电路暂态分析.ppt

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1、第四章电路的暂态分析换路定律一阶电路RC响应暂态分析三要素法微分积分电路一阶电路RL响应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闭合概述电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”的概念: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，其大小为：因为能

2、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

3、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换路定理与电压和电流初始值的确定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

4、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=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

5、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316解：E1k2k+_RK12R2R16V2k换路前的等效电路ER1+_RR217t=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

6、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：22iLR+UL=0LLddtiLu=一阶微分方程一阶电路的概念：23(一).经典法:用数学方法求解微分方程；(二).三要素法:求初始值稳态值时间常数……………...本节重点：一阶电路过渡过程的求解方法:三要素法24零状态：换路前电

7、路中的储能元件均未贮存能量，称为零状态。电路状态零输入：换路后电路中无电源激励（即输入信号为零）时，为零输入。4.2RC电路的响应25电路的响应零状态响应：在零状态的条件下，由电源激励信号产生的响应为零状态响应。全响应：电容上的储能和电源激励均不为零时的响应，为全响应。零输入响应：在零输入的条件下，由非零初始态（储能元件的储能）引起的响应，为零输入响应；此时，被视为一种输入信号。或264.2.1RC电路的零输入响应（C放电）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).经典法:27求齐次方程的通