《电工学动态分析》PPT课件.ppt

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1、第5章动态电路的暂态分析5.4换路定律与电路的初始值5.15.25.3一阶RC电路的暂态分析一阶动态电路暂态分析的三要素法一阶RL电路的暂态分析1.动态电路产生过渡过程的原因重点：难点：2.换路定律3.一阶动态电路的三要素分析法一阶动态电路三要素分析法的灵活应用（2）利用电路暂态过程产生特定波形的电信号研究动态电路暂态过程的实际意义（1）控制、预防可能产生的危害这里主要讨论直流激励下电路的暂态分析暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。5.1换路定律与电路的初始值稳定状态：电路中各处电压

2、、电流都达到稳定值的状态暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程换路:如：开关接通、关断、参数改变等。一般情况下，能量不能跃变。（1)电路中含有储能元件(内因)电路状态的改变。（2)电路发生换路(外因)1.动态电路产生暂态过程的原因5.1换路定律与电路的初始值5.1换路定律与电路的初始值2.换路定律电容元件：注：换路定律仅用于确定换路瞬间即暂态过程中uC、iL初始值。电感元件：0－换路前的最终时刻0＋换路后的最初时刻0换路时刻换路经历的时间：0－～0＋零开关动作时刻、计时零点5.1换路定律与电路的初始值3.动态电路初始值的确定例5-1解：（1

3、）时电路处于稳态，电路如图b所示。，求初始值例5-1（2）换路定律得独立初始条件（3）画出等效电路，求得其它初始条件。5.1换路定律与电路的初始值求初始值例5-1分别用一个电流源和一个电压源替代电感和电容（3）画出等效电路，求得其它初始条件。5.1换路定律与电路的初始值初始值求解：(2)其它量初始值的求法(1)uC(0+)、iL(0+)的求法1)先由t=0-的电路求出uC(0–)、iL(0–)；2)根据换路定律求出uC(0+)、iL(0+)。3）由t=0+等效电路求其它量的初始值b.电容（电感）用电压源（电流源）替代。a.结构换路后的电路（取0+时刻值

4、，方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同）1)2)5.1换路定律与电路的初始值经典法:三要素法初始值稳态值时间常数求方程是一阶微分方程的电路,称为一阶电路一阶电路求解方法通过求解电路的微分方程得出响应5.2一阶RC电路的暂态分析换路后无外施激励，仅由动态元件初始储能产生的响应。零输入响应激励响应动态元件的初始储能零状态响应换路后电路在零状态下由外施激励产生的响应。输入输出全响应换路后电路在非零状态下由外施激励产生的响应。5.2一阶RC电路的暂态分析1.一阶RC电路的零输入响应换路前电路已处稳态t=0时t≤0-时，换路无激励，但uC(0+)=Ut≥0+

5、时，放电过程5.2一阶RC电路的暂态分析1.一阶RC电路的零输入响应代入上式得一阶线性常系数齐次微分方程(1)列KVL方程1）电容电压uC的变化规律5.2一阶RC电路的暂态分析(2)解方程：特征方程由初始值确定积分常数A通解：电容电压uC从初始值按指数规律衰减，衰减的快慢由RC决定。(3)电容电压uC的变化规律uC(0+)=U5.2一阶RC电路的暂态分析2）其它物理量的变化规律电阻电压：放电电流5.2一阶RC电路的暂态分析3）时间常数令:单位:S0.368U0.135U0.050U0.018U0.007U0.002Ut随时间而衰减——衰减为初始值的3

6、6.8%所需的时间工程上认为,经过35,过渡过程结束5.2一阶RC电路的暂态分析5.2一阶RC电路的暂态分析3）时间常数物理意义：时间常数决定电路暂态过程的快慢——衰减为初始值的36.8%所需的时间越大，曲线衰减越慢，暂态过程持续的时间越长。例5-25.2一阶RC电路的暂态分析解：换路前的稳态电路中，可得根据换路定律得时间常数为代入零输入响应公式，可得求例5-35.2一阶RC电路的暂态分析求和解：换路前的稳态电路中得由换路定律得时间常数为电容电压为由电容VCR得2.一阶RC电路的零状态响应5.2一阶RC电路的暂态分析换路前电路已处稳态t=0时

7、S闭合t≤0-时，换路仅由激励引起的响应t≥0+时，1)列KVL方程一阶线性常系数非齐次微分方程非齐次方程特解齐次方程通解2.一阶RC电路的零状态响应2)解方程的通解齐次通解特解的特解稳态解暂态解5.2一阶RC电路的暂态分析由初始条件uC(0+)=0定积分常数5.2一阶RC电路的暂态分析例5-45.2一阶RC电路的暂态分析求和解：由换路定律得电路的时间常数为当时，电容电压的稳态值为开关闭合后电路的零状态响应为3.一阶RC电路的全响应5.2一阶RC电路的暂态分析uC(0-)=U0由初始条件uC(0+)=U0定积分常数A从初始值变化到稳态值，可能充电也可能

8、放电。例5-55.2一阶RC电路的暂态分析求解：由换路前的稳态电路和换路定律得换路后的稳态电路