《电工技术》课程教学课件（课件讲稿）第3章 电路的暂态分析

第3章电路的暂态分析3.1暂态过程的产生和初始值的确定3.2 一阶电路的零输入响应3.3一阶电路的零状态响应3.4 一阶电路的全响应3.5一阶线性电路暂态分析的三要素法2023/10/7

2023/10/7 1 3.2 一阶电路的零输入响应 3.3 一阶电路的零状态响应 3.4 一阶电路的全响应 3.5 一阶线性电路暂态分析的三要素法 3.1 暂态过程的产生和初始值的确定 第3章 电路的暂态分析

第3章电路的暂态分析稳定状态：在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。暂态过程：电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程研究暂态过程的实际意义1.利用电路暂态过程产生特定波形的电信号如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路2.控制、预防可能产生的危害暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使电气设备或元件损坏。22023/10/7

2023/10/7 2 稳定状态： 在指定条件下电路中电压、电流已达到稳定值。 暂态过程： 电路从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程。 第3章 电路的暂态分析 1. 利用电路暂态过程产生特定波形的电信号 如锯齿波、三角波、尖脉冲等，应用于电子电路。 研究暂态过程的实际意义 2. 控制、预防可能产生的危害 暂态过程开始的瞬间可能产生过电压、过电流使 电气设备或元件损坏

3.1暂态过程的产生和初始值的确定电路中产生暂态过程的原因3.1.1R例：XR2R3nt(a)图(a)： 合S前：i=0UR2 = UR3 = 0URI一电流i随电压u比例变化。合S后：所以电阻电路不存在暂态过程(R耗能元件)。32023/10/7

2023/10/7 3 3.1 暂态过程的产生和初始值的确定 3.1.1 电路中产生暂态过程的原因 合S后： 电流 i 随电压 u 比例变化。 所以电阻电路不存在暂态过程 (R耗能元件)。 图(a)：合S前： 例： t I O (a) S + - U R2 R3 u2 + - R1 i

例：电容电路RRSS1?十新稳定(t-→8)(t-0)C二ucue状态等效电路S未动作前，电路uc处于稳定状态：Us新的稳Usi=0, uc=0。？定状态RS接通电源后很长时间，电容充电完毕，电0T有一个路达到新的稳定状态：前一个稳过渡期定状态i= 0, uc= Uso2023/10/74

2023/10/7 4 例：电容电路 uC i US + - + - S R (t=0) C uC i US + - + - S R C (t→∞) S 接通电源后很长时 间，电容充电完毕，电 路达到新的稳定状态： S未动作前，电路 处于稳定状态： i = 0 , uC = US。 i = 0 , uC = 0。 ? 有一个 过渡期 0 t uC R US 前一个稳 定状态 US 新的稳 定状态 t 1 i 新稳定 状态等 效电路

例：电感电路RRS新稳定十(t-8)=0状态等LUiUs效电路S未动作前，电路处于Us稳定状态：i=0，u,=0。R新的稳S接通电源后很长时Us定状态间，电路达到新的稳定状UL态，电感视为短路：0T有一个前一个稳Us过渡期定状态u=0,i=R52023/10/7

2023/10/7 5 例：电感电路 uL i US + - + - S R L (t→∞) S 接通电源后很长时 间，电路达到新的稳定状 态，电感视为短路： S未动作前，电路处于 稳定状态： uL = 0 , i = 0 , uL = 0。 有一个 过渡期 0 t i R US 前一个稳 定状态 US 新的稳 定状态 t 1 uL uL i US + - + - S R (t=0) L US R 新稳定 状态等 效电路 i =

产生暂态过程的必要条件：(1)电路中含有储能元件（内因)(2)电路发生换路(外因)换路：电路状态的改变。如：若uc发生突变电路接通、切断、短路、电压duC则P?改变或参数改变dt般电路不可能产生暂态过程的原因由于物体所具有的能量不能跃变而造戎在换路瞬间储能元件的能量也不跃变C 储能:Wuc不能突变2LizL储能:Wi不能突变1262023/10/7

2023/10/7 6 产生暂态过程的必要条件： L储能： 换路: 电路状态的改变。如： 电路接通、切断、 短路、电压 改变或参数改变 C 储能： \ uC 不能突变 产生暂态过程的原因： 由于物体所具有的能量不能跃变而造成 在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变 若 发生突变， 一般电路不可能！ 则 (1) 电路中含有储能元件 (内因) (2) 电路发生换路 (外因)

★→3.1.2换路定则设：0一表示换路瞬间（定为计时起点)仁0一表示换路前的终了瞬间（旧电路，稳态）0一表示换路后的初始瞬间（新电路，暂态)0一表示换路后很长时间（新电路，稳态值）i(0+) = i&(0.)电感电路：电容电路：uc（O+）= uc（0.）注换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uci初始值2023/10/7

2023/10/7 7 电容电路： 注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中 uC、 iL初始值。 设：t=0 — 表示换路瞬间 (定为计时起点) t=0-— 表示换路前的终了瞬间（旧电路，稳态） t=0+—表示换路后的初始瞬间（新电路，暂态） t=∞—表示换路后很长时间（新电路，稳态值） 3.1.2 换路定则 电感电路：

初始值的确定3.1.3初始值：电路中各u、i在t=0.时的数值求解要点：(1)uc(0)、i(0) 的求法。1)先由t=0.的电路求出uc(0_）、i(0_)2)根据换路定律求出uc(0.)、i（0）。(2)其它物理量初始值的求法。1)由t=0.的电路求其它电量的初始值;2)在t=0,时的电压方程中uc=u(0)，用电压源代替;t=0,时的电流方程中i=i（0.)，用电流源代替。82023/10/7

2023/10/7 8 3.1.3 初始值的确定 求解要点： (2)其它物理量初始值的求法。 初始值：电路中各 u、i 在 t =0+时的数值。 (1) uC ( 0+ )、iL ( 0+ ) 的求法。 1) 先由t =0-的电路求出 uC ( 0 – ) 、iL ( 0 – )； 2) 根据换路定律求出 uC ( 0+ )、iL ( 0+ ) 。 1) 由t =0+的电路求其它电量的初始值； 2) 在 t =0+时的电压方程中 uC = uC ( 0+ )，用电压源 代替； t =0+时的电流方程中 iL = iL ( 0+ )，用电流源代替

例1.暂态过程初始值的确定R2已知：换路前电路处稳态C、L均未储能。R,UC试求：电路中各电压和电流的初始值。(a)解：(1)由换路前电路求uc(0. ), i,(0. )由已知条件知uc(0.)=0, i(0.)=0uc(0+)= uc(0. )= 0根据换路定则得：&(0+)=&(0.)=092023/10/7

2023/10/7 9 例1．暂态过程初始值的确定 解：(1)由换路前电路求 由已知条件知 根据换路定则得： 已知：换路前电路处稳态， C、L 均未储能。 试求：电路中各电压和电 流的初始值。 S C R2 (a) U R1 + t=0 - L

例1：暂态过程初始值的确定ic (0+) uc (0+) u2(0)Rli,(0.)R2i(0+)=0十+R,Uu;(0.)u;(0.)R1.(a)(b)t=0+等效电路(2)由-0,电路,求其余各电流、电压的初始值uc(0. )=0,换路瞬间，电容元件可视为短路&(0.)=0,，换路瞬间，电感元件可视为开路U(&(0.）=U_ic、"i产生突变&(0+)=&0+)=Ru,(0+)= 0(u,(0. )=0)u,(0+)=u(0)=U102023/10/7

2023/10/7 10 例1: 暂态过程初始值的确定 , 换路瞬间，电容元件可视为短路。 , 换路瞬间，电感元件可视为开路。 iC 、uL产生突变 (2) 由t=0+电路，求其余各电流、电压的初始值 S C R2 (a) U R1 + t=0 - L iL (0+ ) U iC (0+ ) uC (0+ ) uL (0+ ) _ u2 (0+ ) u1 (0+ ) i 1 (0+ ) R2 R1 + + + _ _ + - (b) t = 0+等效电路