第6章 电路的暂态分析.ppt

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1、第6章电路的暂态分析后一页6.1换路定则与初始值的确定6.2RC电路的响应6.3一阶线性电路暂态分析的三要素法6.5RL电路的响应6.4微分电路和积分电路返回要求：1．理解电路的暂态和稳态零输入响应、零状态、全响应的概念，以及时间常数的物理意义2．掌握换路定则及初始值的求法3．掌握一阶线性电路分析的三要素法。稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的中间过程返回前一页后一页电路暂态分析的内容：1.充分利用其特性。例：产生各种波形，达到延时的目的等。研究暂态过程的目的：2.控制、预防可能产生的危害。暂态过程开始的瞬间

2、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、交流电路都存在过渡过程,我们讲课的重点是直流电路的过渡过程。返回前一页后一页(2)影响暂态过程快慢的电路的暂态过程6.1换路定则与初始值的确定一．电路中产生暂态过程的原因图(a)：合S前：合S后：电流随电压比例变化。电阻电路不存在过渡过程(R耗能元件)。无暂态过程It返回图(b)合S前:uc合S后：由零逐渐增加到U电容电路存在暂态过程。t返回前一页后一页(a)引例：S+-UR3R2u2+-+-CiC(b)uCU+-SR产生暂态过程的必要条件：1．电路中含有储能元件(内因

3、)2．电路发生换路(外因)L储能：换路:电路状态的改变。如：电路接通、断开，短路、电压改变或元件参数的改变。为什么在换路后瞬间电容电压不能突变？因为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。在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变C储能：若发生突变，不可能！一般电路则返回前一页后一页电容电路：注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uc、iL初始值。设：t=0—表换路瞬间(定为计时起点)t=0-—表换路前的终了瞬间t=0+—表换路后的初始瞬间（初始值）二．换路定则电感电路：返回前一页后一页三、暂态电路初始值的确定求解要点：2.其它电量初始值的求

4、法。初始值：电路中各u、i在t=0+时的数值。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+)。1)由t=0+的电路求其它电量的初始值；2)在t=0+时的电压方程中uc=uc(0+)、t=0+时的电流方程中iL=iL(0+)。返回前一页后一页暂态过程初始值的确定例1．SCLUR2R1t=0(a)+-已知：换路前电路处稳态，C、L均未储能。试求：电路中各电压和电流的初始值。解：(1)由换路前电路求由已知条件知根据换路定律得：(b)(2)由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值。

5、,换路瞬间，电容可视为短路。,换路瞬间，电感可视为开路。iC、uL产生突变跳转UiC(0+)uC(0+)iL(0+)uL(0+)_u2(0+)u1(0+)i1(0+)R2R1+++__+-(b)返回前一页后一页例2：已知:K在“1”处时，电路已处于稳态，在t=0时K合向“2”。求:的初始值，即各电量在t=0+时刻的值。返回前一页后一页U1k2k+_RK12R2R16V2kt=0+-+-解：1）由t=0-电路求uC(0–)、iL(0–)。当激励为直流，稳态时：返回前一页后一页U1k2k+_RK12R2R16V2kt=0+-+-t=0-时的等效电路UR1+_RR2+_返

6、回根据换路定则：解：1）由t=0-电路求uC(0–)、iL(0–)。前一页后一页U1k2k+_RK12R2R16V2kt=0+-+-t=0-时的等效电路UR1+_RR2+_2）由t=0+时的等效电路求其它电量的初始值返回前一页后一页t=0+时的等效电路U2k1k+_R2R13V1.5mA+-6V+-计算结果：电量换路瞬间，不能突变。其它电量均可能突变。返回前一页后一页U1k2k+_RK12R2R16V2kt=0+-+-1.换路瞬间，不能突变。其它电量均可能突变。电容相当于源，其值等于；短路。2.换路瞬间，电容相当于恒压3.换路瞬间，，电感相当于恒流源，其值等于，电感

7、相当于断路。小结：返回前一页后一页6.2.1一阶RC电路的零输入响应代入上式得：换路前电路已处稳态t=0时开关电容C经电阻R放电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(t0)零输入响应:电源激励为零，仅由电容元件的初始状态uC(0+)所产生的电路的响应。返回前一页后一页6.2RC电路的响应+-SRU21+–+–2)解方程：特征方程：由初始值确定积分常数A：齐次微分方程的通解：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的变化规律返回前一页后一页电阻电压：放电电流：电容电压：t2.电流及电阻电压的变化