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2 电阻电路等效变换

  等效变换的意义是在不改变端口 $u-i$ 关系的前提下,简化电路的结构。对于电源支路,电流源串联其它元件,与串联元件被短路后等效;电压源并联其它元件,与并联元件被断路后等效。

星形电路和三角形电路

  如果是对称电路的话,问题就很好解决。假设端口 $ab$ 为上下方向,有下表。

表 对称电路的电压与电流
对称方式 对称面过端口 对称面垂直端口
电流关系 对称的支路电流相等,$$i _ L=i _ R$$ 所有经过对称面的支路,电流为 $0$
电压关系 关于对称面对称的点,电势相同 对称面上所有点的电势都为,$$\varphi=\cfrac{\varphi _ a+\varphi _ b}{2}$$

  如果不是对称电路,一般就需要用到星-三角互换。

$$\begin{cases}R _ 1=\cfrac {R _ {12}R _ {31}}{R _ {12}+R _ {23}+R _ {31}}\\ R _ 2=\cfrac{R _ {23}R _ {12}}{R _ {12}+R _ {23}+R _ {31}} \\ R _ 3=\cfrac{R _ {23}R _ {31}}{R _ {12}+R _ {23}+R _ {31}} \end{cases}\tag{2.1}$$

  规律是 $R _ k=\cfrac{连于k结点的两个电阻之积}{\qquad\Delta\text{内三个电阻之和}\qquad }$。

$$\begin{cases}G _ {12}=\cfrac{G _ 1G _ 2}{G _ 1+G _ 2+G _ 3}\\ G _ {23}=\cfrac{G _ 2G _ 3}{G _ 1+G _ 2+G _ 3}\\ G _ {31}=\cfrac{G _ 3G _ 1}{G _ 1+G _ 2+G _ 3}\end{cases}\tag{2.2}$$

  规律是 $G _ {kj}=\cfrac{\text{连于}k\text{、连于}j\text{结点的两个电导之积}}{\text{Y内三个电导之和}}$。

电源变换

  主要就是诺顿支路与戴维南支路相互变换。
  诺顿$\rightarrow$戴维南:$(I _ s)\parallel (R)\rightarrow (U _ s=I _ s\cdot R)+R$
  戴维南$\rightarrow$诺顿:$(U _ s)+(R)\rightarrow(I _ s=U _ s/R)\parallel(R)$
  变换之后还需要注意,变换前后电压源、电流源的方向相反(类似于非关联)。如果是控制源,也可以按照这样的规则变换。但是要达到最简等效电路的话,必须要把控制源变换成电阻。

关于受控源的替代

  当受控源的 $u-i$ 关系(关联参考方向)满足 $u/i=R _ c$(其中 $R _ c$ 为常量)时,就可以用一个大小为 $R _ c$ 的电阻等效替换这个受控源。
  $R _ c$ 与一般的电阻不同,极有可能是负值,也有可能是 $0$。