第4章-暂态电路分析ppt课件.ppt

《第4章-暂态电路分析ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章暂态电路分析本章教学内容3.1换路定律与电压、电流初始值的确定3.2RC电路的暂态过程3.3RL电路的暂态过程3.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法重点1.动态电路方程的建立及初始条件的确定；2.零输入响应、零状态响应和全响应的概念；3.一阶RC和RL电路的三要素分析法；本章内容概述前面讨论电路的响应时都没有考虑所讨论的电路是什么时刻开始工作的，事实上，我们默认所分析的电路已经工作了足够长时间，电路进入了稳定状态，电路响应不再随时间变化（例如直流稳态时响应为恒定值），或随时间按某一规律周期性变化（如正弦稳态时响应为与激励同频率

2、的正弦量）。然而，在电路开始工作或电路发生变化后的一段时间内，当电路中存在储能元件时，由于它们的储能效应，在电路工作状态发生变化的时候，电路储能状态的变化是渐变的，在这个渐变的过程中，电路的响应不是稳定的。本章我们将来讨论这个问题。电路的暂态和稳态稳态：电路中电压、电流处于稳定状态(直流或周期变化)暂态：电路从一个稳态到另一个稳态的过渡状态。暂态过程实际上是电路中储能状态的调整过程，因此，只有含有储能元件的电路才具有暂态过程。动态电路含有动态元件电容和电感的电路。4.1换路定律与电压电流初始值的确定1.动态电路例0ti过渡期为零电阻

3、电路+-usR1R2（t=0）i4.1换路定律与电压电流初始值的确定当动态电路状态发生改变时（换路）需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。k接通电源后很长时间，电容充电完毕，电路达到新的稳定状态：i=0,uC=Usi=0,uC=0k动作前，电路处于稳定状态：电容电路k+–uCUsRCi(t=0)+-(t→)+–uCUsRCi+-前一个稳定状态过渡状态新的稳定状态t1USuct0?i有一过渡期4.1换路定律与电压电流初始值的确定k接通电源后很长时间，电路达到新的稳定状态，电感视为短路：uL=0,i=

4、Us/Ri=0,uL=0k动作前，电路处于稳定状态：电感电路k+–uLUsRi(t=0)+-L前一个稳定状态过渡状态新的稳定状态t1US/Rit0?uL有一过渡期4.1换路定律与电压电流初始值的确定(t→)+–uLUsRi+-LSU(t→)+–uLUsRi+-k动作前，电路处于稳定状态：uL=0,i=Us/Rk断开瞬间:i=0,uL=工程实际中在切断电容或电感电路时会出现过电压和过电流现象。注意k(t→)+–uLUsRi+-4.1换路定律与电压电流初始值的确定过渡过程产生的原因电路内部含有储能元件L、C，电路在换路时能量发生变

5、化，而能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。电路结构、状态发生变化换路支路接入或断开电路参数变化4.1换路定律与电压电流初始值的确定应用KVL和电容的VCR得：若以电流为变量：2.动态电路的方程(t>0)+–uCUsRCi+-例RC电路4.1换路定律与电压电流初始值的确定应用KVL和电感的VCR得：若以电感电压为变量：(t>0)+–uLUsRi+-RL电路4.1换路定律与电压电流初始值的确定有源电阻电路一个动态元件一阶电路结论含有一个动态元件电容或电感的线性电路，其电路方程为一阶线性常微分方程，称一阶电路。4.1换路定律与电压电流初

6、始值的确定二阶电路(t>0)+–uLUsRi+-CuC＋－RLC电路应用KVL和元件的VCR得：含有二个动态元件的线性电路，其电路方程为二阶线性常微分方程，称二阶电路。4.1换路定律与电压电流初始值的确定一阶电路一阶电路中只有一个动态元件，描述电路的方程是一阶线性微分方程。描述动态电路的电路方程为微分方程；动态电路方程的阶数通常等于电路中动态元件的个数。二阶电路二阶电路中有二个动态元件，描述电路的方程是二阶线性微分方程。结论4.1换路定律与电压电流初始值的确定动态电路的分析方法根据KVL、KCL和VCR建立微分方程；复频域分析法时域分

7、析法求解微分方程经典法状态变量法数值法卷积积分拉普拉斯变换法状态变量法付氏变换本章采用工程中高阶微分方程应用计算机辅助分析求解。4.1换路定律与电压电流初始值的确定t=0＋与t=0－的概念认为换路在t=0时刻进行0－换路前一瞬间0＋换路后一瞬间3.电路的初始条件初始条件为t=0＋时u，i及其各阶导数的值。注意0f(t)0－0＋t4.1换路定律与电压电流初始值的确定4.1.1换路定律L(0+)=L(0－)iL(0+)=iL(0－)qc(0+)=qc(0－)uC(0+)=uC(0－)电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件。换路

8、瞬间，若电感电压保持为有限值，则电感电流（磁链）换路前后保持不变。换路瞬间，若电容电流保持为有限值，则电容电压（电荷）换路前后保持不变。换路定律反映了能量不能跃变。注意4.1换路定律与电压电流初始值的确定4.1.2初始值