电工基础——网孔电流法

1、电工基础网孔电流法 在支路电流法一节中已述及，由独立电压源和线性电阻构成在支路电流法一节中已述及，由独立电压源和线性电阻构成的电路，可以的电路，可以b个支路电流变量来建立电路方程。在个支路电流变量来建立电路方程。在b个支路电流个支路电流中，只有一部分电流是独立电流变量，另一部分电流则可由这些中，只有一部分电流是独立电流变量，另一部分电流则可由这些独立电流来确定。若用独立电流变量来建立电路方程，则可进一独立电流来确定。若用独立电流变量来建立电路方程，则可进一步减少电路方程数。步减少电路方程数。电工基础网孔电流法 00 0632521431=-=+-=-+iiiiiiiii 一、网孔电流一、网孔电

2、流 若将电压源和电阻串联作为一条支路时，该电路共有若将电压源和电阻串联作为一条支路时，该电路共有6条支路和条支路和4个结点。对个结点。对、结点写出结点写出KCL方程。方程。 支路电流支路电流i4、i5和和i6可以用另外三个支路电流可以用另外三个支路电流i1、i2和和i3的线性组合的线性组合来表示。来表示。us2i1i6i2i4i3i5R1R2R4R6R3us1us3R5 -=+=+=326215314iiiiiiiii电工基础网孔电流法 00 0632521431=-=+-=-+iiiiiiiii 电流电流i4、i5和和i6是非独立电流，它们由独立电流是非独立电流，它们由独立电流i1、i2和和

3、i3的线性的线性组合确定。这种线性组合的关系，可以设想为电流组合确定。这种线性组合的关系，可以设想为电流i1、i2和和i3沿每个沿每个网孔边界闭合流动而形成，如图中箭头所示。网孔边界闭合流动而形成，如图中箭头所示。这种在网孔内闭合流这种在网孔内闭合流动的电流，称为网孔电流。动的电流，称为网孔电流。它是一组能确定全部支路电流的独立电它是一组能确定全部支路电流的独立电流变量流变量。对于具有。对于具有b条支路和条支路和n个结点的平面连通电路来说，共有个结点的平面连通电路来说，共有(b-n+1)个网孔电流。个网孔电流。326215314iiiiiiiii-=+=+=us2i1i6i2i4i3i5R1R

4、2R4R6R3us1us3R5电工基础网孔电流法二、网孔方程二、网孔方程将以上三式代入方程组将以上三式代入方程组(1) ，消去，消去i4、i5和和i6后可以得到：后可以得到： 以图示网孔电流方向为绕行方向，写出三个网孔的以图示网孔电流方向为绕行方向，写出三个网孔的KVL方程分方程分别为：别为： us2i1i6i2i4i3i5R1R2R4R6R3us1us3R5由由KCL定律有：定律有： 3S314326332S326215221S31421511)()() 2()()()()(uiiRiiRiRuiiRiiRiRuiiRiiRiR-=+-=-+=+326215314 iiiiiiiii-=+=

5、+=) 1 (3S4466332S6655221S445511uiRiRiRuiRiRiRuiRiRiR-=+-=+=+电工基础网孔电流法将网孔方程写成一般形式：将网孔方程写成一般形式： 其中其中R11, R22和和R33称为网孔自电阻，它们分别是各网孔内全部称为网孔自电阻，它们分别是各网孔内全部电阻的总和。例如电阻的总和。例如R11= R1+ R4+ R5, R22= R2 + R5+ R6, R33= R3+ R4+ R6。1S34251541)(uiRiRiRRR=+S236265215)(uiRiRRRiR=-+3S36432614)(uiRRRiRiR-=+-S33333232131

6、22S32322212111S313212111uiRiRiRuiRiRiRuiRiRiR=+=+=+将方程组将方程组(2)整理得：整理得： us2i1i6i2i4i3i5R1R2R4R6R3us1us3R5电工基础网孔电流法 Rk j (k j)称为网孔称为网孔 k 与网孔与网孔 j 的互电阻，它们是两网孔公的互电阻，它们是两网孔公共电阻的正值或负值。当两网孔电流以相同方向流过公共电共电阻的正值或负值。当两网孔电流以相同方向流过公共电阻时取正号，例如阻时取正号，例如R12= R21= R5, R13= R31= R4。当两网孔电流。当两网孔电流以相反方向流过公共电阻时取负号，例如以相反方向流

7、过公共电阻时取负号，例如R23= R32=-R6。 uS11、uS22、uS33分别为各网孔中全部电压源电压升的代分别为各网孔中全部电压源电压升的代数和。绕行方向由数和。绕行方向由 - 极到极到 + 极的电压源取正号；反之则取负极的电压源取正号；反之则取负号。例如号。例如uS11=uS1,uS22=uS2,uS33=-uS3。1S34251541)(uiRiRiRRR=+S236265215)(uiRiRRRiR=-+3S36432614)(uiRRRiRiR-=+-S3333323213122S32322212111S313212111uiRiRiRuiRiRiRuiRiRiR=+=+=+电

8、工基础网孔电流法 由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔方程很有规律。由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔方程很有规律。可理解为可理解为各网孔电流在某网孔全部电阻上产生电压降的代数各网孔电流在某网孔全部电阻上产生电压降的代数和，等于该网孔全部电压源电压升的代数和和，等于该网孔全部电压源电压升的代数和。根据以上总结。根据以上总结的规律和对电路图的观察，就能直接列出网孔方程。具有的规律和对电路图的观察，就能直接列出网孔方程。具有m个网孔的平面电路，其网孔方程的一般形式为个网孔的平面电路，其网孔方程的一般形式为Smmmmm22m11m22Smm222212111Sm1m212111.uiRiRiRui

9、RiRiRuiRiRiR=+=+=+电工基础网孔电流法 三、网孔电流法的应用三、网孔电流法的应用 网孔分析法的计算步骤如下：网孔分析法的计算步骤如下： 1在电路图上标明网孔电流及其参考方向。规定各回路在电路图上标明网孔电流及其参考方向。规定各回路绕行方向均与对应的网孔电流方向一致绕行方向均与对应的网孔电流方向一致. 2用观察法列出全部网孔电流方程用观察法列出全部网孔电流方程,注意自电阻均为正值注意自电阻均为正值,互电阻互电阻 可为负值可为负值. 3解联立方程组，求出各网孔电流。解联立方程组，求出各网孔电流。 4选定支路电流及参考方向。将支路电流用网孔电流表选定支路电流及参考方向。将支路电流用网

10、孔电流表示，求得各支路电流。示，求得各支路电流。 5根据题目要求根据题目要求,计算支路电压和功率等计算支路电压和功率等.电工基础网孔电流法 例例1 用网孔电流法求图示电路各支路电流。用网孔电流法求图示电路各支路电流。 解：解：选定两个网孔电流选定两个网孔电流i1和和i2的参考方向，如图所示。的参考方向，如图所示。整理为整理为 图2-22图2-22-=+-=-+V10)21 (1V5)1 ()11 (2121iiii-=+-=-A103A522121iiii解得：解得： 各支路电流分别为各支路电流分别为i1=1A, i2=-3A, i3=i1-i2=4A。 -=A3A121ii用观察电路的方法直

11、接列出网孔方程：用观察电路的方法直接列出网孔方程： 电工基础网孔电流法 例例2 用网孔电流法求图示电路各支路电流。用网孔电流法求图示电路各支路电流。 解：解：选定各网孔电流的参考方向，如图所示。选定各网孔电流的参考方向，如图所示。 用观察法列出网孔方程：用观察法列出网孔方程：V6V25)163()6()1 (V12V18)6()362()2(V18V6)1 ()2()212(321321321-=+-=-+-=-+iiiiiiiii电工基础网孔电流法 整理为整理为:A3A 2A 1321=-=iii解得：解得： A1A 3A 4236215134=-=-=-=-=iiiiiiiii各支路电流分

12、别各支路电流分别为为: :A19106A66112A1225321321321=+-=-+-=-iiiiiiiii电工基础网孔电流法当电路中含有无伴电流源支路或含有受控源时当电路中含有无伴电流源支路或含有受控源时的处理方法的处理方法: : 1.无伴电流源在电路的边界支路上无伴电流源在电路的边界支路上,设网孔电流就等于电流源设网孔电流就等于电流源的电流的电流,不再列写该回路的网孔电流方程。不再列写该回路的网孔电流方程。2。无伴电流源在两个网孔的公共支路上，可以将电流源的端。无伴电流源在两个网孔的公共支路上，可以将电流源的端电压电压u设为未知量，将其视为电压源的电压，列写网孔电流方设为未知量，将其

13、视为电压源的电压，列写网孔电流方程。因增加了未知量，故必须补充一个方程。程。因增加了未知量，故必须补充一个方程。3.如果电路中含有受控源如果电路中含有受控源,将其视为独立电源将其视为独立电源,列写网孔电流方列写网孔电流方程程,并将受控源的控制量用网孔电流表示并将受控源的控制量用网孔电流表示,代入网孔电流方程中代入网孔电流方程中,使方程中只含有网孔电流使方程中只含有网孔电流.电工基础网孔电流法例例3 用网孔电流法求图示电路的支路电流。用网孔电流法求图示电路的支路电流。 解：设电流源电压为解：设电流源电压为u，考虑了电压，考虑了电压u的网孔方程为：的网孔方程为：补充方程补充方程: :V10)2(V5)1 (21-=-=+uiuiA721=-ii联立求解以上方程得到：联立求解以上方程得到： V2 A4 A321=-=uii电工基础网孔电流法例例4 用网孔电流法求解图示电路的网孔电流。用网孔电流法求解图示电路的网孔电流。 解：当电流源出现在电路外围边界上时，该网孔电流等于解：当电流源出现在电路外围边界上时，该网孔电流等于 电流源电流，成为已知量，此例中为电流源电流，