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Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 13:22
da voltvolt
Salve a tutti!

Sto avendo problemi con il seguente esercizio, in cui viene richiesto di ricavare il fasore della corrente IR4 (la rete è quindi a regime sinusoidale).



Il valore del generatore Vg è noto (il suo fasore), quindi per risolvere l'esercizio, anche in vista dei due induttori mutuamente accoppiati, ho pensato di utilizzare, come ci è stato detto di fare quando si hanno induttori di questo tipo, le correnti di maglia. Le correnti individuate sono 3, in particolare una per ogni anello. Il problema è che così facendo non risulta. Ho il presentimento che non sia un problema di conti ma di scelta delle correnti: dovrei prendere le correnti in maniera differente da una per ogni anello? Perché per come le ho prese io, avrei che J2 = \alpha IR4, ma IR4 a cosa è uguale? A J1-J3?

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 13:54
da RenzoDF
voltvolt ha scritto:... per come le ho prese io, avrei che J2 = \alpha IR4, ...

No, per come le hai prese

J_2 -J_1= \alpha I_{R_4}


voltvolt ha scritto:... ma IR4 a cosa è uguale? A J1-J3?

Sì.

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 17:58
da voltvolt
Ma, allora, io ho provato a svolgere i conti per la non so quale volta, ma viene un risultato molto molto assurdo.
La soluzione è IR4 = 41+j22A. Scegliendo le correnti di maglia come ho detto e tenuto conto della risposta di Renzo, costruisco il seguente sistema:

\begin{bmatrix}
R3+R4 & 0 & -R4 \\
0 & R1+jX1 & -R1-jX1+jXm \\
-R4 & -R1-jX1+jXm & R1+R2+R4+jX1+jX2-2jXm \\
 
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
J1 \\
J2 \\
J3 \\ 
\end{bmatrix} = 
\begin{bmatrix}
V_g-V \\
V \\
0 \\ 
\end{bmatrix}

(Nella colonna dei termini noti, il primo elemento è Vg-V, ma non capisco perché non mi fa chiudere la colonna e non lo mostra).

Tenuto conto che \alpha IR4 = J2-J1, IR4 = J1-J3, si ha che J1 = J2/3 + J3, per cui in realtà il sistema si riduce ad un sistema di tre equazione delle sole incognite J2 e J3 (poiché V è già nota nella seconda, essendo funzione di J2 e J3)

Sostituisco quindi V nella prima e poi ricavo per J3. J3 sarà funzione di J2, quindi sostituisco nella terza per ricavare quest'ultima. A questo punto, J2 va in J3 e si ottiene anche il risultato per J3.

Ottengo, infine IR4 = J1-J3 = \frac{211304}{4201} +  \frac{94394j}{4201} \simeq 50.29 + j22.46, diverso da quanto dovrebbe venire.

C'è da dire che il risultato del prof viene trovato utilizzando delle procedure MATLAB e implementando il circuito con simscape, andando a leggere i valori con il peak finder ecc..., mentre io ho usato MATLAB solo per fare i conti appena citati. La domanda è, sto sbagliando in qualcosa?

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 19:02
da RenzoDF
Puoi postare tutti i dati circuitali?

Ad ogni modo, per scrivere bene quel sistema in 4 incognite dovevi aggiungere un'altra, no?

Potevi anche evitare di aggiungere la nuova (inutile) incognita V e scrivere il sistema in tre equazioni nelle tre correnti di anello, andando ad usare le due KVL sui percorsi che non attraversano il CCCS e la relazione che lega la sua corrente alle stesse. ;-)

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 19:23
da voltvolt
Certo!

R1 = R2 = 1 \Omega, R3 = 3 \Omega, R4 = 4 \Omega, X1 = 2 \Omega, X2 = 8 \Omega, Xm = 1 \Omega, \alpha = 2, Vg = 433(1+j)V

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 19:24
da RenzoDF
Più tardi provo a risolverlo anch'io. ;-)

... poi ti dirò cosa mi risulta.

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 19:28
da voltvolt
RenzoDF ha scritto:
Ad ogni modo, per scrivere bene quel sistema in 4 incognite dovevi aggiungere un'altra, no?



Per quanto riguarda la scrittura del sistema, di solito parto scrivendo la matrice delle resistenze/conduttanze (a seconda del metodo che sto utilizzando, se correnti di maglia o potenziali nodali), e poi faccio le dovute sostituzioni/osservazioni, come nel caso di J1 che diventa funzione di J2 e J3.

Potevi anche evitare di aggiungere la nuova (inutile) incognita V e scrivere il sistema in tre equazioni nelle tre correnti di anello, andando ad usare le due KVL sui percorsi che non attraversano il CCCS e la relazione che lega la sua corrente alle stesse. ;-)


Sicuramente ci saranno più strade, ma con la mia mi sembrava abbastanza immediato visto che, per quanto "inutile" sia quella V, comunque è regalata quindi basta fare un paio di sostituzioni (che tra l'altro non vengono fatte nemmeno a mano, quindi costo computazionale pari solo alla scrittura dei dati).

Comunque attendo la tua risposta!

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 21:12
da RenzoDF
Nell'attendere che l'acqua bolla, ho usato la strada più veloce per controllare, ovvero via simulazione LTspice

... e il risultato è il seguente

2023-12-21_200559.png


Il prof, almeno per questa volta, aveva fatto bene i calcoli. :D

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 21:58
da voltvolt
Ma allora perché a me risulta diversamente? Cioè se il procedimento sembra corretto, a livello metodologico, vuol dire che ho sbagliato qualche conto (?)

Re: Esercizio correnti di maglia

MessaggioInviato: 21 dic 2023, 22:50
da RenzoDF
voltvolt ha scritto:...Tenuto conto che

\alpha IR4 = J2-J1, IR4 = J1-J3, si ha che J1 = J2/3 + J3, ...


;-)

PS: Numericamente, dalle tue tre relazioni, corretta la quarta, via WolframAlpha, indicando con x,y,z le tre correnti di anello e con w la tensione V

wa.png
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I_{R_4}=x-z=41+j22