【精品PPT】电工技术基础-瞬态分析

第2章电路瞬态分析

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u1 i1
u1 i1
R1 S
iC
R1
iC
E
u 2 R2
C uC E
u 2 R2
i2
i2
解：（1） uC(0)uC(0)0
E i1(0) R1 iC(0)
i2(0)0A
u2(0)uC(0)0V
u1(0)E
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u1 i1
u1
R1 E
L 储存的磁场能
Wm
1 2
LI2
则
p dWm
dt
所以电感电流 i 不能发生突变,否则外部需要向 L
供给无穷大功率。
直流电路中 I = 常数 U=0 L 相当于短路,短直流作用
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电感串联：
i
L1
u
L2
LL1L2
电感并联：
i
u
L1 L2

1 1 1 L L1 L2
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iL ( ) iC ( ) IS (0 5 ) 5 A
uL
iC C
IS
u R ( ) R R ( ) i [ 5 ( 5 ) ] 2 V U 5 S
uC
uC()USuR()
uR -
[5(25)]30V
R iR
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注意：
t=0+时刻，求初始值时：
应根据换路定律，先求取不能突变的量，即 uc(0+)、 il(0+) ；在此之后，再计算其它可能突变的量。

模块五瞬态电路的分析《电路基础》课件

任务三 RL串联电路的瞬态过程分析
图5-15 RL电路切断电源时，i、uR和uL随时间变化的关系曲线
任务三 RL串联电路的瞬态过程分析
例5-3
图5-16中，K是电阻R=250 Ω，电感L =25 H的继电器， R1=230 Ω，电源电动势E =24 V，设这种继电器的释放电流为
0.004 A。当S闭合后多长时间继电器开始释放？解 S未闭合前，继电器中的电流为
由上可知，电路产生瞬态过程的原因有以下两点
（1）电路中含有电流不能突变的电感或两端电压不能突变的电容等储能元件。
（2）电路状态的改变或电路参数的变化。
任务一认识瞬态过程
二换格定律
在电路中，电源接通和断开的瞬间，使得电路连接方式或参
数瞬间发生变化的过程称为换路。换路使电路的能量发生变化，
求解方程，其中i、uR和uL变化的数学表达式为
e e i E (1
R L
t
)
E
(1
t
)
R
R
e e uR E(1
) Rt L
E(1
t
)
e e uL E
Rt L
E
t
任务三 RL串联电路的瞬态过程分析
二 RL串联电路的放电
1.定性分析
RL串联电路的放电是在充电过程完成后进行的。把S1断开，S2闭合，如图514所示。此时，电阻R和电感L构成一个回路，电感中储存的能量通过电阻R放电，刚开始放电电流为-E/R，结束时电流为0。
任务一认识瞬态过程
2.瞬态过程及产生原因
电容在直流稳态电路中相当于开路，电感在直流稳态电路中相当于一条导线，这时的电路处于稳定状态。我们所讲的瞬态过程是相对稳态过程而言的。

电路瞬态分析

t=0
(一) RC电路的零输入响应 a
uC(0- )= U0 S合向b后
根据KVL uR+ uC =0
+
U0 -
b R iC C
+–uC
把
iC=C
duC dt
代入上式得
RC
duC dt
+
uC=
0
通解 uC = Aes t
由特征方程 RCs +1=0 得 s = –1/RC
通解 uC = Ae –t /RC
确定积分常数， uC(0+)=uC(0–)= U0
代入通解，得A= U0 则 uC = U0e –t /RC
电路瞬态分析
2.3 RC电路的瞬态分析 S
t=0
(一) RC电路的零输入响应 a
+
uC = U0e –t /RC
U0 -
+ uR –
第2章 2 3
b R iC C
+–uC
uR = – uC = –U0e –t /RC
作t=0+时的等效电路 L 1A iL
+ U5VS–
++–uuuLLR––u+C+–
iC
C
S
uC(0– )=0 iL(0–)=1A
iC(0+)=iL(0+)+ IS=1+5=6A
IS
iR (0+)=1A
5A
uuRL(0(0+)+=)=50VV
5 R iR
电路瞬态分析
2. 求稳态值
作t= 时的等效电路
第2章电路的瞬态分析
第2章目录
2.1 瞬态分析的基本概念 2.2 储能元件和换路定律 2.3 RC电路的瞬态分析 2.4 RL电路的瞬态分析 2.5 一阶电路瞬态分析的三要素法

电工C第2章电路的瞬态分析

所以电容是一种储能元件，能量的转换是可逆的，它不消耗能量。
3、电容器中储存的电场能
当t = 0 ξ时,u 由0 U,则输入电能

pdt

uidt

uC
du
dt
U
Cudu
1 CU 2
0
0
0 dt
0
2
则C储存的电场能为：
We =
1 CU 2 2C
单位：焦 [耳] (J)
5V
uC（0）
5V
u（L 0） US u（R 0） uC（0）
iL(0 ) iL(0 ) 1A
5- 5- 0 0V
u（C 0） u（C 0） 0
2、求稳态值即t=∞时的值 t=∞时的等效电路
iL () iR () IS 5A
uR () iR ()R 5 5 25V
电容的单位 1F 106 F 109 nF 1012 pF
1、电容上电压与电流的关系
若电压uc与电流ic取关联参考方向 (电容充电)
ic (t)

dq dt

dCuc dt
C
duc dt
当u U时, i 0
所以在直流电路中电容相当于开路
当电压变化时，电容电流才有值
故电容具有隔直流、通交流的作用
电感中的电流不能突变。
t 0 --- 换路前瞬间
t 0 --- 换路后瞬间
f(t)
则： uC (0 ) uC (0 )
t
0- 0 0+
iL (0 ) iL (0 )
注意：换路瞬间，uC、iL 不能突变。其它电量均可能突变，

电工学2章电路的瞬态分析

大连理工大学电气工程系
25
第
2
章电
t
t
uC = U0e RC = U0e
路
的瞬态
iC
=C
duC dt
=－
U0 R
e
t
=－I0 e
t
分
析
= RC
uC iC
U0 RC电路的时间常数
t = uC = 0.368 U0 t = 3 uC = 0.05 U0
uC
O
iC
t
－I0
电流发生突
16
第
2
章
电无互感存在的两电感线圈串联时,等效电感为
路
的
瞬态
L＝ L1＋L2
分
析
无互感存在的两电感线圈并联时,等效电感为
1 = 1＋1 L L1 L2
大连理工大学电气工程系
17
第
2
章电感图片
电
路
的
瞬
多层空心电感线圈
态分析
双层空心电感线圈
磁棒电感线圈
磁珠电感贴片电感
铁心电感线圈
工字形电感线圈
3
第
2
章电
换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态
路在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，
的瞬态
这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个瞬态过程。
分析
电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态状态，
简称瞬态。
换路后为什么会有瞬态过程？换路是引起瞬态过程的外因。
电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变是引起瞬态过程的内因。
稳态值用 u () 和 i () 表示电路达到新稳态时电流和电压

电工学电路的瞬态分析

S (t=0)
R1 R2 R3 2 ,
IS
i1 R1
+
+ R2
u1 -
iL L
-u2 + uL -
i3 R3
+ u3
iC
-
C
US
+ +-uc
L 9 H, C 10 F 求:换路后各电量的初始值。
解： ① 换路前:
iL(0 )
IS 3
2A
② 根据换路定律
uC (0 ) US iL(0 )R2 9V
可求出：
iC
(0
)
1 3
A
uL (0 )
4V 3
计算结果：
R
+ 2
U
_
8V
i1
t =0iC
R1 4
+ u_C
R2 iL R3
4 4
+ u_ L
电量
t 0 t 0
uC / V iL / A
41 41
iC / A uL / V
00
14
33
换路瞬间，uC、iL 不能跃变，但 iC、uL可以跃变。
例3：开关断开前电路已处于稳态。已知：U S 5 V , IS 6 A,
电容串联时
1 = 1＋1 C C1 C2
u1 =
C2 u C1＋C2
u2 =
C1 u C1＋C2
＋＋
u1
u
－＋
C1
u2 －－
C2
电容并联时
C＝ C1＋C2
＋
u
C1 C2
－
电容图片
复合介质电容
钽电解电容
铝电解电容

电工基础完整ppt课件

37
电工基础
(3)、通电线圈产生的磁场【右手螺旋定则】
磁通
电感 L N
i
B H
ppt课件完整
H N
l
38
电工基础
4.3 磁场对电流的作用
ppt课件完整
39
电工基础
1．电磁力的大小
磁场
电流
有效
强弱
大小
长度
ppt课件完整
F=B I ι
B------均匀磁场的磁感应强度(特斯拉T) I ------导线中的电流强度(安)
拔出
ppt课件完整
原磁通减少
感应电流磁通
原磁通减少
感应磁通与之方向
相同
56
判断电感工应基础电动势（感应电流）方向的具体方法：
插
入N
-
+
1、先确定原磁通方向及其变化趋势( 是增加还是减少)；
2、根据楞次定律确定感应磁通方向如果原磁通的趋势是增加,则感应磁通与原有磁通方向相反；
反之，原有磁通的变化趋势是减少，则感应磁通与原有磁通方向相同。 3、根据感应磁通方向，应用右手螺旋定则确定感应电流及感应电动势方
图5-12 主磁通和漏磁通
图 5-13 有分支磁路
对称分支磁路和不对称有分支磁路
ppt课件完整
77
电工基础
A
· N2
aX
N1
x
·
A
ppt课件完整
65
电工基础
ppt课件完整
66
电工基础
应用
ppt课件完整
67
电工基础
ppt课件完整
涡流的害处
在交铁变芯磁场作用发下热，整块铁芯中产生的线旋圈涡状感应绝电缘流称为涡流。

电路中的瞬态分析和稳态分析

电路中的瞬态分析和稳态分析电路是电子工程的重要组成部分，而电路分析是电子工程的基础，其中瞬态分析和稳态分析是电路分析中的两个重要概念。

瞬态分析和稳态分析都是研究电路中电压和电流变化的方法，但它们侧重点和目的有所不同。

瞬态分析是研究电路中电压和电流在初始或瞬间发生变化时的情况。

在电路刚刚通电或者断电时，电压和电流会发生瞬间的变化，我们需要通过瞬态分析来研究这种变化。

例如，当电路中的电容器和电感器充电或放电时，电压和电流都会经历瞬态过程。

这时，我们可以通过建立微分方程或使用拉普拉斯变换等方法，来分析电压和电流如何随时间变化，以及它们的最终趋势。

稳态分析则是研究电路在稳定状态下的电压和电流情况。

在电路运行一段时间后，电压和电流会达到一个稳定的状态，不再发生明显的变化。

这时，我们可以通过建立方程组或使用基尔霍夫定律等方法，来分析电路中各个元件的工作状态和性能。

例如，在一个由电阻、电容和电感器组成的电路中，当电路运行一段时间后，电压和电流会稳定在一个特定的数值，我们可以通过稳态分析来计算这些数值。

瞬态分析和稳态分析在电子工程中起着不可或缺的作用。

瞬态分析可以帮助我们了解电荷和能量如何在电路中传递和储存，从而更好地设计和优化电路。

稳态分析则可以帮助我们评估电路的稳定性和性能，从而确保电路的正常运行。

除了研究电压和电流的变化，瞬态分析和稳态分析还可以应用于其他方面。

例如，在电源系统中，电路中的突发电流和瞬态电压都会对设备的正常运行产生影响，通过瞬态分析和稳态分析，我们可以预测和解决潜在的问题。

同时，在信号处理和通信系统中，对电路中的瞬态和稳态进行分析也可以帮助我们优化信号传递和处理的效果。

总结起来，电路中的瞬态分析和稳态分析是电子工程中必不可少的工具。

瞬态分析关注电压和电流的瞬间变化，而稳态分析则关注电压和电流的稳定状态。

这两种分析方法在电路设计、电源系统、信号处理等领域都有广泛的应用。

通过瞬态分析和稳态分析，我们能够更好地理解和优化电路的性能，从而提高电子产品的品质和可靠性。

电工技能培训专题-电路分析基础-瞬态电路的分析

再用初始值确定待定系数A
uc (0 ) Ae0 U S 0
A U S
方程的解
t
uc (t) U S e RC
US
t
U S (1 e RC )
1.
（7—3—2）
7．3．1 RC电路的零状态响应 1.
回路电流
ic (t)
C
duC (t) dt
C
d dt
U
S
(1
e
t RC
)
US R
t
e RC
uR t 0
US i
(a)
uR (0 )
uC
US
图 7－1－3
i(0 )
uC (0 )
(b)
例7－1－1
1.
解： t 0开关打开，电路处于稳定状态，
uC (0 ) 0V
t 0时根据换路定则
uC (0 ) uC (0 ) 0V
t 0时的等效电路如图7－1－3（b）所示
i(0 ) 0A
uR t 0
uR (0) US
US i
(a)
uR (0 )
uC
US
图 7－1－3
i(0 )
uC (0
(b)
例7－1－2
1.
电路如图（a）所示，电路处于稳态，当
t 0时开关打开，求开关打开瞬间 iR (0 ) 、
iC (0 ) 、iL (0 )、uL (0 )和
diL (0 )的值。
从曲线的整个时序看出电路经历了三个工作状
态，t 0 电路处于原稳态 uc (0 ) U0,ic (0 ) 0 ；0 t
电路进入瞬态（过度过程），uC
(t)
t
U0e

电工与电子技术基础：第二章动态电路的瞬态分析

三、动态电路的特点
1
当t＜0，S打在1，电源E对C充电，
S(t 0)
2 E
uC
C
uC E ，达到一种稳定状态；
S在t＝0时刻打到2，C对外放电，直至放光，（uC＝0）,从而进入另一种稳定状态。这里，S从12，称之为换路，换路
过程认为瞬间完成。
S在1时，称为换路前，记为 t＝0S在2时，称为换路后，记为 t＝0+
单位：亨 H，辅助单位有：μH、mH；
ΦL 、Ψ的单位：韦[伯] Wb
+
2)电感的伏安关系VAR
u
在电感元件L中流过电流i 时，将在线圈 -
i eL L +
周围产生磁场
当电流i 变化时，磁场也将随之变化，并在线圈中产生自感
电动势eL
di eL L dt
故
u
eL
L
di dt
(*)
u
eL
L
di dt
【答】可用二只 50 V，10 μF 的电容并联或用二只 30 V，20 μF 的电容串联。这样，不仅总电容值满足要求，而且每个电容的实际工作电压亦满足其各自额定工作电压的要求。
练习：P.55 2.2.1
返回分析与思考题集
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二、什么是动态电路
1.电路的两种工作状态：稳态和暂(动)态
i +qC-q + u-
当U、i关联方向时 i dq C du dt dt
可见：(1) C为动态元件，u 变化才有i ；
(2) u不变化，相当于DC时，i＝0C开路（隔直作用）
(3)u 不会跃变，i 为有限值; 3)电场能量
u、i 关联方向时，电容元件吸收的功率为：