第6章%20电路的暂态分析
电工技术电路基本定律
干电池
U
R
R0
电珠
-
1.3 电压和电流的参考方向
一、电流和电流的参考方向
1、电流
def Δq
电流的大小用电流强度表示i:(t)
lim
Δt0
Δt
dq dt
电流的单位:安培 A。 如果在1秒钟内通过导体截 面的电量是11安库培仑,1库 1这秒仑时电流就是1安培,即
常用毫安(mA)和微安(μA)。 1(A)=103(mA)=106(μA)
电压的方向规定为从高电位指向低电位端,即为电压降低 的方向。
2、电压的参考方向 同样在电路中要给出电压的参考方向(参考极性),参
考极性的指定是任意的,参考极性确定了,就可从数值 上的正负来判明电压的实际方向。
电压参考方向的表示方法: 用箭头表示 ; 用双下标表示uAB;
用正负极性表示。
1.4 欧姆定律
电流的参考方向是任意指定的。
参考方向的表示方法: 电流:
I
箭标
aR b
双下标
Iab
实际方向与参考方向的关系: 实际方向与参考方向一致,电流(或电压)值为正值; 实际方向与参考方向相反,电流(或电压)值为负值。
二、电压和电压的参考方向
1、电压
在电路a b 段电场力移动电荷所做的功与电荷量的比
值是一个恒定不变的量,这个比值只和电路的具体结
1、电阻元件——根据实际电阻器抽象出来的模型。
电阻的电路符号:
R,表示电阻的电阻值。
单位:欧姆(Ω),常用 千欧(kΩ);兆欧(MΩ)。
1 kΩ=103Ω; 1 MΩ=106Ω
2、电阻元件的特性——消耗功率
根据电阻发热的特点做成了一些有用的电器,如电 炉、电熨斗等。
电工电子学
换路定则与电压和电流初始值的确定
年 月 日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三 2011年12月21日星期三 2011年12月21日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三
WXH WXH
电路如图所示 电路如图所示 S 闭合之前u =0, 设S闭合之前uC=0,则iC也 也就是电容没被充电。 为0,也就是电容没被充电。 + US 这是一个稳态。 这是一个稳态。 t=0时 在t=0时,S闭合 经过一段时间uc=U 经过一段时间uc=US,ic=0。 =0。 这又是一个新的稳态。 这又是一个新的稳态。
闭合前, 闭合前,电路处 于稳态,此时, 于稳态,此时, L短路,C开路。 短路, 开路 开路。 短路 其等效电路如下 图所示: 图所示:
换路定则与电压和电流初始值的确定
年 月 日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三 2011年12月21日星期三 2011年12月21日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三 年 月 日星期三
WXH WXH
t=0
i2 (0− ) = 0
48 i1(0− ) = i3 (0− ) = = 12A 4
i1 + US -
S R1 R2 + uC -
i3 + uR2 R3 C L i2 + -uR3 + uL -
பைடு நூலகம்
uC (0− ) = uR3 (0− ) = 24V
uL (0− ) = uR2 (0− ) = 0V uR1(0− ) = 24V
(1)换路定则和电路初始状态的计算 (2)一阶电路的零输入响应和零状态响应 (3)一阶电路的全响应及三要素公式 (4)微分电路与积分电路
电力系统暂态分析电力系统(第三版)习题解答
电力系统暂态分析(第三版) 李光琦 习题解答第一章 电力系统分析基础知识1-2-1 对例1-2,取kV 1102=B U ,MVA S B 30=,用准确和近似计算法计算参数标幺值。
解:①准确计算法:选取第二段为基本段,取kV 1102=B U ,MVA S B 30=,则其余两段的电压基准值分别为:9.5kV kV 1101215.10211=⨯==B B U k U kV 6.66.6110110223===k U U B B 电流基准值:kA U S I B B B 8.15.9330311=⨯==kA U S I B B B 16.0110330322=⨯==各元件的电抗标幺值分别为:发电机:32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T :222121300.1050.12111031.5x *=⨯⨯= 输电线路:079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T :21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x 电抗器:4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路:14.06.6305.208.026=⨯⨯=*x 电源电动势标幺值:16.15.911==*E ②近似算法:取MVA S B 30=,各段电压电流基准值分别为:kV U B 5.101=,kA I B 65.15.103301=⨯=kV U B 1152=,kA I B 15.01153301=⨯=kV U B 3.63=,kA I B 75.23.63301=⨯=各元件电抗标幺值:发电机:26.05.1030305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T :11.05.3130115121105.0222=⨯⨯=*x 输电线路:073.011530804.023=⨯⨯=*x 变压器2T :21.01530115115105.0224=⨯⨯=*x 电抗器:44.03.075.23.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路:151.03.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值:05.15.1011==*E1-3-1 在例1-4中,若6.3kV 母线的三相电压为: )cos(3.62αω+⨯=t U s a)120cos(3.62ο-+⨯=αωt U s a)120cos(3.62ο++⨯=αωt U s a在空载情况下f 点突然三相短路,设突然三相短路时ο30=α。
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析第一章1、电力系统运行状态的分类答:电力系统的运行状态分为稳态运行和暂态过程两种,其中暂态过程又分为波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。
波过程主要研究与大气过电压和操作过电压有关的电压波和电流波的传递过程;电磁过渡过程主要研究与各种短路故障和断线故障有关的电压、电流的变化,有时也涉及功率的变化;机电暂态过程主要研究电力系统受到干扰时,发电机转速、功角、功率的变化。
2、电力系统的干扰指什么?答:电力系统的干扰指任何可以引起系统参数变化的事件。
例如短路故障、电力元件的投入和退出等。
3、为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态?答:由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化,所以电力系统总是处在暂态过程之中,如果其运行参量变化持续在某一平均值附近做微小的变化,我们就认为其运行参量是常数(平均值),系统处于稳定工作状态。
由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。
4、为简化计算在电力系统电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设?答:电磁暂态分析过程中假设系统频率不变,即认为系统机电暂态过程还没有开始;机电暂态过程中假设发电机内部的机电暂态过程已经结束。
第一章:1、电力系统的故障类型答:电力系统的故障主要包括短路故障和断线故障。
短路故障(又称横向故障)指相与相或相与地之间的不正常连接,短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地,各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路,其他三种短路称为不对称短路;在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路,单相接地短路和两相短路接地称为接地短路。
断线故障(又称纵向故障)指三相一相断开(一相断线)或两相断开(两相断线)的运行状态。
2、短路的危害答:短路的主要危害主要体现在以下方面:1)短路电流大幅度增大引起的导体发热和电动力增大的危害;2)短路时电压大幅度下降引起的危害;3)不对称短路时出现的负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。
第6章 一阶电路总结
第六章 一阶电路◆ 重点:1. 电路微分方程的建立 2. 三要素法 3.阶跃响应◆ 难点:1. 冲激函数与冲激响应的求取 2.有跃变时的动态电路分析 含有动态元件(电容或电感等储能元件)的电路称为动态电路。
回忆储能元件的伏安关系为导数(积分)关系,因此根据克希霍夫定律列写出的电路方程为微积分方程。
所谓“一阶”、“二阶”电路是指电路方程为一阶或二阶微分方程的电路。
本章只讨论一阶电路,其中涉及一些基本概念,为进一步学习第十五章打下基础。
6.1 求解动态电路的方法6.1.1 求解动态电路的基本步骤在介绍本章其他具体内容之前,我们首先给出求解动态电路的基本步骤。
1.分析电路情况,得出待求电量的初始值; 2.根据克希霍夫定律列写电路方程; 3.解微分方程,得出待求量。
由上述步骤可见,无论电路的阶数如何,初始值的求取、电路方程的列写和微分方程的求解是解决动态电路的关键。
6.2.1 一阶微分方程的求解一、一阶微分方程的解的分析初始条件为)()0()()(t f t t f δ=δ的非齐次线性微分方程Bw Ax dt dx=-的解)(t x 由两部分组成:)()()(t x t x t x p h +=。
其中)(t x h 为原方程对应的齐次方程的通解,)(t x p 为非齐次方程的一个特解。
二、)(t x h 的求解由齐次方程的特征方程,求出特征根p ,直接写出齐次方程的解pth Ke t x =)(,根据初始值解得其中的待定系数K ,即可得出其通解。
三、)(t x p 的求解根据输入函数的形式假定特解的形式,不同的输入函数特解形式如下表。
由这些形式的特解代入原微分方程使用待定系数法,确定出方程中的常数Q 等。
四、一阶微分方程的解的求取)()()()(t x Ke t x t x t x p pt p h +=+=将初始条件00)(X t x =代入该式:000)()(0X t x Ke t x p pt =+=由此可以确定常数K ,从而得出非齐次方程的解。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用第6章
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
6.1.5 LTI视窗
打开“LTI视窗”窗口如图6-6所示。该窗口中含有以下 内容: (1) “系统输入”(System inputs)列表框:列出电路状态 空间模型中的输入变量,选择需要用到LTI视窗的输入变量。 (2) “系统输出”(System outputs)列表框:列出电路状态 空间模型中的输出变量,选择需要用到LTI视窗的输出变量。 (3) “打开新的LTI视窗”(Open New LTI Viewer)按键: 产生状态空间模型并打开选中的输入和输出变量的LTI视窗。 (4) “打开当前LTI视窗”(Open in current LTI Viewer)按 键:产生状态空间模型并将选中的输入和输出变量叠加到当
(2) 改变仿真初始状态; (3) 进行潮流计算并对包含三相电机的电路进行初始化
设置;
(4) 显示阻抗的依频特性图;
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(5) 显示FFT分析结果;
(6) 生成状态—空间模型并打开“线性时不变系 统”(LTI)时域和频域的视窗界面; (7) 生成报表,该报表中包含测量模块、电源、非线性 模块和电路状态变量的稳态值,并以后缀名.rep保存; (8) 设计饱和变压器模块的磁滞特性。 6.1.1 主窗口功能简介 MATLAB提供的Powergui模块在SimPowerSystems库中, 图标如图6-1所示。
第6章 电力系统稳态口
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(3) “节点类型”(Bus type)下拉框:选择节点类型。对
于“PV节点”(P&V Generator),可以设置电机的端口电压 和有功功率;对于“PQ节点”(P&Q Generator),可以设置 电机的有功和无功功率;对于“平衡节点”(Swing Bus), 可以设置终端电压UAN的有效值和相角,同时需要对有功 功率进行预估。 如果选择了非同步电机模块,则仅需要输入电机的机械 功率;如果选择了三相动态负荷模块,则需要设置该负荷消 耗的有功和无功功率。 (4) “终端电压UAB”(Terminal voltage UAB)文本框:对 选中电机的输出线电压进行设置(单位:V)。
电路的暂态分析基础知识讲解
E
u2 R2
u2 (0) uC (0) 0 V
i2
i2(0) 0A u1(0) E
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第2章 电路的暂态分析
u1 i1
R1
S
iC
E
u2 R2 C
uC
i 2
iC () 0
E i1() i2 () R1 R2
uC
()
u2 ()
E
R2 R1 R2
u1 ( )
E
uC / V iL / A
4
1
4
1
iC / A uL / V
00
1 11
3
3
换路瞬间,uC、iL 不能跃变,但 iC、uL可以跃变。
第2章 电路的暂态分析
2.5 一阶电路暂态分析的三要素法
一阶电路:凡是含有一个储能元件或经等效简化 后含有一个储能元件的线性电路,在进行暂态分析 时,所列出的微分方程都是一阶微分方程式。
者在内部储能的作用下产生的电压和电流。
响应分类:
产生 原因
零输入响应 零状态响应
全响应
全响应 = 零输入响应 + 零状态响应
激励 波形
阶跃响应 ——阶跃激励
u
正弦响应 脉冲响应
0, t 0 U u(t) U , t 0 O
t
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第2章 电路的暂态分析
2.2 换路定律
电容电压、电感电流在换路瞬间不能突变。
+ u_c
R
R2 iL R3 + 2 i1
4
4
U
C
+ u_ L L
_ 8V
《电力系统暂态分析》第六章提纲
第六章 电力系统静态稳定第一节 概述一、运动系统稳定性的一般定义运动系统都存在稳定性问题。
定义如下:一个运动系统处于平衡状态,若遭受某种扰动,经过一定的时间变化后,能恢复到原有平衡状态或新的平衡状态下运行,则称该运动系统是稳定的,否则是不稳定的。
【例6-1】b二、电力系统稳定性的特定含义电力系统中发电机都是同步发电机,电力系统的平衡状态是指所有发电机以同步(相同)速度运行。
当电力系统处于某种平衡状态(即发电机以相同速度)运行,遭受某种扰动后,发电机的速度发生变化,经历一定时间速度的变化,若所有发电机能恢复到同步(相同)速度下运行,则该系统是稳定的,否则是不稳定的。
在正常运行时(平衡状态),发电机输入机械功率T P 等于发电机发出的电磁功率E P (机械损耗很小,因此忽略不计),即E T P P =,发电机保持恒定速度运行。
当受到某种扰动(例如:负荷波动,导线发热、电阻变化、短路、切除线路等),发电机输出功率E P 要发生变化,但T P 不能跟随变化(因为调速系统由机械组成,不能瞬间完成),导致输入与输出功率不平衡,从而引起速度的变化。
受扰动各发电机E P 变化不一样,因此各发电机速度变化不一样,经过一段时间调整,若能够恢复到相同速度下运行,则系统是稳定的,否则是不稳定的。
三、电力系统稳定性的分类按扰动量的大小,电力系统稳定分为⎩⎨⎧大扰动下的稳定—暂态稳定小扰动下的稳定—静态稳定小扰动—如负荷正常变化、导线发热引起参数变化等。
其扰动量很小,因而可以对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理,从而可用线性系统稳定性理论进行分析。
大扰动—如短路、切机、投切线路、投切变压器等。
其扰动量大,因而不能对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理,从而只能用非线性系统稳定性理论进行分析。
四、如何判别稳定1. 以速度,即各机组频率。
2. 以相对转子位置角)(ij t δ的变化过程,即摇摆曲线。
若)(ij t δ能够回复到某一个稳定值则系统是稳定的。
电气工程概论第六章
a I a a Ib I 1 c
2
运算子
ae
j120
第五节
简单不对称短路计算
暂态
由上式可以得出正序、负序、零序三组对称分量
矩阵形式 可以用反变换求出 三相不对称的相量
I120 SIabc
Iabc S I120
1
第五节
简单不对称短路计算
暂态
第一节
概述
暂态
短路电流对电力系统将产生极大的危害,主 要有以下方面:
(1)短路电流的热效应使设备急剧发热,持续时间过长就可 能导致设备过热损坏; (2)短路电流将产生很大的电动力,可能使设备永久变形或 严重损坏; (3)短路将引起系统电压大幅度下降,严重影响用户的正常 工作; (4) 短路情况严重时,可能使电力系统的运行失去稳定, 造成电力系统解列,甚至崩溃,引起大面积停电; (5)不对称短路产生的不平衡磁场,会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰,影响正常工作。
暂态
在标幺制中,三相电路计算公式与单 相电路的计算公式完全相同。
工程计算中,通常选定功率基准值Sd和电压 基准值Ud,这时,电流和阻抗的基准值分别为
2 Ud Ud Zd 3I d S d Sd Id 3U d
S U I U Z I
第二节
标幺值
暂态
电力系统计算中有时采用一些物理量的相对 值来进行计算,这些相对值就叫作标幺值。
一、标幺值
有名值(任意单位) 标幺值 基准值(与有名值同单 位)
Z Z Z d ( R j X ) Z d R j X U U U d I I I d S S Sd ( P j Q) Sd P j Q
第06章电路的暂态分析
t
i
U0 R –U0
uR
变化曲线
uR = – uC = –U0e –t /RC U0 –t / RC i = – –— e
R
在零输入响应电路中,各部分电压和电流都是由 初始值按同一指数规律衰减到零。
时间常数 = RC 称为RC电路的时间常数
S F 单位
时间常数 等于电压uC衰减到初始值U0的36.8%所 需的时间。
iL(0+) uL(0+) – L +
uL(0+)=– iL(0+)(R2+R3)
=– 54V 可见 uL(0+) uL(0–)
R2
15
t=0+的电路
换路瞬间仅iL不能跃变,
电感两端的电压uL是可 以跃变的,所以不必求 uL(0-)。
6.2 RC、RL电路的响应
6.2.1 一阶电路的零输入响应 RC电路的零输入响应
u"C
的解。
t RC
du C 通解即: RC uC 0 dt
其形式为指数。设:
u"C Ae
其中:
A为积分常数
u"C 随时间变化,故通常称为自由分量或
暂态分量。
a S
2 t=0 + 10V 4
i1
8 i3 b C + 4 uC 10µ F
-
i2
-
解: uC(0+)= uC(0- ) = 104/(2+4+4)=4V, R0=(4//4+8)=10
U0=4V
uC = U0 e–t / =4e
= R0 C=10 10 10–6=10–4 s
换路定则 : 从 t=0–到 t=0+瞬间,电感元件中的电流iL和电容元 件上的电压uC不能跃变。用公式表示为
第六章一阶电路暂态分析
第六章一阶电路暂态分析一、教学基本要求1、掌握动态电路的特点、电路初始值的求法、零输入响应、零状态响应、全响应、阶跃响应、冲激响应的概念和物理意义。
2、会计算和分析一阶动态电路,包括三种方法:⑴全响应=零状态响应+零输入响应;⑵全响应=暂态响应+稳态响应;⑶“三要素”法。
二、教学重点与难点1. 教学重点:(1). 动态电路方程的建立和动态电路初始值的确定;(2). 一阶电路时间常数的概念;(3). 一阶电路的零输入响应和零状态响应;(4). 求解一阶电路的三要素方法;(5). 自由分量和强制分量、暂态分量和稳态分量的概念;2.教学难点: (1). 应用基尔霍夫定律和电感、电容的元件特性建立动态电路方程。
(2).电路初始条件的概念和确定方法。
三、本章与其它章节的联系:本章讨论的仍是线性电路,因此前面讨论的线性电路的分析方法和定理全部可以用于本章的分析中。
第9章讨论的线性电路的正弦稳态响应就是动态电路在正弦激励下的稳态分量的求解。
四、学时安排总学时:6五、教学内容§6.1 动态电路的方程及其初始条件1.动态电路含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。
由于动态元件是储能元件,其VCR 是对时间变量t 的微分和积分关系,因此动态电路的特点是:当电路状态发生改变时(换路)需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。
这个变化过程称为电路的过渡过程。
下面看一下电阻电路、电容电路和电感电路在换路时的表现。
1)电阻电路图6.1 (a)(b)图6.1(a)所示的电阻电路在t =0 时合上开关,电路中的参数发生了变化。
电流i 随时间的变化情况如图6.1(b)所示,显然电流从t<0时的稳定状态直接进入t>0 后的稳定状态。
说明纯电阻电路在换路时没有过渡期。
2)电容电路图6.2 (a)(b)图6.2 (c)图6.2(a)所示的电容和电阻组成的电路在开关未动作前,电路处于稳定状态,电流i 和电容电压满足:i=0,u C=0。
1.12 电路的暂态分析
对于一个电感线圈, 对于一个电感线圈,习惯上规定感应电动势的参考 方向与磁通的参考方向之间符合右手螺旋定则。 方向与磁通的参考方向之间符合右手螺旋定则。
i
线形电感元件有: 线形电感元件有:Ψ = NФ = L i 电感元件有 di eL= -L dt 电感(自感) 电感(自感)L: 单位:亨利(H) 单位:亨利(H) L与线圈的尺寸、匝数及介质的磁导率μ有关: 与线圈的尺寸、 有关: 与线圈的尺寸
uL(0+)=
- RIS
RI S =0 R
iC ( 0 + ) = I s −
1. 零状态响应
1.12.3 RC电路的响应 RC电路的响应
回
定义: 定义:储能元件初始能量为零的电路在输入激励 作用下产生的响应, 零状态响应。 作用下产生的响应,叫零状态响应。 2、分析: 已知 uC (0-)= 0 求 uC和 i 。 、分析: 列方程: 列方程:
u C = Ae
pt
= Ae
U 0 = Ae
A=U0
1 t − RC
t =0
初始值 uC (0+) = uC(0-) = U0
uc = U0e
t − RC
= U0e
−
t
τ
uc = U0e
t − RC
= U0e
t − RC
−
t
τ
t − RC
duC U0 i =C =− e dt R
= −I0e
= −I 0e
u
L
di 2). u和i的关系 u = - eL = L 和 的关系 dt
直流电路中 f=0, u=0 电感元件 可视为短路 短路。 可视为短路。
把上式两边积分可得: 把上式两边积分可得: 积分可得
(完整版)电工和电子技术第二版陶桓齐课后习题答案解析
第1章 电路的基本概念与定律 练习题解答(6)1-3 一只额定电压为V 220,功率为100W 的白炽灯,在额定状态下工作时的电阻和电流各为多少?解:根据功率表达式 UI I R P 2L ==则此时流过白炽灯的电流和白炽灯中的电阻分别为A 45.0220100U P I ===Ω===48445.0100I P R 22L1-5 某一直流电源,其输出额定功率P N = 200W ,额定电压U N = 50V ,内阻R 0 = 0.5Ω,负载电阻R可以调节,其电路如图1-15所示。
试求: (1)额定工作状态下的电流及负载电阻; (2)开路状态下的电源端电压;(3)电源短路状态下的电流。
解:(1)电路如解题图3所示,当S 闭合时,根据额定功率表达式N N N I U P = 则A 450200U P I N N N === 又根据额定电压表达式N N N I R U = 那么Ω===5.12450I U R N N N(2)根据全电路欧姆定律和开路状态下电源端电压等于电动势电压,所以V 5245.050I R U E U N 0N 0=⨯+=+== (3)电源电路短路时负载电阻为零,则短路电流为A 1045.052R E I 0S ===1-7 在题图1-7中,五个元件代表电源或负载。
电流和电压的参考方向如图中所示,通过实验测量得知V30U V 80U V 60U V 90U V 140U A10I A 6I A 4I 54321321=-==-====-=(1)试标出各电流的实际方向和电压的实际极性; (2)判断那些元件是电源?那些是负载?(3)计算各元件的功率,电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡?E 解题图3题题1-721U U U21U 题题题4解:(1)各元件电流的实际方向和各元件电压的实际极性如解题图4所示。
(2)根据U 和I 的实际方向来判定,当U 和I 的实际方向相反时即为电源(注意,U 的实际方向指的是电位降落的方向,即从正极指向负极),否则为负载。
电路的暂态分析
2. 电流及电阻电压的变化规律
电容电压
uC
U
e
t RC
放电电流
uC
iC
C duC dt
U
e
t RC
R
电阻电压:
uR iC R
U
e
t RC
O
uR
iC
t
uR
3. uC 、iC 、 变化曲线
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4. 时间常数
令: RC
单位: S
(1) 量纲 Ω A s s
V
时间常数 决定电路暂态过程变化的快慢
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求特解 ---- u'C(方法二)
u'C (t) uC () U
通求解对即应:齐R次C微dd分utC方程u的C 通 解0 的tu解C
其解:uC Ae pt Ae RC
微分方程的通解为
uC uC uC U
Aet
(令
RC)
确定积分常数A
根据换路定则在 t=0+时, uC (0 ) 0
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结论
1. 换路瞬间,uC、 iL 不能跃变, 但其它电量均可以跃 变。
2. 换路前, 若储能元件没有储能, 换路瞬间(t=0+的等 效电路中),可视电容元件短路,电感元件开路。
3. 换路前, 若uC(0-)0, 换路瞬间 (t=0+等效电路中), 电容元件可用一理想电压源替代, 其电压为uc(0+); 换路前, 若iL(0-)0 , 在t=0+等效电路中, 电感元件 可用一理想电流源替代,其电流为iL(0+)。
(a) 电路
电力系统暂态分析要点总结
第一章1。
短路的概念和类型概念:指一切不正常的相与相与地(对于中性点接地的系统)之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的情况。
类型:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路.2。
电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害?1)短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流,由于短路电流的电动力效应,导体间将产生巨大的机械应力,可能破坏导体和它们的支架。
2)比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备,会使设备发热增加,可能烧毁设备。
3)短路电流在短路点可能产生电弧,引发火灾。
4)短路时系统电压大幅度下降,对用户造成很大影响.严重时会导致系统电压崩溃,造成电网大面积停电.5)短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步,破坏系统稳定,造成大面积停电。
这是短路故障的最严重后果。
6)发生不对称短路时,不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势,干扰附近的通信线路和信号系统,危及设备和人身安全。
7)不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏,破坏发电机的安全,缩短发电机的使用寿命. 3.同步发电机三相短路时为什么进行派克变换?目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式,从而为研究同步发电机的运行问题提供了一种简捷、准确的方法。
4。
同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零?变数:因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置θ角有关,变化周期前两者为π,后者为2π.根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子.常数:转子绕组随转子旋转,对于其电流产生的磁通,其此路的磁阻总不便,因此转子各绕组自感系数为常数,同理转子各绕组间的互感系数也为常数,两个直轴绕组互感系数也为常数.零:因为无论转子的位置如何,转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直,因此它们之间的互感系数为零.5.同步发电机三相短路后,短路电流包含哪些分量?各按什么时间常数衰减?1)定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量;励磁绕组的包含交流分量和直流分量;D轴阻尼绕组的包含交流分量和直流分量;Q轴阻尼包含交流分量。
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第6章电路的暂态分析
一、例题
例题6.1:6.1(a)所示电路中,已知R0= R1= R2= R3=2.,C =1F,L =1H , E =12V。
电路原来处于稳定状态,t = 0时闭合开关S。
试求初始值i L(0+)、i C(0+)、u L(0+)、u C(0+)【解】由图6.1(b) t = 0-时的电路求i L(0-)和u C(0-)。
因为
所以
由换路定则
由图6.1(c) t = 0+时的电路可得
解得
故所求初始值为
例题6.2:如图6.2(a)所示,已知R0= R1= R2= R3= R4=2.,C =300μF,I S=2A ,E =12V,且t = 0-时,u C= 0。
试求开关S闭合后u C的变化规律。
【解】先把电容左部电路化简成电压源,如图6.2(b) 所示。
等效电压源的电动势 8221230=×−=−=R I E E S V
电压源的等效电阻 63210=++=R R R R Ω
初始值
稳态值
时间常数
由三要素法得:
二、习题
6.1、 若 一 阶 电 路 的 时 间 常 数 为 3 s ,则 零 输 入 响 应 经 过 3 s 后 衰 减 为 原 值 的
( ) 。
(a) 5 % (b) 13.5 % (c) 36.8 %
6.2、 图 示 电 路 在 换 路 前 处 于 稳 定 状 态,在 t = 0 瞬 间 将 开 关 S 闭 合,则 i 2(0+)为
( )。
(a) 0.6 A (b) 1.2 A (c) 0.3 A
F
6.3、 R ,C 电 路 初 始 储 能 为 零,而 由 初 始 时 刻 施 加 于 电 路 的 外 部 激 励 引 起 的 响 应 称 为 ( ) 响 应。
(a) 暂 态 (b) 零 输 入 (c) 零 状 态
6.4、R ,C 电 路 外 部 激 励 为 零, 而 由 初 始 储 能 引 起 的 响 应 称 为 ( ) 响 应。
(a) 稳 态 (b) 零 输 入 (c) 零 状 态
6.5、 R ,C 电 路 在 零 状 态 条 件 下,时 间 常 数 的 意 义 是 ( )。
(a) 响 应 由 零 值 增 长 到 稳 态 值 的 0.632 倍 时 所 需 时 间
(b) 响 应 由 零 值 增 长 到 稳 态 值 的 0.368 倍 时 所 需 时 间
(c) 过 渡 过 程 所 需 的 时 间
6.6、 图 示 电 路 原 已 稳 定,已 知:R = 1 k Ω,C = 20 µF ,U S = 50 V ,t = 0 时 将 开 关 S 闭 合。
(1) 若 ,求 C 充 电 到 0)0(=−C u 2/S U u C = 所 需 时 间 t 1 ;(2) 若 uC = (0-) = U S / 2 , 求 C 充 电 t 1 秒 后 的 u C 值 。
C R
6.7、 图 示 电 路 原 已 稳 定,电 容 器 未 充 电。
已 知:U S = 10 V,R 1 = 2 Ω,R 2 = 8 Ω。
求:(1) 开 关 S 闭 合 瞬 间,电 感 元 件 L 1 ,L 2 的 电 流 和 电 压;(2) 开 关 S 闭 合 电 路 稳 定 后,电 感 元 件 L 1 ,L 2 的 电 流 和 电 压。
R 1
6.8、图 示 电 路 原 已 稳 定,t = 0 时 开 关 S 由"1" 换 接 至"2"。
已 知:R 1= 1 k Ω,R 2 = 2 k Ω,C = 3 µF ,U S1 = 3 V ,U S2 = 6 V 。
求 换 路 后 的 ,并 画 出 其 变 化 曲 线。
)(t u C
R 2
三、习题解答:
6.1、(c)
6.2、(a)
6.3、(c)
6.4、(b)
6.5、(a)
6.6、
(1)由 ,)e 1(50)(50t C t u −−= ms 142ln 5011==t (2) V 5.37e 2550)s 1014(3
1014503=−=×−××−−C u 6.7、(1)0)0()0( 0)0()0( 2211====−+−+L L L L i i i i
V
8)0()0( 21==++L L u u A 1)()( (2)21=∞=∞L L i i
u u L L 120()()∞=∞=
6.8、
=)(t u C V e 24500t −−O / s
u C
2
4
V t。