中電阻支路變?yōu)闊o伴電流源支路,該電流源支路的電壓無法用網(wǎng)孔電流表示,下面介紹處理方法。
【解法一】設無伴電流源端電壓為待求變量。在列寫方程時,無伴電流源支路相當于電壓為的“電壓源”。3個網(wǎng)孔電流方程為
方程有4個未知量,只有3個方程。需增補一個無伴電流源對相鄰兩網(wǎng)孔的約束方程,即
由這四個方程可以求解出網(wǎng)孔電流。
【解法二】列寫由兩個包含無伴電流源網(wǎng)孔組合而得的回路的kvl方程,用它取代兩個包含無伴電流源網(wǎng)孔的kvl方程,從而避開無伴電流源支路。如圖3-2-3所示紅色回路即是由兩個包含無伴電流源的網(wǎng)孔,組合而得的回路,該回路的kvl方程為
再結合網(wǎng)孔的方程
以及無伴電流源對相鄰兩網(wǎng)孔的約束方程
由以上3個方程求解網(wǎng)孔電流。