Metoda a ochiurilor de plasă sau mai corect metoda curenților de inel sau metoda curenților fictive este definit ca procedura de soluționare pentru Bipole circuitelor, atât în starea de echilibru și sinusoidal, pentru a determina toate curentele ochiurilor de plasă, iar apoi pe lateral.
Având în vedere al doilea din Legile lui Kirchhoff, vom rupe în jos circuitul în ochiuri de plasă și atribuie un curent arbitrar fiecăruia prin stabilirea unui comun de referință, așa cum este necesar ca toți curenții au aceeași direcție.
În acest fel putem determina curenții laterali prin diferența dintre cele două curente ochiurilor de plasă care au partea în comun.
Primul caz
Considerăm acum rețele liniare în stare de echilibru , în care numai generatoarele de tensiune sunt prezente.
Reamintind LKT:
- {\ Displaystyle \ sum _ {mesh} \ pm u (t) = 0}
acest lucru poate fi rescrisă în considerare tensiunile de rezistențe ca {\ Displaystyle u_ {h} = R_ {h} I_ {h}} și tensiunile de generatoare de tensiune, cum ar fi {\ Displaystyle u_ {h} = E- {h}} obținându-se astfel:
- {\ Displaystyle \ sum _ {Maglia} R_ {h} I_ {h} = \ sum _ {Maglia} E_ {h}}
exprimând curenții laterali ca diferența dintre curenții din plasă {\ R_ displaystyle {h} I_ {h} = R_ {h} (I_ {M_ {i}} - I_ {M_ {j}})} , Scriind această ecuație pentru fiecare ochi al circuitului obținem un sistem de m ecuații cu m necunoscutelor egal cu ochiurile sistemului:
- {\ Displaystyle {\ begin {cazuri} \ R_ sum {M_ {1}} I_ {M_ {1}} - \ sum _ {r = 2} ^ {m} R_ {1_ {r}} I_ {1_ {r }} = \ sum E_ {M_ {1}} \\\ sum R_ {M_ {2}} I_ {M_ {2}} - \ sum _ {r = 1, r \ neq 2} ^ {m} R_ { 2_ {r}} I_ {2_ {r}} = \ sum E_ {M_ {2}} \\ ................ \\\ suma R_ {M_ {m} } I_ {M_ {m}} - \ sum _ {r = 1} ^ {m-1} R_ {M_ {r}} I_ {M_ {r}} = \ sum E_ {M_ {m}} \\\ end {cazuri}}}
unde este:
- {\ Displaystyle I_ {M_ {1}} ... I_ {M_ {m}}} sunt curenții ochiurilor de plasă
- {\ Displaystyle \ sum R_ {M_ {1}} ... \ sum R_ {M_ {m}}} este suma tuturor rezistențelor prezente în ochiurile și, prin urmare, parcursă de curentul de plasă
- {\ R_ displaystyle {1_ {r}} ... R_ {M_ {r}}} sunt rezistențele în comun între ochiurile luate în considerare și cele învecinate traversate de curenții relative
- {\ Displaystyle \ suma E_ {M_ {1}} ... \ sum E_ {M_ {m}}} este suma algebrică a contribuțiilor generatoare prezente în rețea.
Sistemul constituie metoda ochiurilor: odată ce sistemul a fost rezolvată avem curenții ochiurilor din care putem deriva mai întâi curenții laterale și apoi tensiunile cu ajutorul ecuațiilor Bipole.
Primul exemplu de caz
vom scrie sistemul de 3 ecuații în trei necunoscute:
- {\ Displaystyle \ din stânga \ {{\ begin {matrix} (R_ {1} + R_ {6} + R_ {7} + R_ {8}) I_ {M_ {A}} & - R_ {6} I_ {M_ {B}} & - R_ {7} I_ {M_ {C}} & = & \ Delta V \\ - R_ {6} I_ {M_ {A}} & + (R_ {6} + R_ {2} + R_ {4}) I_ {M_ {B}} & - R_ {4} I_ {M_ {C}} & = & 0 \\ - R_ {7} I_ {M_ {A}} & - R_ {4} I_ {M_ {B}} & + (R_ {7} + R_ {3} + R_ {4}) I_ {M_ {C}} & = & 0 \ end {matrix}} \ dreapta.}
în formă de matrice
- {\ Displaystyle {\ begin {bmatrix} (R_ {1} + R_ {6} + R_ {7} + R_ {8}) & - R_ {6} & - R_ {7} \\ - R_ {6} & (R_ {6} + R_ {2} + R_ {4}) & - R_ {4} \\ - R_ {7} & - R_ {4} & (R_ {7} + R_ {3} + R_ {4 }) \ end {bmatrix}}. {\ begin {bmatrix} I_ {M_ {A}} \\ I_ {M_ {B}} \\ I_ {M_ {C}} \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} \ Delta V \\ 0 \\ 0 \ end {bmatrix}}}
Din care vectorul curenților ochiurilor se calculează; dorind să cunoască curentul lateral între nodul 2 și nodul 3:
- {\ Displaystyle I_ {l_ {23}} = {I_ M_ {B}} - I_ {M_ {C}}}
și dacă ne-am dorit tensiune la capetele:
- {\ Displaystyle u_ {23} = I_ {l_ {23}} R_ {4}}
cazul general
Considerăm acum rețele liniare la starea de echilibru în care atât de tensiune și sunt prezente generatoare de curent .
Generatoare de curent pot fi reale sau ideale :
- în primul caz există un generator real, cu un rezistor în paralel, prin urmare, având în vedere cele două bipoli împreună pot fi transformate într-un generator de tensiune echivalent {\ Displaystyle E_ {eq} = JR} cu aceeași rezistență în serie, revenind la cazul cunoscut.
- în cazul unui generator de curent ideal dacă întotdeauna se transformă într-un generator de tensiune echivalent, dar acest lucru va fi necunoscut, astfel încât să constituie o nouă necunoscută a sistemului, care va avea nevoie de o ecuație suplimentară care urmează să fie rezolvate; acest lucru este constituit din ecuația curenților generatorului care pot fi scrise:
- {\ Displaystyle \ sum I_ {M_ {i}} = J}
astfel încât sistemul nostru va deveni:
- {\ Displaystyle {\ begin {cazuri} \ R_ sum {M_ {1}} I_ {M_ {1}} - \ sum _ {r = 2} ^ {m} R_ {1_ {r}} I_ {1_ {r }} = \ sum E_ {M_ {1}} + \ sum \ Delta u_ {M_ {1}} \\\ sum R_ {M_ {2}} I_ {M_ {2}} - \ sum _ {r = 1 , r \ neq 2} ^ {m} R_ {2_ {r}} I_ {2_ {r}} = \ sum E_ {M_ {2}} + \ sum \ Delta u_ {M_ {1}} \\ .. .............. \\\ sum R_ {M_ {m}} I_ {M_ {m}} - \ sum _ {r = 1} ^ {m-1} R_ {M_ {r}} I_ {M_ {r}} = \ sum E_ {M_ {m}} + \ sum \ Delta u_ {M_ {1}} \\\ sum I_ {M_ {1}} = J_ {a} \ \ ...... \\\ sum I_ {M_ {m}} = J_ {z} \ end {cazuri}}}
obținându-se astfel încă un sistem {\ Displaystyle (m + n) \ ori (m + n)} rezolvabile, cu m (mesh) + n (generatoare de curent ideale) ecuații și m + n necunoscutelor: rezolvat încă o dată sistemul avem curenții ochiurilor din care curenții laterale și apoi tensiunile cu ajutorul ecuațiilor Bipole.
Exemplul general de caz
Având în vedere circuitul indicat mai sus avem 4 ochiuri și 2 generatoare de curent, așa că vom obține un sistem 6x6:
- {\ Displaystyle \ din stânga \ {{\ begin {matrix} (R_ {1} + R_ {4}) I_ {M_ {1}} & - R_ {4} I_ {M_ {2}} &&& = & E_ {1 } \\ - R_ {4} I_ {M_ {1}} & + (R_ {3} + R_ {4}) I_ {M_ {2}} & - R_ {3} I_ {M_ {3}} && = & E_ {2} \\ & - R_ {3} I_ {M_ {2}} & + (R_ {2} + R_ {3}) I_ {M_ {3}} & - R_ {2} I_ {M_ { 4}} & = & \ Delta u_ {1} \\ && - (R_ {2}) I_ {M_ {3}} & + R_ {2} I_ {M_ {4}} & = & \ Delta u_ {2 } \ \ I_ {M_ {3}} = {1} J_ \\ I_ {M_ {4}} = - J_ {2} \ end {matrix}} \ dreapta}.
au numărat curenții ochiurilor de plasă de la dreapta la stânga și indicate cu {\ Displaystyle \ Delta u_ {1} \ ,, \ Delta u_ {2}} tensiunea de pe generatoarele de curent ideale.
Pentru a face sistemul mai ușor putem înlocui generatorul {\ J_ displaystyle {2}} in paralel cu {\ R_ displaystyle {2}} cu un generator de tensiune echivalent {\ Displaystyle E_ {2J} = R_ {2} J_ {2}} :
astfel încât sistemul va fi un 4x4:
- {\ Displaystyle \ din stânga \ {{\ begin {matrix} (R_ {1} + R_ {4}) I_ {M_ {1}} & - R_ {4} I_ {M_ {2}} && = & E_ {1 } \\ - R_ {4} I_ {M_ {1}} & + (R_ {3} + R_ {4}) I_ {M_ {2}} & - R_ {3} I_ {M_ {3}} & = & E_ {2} \\ & - R_ {3} I_ {M_ {2}} & + (R_ {2} + R_ {3}) I_ {M_ {3}} & = & \ Delta u_ {1} + E_ {2J} \\ I_ {M_ {3}} = {1} J_ \ end {matrix}} \ dreapta.}
că rezolvarea și scrise în formă de matrice:
- {\ Displaystyle {\ begin {bmatrix} (R_ {1} + R_ {4}) & - R_ {4} && \\ - R_ {4} & (R_ {3} + R_ {4}) & \\ & -R_ {3} & -. 1 & \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} I_ {M_ {1}} \\ I_ {M_ {2}} \\\ Delta u_ {1} \ end {bmatrix }} = {\ begin {bmatrix} E_ {1} \\ E_ {2} + R_ {3} J_ {1} \\ - (R_ {2} + R_ {3}) J_ {1} \ end {bmatrix }}}
Un alt mod de a proceda pentru a simplifica circuitul și reduce gradul de sistem este de a introduce o simplificare topologică a circuitului. În special, putem considera latura {\ Displaystyle l_ {12}} cu ideal generatorul de curent și deconectați-l la un capăt la un moment dat pentru a se conecta în mod alternativ la nodul 3 obținând astfel următorul circuit:
în cazul în care observăm că sistemul nostru a împărțit în 2 circuite conectate într-un singur punct (nodul 3).
Pentru a rezolva acest circuit, o dată generator de paralela se înlocuiește {\ J_ displaystyle {1}} si rezistenta {\ R_ displaystyle {3}} cu un generator de tensiune reală {\ Displaystyle E_ {1J} = {3} R_ J_ {1}} , Obținem un sistem cu 3 ecuații, dintre care unul este independent:
- Sistemul 2x2 pentru a descrie circuitul din dreapta:
- {\ Displaystyle \ din stânga \ {{\ begin {matrix} (R_ {1} + R_ {4}) I_ {M_ {1}} & - R_ {4} I_ {M_ {2}} & = & E_ {1 } \\ - R_ {4} I_ {M_ {1}} & + (R_ {3} + R_ {4}) I_ {M_ {2}} & = & E_ {2} + E_ {1J} \ end { matrice}} \ dreapta.}
- în timp ce circuitul din stânga este la curent impus, paralela a două generatoare de curent este prezentat, care va fi pur și simplu adăugate în considerare semnele.
Trebuie remarcat faptul că , prin intermediul metodei nodului soluției exercițiului este chiar mai simplu , deoarece este necesar să se impună doar o ecuație care permite să se cunoască tensiunea la nodurile 2 și 4 prin Teorema lui Millman .
Elemente conexe
Alte proiecte