电工技术 电工学I 教学课件 作者 尚丽平 第3章 电路的暂态分析.ppt

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1、第3章电路的暂态分析§3.1暂态分析的基本概念§3.2储能元件和换路定则§3.3零输入响应§3.4零状态响应§3.5全响应§3.6一阶线性电路暂态分析的三要素法§3.7微分电路和积分电路7/30/20211电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识第3章电路的暂态分析重点：一阶电路的暂态响应过程难点：理解储能元件的特性及换路定则7/30/20212电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.1暂态分析的基本概念前面两章讨论的都是直流电阻电路的稳定分析，其特点是电路中的电压和电流在给定的条件下已达到某一稳态

2、值。本章主要讨论含有储能元件电容或电感的电路，这类电路在达到稳定状态之前还经历了一个过渡过程，即暂态过程。7/30/20213电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.1暂态分析的基本概念3.1.1稳态和暂态3.1.2激励和响应3.1.3暂态过程分析的意义7/30/20214电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.1.1稳态和暂态电路的结构、元件参数及激励一定时，电路的工作状态也一定，这时电路所处的状态称为稳定状态，简称稳态。7/30/20215电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知

3、识§3.1.1稳态和暂态凡内部含有储能元件电容或电感的电路，从一种稳态转变到另一种新的稳态往往不能跃变，需要一定的过程（时间），这个物理过程称为过渡过程。电路的过渡过程往往是短暂的，所以电路的过渡过程称为暂态过程，电路在暂态过程中的工作状态称为暂态。7/30/20216电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.1.2激励和响应电源（或信号源）提供给电路的输入信号称为激励，也称为输入。在激励或者内部储能的作用下，电路所产生的电压和电流称为响应，也称为输出。7/30/20217电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PL

4、C的基础知识§3.1.2激励和响应根据能量来源的不同，响应可以分为下列三种：（1）零输入响应：在没有激励的情况下，电路仅由内部储能元件中储存的能量引起的响应。（2）零状态响应：在储能元件没有储存能量的情况下，由激励而引起的响应。（3）全响应：在储能元件已经储存能量的情况下，再加上激励后引起的响应。线性电路中，根据叠加定理，全响应可以看作是零输入响应与零状态响应的代数和，即全响应=零输入响应+零状态响应7/30/20218电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.1.3暂态过程分析的意义暂态过程经历的时间虽然短暂，

5、但对它的研究在许多实际电路中有着重要的理论意义和现实价值。某些电路在接通或断开的暂态过程中可能会产生电压过高（称为过电压）或电流过大（称为过电流）的现象，从而损坏电气元件或用电设备，如电感线圈中产生的过电压使开关上产生电弧或击穿线圈绝缘、电容电路中的过电流使电流表超量程而损坏等。此外，电子设备中常利用电路的暂态过程产生特定的电信号，如电子技术中常利用RC电路的暂态过程来实现振荡信号的产生、信号波形的变换等。因此，在实际工程应用中，既要预防暂态过程所产生的危害，也要充分利用暂态过程的特性。7/30/20219电工技术（电工学Ⅰ）第

6、8章电气控制与PLC的基础知识§3.2储能元件和换路定则3.2.1电容元件3.2.2电感元件3.2.3换路定则7/30/202110电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.2.1电容元件电容是用来表征电路中电场能储存这一物理性质的理想元件。7/30/202111电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.2.2电感元件电感是用来表征电路中磁场能储存这一物理性质的理想元件。7/30/202112电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识【例3-1】已知C=6μF，电容初始电压为0V，流过该

7、电容的电流的波形如图所示。求：电容电压的波形和电容的瞬时功率，并计算出时的电容储能。§3.2储能元件和换路定则7/30/202113电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识解:（1）电容电压波形的分析根据电容电流的波形，可以写出的函数方程为§3.2储能元件和换路定则7/30/202114电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识综上，电容电压的波形为：当时，当时，当时，§3.2储能元件和换路定则7/30/202115电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识（2）电容瞬时功率的计算§3.2储能元件

8、和换路定则7/30/202116电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识（3）、、时电容储能的计算§3.2储能元件和换路定则7/30/202117电工技术（电工学Ⅰ）第8章电气控制与PLC的基础知识§3.2.3换路定则电路的接通、断开、短路，电路参数