第三章 电路的暂态分析.ppt

第3章 电路的暂态分析 本章要求 3.1.3 电容元件 3.2 储能元件和换路定则 1.电路中产生暂态过程的原因 3.2 储能元件和换路定则 产生暂态过程的必要条件(缺一不可)： (1) 电路中含有储能元件 (内因) (2) 电路发生换路 (外因) 2.换路定则 暂态过程初始值的确定 例1． 暂态过程初始值的确定 例1: 例2： 例2： 例2： 例2： 3.3 RC电路的响应 3.3.1 RC电路的零输入响应 (2) 解方程： 4.时间常数 6 .2 .3 RC电路的全响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 例1： 例2： 作业 P105 3.4.3 3.4.5 3.6.4 3.5 微分电路和积分电路 3.5.1 微分电路 2. 分析 3.5.2 积分电路 3.波形 3.6 RL电路的响应 3.6.1 RL 电路的零输入响应 2. RL直接从直流电源断开 3.6 .2 RL电路的零状态响应 3.6.3 RL电路的全响应 电路的暂态分析小结 一、基本概念 暂态过程的定义 产生原因与换路定则 时间常数 物理意义 二、分析方法 经典法：求解微分方程 三要素法： 仅适用于直流激励下的一阶电路分析 三、典型电路 RC电路 （i）零输入响应：电容放电 （ii）零状态响应：电容充电 （iii）全响应：具有初始储能状态下充电或有激励下放电 RL电路：零输入响应，零状态响应，全响应。 图示电路中, RL是发电机的励磁绕组，其电感较大。Rf是调节励磁电流用的。当将电源开关断开时，为了不至由于励磁线圈所储的磁能消失过快而烧坏开关触头，往往用一个泄放电阻R′ 与线圈联接。开关接通R′同时将电源断开。经过一段时间后，再将开关扳到 3的位置，此时电路完全断开。 例: (1) R′=1000?, 试求开关S由1合 向2瞬间线圈两端的电压uRL。 电路稳态时S由1合向2。 (2) 在(1)中, 若使U不超过220V, 则泄放电阻R′应选多大？ U L RF + _ R R′ 1 S 2 3 i 解: (3) 根据(2)中所选用的电阻R′, 试求开关接通R′后经 过多长时间，线圈才能将所储的磁能放出95%？ 换路前，线圈中的电流为 (1) 开关接通R′瞬间线圈两端的电压为 (2) 如果不使uRL (0) 超过220V, 则 即 (3) 求当磁能已放出95%时的电流 求所经过的时间 1. 变化规律 三要素法 U + - S R L t=0 + - + - 2. 、 、 变化曲线 O O 1. 变化规律 (三要素法) + - R2 R1 4? 6? U 12V t=0-时等效电路 t=0 12V + - R1 L S 1H U 6? R2 3? 4? R3 + - 12V + - R1 L S U 6? R2 3? 4? R3 t = ? 时等效电路 + - R1 L 6? R2 3? 4? R3 1H 用三要素法求 2. 变化规律 + - R1 1.2A U 6? R2 3? 4? R3 t=0+等效电路 + - 2 1.2 O 变化曲线 变化曲线 4 2.4 0 + - R1 i L U 6? R2 3? 4? R3 t= ?时等效电路 + - 用三要素法求解 解: 已知：S 在t=0时闭合，换路前电路处于稳态。求: 电感电流 例: t = 0ˉ等效电路 2? 1? 3A R1 2? 由t = 0ˉ等效电路可求得 (1) 求uL(0+) , iL(0+) t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? 由t = 0+等效电路可求得 (2) 求稳态值 t = 0+等效电路 2? 1? 2A R1 2? + _ R3 R2 t = ?等效电路 2? 1? 2? R1 R3 R2 由t = ?等效电路可求得 t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? (3) 求时间常数 起始值 -4V 稳态值 2A 0 t iL , uL变化曲线 t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? 2? 1? R1 2? R3 R2 L 求对应齐次微分方程的通解 通解即： 的解 微分方程的通解为 确定积分常数A 根据换路定则在 t=0+时， (3) 电容电压 uC 的变化规律 暂态分量 稳态分量 电路达到 稳定状态 时的电压 -U +U 仅存在 于暂态 过程中 ? 63.2%U -36.8%U t o 3.