第三章电路的暂态分析.ppt

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
§ 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
I
t = 0
E
R
+
_
I
K
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。
t
2、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。
K
R
E
+
_
t=0
iL
t
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
E
K
R
+
_
C
uC
t=0
E
t
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
§ 储能元件和换路定则
★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i L(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
6V
iC
i1
i2
uC
4
2
C
+
–
S
0
t
=
在 t = 0–时刻
在 t = 0 + 时刻
解:
0
i
C
=
0
i
2
=
V
4
u
C
=
,
A
1
i
i
2
1
=
=
V
4
u
C
=
A
1
i
i
C
1
=
=
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
K
U
L
V
R
iL
t = 0
t=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=10000V
t=0-时(换路后)的等效电路
V
K
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
K
U
V
L
R
iL
R'
措施一:加续流二极管
K
U
V
L
R
iL