第3章 电路的暂态分析(总).ppt

第3章 电路的 暂态分析 电力教研室 主要内容 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 3.2 储能元件和换路定则 3.3 RC电路的响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 3.5 微分电路与积分电路 3.6 RL电路的响应 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 3.1.1 电阻元件 3.1.2 电感元件 （2） 线性电感元件 3.1.3 电容元件 （2） 线性电容元件 3.2 储能元件和换路定则 例 3.3 RC电路的响应 3.6 RL电路的响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 3.5 微分电路和积分电路 2. 分析 3.5.2 积分电路 3.波形 5. RL直接从直流电源断开 （2）求稳态值y(∞) 作∞时刻电路，开关动作后直流稳态 （3）求时间常数τ， RC电路： τ=RC； RL电路： τ=L/R； 。 求R。 作换路后电路，内部电源置零，计算储能元件两端看进去的的戴维宁等效电阻R。 电压源不作用，电压源置零，短路； 电流源不作用，电流源置零，开路； （4）由三要素公式，计算y(t) 稳态值 初始值 时间常数 例 电路如图，t=0时合上开关S，合S前电路已处于 稳态。试求电容电压 和电流 、 。 (1)确定初始值 由t=0-电路可求得 由换路定则 t=0-等效电路 9mA + - 6k? R S 9mA 6k? 2?F 3k? t=0 + - C R 3k? 6k? + - 54 V 9mA t=0+等效电路 (2) 确定稳态值 由换路后电路求稳态值 t?∞ 电路 9mA + - 6k? R 3k? S 9mA 6k? 2?F 3k? t=0 + - C R (3) 由换路后电路求时间常数 ? (4) 三要素法 6k? R 3k? S 9mA 6k? 2?F 3k? t=0 + - C R 例 由t=0-时电路 电路如图，开关S闭合前电路已处于稳态。 t=0时S闭合，试求：t ≧0时电容电压uC和电流iC、 i1和i2 。 解： 用三要素法求解 求初始值 + - S t=0 6V 1? 2? 3? + - 求时间常数 由右图电路可求得 求稳态值 + - S t=0 6V 1? 2? 3? + - 2? 3? + - ( 、 关联) + - S t=0 6V 1? 2? 3? + - 例: 图（a）电路原已达稳态，求换路后的iL(t)和uL(t)。 解（1）求初始值。 根据换路定则有 由图(b）得 0+时刻电路如图（c） 则 τ （2）求稳态值。 ∞时刻电路如图（d）所示。 （3）求时间常数τ。由图（e）得 例 , 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 例 求开关S闭合后电容电压及其一阶导数和电感电压，电流及20Ω电阻电流的初始值。换路前电路处于稳态。 解： (1）求起始状态 uC(0-)和iL(0-) (2）换路定则求uC(0+)和iL(0+) (3）求初始值。 作 0+时刻电路 所以： 对于仅含有单一电容的动态元件的电路。 3.3.1 零状态响应和零输入响应 零输入响应 零状态响应 全响应 状态量uC(0-）=0 输入(电源)=0 电源 激励 输入 负载（待求量） 响应 输出 3.3.2 零状态响应 状态量uC(0-）= uC（0-）=0 输入(电源)US≠0 电容元件未储有能量（零状态）时，电路的响应。 3.3.2 零状态响应 0.007 t 0 ? 2? 3? 4 ? 5? e -1 e -2 e -3 e -5 1 0.368 0.135 0.05 e -0 e -4 0.018 0 0.632US 0.865US 0.95US 0.982US 0.993US e –t/τ 3.3.2 零状态响应 t 0 ? 2? 3? 4 ? 5? 0 0.632US 0.865US 0.95US 0.982US 0.993US 终值百分比 归一化时间常数曲线 0.007