动态电路分析【PPT课件】

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过渡过程中种现象在自然界中也广泛存在,例如汽车在启
动前是稳定的,速度为零,启动的速度逐渐上升到某一速度即
匀速行驶,在匀速行驶中速度是恒定的,这又是一种稳定的过
程。
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过渡过程产生的根本原因主要是换路后电路的储能元件
储存的能量不能发生跃变,需要一个减少或增大的过程,这也
是遵循了能量守恒定律。在图7-1中,电容储存的电能不可能 突然减小为零,存在一个释放的过程,如果把电路中的电容用 电阻代替,由于电阻不是储能元件,当开关S突然打向2时,电阻 上的电压会马上变为零。综上所示,产生过渡过程必须具备两
时从原来的稳定状态过渡到新的稳定状态所经历的过程,
要分析和研究过渡过程所存在的规律,就必须要了解过渡
过程开始时电路中各元件的值(即初始值)及达到新的稳定
状态后电路中各元件的值(即稳态值)。本节所要介绍的就
是电路初始值与稳态值的计算方法。
• 7.2.1初始值的计算
• 由于换路定律仅适用于电容电压和电感电流的初始值,所 以电容电压和电感电流的初始值可由换路定律求得,电路中其 他变量的初始值则必须根据其相应的等效电路求解。具体做 法如下:
知
•
i1 (0 ) 0
•
i3 (0
)
7.5 34
1.1A
i2 (0 ) i3 (0 ) 1.1A
• 7.2.2稳态值的计算 • 由于t=0表示换路后瞬间及过渡过程的起始时间,
• • 式中:
iL (0 ) iL (0 )
(7-1)
•
uC(0+) — 电容电压的初始值
•
iL (0 ) — 电感电流的初始值。
•
应当注意,换路定律仅适用于电容电压和电感电流的初始
值,而电路中的其他变量有可能发生突变。
7.2电路初始值与稳态值的计算
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从上一节我们知道,电路中发生的过渡过程是电路换路
个条件:
• (1)电路发生换路;(2)电路中含有储能元件。
• 过渡过程的研究对我们的实际工作是有重要的的实际意
义。在电子技术中,RC电路就是利用过渡过程可以产生一些 特定的波形,在计算机中的一些复位电路也是利用了这一动态 特性;当然过渡过程也有其不利的一面,在换路瞬间可能会产
生过电压或过电流,例如继电器在使用当中就要注意过渡过程
以电容可看做开路,得图7-3(b)。由图中可知
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•
uC (0 )
R3 R1 R3
US
3 20 53
7.5V
• (2)根据换路定律有 uC (0= ) uC (0=7).5V
• (电3)压画等t=于0+时的等uC效(的0电恒)路压。源由代于替电容uC,得(0不图 )为7-零3(,c所)。以由用图一中个可端
动态电路分析
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在第一章中我们已经学习了电容和电感这两种元件,
由于它们的伏安关系为微分或积分关系,故常称为动态元
件,含有动态元件的电路称为动态电路。前面第三章我们
已经接触了由电容、电感组成的动态电路,但其中所研究
的都是电路工作在稳定状态的情况,在这一章我们主要研
究的是当动态电路的结构或元件的参数发生变化时,电路
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(1)画 t 时0的等效电路,求 uC和(0 ) iL (。0 )
• 可看在做短t 路0。 (即换路前),电路是稳定的,电容可看做开路,电感
• (2)根据换路定律确定 uC (和0 ) iL (0。)
• (3)画 t 时0的等效电路,求其他变量的初始值。
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在画 t 0 等效电路时,若 uC (0或 ) iL (0为 )零,则电容
试求S闭合瞬间i1、i2、iL和uL的初始值。
•
•
(a)
(b)
•
图7-2 例7.1图
• 解:
• (1)由于S闭合前电感没有储能,所以 iL (=00,)不用画
• t 0 等效电路。
• (2)根据换路定律有 iL (0= ) iL (0=0)
• (3)画 t 时0的等效电路
•
由于 iL (0 ) =0,所以电感可看做开路,得图7-2(b)。由图
• 存 此的也磁就场是能说量换路W时L 电12 L感i 2 电,电流容、元电件容储电存压的不电能场发能生量突变W,C这 12个,C因u规2 律称为换路定律。
• 若 路以前t的=瞬0表间示,以换t=路0瞬-表间示及换过路渡后过的程瞬的间起。始则时换间路,定以律t=可0+以表示换
• 用数学方式表示为 uC (0 ) uC (0 )
中可知
•
i1(0 ) i2 (0 ) =
US R1 R2
10 32
2
A
•
uL (0 ) i2 (0 )R2 2 2 4 V
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[例7.2]如图7-3(a)所示电路中,US
=始2值0V。,R1=5Ω,R2=4Ω,R3=3Ω,试求S打开瞬间i1、i2、i3的初
•
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解:(1)画时的等效电路。由于S打开前电路是稳定的,所
中各元件的电流、电压的变化规律。
7.1换路定律
• 7.1.1换路的概念及过渡过程 • 当电路的结构或元件的参数发生变化所引起的电路变
化,统称为换路,例如电路的接通或断开、电源的突然变化 等均叫换路。 • 换路前后电路的工作状态通常都是不一样的,在图7-1 所示电路中,在开关S打向2之前,电路已稳定,电容C已充有 电压uC=US,没有电流流过电阻R。当开关S突然打向2,电 容上储存的电压向电阻放电。在接通瞬间,由于电容的储 能作用,电容电压仍为US,放电电流最大;随着放电的持续, 电容电压逐渐下降,放电电流逐渐减小。当电容上的电荷 释放完后,放电结束,电容电压、放电电流均为零。这是开 关S切换后达到的另一个稳态过程。这种从换路前的稳定 状态过渡到换路后的稳定状态所要经历的过程称为过渡过 程。
• 可看做短路,电感可看做开路;若 uC (或0 ) iL (不0为) 零,
• 则用一个端电压等于 uC (0 )的恒压源代替电容,用一个电流
• 等于的恒流源代替电感。
•
画好等效电路后,即可利用欧姆定律、基尔霍夫定律求解
电路中其它变量的初始值。
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[例7.1]如图7-2(a)所示电路中,US =10V,R1=3Ω,R2=2Ω,
对电路的影响,一般采取二极管和继电器并联使用这样的保护 措施,以防过电压出现时保护电气设备不受损坏。因此要研究 和掌握电路中过渡过程的规律,在实际工作中既要利用它的特 性,又要防止它可能产生的危害。
• 7.1.2换路定律
• 从上面的分析中,我们已经知道电路换路时储能元件储存的能 量是不能突变的,要遵循能量守恒定律。由于电感元件储