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二阶电路的暂态进程

2017-04-21 22:52分类:电工考证知识 阅读:

 

  二阶电路 用二阶微分方程描绘的电路,二阶电路通常富含两个储能元件。
  图示电路中,时开关接通。求 RLC串联电路的零输入呼应。

  列后KVL方程      

  将元件方程

  代入得描绘的二阶常系数线性齐次微分方程

  两个初始条件

  的二阶常系数线性齐次微分方程定解  

  由于电路为零输入呼应,因此的强行重量(特解)为零,即

  下面求齐次微分方程通解
  特征方程及特征根为

  令代入上式,得到两个特征根

  上式标明,特征根决议于电路参数(RLC)。而电路参数可恣意取值,所以可为相异实根、二重根或共轭复根。相应的,方程通解将具有纷歧样的函数办法。

  1.,即电路参数满意

  此刻为两个相异负实根(设RLC均为正值)。方程通解为

  其间A1和A2须经过初始条件断定

  解得


  将A1、A2代入得呼应

  

  依据电容、电感的元件方程,思考到可得

  由于电路中无独立电源,所以呼应均为零输入呼应,因此只含自在重量。
时RLC串联电路零输入呼应波形如下——过阻尼进程

  2.,即电路参数满意

  此刻为一对共轭复数,它们别离写成

  式中,

  方程通解为

  其间A须由初始条件断定:

  解得

  代入得呼应

  依据元件方程,得

        

        

        

        

  下图画出了时RLC串联电路零输入呼应i的波形图——欠阻尼进程

  3.,即电路参数满意

  此刻为两个持平负实根,即特征方程存在二重根

  方程通解为

  其间A1、A2须由初始条件断定:

  解得

  代入通解得

  以及

  由于归于临界状况。此刻电阻R称为临界电阻。临界景象仍对错振动景象。
  例1.图(a)所示电路,设。求的单位阶跃特性

  

  解:设A。列写对于的微分方程。依据KCL,得

    (1)

  依据KVL,得

    (2)

  将式(2)对时刻求导,再将式(1)代入求导后的方程,得

    (3)

  代入已知数

    (4)

  由零状况电路得初始条件:

    (5)

  下面求满意方程(4)和初始值(5)的回答。
  图 (a)所示电路在效果下存在稳态解。的稳态重量为。为求自在重量须写出方程(4)的特征方程并求出特征根

  (6)

为一对共轭复根,故自在重量办法为

    (7)

  相加即是方程(4)的通解

    (8)

  由初始条件式(5)断定B

  解得

    (9)

  将代入式(8)得到满意方程(4)及初始值(5)的解,即呼应

A     (十)

  由于电路为零状况,,能够用单位阶跃函数标明时的状况。这么的一同表达式是

A  (11)

  上述是在单位阶跃电流源效果下发作的呼应,故的单位阶跃特性的改动规矩与相同,但无量纲。即

    (12)

的波形如图 (b)所示。

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