电工学第三章暂态分析概要.ppt

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1、第三章电路的暂态分析第三章电路的暂态分析（电路的过渡过程）§3.1概述§3.2储能元件和换路定则§3.3ＲＣ电路的响应§3.4一阶电路过渡过程的分析§3.5微分电路与积分电路§3.６ＲＬ电路的响应§3.1概述一、电阻电路根据欧姆定律uiR瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写小写二.电感电路ui（单位：H,mH,H）电感L:单位电流产生的磁通线圈匝数磁通线圈面积线圈长度导磁率•电感和结构参数的关系线性电感:L=Const(如:空心电感不变)非线性电感:L=Const(如:铁心电感不为常数)uei电感中电流、电压的基本关系当(直流)时,所以，在直流电路中电感相当于短路。uei电感是一种储

2、能元件,储存的磁场能量为：•电感的储能三.电容电路电容C单位电压下存储的电荷（单位：F,F,pF）i++++----+q-qu电容符号有极性无极性+_电解电容极板面积板间距离介电常数•电容和结构参数的关系线性电容:C=Const(不变)非线性电容:C=Const(不为常数)uiC•电容上电流、电压的基本关系当(直流)时,所以，在直流电路中电容相当于断路。uiC•电容的储能电容是一种储能元件,储存的电场能量为：tE稳态暂态旧稳态新稳态过渡过程:C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”的概念:产生过渡过程的电路及原因?无过渡过程I电阻电路t=0ER+_IK

3、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。Et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。EKR+_CuCt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，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。KRE+_t=0iL结论有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生变化时（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；纯电阻（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

4、过渡过程又称为电路的暂态过程。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：3.2.1换路定理换路:电路状态的改变。如：§3.2换路定理及初始值的确定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…………..换路定理: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---换路前瞬间---换路后瞬

5、间则：换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能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*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KRE+_CiuCK闭合后，列回路电压方程：3.2.2初始值的确定求解要点：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。例1换路时电压方程:不能突变发生了跳变根据换路定理解:求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、设时开关闭合开关闭合前iLUKt

6、=0uLuR仍然满足克氏定律已知:电压表内阻设开关K在t=0时打开。求:K打开的瞬间,电压表两端的电压。解:换路前（大小，方向都不变）换路瞬间例2K.ULVRiLt=0+时的等效电路V注意:实际使用中要加保护措施KULVRiL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。例3E1k2k+_RK12R2R16V2k解：E1k2k+_RK12R2R16V2k换路前的等效电路ER1+_RR2t=0+时的等效电路E1k2k+_R2R13V1.5mA+-计算结果电量Ek2k+_RK12R2R16V2k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

7、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；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+各电压值。8ViKiCiLKR1R2R3UCULiRKRE+_C电压方程根据电路规律列写电压、电流的微分方程，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：§3.3一阶