第3章电路的暂态分析ppt课件.ppt

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1、Chapter3电路的暂态分析换路定则与电压电流初始值的确定一阶线性电路的暂态响应一阶线性电路暂态分析的三要素法9/20/202113.1换路定则与电压电流初始值的确定一、概述1.基本概念1）稳态过程：电压、电流不随时间变化或周期性重复变化的过程。2）过渡过程：电路由一个稳态过程过渡到另一个稳态过程需要经历的中间过程。3）暂态过程：在电路中，从工程角度上讲过渡过程往往非常短暂，故也称为暂态过程，简称暂态。9/20/20212S未动作前S接通电源后进入另一稳态i=0，uC=0i=0，uC=UsSUsRCuCi+−SUsRCuCi+−uCt

2、O初始状态t1过渡状态旧稳态SUsRCuCi+−Us新稳态9/20/20213能量的存储和释放需要过程不能跃变2.过渡过程产生的原因（1）电路中含有储能元件(C，L：内因)（2）电路结构或电路参数发生变化(外因)支路的接入、断开；开路、短路等参数变化换路t=0ER+_IK电阻是耗能元件，其上电流随电压成比例变化，不存在过渡过程。无过渡过程It3.1换路定则与电压电流初始值确定9/20/202143.电路暂态分析的内容1）利用电路暂态过程产生特定波形的电信号如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。4.研究暂态过程的实际意义2）控制、预

3、防可能产生的危害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。1)暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。直流电路、交流电路都存在暂态过程,我们主要学习直流电路的暂态过程。2)影响暂态过程快慢的电路的时间常数。9/20/20215思考对于一个电路如果存在换路，就一定会产生暂态过程吗？CKRE+_E+_12+_换路前储能元件具有的能量与换路后到达新的稳态所具有的能量不同，换路后才会发生暂态过程。不会9/20/20216对电路进行暂态分析的实质？分析电路的暂态过程就是根据激励（电压源或电流源），求电路的响应（电压和电流）。分析

4、电路暂态过程的基本依据：元件的伏安关系基尔霍夫定律KCLKVLU+_R２Kt=0L实质上是求解微分方程9/20/20217二、换路定则电感储能换路瞬间，能量不能跃变iL不能跃变电容储能uC不能跃变t=0——换路时刻t=0——换路前瞬间u(0-)，i(0-)t=0+——换路后瞬间u(0+)，i(0+)t∞——稳定状态u(∞)，i(∞)1.换路的概念电源的接通与断开或电路结构、参数的改变统称为换路。9/20/202182.换路定则从t=0－到t=0+的瞬间，电容的电压和电感的电流不会发生跃变，即：2）换路定则仅适用于换路瞬间。注意：1）

5、只有uC、iL受换路定理的约束，电路中其他电压、电流都可能发生跃变。3）uC、iL不能跃变，但iC、uL可以跃变。9/20/20219三、电压电流初始值的确定初始值：设t=0时刻为换路瞬间，电路中u、i在t=0+时的大小称为暂态过程的初始值。(1)由换路前电路求uC(0)和iL(0)；电路在直流激励作用下处于稳态电容开路；电感短路(2)由换路定则，得uC(0+)和iL(0+)；(3)作t=0+时的等效电路：(4)由t=0+时的等效电路求所需的u(0+)、i(0+)。电容用电压为uC(0+)的电压源替代；电感用电流为iL(0+)的电流

6、源替代。求初始值的一般步骤：9/20/202110例3.1.1已知：Us=12V，R1=2k，R2=4k，C=1F求：uC(0+)，iC(0+)（2）根据换路定则：S(t=0)+UsR1CuCiC+−−R2解：（1）t=0－时电路处于稳定状态，画t=0时刻等效电路确定uC(0)。+UsR1+−−R2uC(0)9/20/202111+UsR1CuC(0+)iC(0+)+−−R2？t＝0+时的等效电路（3）画t=0+时刻等效电路，确定电路其他部分电压、电流的初始值。S(t=0)+UsR1CuCiC+−−R2+UsR1+−−R2

7、uC(0)iC(0)在t=0+时，电容相当于一个电压源9/20/202112例3.1.2已知：换路前电路处于稳态。求：i(0+)、u(0+)。解：+S+6VL4Ω2Ω2ΩiuiL+6VL4ΩiL(0－)iL(0)＝1.5A（1）画t＝0-时等效电路，求iL(0)：(3)画t=0+时刻等效电路iL(0+)=iL(0)＝1.5A++6V4Ω2Ω2Ωi(0+)1.5Au(0+)u(0+)=1.5V（2）根据换路定则：在t=0+时，电感相当于一个电流源i(0+)=iL(0+)/2＝0.75A9/20/202113例3.1.3

8、在开关S闭合瞬间，图示电路中的iR、iL、iC和i这四个量中，不发生跃变的量是（）。RL+CusiiRiLiCR1S（a）iL和iC（b）iL和i（c）iR和iLc9/20/202114特例RCUsSt=