电路储能元件ppt课件.ppt
《电路储能元件ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电路储能元件ppt课件.ppt(60页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 一阶电路一阶电路2. 2. 一阶电路的零输入响应、零状态响应和一阶电路的零输入响应、零状态响应和 全响应求解;全响应求解;l 重点重点 4. 4. 一阶电路的阶跃响应。一阶电路的阶跃响应。3. 3. 稳态分量、暂态分量求解;稳态分量、暂态分量求解;1. 1. 动态电路方程的建立及初始条件的确定;动态电路方程的建立及初始条件的确定;含有电容和电感这样的动态元件的电路称动态电路。含有电容和电感这样的动态元件的电路称动态电路。特点:特点:1. 动态电路动态电路 6.1 6.1 动态电路的方程及其初始条件动态电路的方程及其初始条件 当动态电路状态发生改变时(换路)需要经当动态电路状态发生
2、改变时(换路)需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。化过程称为电路的过渡过程。例例+-usR1R2(t=0)i0ti2/ RUiS )(21RRUiS 过渡期为零过渡期为零电阻电路电阻电路t1uct0i = 0 , uC= UsK接通电源后很长时间接通电源后很长时间,电容充电,电容充电完毕,电路达到新的稳定状态完毕,电路达到新的稳定状态+uCUsRCi (t )初始状态初始状态过渡状态过渡状态新稳态新稳态USK未动作前未动作前,电路处于稳定状态,电路处于稳定状态i = 0 , uC = 0K+uCUsRCi (t =
3、 0)电容电路电容电路uL= 0, i=Us /RK接通电源后很长时间接通电源后很长时间,电路达到,电路达到新的稳定状态,电感视为短路新的稳定状态,电感视为短路初始状态初始状态过渡状态过渡状态新稳态新稳态t1US/Rit0+uLUsRLi (t )K未动作前未动作前,电路处于稳定状态,电路处于稳定状态i = 0 , uL = 0K+uLUsRLi (t = 0)电感电路电感电路过渡过程产生的原因过渡过程产生的原因 电路内部含有储能元件电路内部含有储能元件 L 、C,电路在换路时能量发生电路在换路时能量发生变化,而变化,而能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。能量的储存和释放都需要一定的时间来
4、完成。电路结构、状态发生变化电路结构、状态发生变化换路换路支路接入或断开支路接入或断开电路参数变化电路参数变化+uLUsRLi (t 0)SLUuRi SUtddiLRi 2. 动态电路的方程动态电路的方程SccUutdduRC +uCUsRCi (t 0)ScUuRi 应用应用KVL和元件的和元件的VCR得:得:一阶电路一阶电路描述电路的方程是一阶微分方程。描述电路的方程是一阶微分方程。一阶电路中只有一个动态元件。一阶电路中只有一个动态元件。(1 1)描述动态电路的电路方程为微分方程;)描述动态电路的电路方程为微分方程;结论:结论:(2)动态电路方程的阶数等于电路中动态元件的个数;)动态电路
5、方程的阶数等于电路中动态元件的个数; (1) t = 0与与t = 0的概念的概念认为换路在认为换路在 t=0时刻进行时刻进行0 换路前一瞬间换路前一瞬间 0 换路后一瞬间换路后一瞬间3. 3. 电路的初始条件电路的初始条件)(lim)0(00tfftt )(lim)0(00tfftt 000tf(t)0()0( ff d)(1)( tCiCtu d)(1d)(100 tiCiC d)(1)0(0 tCiCut = 0+时刻时刻 d)(1)0()0(00 iCuuCCiucC+- (2) (2) 电容的初始条件电容的初始条件当当i( )为有限值时为有限值时q (0+) = q (0)uC (0
6、+) = uC (0)换路瞬间,若电容电流保持为有限值,换路瞬间,若电容电流保持为有限值, 则电容电压(电荷)换路前后保持不变。则电容电压(电荷)换路前后保持不变。q =C uC电荷电荷守恒守恒结结论论 d)(1)(tLuLti d) )(1d)(100 tuLuL duLiiLL)(1)0()0(00 iuL+-L (3) (3) 电感的初始条件电感的初始条件t = 0+时刻时刻 duLitL)(1)0(0 当当u为有限值时为有限值时 L (0)= L (0)iL(0)= iL(0)LLi 磁链磁链守恒守恒换路瞬间,若电感电压保持为有限值,换路瞬间,若电感电压保持为有限值, 则电感电流(磁链
7、)换路前后保持不变。则电感电流(磁链)换路前后保持不变。结结论论 L (0+)= L (0)iL(0+)= iL(0)qc (0+) = qc (0)uC (0+) = uC (0)(4 4)换路定律)换路定律(1 1)电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件)电容电流和电感电压为有限值是换路定律成立的条件注意注意: 换路瞬间,若电感电压保持为有限值,换路瞬间,若电感电压保持为有限值, 则电感电流(磁链)换路前后保持不变。则电感电流(磁链)换路前后保持不变。 换路瞬间,若电容电流保持为有限值,换路瞬间,若电容电流保持为有限值, 则电容电压(电荷)换路前后保持不变。则电容电压(电荷)换路前
8、后保持不变。(2 2)换路定律反映了能量不能跃变。)换路定律反映了能量不能跃变。5.5.电路初始值的确定电路初始值的确定例例1求求 uC (0+)+-10ViiC+uC-k10k40k(2) 由换路定律由换路定律 uC (0+) = uC (0)=8V(1) 由由0电路求电路求 uC(0)或或iL(0)+-10V+uC-10k40kuC(0)=8V电电容容开开路路iL(0+)= iL(0) =2A由换路定律由换路定律:例例 2t = 0时闭合开关时闭合开关k , , 求求 iL(0+)iL+uL-L10VK1 4 先求先求)0( Li解解AiL24110)0( 10V1 4 电电感感短短路路求
9、初始值的步骤求初始值的步骤:1. 1. 由换路前电路(一般为稳定状态)求由换路前电路(一般为稳定状态)求uC(0)和和iL(0);2. 2. 由换路定律得由换路定律得 uC(0+) 和和 iL(0+)。3. 3. 画画0+等效电路。等效电路。4. 4. 由由0+电路求所需各变量的电路求所需各变量的0+值。值。b. b. 电容(电感)用电压源(电流源)替代。电容(电感)用电压源(电流源)替代。a. a. 换路后的电路换路后的电路(取(取0+时刻值,方向同原假定的电容时刻值,方向同原假定的电容电压、电感电流方向)。电压、电感电流方向)。求求 uC(0+) , iL(0+)例例3K(t=0)+ +u
10、LiLC+ +uCLRISiCiL(0+) = iL(0) = ISuC(0+) = uC(0) = RIS解解RIS由由0 0电路得:电路得:例例4iL+uL-LK2 +-48V3 2 C求求K闭合瞬间各支路电流和电感电压闭合瞬间各支路电流和电感电压12A24V+-48V3 2 +-iiC+-uL由由0 0+ +电路得:电路得:AiC83/ )2448()0( Ai20812)0( VuL2412248)0( VuuCC24122)0()0( AiiLL124/48)0()0( 解解由由0 0电路得:电路得:iL2 +-48V3 2 +uC例例5求求K闭合瞬间流过它的电流值。闭合瞬间流过它的
11、电流值。iL+200V-LK100 +uC100 100 C解解(1 1)确定)确定0 0值值AiiLL1200200)0()0( VuuCC100)0()0( (2 2)给出)给出0 0等效电路等效电路Aik21100100100200)0( 1A+200V-100 +100V100 100 ki+uLiCViuLL100100)0()0( AuiCC1100/ )0()0( 6.2 6.2 一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应换路后外加激励为零,仅由动态元件初换路后外加激励为零,仅由动态元件初始储能所产生的电压和电流。始储能所产生的电压和电流。1. 1. RC电路的零输入响应电路的零输
12、入响应iK(t=0)+uRC+uCRRCp1 特征根特征根特征方程特征方程RCp+1=0tRCe1 A ptCeuA 则则已知已知 uC (0)=U00)0(0ddUuutuRCCCC 0 CRuutuCiCdd uR= Ri零输入响应零输入响应代入初始值代入初始值 uC (0+)=uC(0)=U0A=U00 0 teUuRCtctRCcAeu1 000 teIeRURuiRCtRCtCRCtRCtCeRURCeCUtuCi 00)1(dd 或或tU0uC0I0ti0令令 =RC , , 称称 为一阶电路的时间常数为一阶电路的时间常数 秒秒伏伏安秒安秒欧欧伏伏库库欧欧法法欧欧 RC (1 1)
13、电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数;)电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数;从以上各式可以得出:从以上各式可以得出:连续连续函数函数跃变跃变 (2 2)响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与)响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与RC有关;有关;时间常数时间常数 的大小反映了电路过渡过程时间的长短的大小反映了电路过渡过程时间的长短 = R C 大大 过渡过程时间长过渡过程时间长 小小 过渡过程时间短过渡过程时间短U0tuc0 小小 大大 11 RCp工程上认为工程上认为, , 经过经过 3 5 , , 过渡过程结束。过渡过程结束。 :电容电压衰减到原来电压:电容电压衰减到原来电压
14、36.8%所需的时间。所需的时间。U0 0.368 U0 0.135 U0 0.05 U0 0.007 U0 t0 2 3 5 tceUu 0 U0 U0 e -1 U0 e -2 U0 e -3 U0 e -5 t2t1 t1时刻曲线的斜率等于时刻曲线的斜率等于)(1dd1011tueUtuCtttC I0tuc0 t1t2)(368. 0)(12tutuCC 次切距的长度次切距的长度(3 3)能量关系)能量关系RdtiWR 02 电容电容不断释放能量被电阻吸收不断释放能量被电阻吸收, , 直到全部消耗完毕直到全部消耗完毕. .设设uC(0+)=U0电阻吸收(消耗)能量:电阻吸收(消耗)能量
15、:RdteRURCt2 00)( 2021CU uCR+CdteRURCt2 020 02 20| )2(RCteRCRU例例 已知图示电路中的电容原本充有已知图示电路中的电容原本充有24V电压,求电压,求K闭合后,电容电压和各支路电流随时间变化的规律。闭合后,电容电压和各支路电流随时间变化的规律。i3K3 +uC2 6 5Fi2i1解解这是一个求一阶这是一个求一阶RC零输零输入响应问题,有:入响应问题,有:0 0 teUuRCtcsRCVU 2045 24 0 代代入入0 2420 tVeutc分流得:分流得:AeuitC20 164 Aeiit20 12432 Aeiit20 13231
16、2.2. RL电路的零输入响应电路的零输入响应iK(t=0)USL+uLRR1特征方程特征方程 Lp+R=0LRp 特征根特征根 01)0()0(IRRUiiSLL 00dd tRitiLptAeti )(代入初始值代入初始值 i(0+)= I0A= i(0+)= I00)(00 teIeItitLRpt得得t 0iL+uLRRLtLLeRIdtdiLtu/ 0)( 0)(/ 0 teItiRLtL-RI0uLttI0iL0从以上式子可以得出:从以上式子可以得出:连续连续函数函数跃变跃变 (1 1)电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数;)电压、电流是随时间按同一指数规律衰减的函数; (2
17、 2)响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与)响应与初始状态成线性关系,其衰减快慢与L/R有关;有关;令令 = L/R , , 称为一阶称为一阶RL电路时间常数电路时间常数 秒秒欧欧安安秒秒伏伏欧欧安安韦韦欧欧亨亨 RL 大大 过渡过程时间长过渡过程时间长 小小 过渡过程时间短过渡过程时间短时间常数时间常数 的大小反映了电路过渡过程时间的长短的大小反映了电路过渡过程时间的长短 = L/R 1/1 RLp(3 3)能量关系)能量关系RdtiWR 02 电感电感不断释放能量被电阻吸收不断释放能量被电阻吸收, , 直到全部消耗完毕直到全部消耗完毕. .设设iL(0+)=I0电阻吸收(消耗)能量:电阻
18、吸收(消耗)能量:RdteIRLt2/ 00)( 2021LI dteRIRLt/2 020 02 20| )2/(RCteRLRIiL+uLR例例1t=0时时 , 打开开关打开开关K,求,求uv。uV (0+)= 10000V 造成造成V损坏。损坏。现象现象 :电压表坏了:电压表坏了电压表量程:电压表量程:50V0100002500 teiRutLVViL (0+) = iL(0) = 1 A0 / teitL sVRRL4104100004 解解iLK(t=0)+uVL=4HR=10 VRV10k 10V kRV10例例2t=0时时 , 开关开关K由由12,求求电感电压和电流及开关两电感电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路 元件 ppt 课件
限制150内