《电路稳态分析》PPT课件

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1、6.1概述一、时域响应时域响应、时域分析、稳态、暂态、暂态过程二、研究过渡过程的分析方法----经典法经典法：用以时间t为变量的微分方程来描述电路，并利用初始已知条件确定积分常数、求解积分常数。一阶电路：用一阶微分方程描述的电路。二阶电路、高阶电路主要介绍：一阶电路及其主要分析方法三要素法旧稳态新稳态过渡过程:C电路处于旧稳态KRU+_开关K闭合电路处于新稳态RU+_“稳态”与“暂态”的概念:6.2换路定律及初始值、稳态值的确定一、换路定律1、换路：电路的接通、切断、短路、电路参数的改变及电路连接方式的突然改变等叫换路2、产生过渡过程的原因外因

2、：换路内因：储能元件产生过渡过程的电路及原因?无过渡过程I电阻电路t=0UR+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，不存在过渡过程。Ut电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：电容电路因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电容的电路存在过渡过程。UKR+_CuC电感电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量，其大小为：因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电感的电路存在过渡过程。KRU+_t=0iLt3、换路定律在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。二、稳态值f(∞)的计算不论是换路前的稳定状态，或是换路后经暂态

3、过程达到的稳定状态，求法都一样：若直流，电容开路、电感短路，再求出各值。三、初始值f(0+)的计算1、初始值：换路后初始时刻的各个量的状态（或大小），即：t=0+时刻的值。2、独立的初始条件：uc和iLuc（0+）和iL（0+）由换路定律直接求的。非独立初始条件：uL、ic和其他支路的u、i非独立初始条件的确定受独立初始条件的约束。3、电路初始值的求解步骤（1）求换路前的uc(0-)和iL(0-)（2）利用换路定律求uc(0+)和iL(0+)（3）用t=0+等效电路求解非独立初始条件t=0+等效电路：换路后的瞬间，电容用理想电压源代替，源电压为u

4、c(0+)；电感用理想电流源代替，源电流为iL(0+)；并注意方向。小结1.换路瞬间，不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；电感相当于恒流源3.换路瞬间，，电感相当于断路；2.换路瞬间，若电容相当于短路；电容相当于恒压源若6.3一阶电路的零输入响应零输入响应—就是动态电路在没有外施激励时，由电路中动态元件的初始储能引起的响应。简单来说就是没有外激励，储能元件有内储能C2R+US－i1+uC－+－uRA—待定系数p—特征根一、RC电路的零输入响应0.3680.1350.050.0180.007RC电路的能量平衡关系2R+US－iL1+

5、uL－L二.一阶R-L电路的零输入响应注意时间常数中R的求法R为换路后，从储能元件看过去，电压源短路、电流源开路时的等效电阻。例题6.4一阶电路的零状态响应零状态响应—就是电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零），由外施激励引起的响应。简单来说就是有外激励，储能元件没有内储能一阶常系数线性微分方程由数学分析知此种微分方程的解由两部分组成：方程的特解对应齐次方程的通解即：KRU+_Ct=0电路的起始条件一、RC电路的零状态响应作特解，故此特解也称为稳态分量或强在电路中，通常取换路后的新稳态值制分量。所以该电路的特解为：1.求特解——将此特解代入方

6、程，成立KRU+_Ct=02.求齐次方程的通解——通解即：的解。随时间变化，故通常称为自由分量或暂态分量。其形式为指数。设：A为积分常数其中:求A:所以代入该电路的起始条件得:时间常数时间常数KRU+_Ct=0当t=5时，过渡过程基本结束，uC达到稳态值。当时:tUt000.632U0.865U0.950U0.982U0.993U0.998U过渡过程曲线2KRU+_Ct=0tUuCuRi过渡过程曲线二、一阶R-L电路的零状态响应iLUKt=0uLuRRLiLU0tuLuR6.5一阶电路的全响应全响应—就是当一个非零初始状态的电路受到外激

7、励时，电路的响应称为全响应。简单来说就是有外激励，储能元件有内储能全响应=零输入响应与零状态响应的叠加一、RC电路的全响应C2R+US－i1+uC－+－uR全响应0)0(¹-Cu零状态响应零输入响应二、三要素法:(只能用于一阶)在直流电源激励下,求:电感电压例1已知：K在t=0时闭合，换路前电路处于稳态。t=03ALKR2R1R3IS2211H第一步:求起始值t=03ALKR2R1R3IS2211Ht=0+时等效电路，电感相当于一个2A的恒流源2AR1R2R3t=03ALKR2R1R3IS2211Ht=0+时的等效电路第二步:求

8、稳态值t=时等效电路t=03ALKR2R1R3IS2211HR1R2R3第三步:求时间常数t=03ALKR2R1R3IS22