3电路的暂态分析.ppt
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1、1,第三章 电路的暂态分析,伏 - 安 特性,线性电阻,非线性电阻,1. 电阻 R (常用单位:、k、M ),3-1 电阻元件、电感元件与电容元件,3,特点:,4,二、电感 L:,(单位:H, mH, H),单位电流产生的磁链,1、磁通与磁通链(单位:韦伯Wb),电感元件,其中: 为磁通,为磁通链,为线圈的电感,也称自感 单位:亨H,为线圈的匝数,与I的方向符合右手螺旋定则,5,2、自感电动势,-,+,当线圈中通过的磁通发生变化时, 线圈中要产生自感电动势, 由实验知: 大小: 方向:感应电动势的参考方向与 磁通的考方向符合右手螺旋定则,结论:从以上的分析可以知道eL的参考方向与I 的参考方向
2、一致,若有N匝,可以得到:,6,电感中电流、电压的关系,根据基尔霍夫定律可以知道,7,3、意义,为负值,即其实际方向与I的方向相反 这时eL阻碍电流的增大,为正值,即其实际方向与I的方向相同 这时eL阻碍电流的减小,所以,自感电动势具有阻碍电流变化的性质,4、当,(直流) 时,所以,在直流电路中电感相当于短路.,8,5、电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为:,从t1到t2时间内,9,电感和结构参数的关系,10,三、电容 C,单位电压下存储的电荷,(单位:F, F, pF),电容符号,有极性,无极性,11,电容上电流、电压的关系,电容元件中的电场能量为,12,电容和结构参数的关系,13,实际元
3、件的特性可以用若干理想元件来表示,参数的影响和电路的工作条件有关。,14,U为直流电压时,以上电路等效为,注意 L、C 在不同电路中的作用,L短路,C断路,15,无源元件小结,理想元件的特性 (u 与 i 的关系),L,C,R,16,实际元件的特性可以用若干理想元件来表示,参数的影响和电路的工作条件有关。,17,稳态,暂态,概 述,3.2储能元件与换路定则,18,电阻电路,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。, 产生过渡过程的电路及原因?,19,电容为储能元件,它储存的能量为电场能量 ,其大小为:,电容电路,储能元件,因为能量的存储和释放需要一个过程,所以有电容的电路存在
4、过渡过程。,20,储能元件,电感电路,电感为储能元件,它储存的能量为磁场能量,其大小为:,因为能量的存储和释放需要一个过程,所以有电感的电路存在过渡过程。,21,结论,有储能元件(L、C)的电路在电路状态发生 变化(换路)时(如:电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等)存在过渡过程; 没有储能作用的电阻(R)电路,不存在过渡 过程。,电路中的 u、i 在过渡过程期间,从“旧稳态”进 入“新稳态”,此时u、i 都处于暂时的不稳定状态, 所以过渡过程又称为电路的暂态过程。,22,讲课重点: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。,研究过渡过程的意义:过渡过程是一种
5、自然现象, 对它的研究很重要。过渡过程的存在有利有弊。有利的方面,如电子技术中常用它来产生各种波形;不利的方面,如在暂态过程发生的瞬间,可能出现过压或过流,致使设备损坏,必须采取防范措施。,说明:,23,换路: 电路状态的改变。如:,换路定理与电压和电流初始值的确定,24,换路定则:,在换路瞬间,电容上的电压、电感中的电流不能突变。,设:t=0 时换路,- 换路前稳态终了瞬间,- 换路后暂态起始瞬间,25,换路瞬间,电容上的电压、电感中的电流不能突变的原因解释如下:,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。所以,*,26,*,所以电容电压 不能突变,从电路关系分析,K
6、,R,U,+,_,C,i,uC,K 闭合后,列回路电压方程:,27,电路,换路定则,电路,将,看成恒压源,看成恒流源,其他,初始值的确定:,28,换路时电压方程 :,发生了突跳,例1,29,已知:,电压表内阻,设开关 K 在 t = 0 时打开。,求: K打开的瞬间,电压表两的 电压。,解:,换路前,例2,30,31,已知: K 在“1”处停留已久,在t=0时合向“2”,例3:,32,解:,33,t=0 + 时的等效电路,34,计算结果,电量,35,小结,,电感相当于断路。,36,提示:先画出 t=0- 时的等效电路,例4:,37,电压方程:,根据电路规律列写电压、电流的微分方程,若微分方程是
7、一阶的,则该电路为一阶电路(一阶电路中一般仅含一个储能元件。)如:,一阶电路的概念:,38,(一). 经典法: 用数学方法求解微分方程;,一阶电路过渡过程的求解方法:,三要素法,39,零状态: 换路前电路中的储能元件均未贮存能量,称为零状态 。,电 路 状 态,3.3 RC电路的响应,40,电路的响应,零输入响应: 在零输入的条件下,由非零初始态(储能元件的储能)引起的响应,为零输入响应; 此时, 被视为一种输入信号。,或,41,3.3.1 RC电路的零输入响应(C放电) 1、表达式,t=0时开关S由1合到2:,iCR + Uc = 0,设微分方程的通解为:,42,求齐次方程的通解:,设微分方
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- 电路 分析
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