电工电子技术课件4.ppt

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1、第四章电路的过渡过程1tE稳态暂态旧稳态新稳态过渡（暂态）过程:C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合4.1过渡过程的产生与换路定律电路处于新稳态RE+_4.1.1过渡过程的产生2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。产生过渡过程的电路及原因?3Et电容为储能元件，它储存的能量为电场能量，其大小为：电容电路储能元件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+_CuC4t储能元件电感电路电感为储能元件，它储存的能量为磁场能量

2、，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=0iL5结论有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生变化（换路）时（如：电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等）存在过渡过程；没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡过程。电路中的u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进入“新稳态”，此时u、i都处于暂时的不稳定状态，所以过渡过程又称为电路的暂态过程。6讲课重点：直流电路、交流电路都存在过渡过程。我们讲课的重点是直流电路的过渡过程。研究过渡过程的意义：过渡过程是一种自然现

3、象，对它的研究很重要。过渡过程的存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。说明：7换路:电路状态的改变。如：1.电路接通、断开电源2.电路中电源的升高或降低3.电路中元件参数的改变…………..4.1.2换路定律及电压、电流初始值的确定8换路定则:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。设：t=0时换路---换路前稳态终了瞬间---换路后暂态起始瞬间则：9换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能

4、突变的原因解释如下：自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或释放需要一定的时间。所以*电感L储存的磁场能量不能突变不能突变不能突变不能突变电容C存储的电场能量10*若发生突变，不可能！一般电路则所以电容电压不能突变从电路关系分析KRU+_CiuCK闭合后，列回路电压方程：11求解要点：1.2.根据电路的基本定律和换路后的等效电路，确定其它电量的初始值。初始值（起始值）：电路中u、i在t=0+时的大小。初始值的确定：12换路时电压方程:不能突变发生了突跳根据换路定理解:求:已知:R=1kΩ,L=1H,U

5、=20V、设时开关闭合开关闭合前iLUKt=0uLuR例113已知:电压表内阻设开关K在t=0时打开。求:K打开的瞬间,电压表两的电压。解:换路前(大小,方向都不变)换路瞬间K.ULVRiL例214t=0+时的等效电路V注意:实际使用中要加保护措施,加续流二极管或先去掉电压表再打开开关S。KULVRiL15已知:K在“1”处停留已久，在t=0时合向“2”求:的初始值，即t=0+时刻的值。E1k2k+_RK12R2R16V2k例3：16解：E1k2k+_RK12R2R16V2k换路前的等效电路ER1+_RR2

6、17t=0+时的等效电路E1k2k+_R2R13V1.5mA+-18计算结果电量Ek2k+_RK12R2R16V2k19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；3.换路瞬间，电感相当于恒流源，其值等于，电感相当于断路。2.换路瞬间，电容相当于恒压源，其值等于电容相当于短路；20提示：先画出t=0-时的等效电路画出t=0+时的等效电路（注意的作用）求t=0+时的各电压值。10mAiKiRiCiLKR1R2R3UCUL例4:21KRU+_C电压方程:根据电路规律列写电压、电流的微分

7、方程，若微分方程是一阶的，则该电路为一阶电路（一阶电路中一般仅含一个储能元件。）如：一阶电路的概念：22RC电路一阶电路RL电路4.2RC电路的过渡过程234.2.1RC电路的放电过程t=0时开关S由1合到2：1U+-K2Rt=0CiCiCR+Uc=0设微分方程的通解为：一阶常系数齐次线性微分方程(一).经典法:24求齐次方程的通解：通解即：的解。A为积分常数P为特征方程式的根其中:设微分方程的通解为：25得特征方程：将代入齐次方程:故：求P值:求A:微分方程的通解为：由换路定则：得：26代入通解得零输

8、入响应:将：式中：（S）为时间常数。微分方程的通解为：27时间常数决定暂态过程的快慢：当时：uC=0.368U0（如图）tU00.368U0由得：28RK+_CU4.2.2RC电路的充电过程t=0时开关S合上：iCiCR+uC=U(一).经典法:29一阶常系数非齐次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（补函数）即：KRU+_C30得：（常数）。和外加激励信号具有相同的