电工与电子技术Ⅱ：第3章 电路的暂态分析.ppt

第3章 电路的暂态分析 本章要求 3.1.3 电容元件 3.2 储能元件和换路定则 1.电路中产生暂态过程的原因 3.2 储能元件和换路定则 2.换路定则 暂态过程初始值的确定 例1． 暂态过程初始值的确定 例1: 例2： 例2： 例2： 例2： 3.3 RC电路的响应 3.3.1 RC电路的零输入响应 (2) 解方程： 4.时间常数 3.3.3 RC电路的全响应 3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法 例1： 例2： 3.6 RL电路的响应 3.6.1 RL 电路的零输入响应 2. RL直接从直流电源断开 3.6.2 RL电路的零状态响应 3.6.3 RL电路的全响应 3.5 微分电路和积分电路 3.5.1 微分电路 2. 分析 3.5.2 积分电路 3.波形 谢谢！ 用三要素法求 2. 变化规律 + - R1 1.2A U 6? R2 3? 4? R3 t=0+等效电路 + - 2 1.2 O 变化曲线 变化曲线 4 2.4 0 + - R1 i L U 6? R2 3? 4? R3 t= ?时等效电路 + - 用三要素法求解 解: 已知：S 在t=0时闭合，换路前电路处于稳态。求: 电感电流 例: t = 0ˉ等效电路 2? 1? 3A R1 2? 由t = 0ˉ等效电路可求得 (1) 求uL(0+) , iL(0+) t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? 由t = 0+等效电路可求得 (2) 求稳态值 t = 0+等效电路 2? 1? 2A R1 2? + _ R3 R2 t = ?等效电路 2? 1? 2? R1 R3 R2 由t = ?等效电路可求得 t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? (3) 求时间常数 起始值 -4V 稳态值 2A 0 t iL , uL变化曲线 t=0 3A R3 IS 2? 1? 1H _ + L S R2 R1 2? 2? 1? R1 2? R3 R2 L 微分电路与积分电路是矩形脉冲激励下的RC电 路。若选取不同的时间常数，可构成输出电压波形 与输入电压波形之间的特定（微分或积分）的关系。 1. 电路 条件 (2) 输出电压从电阻R端取出 C R + _ + _ + _ T t U 0 tp 暂态分量 稳态分量 电路达到 稳定状态 时的电压 -U +U 仅存在 于暂态 过程中 ? 63.2%U -36.8%U t o 3. 、 变化曲线 t 当 t = ? 时 ? 表示电容电压 uC 从初始值上升到 稳态值的 63.2% 时所需的时间。 2.电流 iC 的变化规律 4. 时间常数 ? 的物理意义 ? U U 0.632U ? 越大，曲线变化越慢， 达到稳态时间越长。 结论： 当 t = 5? 时, 暂态基本结束, uC 达到稳态值。 0.998U t 0 0 0.632U 0.865U 0.950U 0.982U 0.993U t O 1. uC 的变化规律 全响应: 电源激励、储能元件的初始能量均不为零时，电路中的响应。 uC (0 -) = U0 S R U + _ C + _ i uC + _ uR uC (0 -) = U0 零输入响应 叠加定理 全响应 零状态响应 = + 稳态分量 零输入响应 零状态响应 暂态分量 结论2： 全响应 = 稳态分量 +暂态分量 全响应 结论1： 全响应 = 零输入响应 + 零状态响应 稳态值 初始值 稳态解 初始值 仅含一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路, 且由一阶微分方程描述，称为一阶线性电路。 据经典法推导结果 全响应 uC (0 -) = U0 S R U + _ C + _ i uC + _ uR ：代表一阶电路中任一电压、电流函数 式中, 初始值 -- （三要素） 稳态值 -- 时间常数 ? -- 在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方 程解的通用表达式： 利用求三要素的方法求解暂态过程，称为三要素法。 一阶电路都可以应用三要素法求解，在求得 、 和? 的基础上,可直接写出电路的响应(电压或电流)。 电路响应的变化曲线 t O t O t O t O 三要素法求解暂态过程的要点 终点 起点 (1) 求初始值、稳态值、时间常数； (3) 画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。 (2) 将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式； t f(t) O 求换路后电路中的电压和电流 ，其中电容 C 视为开路, 电感L视为短路，即求解直流