原创《以汽车电路为例电路常用的3种分析方法》
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1引言
对于同一电路,我们可以用不同的电路分析方法对其分析求解,但每种电路方法都有适用范围,也就是说根据电路的特点我们可以选择合适的求解方法,下面以汽车电路为例如图1,分别用基尔霍夫分析法、电源等效变换法和叠加定理对共进行求解,并总结出每种方法适用的范围.
2基尔霍夫分析法
图1是某汽车在某一工况下的等效电路图,已知汽车发动机的直流电动势Ei等于14V,内阻Ri等于0.15Q；蓄电池的电动势E2等于12V,内阻R2等于0.102.
(1)当负载是小负荷时,负载等效电阻R3等于2.5Q,求各支路电流.
(2)当负载是大负荷时,负载等效电阻R3等于0.5Q,求各支路电流.
解： (1)电流、电动势的参考方向和回路的绕行方向如图1所示.
根据基尔霍夫电流定律
对结点A有I1+12等于13
(1)
对结点B有I3 等于11+12
(2)
方程(1)(2),只有一个是独立的.一般情况,具有N个结点的电路,只能列出N-l个独立的电流方程.
根据基尔霍夫电流定律
回路I：El-IIRl-13R3等于0
(3)
回路Ⅱ：El-IIRl-E2+12R2等于0
(4)
回路Ⅲ：E2-12R2-13R3等于0
(5)
方程(3) (4)(5)只有两个是独立的,方程是否独立与选择的回路有关,在选择独立方程时,不要选择被包含的回路.一般情况,独立方程的个数等于网孔数.
将已知量代入(1) (3) (5),可得11_lOA,I2等于-5A,I3等于5A
12等于-5A,说明I2的方向与标定方向相反,发电机在向负载供电的同时还在向蓄电池充电,充电电流为5A.
(2)当负载是大负荷时,负载等效电阻R3等于0.50,依然用上述方法求解,可得
11_17.143A, 12等于5.714A, 13等于22.857A
12等于5.714A为正值,与标定方向相同,说明蓄电池向负载供电,也就是说发电机和蓄电池同时向负载供电.
3电源等效变换法
用电源等效变换法来求解图1电路,将图1简化为图2,汽车发电机的直流电动势视为电压源Usi等于14V,内阻Ri等于0.15Q；蓄电池的电动势视为电压源U S2等于12V,内阻R2等于O.lQ；负载电阻R3等于2.5Q,求各支路电流.
解：先将图2中的两个电压源分别等效为电流源,如图3所示,再将Isl和IS2. Ri与R2分别合并,化成一个简单电路,如图4所示,根据电压源与电流源的等效变换条件,可得
应用叠加定理对该电路进行分析,所得结果和基尔霍夫定理及电源等效变换结果完全相同,所以说对于这一电路三种方法都适合求解.
5结语
电路分析方法有很多,基尔霍夫分析法、电源等效变换法、叠加定理、戴维南定理、诺顿定理等.本文对于同一个汽车电路,我们用三种电路分析方法分析该电路,并且得出的结果是一样.也就是说对于同一电路我们可以选择不同的分析方法,但是每一种方法也有其适用范围,不同的电路,我们可以选择最简单最适合的方法求解.基尔霍夫分析法不仅适用于直流电阻电路,也适用于交流电路及各种不同性质的元件所构成的电路,该方法适用于电路有3个支路以上求解支路电流,电源等效变换,电压源电流源都是实际电源的电路模型,它们之间可以互相等效变换,变换前后它们具有相同的外特性时可以等效变换,电源等效变换适用于有较多电源的电路；叠加原理是分析和计算线性电路的基本原理,它可以把一个复杂电路分解成几个简单电路来计算.叠加原理只适用于线性电路的电压、电流计算,不能用于功率计算.叠加定理适用于电路中存在多个电源（电压源和电流源）.
汽车电路论文参考资料：
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