电工技术——电路的暂态分析
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第三章电路的暂态分析1、研究暂态过程的意义暂态过程是一种自然现象暂态过程是一种自然现象,,对它的研究很重要对它的研究很重要。
暂态过程的存在有利有弊暂态过程的存在有利有弊。
有利的方面有利的方面,,如电子技术中常用它来产生各种波形术中常用它来产生各种波形;;不利的方面不利的方面,,如在暂态过程发生的瞬间态过程发生的瞬间,,可能出现过压或过流可能出现过压或过流,,致使设备损坏备损坏,,必须采取防范措施必须采取防范措施。
设:t =0 时换路---旧稳态的终了瞬间---换路后的初始瞬间0+0-C(4) 由t=0+时的等效电路求所需的u(0+)、i(0+)。
(0+)、C L Ci L(0+)、i R(0+) 、i S(0+) 。
mA 522210)0(=+×=−L imA155)10(0105)0()0(10)0(=−−−−=−+−+−=+C R S i i i mA10V10S断开=−+U u u C R SR+U 0_CC u i21R u U _++_+_合在1,1合到2,根据换路定则)0()0(U u u C C =−=+SR+U 0_CC u i21Ru +_+_SR+U 0_CC u i21Ru +_+_,和工程上工程上,,t =(3~5)τ认为暂态过程结束,电路到达新的稳态新的稳态。
的物理意义: 决定电路暂态过程变化的快慢。
τ的物理意义 决定电路暂态过程变化的快慢。
U0uCτ1 τ 2τ3τ1 < τ 2 < τ3t36.8%U0τ1 τ2 τ321结论: 暂态过程曲线变化越慢, 结论:τ 越大,暂态过程曲线变化越慢,uc 新的稳态所需要的时间越长。
达到 新的稳态所需要的时间越长。
1 SRi+ U0 _2+ uR _uc ( t ) = U 0 eC−t RC+ uC _电路中的电流, 电路中的电流,电阻两 端的电压变化的规律? 端的电压变化的规律?uR = − uC = −U 0 eU0 uR i= e =− R R−t RCt duC U 0 − RC i=C e =− dt Rt − RC或电路中各量的暂态过程同时发生,也同时结束; 电路中各量的暂态过程同时发生,也同时结束; 并且具有相同的时间常数。
第三章 电路的暂态分析含有电感或电容储能元件的电路,在换路时会出现暂态过程。
本章研究了暂态过程中电压与电流的变化规律。
主要内容:1.暂态过程的基本概念。
2.换路定则:在换路瞬间,电容电流和电感电压为有限值的情况下,电容电压 和电感电流在换路前后的瞬间保持不变。
3.RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。
4.RL 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。
5.一阶线性电路暂态分析的三要素法:一阶线性电路在直流激励下的全响应零、 输入响应和零状态响应都可以用三要素法τte f f f t f -+∞-+∞=)]()0([)()(来求出。
6.暂态过程的应用:对于RC 串联电路,当输入矩形脉冲,若适当的选择参数 和输出,可构成微分电路或积分电路。
[练习与思考]解答3-1-1什么是稳态?什么是暂态?解:当电路的结构、元件参数及激励一定时,电路的工作状态也就一定,且电流和电压为某一稳定的值,此时电路所处的工作状态就称为稳定状态,简称为稳态。
在含有储能元件的电路中,当电路的发生换路时,由于储能元件储的能量的变化,电路将从原来的稳定状态经历一定时间变换到新的稳定状态,这一变换过程称为过渡过程,电路的过渡过程通常是很短的,所以又称暂态过程。
3-1-2什么是暂态过程?产生暂态过程的原因是什么?解:含有储能元件的电路从一个稳态转变到另一个稳态的所需的中间过程称为电路的暂态过程(过渡过程)。
暂态过程产生的内因是电路中含有储能元件,外因是电路发生换路。
3-2-1 初始值和稳态值分别是暂态过程的什么时刻的值?解:初始值是暂态过程的+=0t 时刻的值,稳态值是暂态过程的∞=t 时刻的值。
3-2-2 如何求暂态过程的初始值?解:求暂态过程初始值的步骤为:⑴首先画出换路前-=0t 的等效电路,求出-=0t 时刻电容电压)0(-C u 和电感电流)0(-L i 的值。
对直流电路,如果换路前电路处于稳态,则电容相当于开路,电感相当于短路。