第三章电路的忞分析 皙态过程的利与弊: 主要内容: ◆利:欧善波形,产生波形 ◆电路暂过程及换路定则 弊:广生过压过流,易损杯说音◆RC、RL电路响应 研究晢忞过程的目的: ◆电路分析的三要素法 ◆认识暂态过程的规俾 ◆微分电路与积分电路 ◆利用暂庵特性。预防暂态危軎
第三章 电路的暂态分析 主要内容： ◆ 电路暂态过程及换路定则 ◆ RC、RL电路响应 ◆ 电路分析的三要素法 ◆ 微分电路与积分电路 暂态过程的利与弊： ◆ 利：改善波形，产生波形 ◆ 弊：产生过压过流，易损坏设备 研究暂态过程的目的： ◆ 认识暂态过程的规律 ◆ 利用暂态特性，预防暂态危害
§3.1电阻元件、电感元件与电容元件 ★暂态过程: 当电路条件发生变化时电路的状态就会发生变化。当电路中 有电成电感等储能元件在时,则电路状态的转变就不是 突变的,而需要经过一定短暂的时间才能达到稳态—即有 一个暂态过程。 ★电路条件发生变化 指电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等 ★有电容或电感普储能元件存在时存在暂态,电阻电路不存在暂庵
§3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 ★ 电路条件发生变化： 指电路接入电源、从电源断开、电路参数改变等 ★ 暂态过程： 当电路条件发生变化时电路的状态就会发生变化。当电路中 有电容或电感等储能元件存在时，则电路状态的转变就不是 突变的，而需要经过一定短暂的时间才能达到稳态——即有 一个暂态过程。 ★ 有电容或电感等储能元件存在时存在暂态，电阻电路不存在暂态
1、电阻元件 R E 无过渡过程 电阻是耗能元件,其上电流随电压比例变化 不存在过渡过程
1、电阻元件 无过渡过程 I t = 0 E R + _ I K 电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化， 不存在过渡过程。 t
2、电感元件 K R 稳态 +0 E/R E 暂态 电感为储能元件。储存的能量为磁场能量,大小为 L uidt L 存储和释放能量卿要过程,所以电路存在过渡过程
2、电感元件 电感为储能元件，储存的能量为磁场能量，大小为： 2 0 2 1 W uidt Li t L = = 存储和释放能量需要过程，所以电路存在过渡过程。 K R E + _ t=0 iL t L i 暂态 稳态 E/ R
2、电容元件 K 稳态 E C 暂态 电容为储能元件,储存的能量为电场能量,大小为 w=ruidi 同样,能量存储和释放痹要过程,所以电路存在过渡过程
电容为储能元件，储存的能量为电场能量 ，大小为： 2 0 2 1 W uidt Cu t C = = 同样，能量存储和释放需要过程，所以电路存在过渡过程。 2、电容元件 E K R + _ C uC t=0 E t C u 暂态 稳态
§3.2储能元件和换路定则 大换路:电路的接通、斷开、短路、电压改变或參教改变等 ★换路定理:换路瞬间,电容上的电压、电感中的电流不能突变。 0~:换路前瞬间 即:t0时换路 0:换路后睡间 有 c(0+)=l(c(0) i2(O)=i1(0)
★ 换路:电路的接通、断开、短路、电压改变或参数改变等 §3.2 储能元件和换路定则 ★ 换路定理:换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。 即：t=0时换路 − 0 + 0 ：换路前瞬间 ：换路后瞬间 (0 ) (0 ) + − uC = uC (0 ) (0 ) + − L = L i i 有：
★初始值: 在t=0+时电路中电压、电流的瞬恋值称为暂态电路的初始值 ★初始值的确定 ①换路前的瞬间,将电路视为稳态——电容开路、电感短路。 ②利用换路定则求初始值。 ③换路后的瞬间,考储能元件储有能量,则电容用定值电 压uc(0)或电感用iL(0)突值电流代替。若电路无储能, 则视电容C为短路,电感L为开路。 ④根据克希荷夫定律和换路后的等效电路计算出其它电压及 电流各量
★ 初始值: 在t=0+时电路中电压、电流的瞬态值称为暂态电路的初始值 ★ 初始值的确定: ① 换路前的瞬间，将电路视为稳态——电容开路、电感短路。 ③ 换路后的瞬间，若储能元件储有能量，则电容用定值电 压 uC(0–) 或电感用i L(0–) 定值电流代替。若电路无储能， 则视电容C为短路，电感L为开路。 ④ 根据克希荷夫定律和换路后的等效电路计算出其它电压及 电流各量。 ② 利用换路定则求初始值
例) 试确定如图电路在开关S断开后的初始值。 112g 解 在t=0_时刻 C IA 6V 492 吧C=4V 在t=0+时刻 uc=4V b=0 换路前后,ic生突变,uc不变 1C=1A
例 试确定如图电路在开关S 断开后的初始值。 6V iC i1 i2 uC 4 2 C + – S t = 0 在 t = 0– 时刻 在 t = 0 + 时刻 解： i 0 C = i2 = 0 uC = 4 V i i 1A , 1 2 = = uC = 4V i1 = iC = 1 A 换路前后，ic发生突变，uc不变
例) 已知:U=20V、R=lk、L=1H 电压表内阻R=500k 开关Ⅱ在t=0时打开,求:开关打 开的瞬间,电压表的读数 R 解 由换路定则得 t=0+时(换路前)电路 20 换路前:2(0) 20mA R1000 t=0时的换路瞬间:i(0+)=i2(07)=20mA 换路瞬间i(大小,方向都不变) s=1(0)=20mA 电压表两端电压:1(0)=i(0+),R 20×10-3×500×103=10000V t=0时(换路后)的效电路 产生过压,损 坏电表!
已知: 电压表内阻 U = 20V、R =1k、L =1H RV = 500k 开关 K 在 t = 0 时打开,求: 开关K打 开的瞬间,电压表的读数。 例 K U L V R iL t = 0 t=0+时(换路前)电路 解: 由换路定则得: 换路前: 20mA 1000 20 (0 ) = = = − R U i L 换路瞬间iL(大小,方向都不变) t=0时的换路瞬间: (0 ) = (0 ) = 20mA + − L L i i V L RV u = i + + 电压表两端电压: (0 ) (0 ) =20×10-3×500×103=10000V t=0-时(换路后)的等效电路 = (0 ) = 20 mA + S L I i V K 产生过压，损 坏电表！！
★电感过压的保护措施 措施一:加缜流二极管 措施二:加低值泄放电阻 R R R
★ 电感过压的保护措施 措施二：加低值泄放电阻 K U V L R iL R' 措施一：加续流二极管 K U V L R iL