电路邱关源学习笔记——3.2KCL和KVL的独立方程数

1.KCL的独立方程数

        每个支路电流必然出现两次,一正一负,将全部KCL方程相加,等号两边必为零,即方程不独立。

  • n个结点的电路,独立的KCL方程为n-1个
  • 相应的(n-1)个结点称为独立结点。
  •  将对应于一组线性独立的KVL方程的回路称为独立回路,回路和独立回路的概念与支路的方向无关,可以用无向图的概念描述。
  • 路径:结点之间的一系列支路构成图的一条路径。
  • 连通图:图中任意两结点之间至少存在一条路径。
  • 回路:若一条路径的起点和终点重合,且经过的其它结点不重复,则此闭合路径就构成图的一个回路。
  • 树(tree)寻找图的独立回路组,即独立KVL方程。

 

        1.连通图的树(tree)

                包含图的全部结点,且不包含任何回路连通子图

        2.连支和树支

                树中包含的支路称为该树的树支,而其他支路则称为对应于该树的连支

                全部支路=连支+树支

结论:

  • 具有n个结点的连通图,任何一个树的树支数为n-1.
  • 图的任何一个树。加入连支后,就会形成一个回路,且此回路除了所加连支之外均由树支组成,这种回路称为单连支回路或基本回路。
  • 每个基本回路仅含一个连支,且这一连支不出现在其它基本回路中。由连支形成的全部基本回路构成基本回路组基本回路的个数显然等于连支数。
  • 每个连支只在一个回路中出现,这些KVL方程必构成独立方程组。根据基本回路所列出的KVL方程组是独立的。
  • 具有b条支路和n个结点的电路,连支数 =b-n+1,即图的独立回路数。选择不同的树,便得到不同的基本回路组。
  • 如果把一个图画在平面上,能使它的各条支路除连接的结点外不再交叉,这样的图称为平面图,否则称为非平面图。
  • 平面图具有网孔的概念,网孔是平面图自然的孔,它限定的区域内不再有支路。
  • 平面图的全部网孔是一组独立回路平面图的网孔数就是独立回路数。

2.KVL的独立方程数

     可以证明通过对以上三个网孔方程进行加、减运算可以得到其他回路的KVL方程。

 

结论:

   ①KVL的独立方程数基个回哈。

  ②n个结点、b条支路的电路,独立的KCLKVL方程数为:

               (n-1)+b-(n-1)=b

                前一个n-1为KCL

                后一个 b-(n-1)为KVL

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