《工學(xué)暫態(tài)分析》ppt課件-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 RRURRRi L4? 2? + _ R R2 R1 U 8V + + 4? i1 4? iC _ uC _ uL iL R3 L C t = 0 等效電路 2? + _ R R2 R1 U 8V t =0 + + 4? i1 4? iC _ uC _ uL iL R3 4? 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 例 2： V414)0()0( 3 ???? ?? LC iRu換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。 試求：電路中各電壓和電流的初始值。 (1) uC( 0+)、 iL ( 0+) 的求法。 Cu所以電容電路存在暫態(tài)過程 uC + C iC (b) U + S R ,0?Ci 0?Cu合 S前 : U 暫態(tài) 穩(wěn)態(tài) o t Cu下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 產(chǎn)生暫態(tài)過程的必要條件： ∵ L儲(chǔ)能： 221LL LiW ?換路 : 電路狀態(tài)的改變。 可用電容與電阻的并聯(lián)電路模型來表示實(shí)際電容器。所以 電容對(duì)直流電而言相當(dāng)于開路 。即 式中 q的單位為庫(kù)侖， u的單位為伏特， C的單位為法拉，簡(jiǎn)稱法，用字母 F表示。 電容器是一種能夠儲(chǔ)存電荷或以電場(chǎng)形式儲(chǔ)存能量的器件 。 可用電感與電阻的串聯(lián)電路模型來表示實(shí)際電感器。 楞次發(fā)現(xiàn)： 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 的方向總是力圖阻礙原來磁通的變化。 直流電路、交流電路都存在暫態(tài)過程 , 我們講課的重點(diǎn)是 直流電路的暫態(tài)過程 。 3. 掌握一階線性電路分析的 三要素法 。下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 第 3章 電路的瞬態(tài)（暫態(tài)）過程 概述 RC電路的瞬態(tài)過程 一階線性電路的三要素法 微分電路和積分電路 RL電路的響應(yīng) 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 教學(xué)要求： 穩(wěn)定狀態(tài)： 在指定條件下電路中電壓、電流已達(dá)到穩(wěn)定值。 2. 掌握 換路定則 及 初始值的求法 。 (1) 暫態(tài)過程中電壓、電流隨時(shí)間變化的規(guī)律。 dtdiLdtde ???? ?dtdiLeu ??? 法拉第發(fā)現(xiàn)： 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 的大小正比于磁通的變化率。 當(dāng)流過電感元件的電流為 i 時(shí)，它所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能 (量 )為 221 LiW ? 實(shí)際的電感器除了有儲(chǔ)能作用外，還會(huì)消耗一部分電能，這主要是由于構(gòu)成電感的線圈導(dǎo)線總存在一些電阻的緣故。將電源移去后， 電荷可繼續(xù)聚集在極板上，電場(chǎng)繼續(xù)存在。 u i C + _ 電容元件 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) uqC?6 1 21 10 10F F pF? ? ?電容的容量定義為單位電壓所能存儲(chǔ)的電荷量。對(duì)于恒定電壓，電容中的電流為零 。 當(dāng)電容兩端的電壓為 u時(shí)，它所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能 (量 )為 221 CuW ? 實(shí)際的電容器除了有儲(chǔ)能作用外，還會(huì)消耗一部分電能。 圖 (a)： 合 S前： 00 322 ???? RRR uuui 例： t I O (a) S + U R3 R2 u2 i+ 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 換路定則與初始值的確定 圖 (b) 合 S后： 由零逐漸增加到 U。 初始值：電路中各 u、 i 在 t =0+ 時(shí)的數(shù)值。 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 暫態(tài)過程 初始值 的確定 例 1． 解： (1)由換路前電路求 )0(),0( ?? LC iu由已知條件知 0000 ?? ?? )(,)( LC iu根據(jù)換路定則得： 0)0()0( ?? ?? CC uu0)0()0( ?? ?? LL ?? ??已知： 換路前電路處穩(wěn)態(tài) ，C、 L 均未儲(chǔ)能。 解： (1) 由 t = 0電路求 uC(0–)、 iL (0–) 換路前電路已處于穩(wěn)態(tài)： 電容元件視為開路； 電感元件視為短路。 試求圖示電路中各個(gè)電壓和電流的初始值。 LC ui 、2? + _ R R2 R1 U 8V t =0 + + 4? i1 4? iC _ uC _ uL iL R3 4? 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 結(jié)論 1. 換路瞬間， uC、 iL 不能躍變 , 但其它電量均可躍變 。 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) RC電路的響應(yīng) 一階電路暫態(tài)過程的求解方法 1. 經(jīng)典法 : 根據(jù)激勵(lì) (電源電壓或電流 )，通過求解 電路的微分方程得出電路的響應(yīng) (電壓和電流 )。 0 )0( e ?? ?? tCu ?t(3) 電容電壓 uC 的變化規(guī)律 ptAuC e: ?通解下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 電阻電壓： RCtURiu CR???? eRCtRUtuCi CC???? edd放電電流 RCtUu C ?? e 電容電壓 CuCiRu2. 電流及 電阻電壓的變化規(guī)律 3. 、 、 變化曲線 RuCiCut O 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 4. 時(shí)間常數(shù) (2) 物理意義 RC??令 : 單位 : S (1) 量綱 sVAΩ s ??UUu C 1 ?? ???t當(dāng) 時(shí) RCtUtu C ?? e)(時(shí)間常數(shù) ? 決定電路暫態(tài)過程變化的快慢 0\?時(shí)間常數(shù) 等于電壓 Cu衰減到初始值 U0 的 所需的時(shí)間。 ?)53(?tt ?Cu ?2 ?3 ?4 ?6?51e? 2e? 3e? 4e? 5e? 6e??t?e?t?e 隨時(shí)間而衰減 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) RC電路的零狀態(tài)響應(yīng) 零狀態(tài)響應(yīng) : 儲(chǔ)能元件的初 始能量為零， 僅由電源激勵(lì)所產(chǎn)生的電路的響應(yīng)。UK C ?? 即：解得： KdtdKRCUKu39。 t 0 Cu0 ?2? ?6?4 ?5?3t CuO 下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) 3 .2 .3 RC電路的全響應(yīng) 1. uC 的變化規(guī)律 全響應(yīng) : 電源激勵(lì)、儲(chǔ)能元件的初始能量均不為零時(shí)，電路中的響應(yīng)。 )0( ?f)(?f下一頁(yè) 總目錄 章目錄 返回 上一頁(yè) ?三要素法求解暫態(tài)過程的要點(diǎn) 終點(diǎn) )(?f起點(diǎn) )0( ?f(1) 求初始值、穩(wěn)態(tài)值、時(shí)間常數(shù)； (3) 畫出暫態(tài)電路電壓、電流隨時(shí)間變化的曲線。0U其值等于 ，若 0)0( ??Cu(1) 若 ， 0)0( 0 ??? Uu C電容元件用恒壓源代替， 0 )0( 0 ??? Ii L0)0( ??Li若其值等于 I0 , , 電感元件視為開路。即從儲(chǔ)能元件兩端看進(jìn)去的等效電阻，如圖所示。 t=0時(shí) S閉合 ， 試求： t ≧ 0時(shí)電容電壓 uC和電流 iC、 i1和 i2 。等效電路 Li2? 1? 3A R1 2? 由 t = 01
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