电工电子技术_电路的暂态分析课件.ppt

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1、第三章电路的暂态分析主要内容：◆电路暂态过程及换路定则◆RC、RL电路响应◆电路分析的三要素法◆微分电路与积分电路暂态过程的利与弊：◆利：改善波形，产生波形◆弊：产生过压过流，易损坏设备研究暂态过程的目的：◆认识暂态过程的规律◆利用暂态特性，预防暂态危害§3.1电阻元件、电感元件与电容元件★电路条件发生变化：指电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等★暂态过程：当电路条件发生变化时电路的状态就会发生变化。当电路中有电容或电感等储能元件存在时，则电路状态的转变就不是突变的，而需要经过一定短暂的时间才能达到稳态——即有一个暂态

2、过程。★有电容或电感等储能元件存在时存在暂态，电阻电路不存在暂态1、电阻元件无过渡过程It=0ER+_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。t2、电感元件电感为储能元件，储存的能量为磁场能量，大小为：存储和释放能量需要过程，所以电路存在过渡过程。KRE+_t=0iLt暂态稳态E/R电容为储能元件，储存的能量为电场能量，大小为：同样，能量存储和释放需要过程，所以电路存在过渡过程。2、电容元件EKR+_CuCt=0Et暂态稳态★换路:电路的接通、断开、短路、电压改变或参数改变等§3.2储能元件和换路定则★

3、换路定理:换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。即：t=0时换路：换路前瞬间：换路后瞬间有：★初始值:在t=0+时电路中电压、电流的瞬态值称为暂态电路的初始值★初始值的确定:①换路前的瞬间，将电路视为稳态——电容开路、电感短路。③换路后的瞬间，若储能元件储有能量，则电容用定值电压uC(0–)或电感用iL(0–)定值电流代替。若电路无储能，则视电容C为短路，电感L为开路。④根据克希荷夫定律和换路后的等效电路计算出其它电压及电流各量。②利用换路定则求初始值。试确定如图电路在开关S断开后的初始值。例6ViCi1i2uC4

4、2C+–S0t=在t=0–时刻在t=0+时刻解：0iC=0i2=V4uC=,A1ii21==V4uC=A1iiC1==换路前后，ic发生突变，uc不变已知:电压表内阻开关K在t=0时打开,求:开关K打开的瞬间,电压表的读数。例KULVRiLt=0t=0+时(换路前)电路解:由换路定则得:换路前:换路瞬间iL(大小,方向都不变)t=0时的换路瞬间:电压表两端电压:=20×10-3×500×103=10000Vt=0-时(换路后)的等效电路VK产生过压，损坏电表！！★电感过压的保护措施措施二：加低值泄放电阻KUVLRiLR

5、'措施一：加续流二极管KUVLRiL§3.3ＲＣ电路的响应经典分析方法:用数学方法求解微分方程，计算电压和电流响应的时间函数，这是一种时域分析法．１、RC电路的零输入响应指无电源激励，输入信号为零。在电容元件的初始状态作用下所产生的响应。即分析在电容元件放电过程中所产生响应的规律。iURuRuCC+–S210t=又开关S掷向1后，在RC回路中电压方程为：uC0uuCR=+dtduRCiRuCR==0udtduRCCC=+方程是关于uC的一阶线性微分方程。其通解为：tRC1CAeu-=由初始条件确定A:iURuRC+–S2

6、10t==RC具有时间的量纲，称为时间常数．时间常数决定电路过渡过程变化的快慢。当t=RC时，10CU%8.36eUu==-uC随时间的变化关系曲线t000.6320.8650.9500.9820.9930.998t6从理论上讲，电路只有经过∞的时间才能达到稳定。通过计算可以看出：当经（3~5）τ时，就足可以认为达到稳定状态。U0ut0３６.８％U0次切距已知S闭合前电路已处于稳定状态，R1=R2=R3=100Ω，C=0.02F。试求在t=0时，S断开后的uC（t）．例t=0S+-24VUSR1R2R3C+uC

7、-i3解：（１）求uC（0-）VuuCC８24100＋100100100)0()0(=×+==-+SCRRRRRC102.0100100×3232=×+=+==t100100（２）求时间常数（３）求uC（t）VeeUtuttC--==16)(10t２、RC电路的零状态响应指换路前电容元件未储有能量，uC(0–)=0。由电源激励所产生的电路的响应。即分析在电容元件充电过程中所产生响应的规律。uCiURuRC+–S初始值：0)0()0(==+-CCuu由回路电压定理得：由初始条件可得:解微分方程得：∴RC=仍为电路的时间常数

8、，当t=时uct0U)718.211()1(1-=-=-UeUuCUU%2.63)368.01(=-=+-U1+-U2R2R1Ci2uCiCi1S12t=0在t=0+时，初始值为:3、RC电路的全响应电源的激励和电容元件的初始状态uC(0+)均不为零时的电路响应。根据叠加原理，可认为是零输入响应与零