第3章电路的暂态分析ppt课件.ppt

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1、第3章电路的暂态分析3.1电阻元件、电感元件与电容元件3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法9/21/20211上面两章讨论的都是电阻电路，其特点是：一旦接通或断开电源时，电路就会立即处于稳定状态（稳态）。如果电路中有电感或电容元件时，电路一般需要经过一定短暂的时间才能达到稳定状态，也就是说这样的电路存在暂态过程。电路的暂态分析问题引人9/21/20212tE稳态暂态旧稳态新稳态C电路处于旧稳态KRE+_开关K闭合电路处于新稳态RE+_“稳态”与“暂态”★暂态过程（过渡过程）=0=E9

2、/21/20213★电路暂态分析的内容(1)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。★研究暂态过程的意义(2)控制、预防可能产生的危害：暂态过程开始的瞬间可能产生过电压或过电流，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。(2)影响暂态过程快慢的电路时间常数。9/21/20214根据欧姆定律:线性电阻金属导体的电阻仅与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关。表明：电阻是耗能元件电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发掉。电阻能量：Ru+_3.1电阻元件、电感元件与电容元件具有消耗电能的性

3、质3.1.1电阻元件★★★★9/21/20215描述的是线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的物理性质。电感:(H、mH)线性电感：L为常数电流通过N匝线圈产生(磁通链)电流通过一匝线圈产生(磁通)u+-+--L电感元件的符号3.1.2电感元件储能元件9/21/20216描述电容两端加电压后，建立电场，并储存电场能量的物理性质。3.1.3电容元件储能元件电容：uiC+_电容元件电容元件的储能:9/21/20217电路的接通、切断、短路或电量和元件的参数发生改变。认为：t=t0Otu2UotuCS+-UR2u2+-R1iCS+

4、-UuC+-R1i★换路：3.2储能元件和换路定则9/21/20218★产生暂态过程的原因：∵L储能：不能突变Cu∵C储能：由于储能元件的能量不能跃变(1)电路发生换路（外因）(2)电路中含有储能元件（内因）3.2储能元件和换路定则9/21/20219电容电路：注：用于换路瞬间确定暂态过程的uC、iL初始值。设：t=0→表示换路瞬间（计时起点）t=0-→表示换路前的终了瞬间t=0+→表示换路后的初始瞬间电感电路：换路瞬间电容的端电压、电感中的电流都保持换路前一瞬间的数值而不发生突然的跃变。★换路定则9/21/202110求解

5、要点：☆其它电量初始值的求法（非独立初始条件）：初始值：电路中各u、i在t=0+时的数值。☆uC(0+)、iL(0+)的求法（独立初始条件）：(1)先由t=0-电路求出uC(0–)、iL(0–)；(2)根据换路定则求出uC(0+)、iL(0+)。(1)由t=0+电路求其它电量的初始值；在t=0+电路中，电容用电压为uC(0+)的电压源替代，而电感用电流为iL(0+)的电流源替代。★初始值的计算方法9/21/202111SCiCUSRt=0+-uc+-例电容原未充电，已知的初始值。、闭合后求cciuSFC,10m=KR,2W=，

6、SVU10=解：由已知条件可知根据换路定则：9/21/202112iCUS+-uc+-SCR2R1(t=0)LuL+-iLi解：S闭合前根据换路定则：求S闭合瞬间电路中各电量的初始值。开关闭合前，电路已处于稳态，已知：V。URRVuSc10,5,10)0(21=W===-例9/21/202113iCUS+-uc+-SCR2R1(t=0)LuL+-iLiiCUS+-uc+-SCR2R1(t=0)LuL+-iLi原电路t=0+电路☆S闭合后，根据t=0+等效电路求解。9/21/202114KR1U+_Ct=0R2U=12VR1=4

7、kR2=2k原电路已稳定，t=0时刻发生换路。求：解：1.先求出2.画出等效电路3.求出各初值例9/21/202115换路时电压方程:不能突变发生了跃变根据换路定理解:求:已知:R=1kΩ,L=1H,U=20V、设时开关闭合开关闭合前iLUKt=0uLuR例9/21/202116已知:K在“1”处停留已久，在t=0时合向“2”求:的初始值。E1k2k+_RK12R2R16V2k例9/21/202117解：E1k2k+_RK12R2R16V2k换路前的等效电路ER1+_RR2原电路9/21/202118t=0+等效电路E1

8、k2k+_R2R13V1.5mA+-6V9/21/202119计算结果电量Ek2k+_RK12R2R16V2k9/21/2021201.换路瞬间，不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；3.换路瞬间，，电感相当于恒流源，其值等于，电感相当于开路。2.换路瞬间，电容