高職《汽車電工電子技術》PPT電子課件,汽車電工電子技術,高職,汽車,電工,電子技術,PPT,電子,課件 汽車電工電子第3章 電路的過渡過程及換路定律電路的過渡過程及換路定律過渡過程的產生與換路定律一階RC、RL電路的過渡過程分析本章學習目標1、了解電路中產生過渡過程的原因2、掌握換路定律3、掌握RC電路的分析方法4、掌握RL電路過程的求解方法當電路接通、斷開或電路各元件的參數(shù)變化時，電路中的電壓、電流等都在發(fā)生改變，從原來的穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個新的穩(wěn)定狀態(tài)，這個過程稱過渡過程。它不能瞬間完成，需要一定的時間（盡管往往是極短暫的），又稱暫態(tài)過程。電路在過渡過程中的工作狀態(tài)稱暫態(tài)。3.1 過渡過程的產生與換路定律過渡過程的產生與換路定律3.1.1電路中產生過渡過程的原因 電路中之所以出現(xiàn)過渡過程，是因為電路中有電感、電容這類儲能元件的存在。如圖RC串聯(lián)電路，當接通電源的瞬間，電容C兩端的電壓并不能即刻達到穩(wěn)定值U，而是有一個從合閘前的uC=0逐漸增大到uC=U的過渡過程。RL串聯(lián)電路的過渡過程 對于電感電路，當電源接通后，電路的電流也不可能立即躍變到U/R，而是從iL=0逐漸增大到iL=U/R（見圖3-2(b)）這樣一個過渡過程。3.1.2換路定律換路定律電路工作狀態(tài)的改變如電路的接通、斷開、短路、改路及電路元件參數(shù)值發(fā)生變化等，稱換路。注意，換路定律只說明電容上電壓和電感中的電流不能發(fā)生躍變，而流過電容的電流、電感上的電壓以及電阻元件的電流和電壓均可以發(fā)生躍變。用t=0-表示換路前的終了瞬間，t=0+表示換路后的初始瞬間，則換路定律表示為 換路定律的物理原因自然界物體所具有的能量不能突變，能量的積累或釋放需要一定的時間。所以電容C存儲的電場能量不能突變使得不能突變；同樣，電感 L 儲存的磁場能量不能突變使得不能突變。若UC發(fā)生突變，這是不可能的以RC串聯(lián)電路來分析：換路后過渡過程的初始值的確定 1）分析換路前(t=0-)電路，求出電容電壓、電感電流，即uC（0-）、iL（0-）。2）由換路定律確定uC（0+）及iL（0+）。3）進而計算出換路后（t=0+）電路的各參數(shù)即過渡過程的初始值。3.2一階一階RC、RL電路的過渡過程分析電路的過渡過程分析根據(jù)電路規(guī)律列寫電壓、電流的微分方程，若微分方程是一階的，則該電路為一階電路（一階電路中一般僅含一個儲能元件）。3.2.1RC電路的過渡過程分析1RC電路的零輸入響應零輸入是指無電源激勵，輸入信號為零。在零輸入時，由電容的初始狀態(tài)所產生的電路響應，稱為零輸入響應。RC電路的零輸入響應求解電路的零輸入響應求解 其通解形式為 根據(jù)基爾霍夫電壓定律：將其代入上式，得出特征方程 所以方程的解為：根據(jù)初始條件 解得 稱為RC電路的時間常數(shù)，表示電容放電的快慢。2RC電路的零狀態(tài)響應電路的零狀態(tài)響應 零狀態(tài)是指換路前電容元件沒有儲能，。在此條件下，由電源激勵所產生的電路響應，稱為零狀態(tài)響應。根據(jù)基爾霍夫電壓定律：其特解即電路的穩(wěn)態(tài)分量為 而其通解即電路的暫態(tài)分量為 解得 稱為RC電路的時間常數(shù)，表示電容充電的快慢。3RC電路的全響應電路的全響應 RC電路的全響應是指電源激勵E、電容元件的初始狀態(tài)均不為零時電路的響應，也就是零輸入響應和零狀態(tài)響應的疊加?？梢钥闯觯喝憫?零輸入響應+零狀態(tài)響應，這也是疊加定理在電路過渡過程中的體現(xiàn)和運用。電路方程 它的解為 3.2.1RL串聯(lián)電路的過渡過程串聯(lián)電路的過渡過程1RL零狀態(tài)響應式中，為時間常數(shù)。L越大，電感儲有磁場能越多，產生阻礙電流變化的感生電動勢越來越大，阻礙作用越強；R越小，在同樣電壓下電感所得電流U/R越大，儲能越多，所以過渡過程時間越長.變化越緩慢。根據(jù)基爾霍夫定律:電路電流的解為:2RL零輸入響應零輸入響應根據(jù)基爾霍夫定律，列出t0時的電路方程 與電容電路相似，電路電流的解為3RL電路的全響應電路的全響應 與電容電路相似，電感電路的全響應為零輸入響應和零狀態(tài)響應的疊加：結論：RC電路和RL電路接通直流電路的過程，也就是對階躍激勵的響應?？梢韵确謩e求零狀態(tài)響應和零輸入響應，再求全響應。求解方法用解常系數(shù)微分方程的經(jīng)典方法方程的解由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量組成。