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《電工課件第3章 電路的暫態(tài)分析.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在PPT專區(qū)-天天文庫。
1、第3章電路的暫態(tài)分析3.2換路定則3.3RC電路的響應(yīng)3.4一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法3.6RL電路的響應(yīng)3.5微分電路和積分電路3.1電阻元件、電感元件、電容元件本章內(nèi)容：1.了解電阻元件、電感元件與電容元件的特征;2.理解電路的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)的概念，以及時(shí)間常數(shù)的物理意義;3.掌握換路定則及初始值的求法;4.掌握一階線性電路分析的三要素法。：本章要求3.1.1電阻元件描述消耗電能的性質(zhì)根據(jù)歐姆定律:電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關(guān)系線性電阻金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及導(dǎo)體材
2、料的導(dǎo)電性能有關(guān)，表達(dá)式為：電能全部消耗在電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā)。電阻的能量Ru+_3.1電阻元件、電感元件與電容元件描述線圈通有電流時(shí)產(chǎn)生磁場、儲(chǔ)存磁場能量的性質(zhì)。1.電感L的物理意義電感:(H)3.1.2電感元件電流通過N匝線圈產(chǎn)生(磁鏈)電流通過一匝線圈產(chǎn)生(磁通)u?+-2.自感電動(dòng)勢：3.電感元件儲(chǔ)能根據(jù)基爾霍夫定律可得：將上式兩邊同乘上i，并積分，則得：即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電流增大時(shí)，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。磁場能3.1
3、.3電容元件描述電容兩端加電源后，其兩個(gè)極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質(zhì)中建立起電場，并儲(chǔ)存電場能量的性質(zhì)。電容：uiC+_電容元件當(dāng)電壓u變化時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流:電容元件儲(chǔ)能將上式兩邊同乘上u，并積分，則得：即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲(chǔ)存在電容中，當(dāng)電壓增大時(shí)，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當(dāng)電壓減小時(shí)，電場能減小，電容元件向電源放還能量。電場能電容元件儲(chǔ)能穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程例：穩(wěn)定狀態(tài)：在指定條件下電路中電壓、電流已達(dá)到穩(wěn)定值。暫態(tài)過程：電路從一種穩(wěn)態(tài)變化到另一種穩(wěn)態(tài)的過渡過程。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫態(tài)換路換
4、路:電路狀態(tài)的改變。如：電路接通、切斷、短路、電壓改變或參數(shù)改變產(chǎn)生暫態(tài)過程的必要條件：∵L儲(chǔ)能：不能突變Cu∵C儲(chǔ)能：產(chǎn)生暫態(tài)過程的原因：由于物體所具有的能量不能躍變在換路瞬間儲(chǔ)能元件的能量也不能躍變?nèi)舭l(fā)生突變，不可能！一般電路則(1)電路中含有儲(chǔ)能元件(內(nèi)因)(2)電路發(fā)生換路(外因)設(shè)：t=0表示換路瞬間(定為計(jì)時(shí)起點(diǎn))t=0-表示換路前的終了瞬間t=0+表示換路后的初始瞬間（初始值）1.換路定則換路定則3.2換路定則(1)換路定則僅用于換路瞬間來確定暫態(tài)過程中uC、iL初始值。(2)換路定則不能用于uL
5、、iC、uR和iR。注意2.初始值的確定求解要點(diǎn)：初始值：電路中各u、i在t=0+時(shí)的數(shù)值。(1)由t=0-的電路求出uC(0–)、iL(0–)；(2)根據(jù)換路定律，可知uC(0+)、iL(0+)。(3)由t=0+的電路求其它電量的初始值；例1．已知：換路前電路處穩(wěn)態(tài)，C、L均未儲(chǔ)能。 試求：換路后，電路中各電壓和電流的初始值。CR2S(a)UR1t=0+-L,換路瞬間，電容元件可視為短路。,換路瞬間，電感元件可視為開路。注意例2：換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。試求圖示電路中各個(gè)電壓和電流的初始值。2?+_RR2R1U8V
6、t=0++4?i14?iC_uC_uLiLR34?電量結(jié)論1.換路瞬間，uC、iL不能躍變,但其它電量均可以躍變。3.換路前,若uC(0-)?0,換路瞬間(t=0+等效電路中),電容元件可用一理想電壓源替代,其電壓為uc(0+);4.換路前,若iL(0-)?0,在t=0+等效電路中,電感元件可用一理想電流源替代，其電流為iL(0+)。2.換路前,若儲(chǔ)能元件沒有儲(chǔ)能,換路瞬間(t=0+的等效電路中)，可視電容元件短路，電感元件開路。3.3RC電路的響應(yīng)一階電路暫態(tài)過程的求解方法1.經(jīng)典法:根據(jù)激勵(lì)(電源電壓或電流)
7、，通過求解電路的微分方程得出電路的響應(yīng)(電壓和電流)。2.三要素法初始值穩(wěn)態(tài)值時(shí)間常數(shù)求（三要素）僅含一個(gè)儲(chǔ)能元件或可等效為一個(gè)儲(chǔ)能元件的線性電路,且由一階微分方程描述，稱為一階線性電路。一階電路求解方法代入上式得換路前電路已處穩(wěn)態(tài)t=0時(shí)開關(guān),電容C經(jīng)電阻R放電一階線性常系數(shù)齊次微分方程(1)列KVL方程1.電容電壓uC的變化規(guī)律(t?0)零輸入響應(yīng):無電源激勵(lì),輸入信號為零,僅由電容元件的初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的電路的響應(yīng)。圖示電路實(shí)質(zhì)：RC電路的放電過程3.3.1RC電路的零輸入響應(yīng)+-SRU21+–+–(2)解方
8、程：特征方程由初始值確定積分常數(shù)A齊次微分方程的通解：電容電壓uC從初始值按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的快慢由RC決定。(3)電容電壓uC的變化規(guī)律電阻電壓：放電電流電容電壓2.電流及電阻電壓的變化規(guī)律3.、、變化曲線tO4.時(shí)間常數(shù)(2)物理意義令:單位:S(1)量綱當(dāng)時(shí)時(shí)間常數(shù)?決定電路暫態(tài)過程變化的快慢時(shí)間常數(shù)等于電壓衰減到初始值U0的所需的時(shí)間。0.368U越大，曲線變化
