电阻电路的等效变换(电路分析基础课件).ppt

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1、第2章 电阻电路的等效变换,本章重点,2.电阻的串、并联；,4.电压源和电流源的等效变换；,3.电阻的Y 变换;,重点：,1.电路等效的概念；,电阻电路,仅由电源和线性电阻构成的电路,分析方法,欧姆定律和基尔霍夫定律是分析电阻电路的依据；,等效变换的方法,也称化简的方法。,2.1 引言,任何一个复杂的电路,向外引出两个端钮，且从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，则称这一电路为二端网络(或一端口网络)。,1.两端电路（网络）,无源一端口,2.2 电路的等效变换,对A电路中的电流、电压和功率而言，满足：,2.两端电路等效的概念,两个两端电路，端口具有相同的电压、电流关系,则称它们是等效的

2、电路。,电路等效变换的条件：,电路等效变换的对象：,电路等效变换的目的：,两电路具有相同的VCR；,未变化的外电路A中的电压、电流和功率；（即对外等效，对内不等效）,化简电路，方便计算。,明确,2.3 电阻的串联和并联,电路特点,1.电阻串联,(a)各电阻顺序连接，流过同一电流(KCL)；,(b)总电压等于各串联电阻的电压之和(KVL)。,由欧姆定律,串联电路的总电阻等于各分电阻之和。,等效电阻,结论,串联电阻的分压,电压与电阻成正比，因此串联电阻电路可作分压电路。,例,两个电阻的分压：,表明,功率,p1=R1i2，p2=R2i2，pn=Rni2,p1:p2:pn=R1:R2:Rn,总功率 p

3、=Reqi2=(R1+R2+Rn)i2=R1i2+R2i2+Rni2=p1+p2+pn,电阻串联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成正比；等效电阻消耗的功率等于各串联电阻消耗功率的总和。,表明,2.电阻并联,电路特点,(a)各电阻两端为同一电压（KVL)；,(b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和(KCL)。,i=i1+i2+ik+in,由KCL:,i=i1+i2+ik+in,=u/R1+u/R2+u/Rn=u(1/R1+1/R2+1/Rn)=uGeq,等效电阻,等效电导等于并联的各电导之和。,结论,并联电阻的分流,电流分配与电导成正比,例,两电阻的分流：,功率,p1=G1u2，p2=G2u2，p

4、n=Gnu2,p1:p2:pn=G1:G2:Gn,总功率 p=Gequ2=(G1+G2+Gn)u2=G1u2+G2u2+Gnu2=p1+p2+pn,电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成反比；等效电阻消耗的功率等于各并联电阻消耗功率的总和,表明,3.电阻的串并联,例1,电路中有电阻的串联，又有电阻的并联，这种连接方式称电阻的串并联。,计算图示电路中各支路的电压和电流,例2,解,用分流方法做,用分压方法做,求：I1,I4,U4,从以上例题可得求解串、并联电路的一般步骤：,求出等效电阻或等效电导；,应用欧姆定律求出总电压或总电流；,应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压,以上的关键在

5、于识别各电阻的串联、并联关系！,例3,求:Rab,Rcd,等效电阻针对端口而言,例4,求:Rab,Rab70,例5,求:Rab,Rab10,缩短无电阻支路,例6,求:Rab,对称电路 c、d等电位,根据电流分配,2.4 电阻的Y形连接和形连接的等效变换,1.电阻的、Y形连接,Y形网络,形网络,包含,三端网络,，Y 网络的变形：,型电路(型),T 型电路(Y、星型),这两个电路当它们的电阻满足一定的关系时，能够相互等效。,注意,i1=i1Y,i2=i2Y,i3=i3Y,u12=u12Y,u23=u23Y,u31=u31Y,2.Y 变换的等效条件,等效条件：,Y接:用电流表示电压,u12Y=R1i

6、1YR2i2Y,接:用电压表示电流,i1Y+i2Y+i3Y=0,u31Y=R3i3Y R1i1Y,u23Y=R2i2Y R3i3Y,i3=u31/R31 u23/R23,i2=u23/R23 u12/R12,i1=u12/R12 u31/R31,(2),(1),由式(2)解得：,i3=u31/R31 u23/R23,i2=u23/R23 u12/R12,i1=u12/R12 u31/R31,(1),(3),根据等效条件，比较式(3)与式(1)，得Y的变换条件：,或,类似可得到由Y的变换条件：,或,简记方法：,变Y,Y变,特例：若三个电阻相等(对称)，则有,R=3RY,外大内小,等效对外部(端钮

7、以外)有效，对内不成立。,等效电路与外部电路无关。,用于简化电路,注意,桥 T 电路,例1,例2,计算90电阻吸收的功率,例3,求负载电阻RL消耗的功率,2.5 电压源、电流源的串联和并联,1.理想电压源的串联和并联,串联,注意参考方向,并联,相同电压源才能并联,电源中的电流不确定。,注意,电压源与支路的串、并联等效,对外等效！,2.理想电流源的串联并联,相同的理想电流源才能串联,每个电流源的端电压不能确定。,串联,并联,注意参考方向,注意,电流源与支路的串、并联等效,对外等效！,2.6 实际电源的两种模型及其等效变换,下 页,上 页,1.实际电压源,实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路

8、，电流很大，可能烧毁电源。,考虑内阻,伏安特性：,一个好的电压源要求,注意,返 回,实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若开路，电压很高，可能烧毁电源。,2.实际电流源,考虑内阻,伏安特性：,一个好的电流源要求,注意,3.电压源和电流源的等效变换,实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变换，所谓的等效是指端口的电压、电流在转换过程中保持不变。,u=uS RS i,i=iS GSu,i=uS/RS u/RS,iS=uS/RS GS=1/RS,实际电压源,实际电流源,端口特性,比较可得等效条件,电压源变换为电流源：,电流源变换为电压源：,下 页,上 页,小结,返 回,等效是对外部电路等效，对内

9、部电路是不等效的。,电流源开路，GS上有电流流过。,电流源短路,GS上无电流。,电压源短路，RS上有电流；,电压源开路，RS上无电流流过,理想电压源与理想电流源不能相互转换。,变换关系,表现在,注意,利用电源转换简化电路计算,例1,I=0.5A,U=20V,下 页,上 页,返 回,例2,把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连,例3,下 页,上 页,求电路中的电流I,返 回,例4,受控源和独立源一样可以进行电源转换；转换过程中注意不要丢失控制量。,求电流 i1,注意,例5,把电路转换成一个电压源和一个电阻的串连,2.7 输入电阻,1.定义,2.计算方法,如果一端口内部仅含电阻，则应用电阻的串、并联和Y变换等方法求它的等效电阻；,对含有受控源和电阻的两端电路，用电压、电流法求输入电阻，即在端口加电压源，求得电流，或在端口加电流源，求得电压，得其比值。,例,计算下例一端口电路的输入电阻,无源电阻网络,解,先把有源网络的独立源置零：电压源短路；电流源开路，再求输入电阻。,外加电压源,