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超网孔电路分析法精通:分步指南与实例详解

超网孔 分析 —— 定义、公式、求解实例

什么是超网孔分析?

超网孔/超网孔分析是分析两网孔共用电流源此类复杂电路的优于网孔分析的技术。同理,含电压源网络用超节点分析替代节点/节点电压分析,将电压源全包入超节点,每电压源减少一个非参考节点。

超网孔分析中,电流源位于超网孔内部,因此每个电流源可减少一个网孔。

若电流源位于电路周边单网孔,该网孔可忽略。仅对重绘电路中的网孔/超网孔应用KVL(基尔霍夫电压定律)。

文字描述难懂,先实例求解再总结步骤。

超网孔分析求解实例

超网孔电路分析法精通:分步指南与实例详解
原电路图

例题:

用网孔分析求下图中V₃及电流 i₁、i₂、i₃?

超网孔电路分析法精通:分步指南与实例详解
重绘后电路(含超网孔)

解:

网孔1应用KVL:

80 = 10i₁ + 20(i₁ – i₂) + 30(i₁ – i₃)

化简:

80 = 60i₁ – 20i₂ – 30i₃ ….. → 方程(1)。

对超网孔(网孔2与3合并,因共用电流源减少一个网孔)应用KVL:

30 = 40i₃ + 30(i₃ – i₁) + 20(i₂ – i₁)

30 = 70i₃ – 50i₁ + 20i₂ ….. → 方程(2)。

三变量两方程,需第三式。超网孔内独立电流源与设定网孔电流关系:

15iₓ = i₃ – i₂

i₃ = 15iₓ + i₂ ….. → 方程(3)。

用克拉默法则/计算器、消元法、高斯消元或MATLAB求解:

i₁ = 0.583 A

i₂ = -6.15 A

i₃ = 2.6 A

求V₃:

V₃ = i₃ × R₃ = 2.6A × 40Ω = 104 V.

超网孔分析步骤总结

  1. 判断平面电路。是则用超网孔,否则改用节点分析。
  2. 必要时重绘电路并统计网孔数。
  3. 标记各网孔电流。经验法则:全定义为顺时针,简化分析。
  4. 构造超网孔:两网孔共用电流源时,超网孔合围两网孔。
  5. 对各网孔/超网孔写KVL方程。从简易网孔入手,按网孔电流方向推进。书写求解注意负号。电流源在网孔周边时无需KVL,网孔电流可直接由观察确定。
  6. 每超网孔需一KCL方程,简单应用KCL即可。即建立各电流源电流与网孔电流关系式。
  7. 含受控源时:将非网孔电流的未知量用合适网孔电流表示。
  8. 整理方程组。
  9. 求解网孔电流。若求解困难参考上例。
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