電工學(xué)(I)第六章.ppt

3 1 第6章電路的瞬態(tài)分析 3 2 6 1概述 穩(wěn)態(tài) 與 暫態(tài) 的概念 uc 穩(wěn)態(tài)1 暫態(tài) 3 3 產(chǎn)生暫態(tài)過程的電路及原因 電阻是耗能元件 其上電流隨電壓比例變化 不存在暫態(tài)過程 電容 電感為儲(chǔ)能元件 它們儲(chǔ)存的能量為電場能量和磁場能量 而能量的存儲(chǔ)和釋放需要一個(gè)過程 所以有電容 電感的電路存在暫態(tài)過程 1 元件條件 2 電路狀態(tài)條件 電路結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生的改變 俗稱換路 可能引起暫態(tài)過程 3 4 直流電路 交流電路都存在暫態(tài)過程 本章只分析討論直流電路的暫態(tài)過程 說明 研究暫態(tài)過程的意義 暫態(tài)過程是一種自然現(xiàn)象 對(duì)它的研究很重要 暫態(tài)過程的存在有利有弊 有利的方面 如電子技術(shù)中常用它來產(chǎn)生各種波形 不利的方面 如在暫態(tài)過程發(fā)生的瞬間 可能出現(xiàn)過壓或過流 致使設(shè)備損壞 必須采取防范措施 3 5 一 換路定則 6 2換路定則和初始值的確定 3 6 換路瞬間 電容上的電壓 電感中的電流不能突變的原因解釋如下 自然界物體所具有的能量不能突變 能量的積累或釋放需要一定的時(shí)間 所以 3 7 證明電容電壓不能突變 S閉合后 列回路電壓方程 3 8 二 初始值的確定 3 根據(jù)電路的基本定律 求解換路后t 0 時(shí)的等效電路 即可確定電路中其它電量的初始值 初始值 電路中u i在t 0 時(shí)的大小 3 9 已知 S在 1 處已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 在t 0時(shí)合向 2 3 10 3 11 計(jì)算結(jié)果 3 12 小結(jié) 3 13 6 3一階電路的零輸入響應(yīng) 2 零狀態(tài)響應(yīng) 無內(nèi)部儲(chǔ)能 僅由外加電源激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng) 3 全響應(yīng) 電路元件上的內(nèi)部儲(chǔ)能和外加電源激勵(lì)均不為零時(shí)的響應(yīng) 為全響應(yīng) 1 零輸入響應(yīng) 在無外加激勵(lì)條件下 僅由內(nèi)部儲(chǔ)能引起的響應(yīng) 為零輸入響應(yīng) 暫態(tài)過程按能量來源可分以下三種響應(yīng) 3 14 一 RC電路的零輸入響應(yīng) S在2已達(dá)穩(wěn)態(tài) C充電達(dá) 故 S在t 0時(shí)從2合向1 1 求uC 3 15 列KVL方程 求uC 3 16 即 3 17 物理意義 衰減到0 368U所需的時(shí)間 當(dāng)t 5 時(shí) 暫態(tài)過程基本結(jié)束 認(rèn)為uC達(dá)到穩(wěn)態(tài)值 3 18 2 求i 3 求uR 式中負(fù)號(hào)表示與所選參考方向相反 3 19 二 RL電路的零輸入響應(yīng) 略 6 4一階電路的零狀態(tài)響應(yīng) 求uC 一 RC電路的零狀態(tài)響應(yīng) 3 20 3 21 求通解 通解即 的解 設(shè) 3 22 將 得 3 23 可得 3 24 二 RL電路的零狀態(tài)響應(yīng) 略 6 5一階電路的全狀態(tài)響應(yīng)和三要素法 經(jīng)典法 用數(shù)學(xué)方法求解微分方程 三要素法 求初始值 穩(wěn)態(tài)值 時(shí)間常數(shù) 一階電路全響應(yīng)的求解方法 3 25 一階電路的概念 根據(jù)電路規(guī)律列寫電壓 電流的微分方程 若微分方程是一階的 則該電路為一階電路 3 26 其中三要素為 3 27 3 28 3 29 求 例 已知 開關(guān)S原處于閉合狀態(tài) t 0時(shí)打開 解 用三要素法 3 30 穩(wěn)態(tài)值 時(shí)間常數(shù) 起始值 3 31 解 討論題 3 32 S打開的瞬間 電壓表兩端的電壓 3 33 本章小結(jié) 一 換路定則及確定初始值的方法 二 一階線性 含C或L