Метод еквівалентного генератора

У тих випадках, коли виникає необхідність визначення величини струму тільки в одній вітці складного електричного кола, застосовують теорему про еквівалентний генератор, на підставі якої струм через довільний опір , що приєднаний до двох точок кола з джерелами енергії, може бути обчислений за формулою:

,

де напруга нового енергетичного режиму кола між точками приєднання опору після його вилучення з кола;

еквівалентний опір кола відносно точок приєднання опору .

Приклад 1.6. Методом еквівалентного генератора визначимо струм у вітці з джерелом складного електричного кола (рис. 1.22) при значеннях фізичних величин: ; ; ; ; ; ; ; ; .

Розв’язання. Розділимо коло на дві частини: вітку « » будемо вважати зовнішньою частиною кола, а решту схеми (рис. 1.23) – його внутрішньою частиною, яку замінимо еквівалентним генератором з ЕРС і внутрішнім опором (рис. 1.24). Тоді струм у вітці « » визначиться за законом Ома: . (1.31)

ЕРС еквівалентного джерела рівна напрузі при новому електричному режимові, що настав у колі після відключення вітки « »(рис. 1.23). При цьому число контурів зменшилось на одиницю, а опори й виявились сполученими послідовно в одній вітці й через них протікає один і той же струм .

Міжвузлову напругу знайдемо з рівняння другого закону Кірхгофа, записаного для контуру « » (рис. 1.23):

(1.32)

Струми й визначимо, розрахувавши внутрішню частину кола (рис. 1.23) методом контурних струмів. Перетворивши джерело струму (рис. 1.22) в еквівалентне джерело ЕРС (рис. 1.23), запишемо систему контурних рівнянь:

(1.33)

або

Підставивши числові дані, одержимо:

(1.33, а)

Розв’язавши систему (1.33, а), знаходимо контурні струми:

Струми третьої й четвертої віток:

Згідно з виразом (1.32), ЕРС еквівалентного генера-тора:

Внутрішній опір еквівалентного генератора, що рівний загальному опору внутрішньої частини кола відносно точок 0 і 2, визначимо, закоротивши джерела ЕРС і (рис. 1.25, а).

Перетворимо трикутник опорів (рис. 1.25, а) в еквівалентну зірку (рис. 1.25, б), опори променів якої:

Опори й та й виявились сполученими послідовно в першій і третій вітках, а ці вітки з’єднані між собою паралельно, отже, їх загальний опір:

Тоді еквівалентний опір усієї внутрішньої частини кола:

Струм у вітці « » (рис. 1.24) знаходимо за формулою (1.31):

Порівняльна таблиця результатів обчислень струмів трьома методами

Струми Методи	, А	, А	, А	, А	, А	, А	, А
Контурних струмів	1,47	0,47	0,14	1,33	0,70	0,56	0,77
Вузлових потенціалів	1,48	0,48	0,15	1,34	0,69	0,55	0,76
Еквівалентного генератора	-	-	0,14	-	-	-	-