第6章-电路的瞬态分析.ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6-4 一阶,RL,电路的直流瞬态分析,第六章 电路的瞬态分析,6-1 概述,6-2 换路定律及初值的确定,6-3 一阶,RC,电路的直流瞬态分析,第六章 电路的瞬态分析,6-1 概述,一、瞬态,1.,稳态,稳态 稳定状态，不随时间变化或随时间周期性重复的状态,2.瞬态(暂态)：,瞬态过程,瞬态,从一个稳定状态转到另一个稳定状态的过程,瞬态过程中的状态,t,state,1,state,2,state,3,瞬态过程,瞬态过程,稳定过程 随着时间的延续，状态保持不变或周期性重复的过程,S,二、发生瞬态的条件,1.,内部条件,电路中含有储能元件,力学系统：,质量,m,电路系统：,电容,C,电感,L,2,.,外部原因,电路发生,换路,响应,取决于,激励、参数、结构,变化,造成,变化,电路中,激励、结构或参数变化,换路具体分为：,R,_,+,C,U,S,t,=0,_,+,u,C,R,C,_,+,u,i,电路中电源的接通或断开，造成激励源的电压或电流突变,t,u,i,0,电路的参数、结构发生突变,_,+,t,u,C,0,换路点,U,S,L,_,+,R,1,R,2,U,S,t,=0,i,L,t,=0,t,=0,+,t,=0,-,0,-,=0,+,=0,换路前瞬间,换路后瞬间,u,C,那个电路有瞬态？,?,t,=0t,=,u,C,（state1）=,u,C,（state2）,t,=0,_,t,=,i,L,（state1）,i,L,（state2）,u,C,u,C,假设不成立!,假设,设,t=,0,换路,C,_,+,u,C,i,L,L,i,L,i,L,t,=0,W,W,6-2 换路定律及初值的确定,一、换路定律,u,C,(0,+,)=,u,C,(0,),二、初值,f,(0,+,),的确定,设电路换路前已处于稳定状态,t,=0,时,，,u,C,(0,)=0,i,C,(0,-,)=0,u,R,(0,-,)=0,t,=0,+,时,，,u,C,(0,+,)=0,u,R,(0,+,)=,U,S,初值确定步骤：由,t,=0,电路求,i,L,(0,)、,u,C,(0,),由,t,=0,+,电路,，,在,i,L,(0,+,),和,u,C,(0,+,),的条件下,，,根据,KVL、KCL,求其他的电压和电流的初值,S,R,_,+,C,U,S,t,=0,_,+,u,C,_,+,u,R,i,C,i,L,(0,+,)=,i,L,(0,),换路瞬间，电容元件上的电压不能突变,和 电感元件中的电流不能突变,电容元件上的电压不能突变,电感元件中的电流不能突变,S,R,_,+,U,S,t,=0,i,L,L,_,+,u,L,_,+,u,R,已知:,t,=0,时，,i,L,(,t,)=0 A,求:各元件的初始值,i,L,0,+,),u,L,(0,+,),u,R,(0,+,),t,=0,-,时，,i,L,(0,-,)=0 A,i,L,(0,+,)=,i,L,(0,)=0 A,u,R,(0,+,)=0V,(,Om,L),u,L,(0,+,)=,U,S,(KVL),i,L,不能突变,6-3,一阶,RC,电路的,直流,瞬态分析,瞬态分析,：,分析含储能元件电路发生换路后，从一个稳态向另一个稳态过渡过程中各物理量所遵循的规律。,储能元件电路：,激励源：,直流源,含电阻,R,、,一个电容,C,一、经典分析方法,t,：0,U,C,：,U,S,特解,通解,1.,t,=0,时刻，,S,由1,2,0,t,0,u,C,(0,+,)=,U,S,+,u,R,-,2.,t,=0,时刻，,S,由2,1,0,U,S,u,C,(0,+,)=0,3.,t,=0,时刻，,S,由2,1,u,C,(0,+,)=,U,0,0,0=,U,S,+,A,U,0,=,U,S,+,A,比较1、2、3,零输入响应,零状态响应,全响应,总结：,具有相同的时间常数,=,RC,*,R,为戴维宁等效电源的内阻,各变量在过渡过程中遵循相同的指数规律变化,*,的几何意义,曲线：,=,RC,R,：,C,：F,：,s,单位：,理论：,工程：,t,u,C,0,U,S,(36.8%),U,S,*,的几何意义,(63.2%),U,S,t,u,C,0,U,S,瞬态分量,全响应,终值,=+,=+,稳态分量,初值,时间常数,零状态响应,全响应,零输入响应,=+,二、解的结构分析,三、三要素,(条件：直流、一阶）,确定步骤：,t,=0,+,时,，,由,t,=0,+,电路,，,在,i,L,(0,+,),和,u,C,(0,+,),的条件下,，,根据,KVL、KCL,求其他的电压和电流的初值,f,(0,+,),t,=,电路,，,在,U,S,和,C,相当于,“开路”,的条件下,，,根据,KVL、KCL,求其他的电压和电流的终值,f,(,),=,R,*,C,o,R,*,为戴维宁等效电源的内阻,N,A,=,R,*,C,0,R,*,_,+,U,S,C,0,_,+,R,*,_,+,US,例：,u,c,1,(0,-,)=,u,c,2,(0,-,)=,u,c,3,(0,-,)=0,已知,：,R,1,=10k,，,R,2,=20k,，,C,1,=2000,p,F，,C,2,=,C,2,=1000,p,F,=1000,p,F,6V,R,1,_,+,_,+,C,1,C,2,C,3,t,=0,_,+,u,2,R,2,u,1,6V,R,1,_,+,_,+,C,0,t,=0,_,+,u,2,R,2,u,1,求图示电路在,t,0,时的,u,1,(,t,),和,u,2,(,t,)。,解：,确定初值,u,c,1,(0,-,)=,u,c,2,(0,-,)=,u,c,3,(0,-,)=0,u,c0,(0,+,)=0,1),2),确定终值,3),确定时间常数,R,*,=,R,1,/,R,2,=20/3 k,u,2,(0,+,)=,6V,1),确定初值,u,1,(0,+,)=0,2),确定终值,3),确定时间常数,6V,R,1,_,+,_,+,C,0,t,=0,_,+,u,2,R,2,u,1,另解,u,2,(,t,),对于复杂电路往往从求,u,c,(,t,),入手，然后由,KCL、KVL,及,Om,L,求,f,(,t,),曲线：,=,L/R,0,U,S,/,R,6-4 一阶,RL,电路的直流瞬态分析,KVL：,Ri,L,+,u,L,=,U,S,元件约束：,一、零状态响应,i,L,(0,)=0,S,R,_,+,U,S,t,=0,i,L,L,_,+,u,L,二、三要素,初值,f,(0,+,),终值,f,(,),=,L/R,R,*,为戴维宁等效电源的内阻,t,i,L,确定步骤：,先断,S,1,电压表端电压过高，有损毁电表的可能。,先断,S,2,，,再断,S,1,击穿,S,1,处的空气，形成电弧或火花,并接二极管,D,R,V,=1.5,M,设,I,L,=1A,电压表端电压：,1.5,MV,S,2,断开,S,1,闭合后电流的变化规律,=(,L,1,+L,2,),/,(,R,1,+R,2,),S,1,闭合达稳定后在闭合,S,2,，,求,i,1,和,i,2,的变化规律,1,=,L,1,/,R,1,2,=,L,2,/,R,2,?,