电工学教学课件.ppt

3.2储能元件和路径变更规则、3.3RC电路的回应、3.4第一线性电路瞬态分析的三要素方法、3.6RL电路的回应、3.5差动电路和积分电路、3.1电阻元件、电感元件、电容元件、第三章电路的瞬态分析、1 .了解电阻元件、电感元件和电容元件的特性；2.理解电路的瞬态和稳态、零输入响应、零状态响应、整体响应的概念和时间常数的物理意义。如何掌握道路变更规则和初始值；掌握一阶线性电路分析的三因素方法。第三章电路的瞬态分析，本章的要求，稳定状态：在指定条件下电路的电压，电流达到稳定值。过渡过程：将电路从一个正常状态改变到另一个正常状态的过渡过程。第三章电路的瞬态分析，1 .使用产生特定波形(如锯齿波、三角波、尖锐脉冲等)的电路瞬态过程应用于电子电路。研究过渡过程的实际意义，2 .在可能发生的预防危险过渡过程开始的瞬间，过电压、过电流可能会损坏电气设备或组件。根据描述3.1.1电阻元件、电耗特性的电阻定律：电阻器的电压与通过的电流形成线性关系，线性电阻、金属导体的电阻与导体的大小和导体材料的电气特性相关，表达式表示电能全部被电阻消耗，并转换为热释放。电阻的能量，3.1电阻元件，电感元件和电容元件，电阻元件描述线圈通过电流时产生磁场的特性，存储的磁场能量的特性。1 .物理意义，3.1.2电感元件，2 .磁电感：电感元件，3 .电感元件能量存储，根据基尔霍夫定律可用：由下而上的两边乘以I，集成，即电感，可以将电力转换为磁场，并存储在线圈中，随着电流的增加，磁场变大，电感元件从电源供电。电流减少，磁场减少，感应元件向电源释放能量。在磁场能量、3.1.3电容分量、电源两端的电容器两端的两个板上各聚集等量的电荷，在介质上设置电场，存储电场能量的特性。电容：如果电压u发生变化，则电路中电流：电容分量能量存储，向上和统一乘以u，即电容器可以通过将电流转换为电场来存储电容，随着电压的增加，电场会增加，电容分量可以从电源中获取电能；电压降低时，电场减少，电容器给电源提供能量。电场能量，电容元素能量存储，本节介绍线性元素，即r，l，c。3.2储能元件和整流规则，1 .电路瞬态过程产生的原因，根据电压u比改变电流I。s之后：因此，电阻电路没有瞬态过程(r能量消耗系数)。图(a):前面s:例如，3.2能量存储元件和路径更改规则，图(b)，所以电容电路上的瞬态过程(c能量存储元件)，耦合前：瞬态，稳态，瞬态过程生成的必要条件：例如，电路连接、切断、短路、电压变更或参数变更、c储能：瞬变的原因：由于物体所具有的能量不能变更，改变路径的瞬间能量储存元件的能量也不能变更，(1)电路中的能量储存元件(内部原因)(2)，2 .开关规则，电感电路：3。确定初始值，解决点：(2)其他功率初始值方法。初始值：电路中每个u，t=0的I的数值。使用，(1)uC(0)，iL(0)的方法。1)UC(0)，il(0)最初在t=0-电路中找到；2)根据道路变化规律求uC(0)、iL(0)。1)在t=0电路中寻找其他电力的初始值。2)在t=0的电压方程式中，在uC=uC(0)，t=0的电流方程式中，iL=iL(0)。临时进程初始值确定，示例1，已知条件下的路径更改规则：已知：路径更改前回路的正常状态，c，l无能量存储。试验：电路中每个电压和电流的初始值。、1:iC、uL等临时进程初始值的确定；(2)在t=0电路中查找每个剩馀电流、电压的初始值(例如，2，备用前电路处于正常状态)。查找回路中每个电压和电流的初始值。和更换电路已处于正常状态。电容器元素被认为是开路的。电感元件被认为是短路。t=0-可以从回路中获取：示例2:轨道更改前的回路处于正常状态。查找回路中每个电压和电流的初始值。解法：变更规则：范例2:变更前电路的正常状态。查找回路中每个电压和电流的初始值。解决方案：(2) t=0在回路中查找iC(0)，uL(0)，在图中列出以获取数据，iL(0)，uc(0)，示例2:在前回路中的正常状态。查找回路中每个电压和电流的初始值。解决方案：解决和计算结果：电力，结论，1。道路变化的瞬间，uC，iL不能跳，但其他电力可以跳。3 .路径变更前的uc(0-) 0，路径变更瞬间(对于t=0等效电路)电容器组件可以替换为使用uc(0)的电压的理想电压源。如果在更换导线之前存在iL(0-) 0，则t=0等效回路中的电感元件可以替换为电流为iL(0)的理想电流源。2 .如果在改变路径之前能量存储组件没有能量存储，则在改变瞬间(t=0的等效电路中)，视觉电容组件短路，电感组件打开。3.3RC电路的响应，使用经典方法分析电路的瞬态过程，是基于此(电源电压或电流)求解电路的微分方程，得出电路的响应(电压和电流)。零输入响应：电源不激励，输入信号0，仅在电容组件的初始状态下生成的电路的响应。本质：RC电路的放电过程，3.3.1RC电路的零输入响应，替换，整流前电路处于正常状态，电阻r引起的电容c放电，t=0，开关，一阶线性常数系数同阶微分方程，(1) KVL方程，1。容量电压uC的变化规律(t0)、图形电路、3.3.1RC电路的零输入响应、(2)解决方案方程：初始值积分常数a、同阶微分方程的一般解决方案：容量电压uC从初始值衰减到指数定律、(3)电容电压uC的变化规律、电流和电阻电压的变化规律，3，波动曲线，4。时间常数，(2)物理意义，单位：S，(1)尺寸，时间常数确定电路瞬态过程的变化速度的时间常数，即，越大，曲线变化越慢，达到稳态进度所需的时间越长。时间常数的物理意义，u，t=5时，切换过程基本结束，uC达到正常状态值。(3)暂时时间，理论上，电路达到正常状态，工程认为，电容放电基本结束。随时间衰减，3.3.2RC电路的零状态响应，零状态响应：能量存储元件的初始能量为零，仅由电源激励产生的电路的响应。本质：RC电路充电过程，分析：t=0，关闭开关s。此时，回路实际上输入了阶跃电压u，如图所示。与固定电压不同，电压u表达式、一阶线性常数系数非齐次微分方程、方程的一般解=方程的特殊解是齐次方程的一般解、1.uC的变分规则、(1) KVL方程、3.3.2RC电路的零状态响应、(2)方程的求解、特殊解：方程的一般解33333 可变曲线，根据t=，从初始值上升到电容电压uC正常状态值的63.2%所需的时间。2 .电流iC的变化规律，4 .时间常数的物理意义，t=0中电流最大的原因是什么？3.3.3RC电路的整体回应，1.uC的变更规则，整体回应：电源激励，电容器元素的初始状态不为零时电路的回应。基于嵌套清理的完整响应=0输入响应0状态响应，正常状态组件，0输入响应，0状态响应，待定组件，结论2:完整响应=正常状态组件瞬态组件，完整响应，结论1:完整响应=0输入响应0状态响应，稳态解，初值，3.4一阶线性电路瞬态分析的三要素方法，仅包含一个储能元件或一个储能元件的线性电路，其微分方程是一阶常数系数线性微分方程，根据经典法推导结果，全响应，一阶电路的电压，电流函数可以根据、和使用三因素方法直接写入回路的响应(电压或电流)来解决主回路。电路响应的变化曲线，三元素方法解决临时过程的要点，(1)查找初始值、稳态值和时间常数。(3)绘制瞬态电路电压，电流随时间变化的曲线。(2)用过渡过程的正则表达式替换得到的三要素结果。改变电路的电压和电流。其中电容器c为开放，电感l为短路，即直流电阻电路的电压和电流。(1)计算稳态值，响应中“三要素”的确定，例如，1) t=0-由回路查找，路径更改瞬间t=(0)在等效回路中注意：(2)计算初始值，1，2)对于更复杂的主电路，R0是在路径变更后消除电路的电源和能量存储元素后，在能量存储元素的两端获得的手动双级网络的等效电阻。(3)对于主RC回路，对于主RL回路，注释：R0的计算类似于应用Thevenin定理解决问题时计算回路等效电阻的方法。如图所示，能量存储元素两端可见的等效电阻。范例1:电路图解，t=0时开关s，接合s前电路处于正常状态。找到电容电压和电流。(1)确定初始值，t=0-可从电路中获得，替代路由，应用实例，(2)确定稳态值，路径更改后在电路中查找稳态值，(3)在路径更改电路中查找时间常数，使用UC更改曲线图，3因子方法查找T=0点s关闭；测试：t0点电容器电压uC和电流iC，i1和I2。初始值，1，2，找到时间常数，可从右侧电路中获得的稳态值，1，2，(，关联)，1，2，3.5微分电路和积分电路，3.5.1微分电路，微分电路和积分电路是矩形脉冲激励下的RC电路。选择不同的时间常数将形成输出电压波形和输入电压波形之间的特定(微分或积分)关系。1 .电路，条件，(2)输出电压从电阻r端移除，2 .通过分析，KVL定律，3。波形，其他时间U2波形，=0.05tp，=10tp，=0.2tp，应用于波形转换。3.5.2积分电路，条件，(2)电容器两端输出。图：1。电路，输出电压与输入电压几乎是集成关系。2 .分析，3 .波形，3.6RL电路的回应，3.6.1RL电路的零输入回应，1。RL短连接，(1)的过渡规则，(3因子公式)，1)确定初始值，2)确定稳态值，3)确定回路的时间常数，(2)可变曲线，2。直接从RL直流电源断开，(1)可能发生的现象，1)刀闸产生弧，(2)电压表瞬时过电压，(2)解决方法，2)连接流动二极管D，1)连接放电电阻，图形电路中，RL是发电机励磁绕组，磷Rf用于调节激励电流。当电源开关断开时，存储在励磁线圈中的磁能消失得太快，为了避免烧毁开关触点，通常将排出电阻r连接到线圈。打开开关。r同时断开电源。经过一段时间后，将开关拉到3个位置，电路就会完全断开。范例：(1) r=1000，开关s寻找1-2瞬时线圈两端的电压uRL。电路正常时s为1-in-2。(2) 1到u不超过220V需要选择多少放电电阻r？(3)松开：(2)根据选定的电阻r，开关连接到r后，线圈释放存储的磁能达95%需要多长时间？(4)建立uRL随时间变化的表示式(3)。，在改变路径之前，线圈中的电流为：(1)打开开关，r瞬间线圈两端