第6章 电路的暂态分析.ppt

第6章电路的暂态分析
换路定则与电压和电流初始值的确定
RC电路的响应
一阶线性电路暂态分析的三要素法
RL电路的响应
微分电路和积分电路
教学要求:
稳定状态:
在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。
暂态过程:
电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。
1. 理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状
态响应、全响应的概念,以及时间常数的物
理意义。
2. 掌握换路定则及初始值的求法。
3. 掌握一阶线性电路分析的三要素法。
第6章电路的暂态分析
电路暂态分析的内容
1. 利用电路暂态过程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。
研究暂态过程的实际意义
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、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。
直流电路、交流电路都存在暂态过程, 我们讲课的重点是直流电路的暂态过程。
(2) 影响暂态过程快慢的电路的时间常数。
换路定则与电压和电流初始值的确定
1. 电路中产生暂态过程的原因
电流 i 随电压 u 比例变化。
合S后:
所以电阻电路不存在暂态过程(R耗能元件)。
图(a):
合S前:
例:
t
I
O
(a)
S
+
-
U
R3
R2
u2
+
-
换路定则与初始值的确定
图(b)
合S后:
由零逐渐增加到U
所以电容电路存在暂态过程
uC
+
-
C
iC
(b)
U
+
-
S
R
合S前:
U
暂态
稳态
o
t
产生暂态过程的必要条件:
∵ L储能:
换路: 电路状态的改变。如:
电路接通、切断、短路、电压改变或参数改变
不能突变
C
u
\
∵ C 储能:
产生暂态过程的原因:
由于物体所具有的能量不能跃变而造成
在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变
若
发生突变,
不可能!
一般电路
则
(1) 电路中含有储能元件(内因)
(2) 电路发生换路(外因)
电容电路:
注:换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中
uC、 iL初始值。
设:t=0 —表示换路瞬间(定为计时起点)
t=0-—表示换路前的终了瞬间
t=0+—表示换路后的初始瞬间(初始值)
2. 换路定则
电感电路:
3. 初始值的确定
求解要点:
(2) 其它电量初始值的求法。
初始值:电路中各 u、i 在 t =0+ 时的数值。
(1) uC( 0+)、iL ( 0+) 的求法。
1) 先由t =0-的电路求出 uC ( 0–) 、iL ( 0–);
2) 根据换路定律求出 uC( 0+)、iL ( 0+) 。
1) 由t =0+的电路求其它电量的初始值;
2) 在 t =0+时的电压方程中 uC = uC( 0+)、
t =0+时的电流方程中 iL = iL ( 0+)。
暂态过程初始值的确定
例1.
解:
(1)由换路前电路求
由已知条件知
根据换路定则得:
已知:换路前电路处稳态,C、L 均未储能。试求:电路中各电压和电流的初始值。
S
(a)
C
U
R2
R1
t=0
+
-
L
暂态过程初始值的确定
例1:
, 换路瞬间,电容元件可视为短路。
, 换路瞬间,电感元件可视为开路。
iC 、uL 产生突变
(2) 由t=0+电路,求其余各电流、电压的初始值
S
C
U
R2
R1
t=0
+
-
L
(a) 电路
iL(0+ )
U
iC (0+ )
uC (0+)
uL(0+)
_
u2(0+)
u1(0+)
i1(0+ )
R2
R1
+
+
+
_
_
+
-
(b) t = 0+等效电路