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一阶RL电路的暂态进程

2017-04-25 10:14分类:电工考证知识 阅读:

 

一阶RL电路也是以种常用的电路,一阶RL电路暂态进程的剖析办法和一阶RC电路相同可用经典法和三要素法。

1、经典法

图3-16所示电路,t=0时开关S闭合,发作过渡进程。依据KVL,得回路电压方程为

而:

然后得微分方程:

此微分方程的通解为两个有些:一个是特解,一个是齐次方程式的解,即

特解可所以满意方程式的任何一个解,取t=时电路的安稳重量,即=

微分方程的齐次方程式为:

令其通解为,代入齐次微分方程式可得特征方程式是:

所以,特征方程式的根为:

式中,其量纲为(秒),称为电路暂态进程的时刻常数。

因而微分方程的通解

=+

积分常数A需用初始条件来断定。在t=0时

=+=+A

由此可得:A=-

Created by Readiris, Copyright IRIS 2005因而+

上述运用微分方程进行求解剖析一阶RL电路的暂态进程的办法称为经典法,经典法的剖析进程为:

(1)用基尔霍夫规矩列出换路后电路的微分方程式。

(2) 解微分方程。

2、三要素法

经过经典剖析法咱们得到图3-16所示电路,暂态进程中电感电流为:

+

上述效果可概括为 “三要素法”,式中只需知道稳态值,初始值和时刻常数,这“三要素”,则便被仅有断定。它适宜于任何含一个一阶RL电路在阶跃(或直流)信号鼓舞下的进程剖析。

要留心一阶RL电路时刻常数,一阶RL电路仅有一个电感元件,L即为电感元件的电感量,而R为换路后的电路中除掉电感后所得无源二端口网络的等效电阻。

RL电路的零状况呼应

当动态电路的初始储能为零(即初始状况为零)时,仅由外加鼓舞发作的呼应称作零状况呼应。图3-17的一阶RL电路,设在开关S闭合前(t<0),电感L无初始储能,当t=0时,开关S闭合。下面用“三要素法”剖析电路的呼应。

电感L无初始储能,即电感的初始电流=0。依据换路规矩,电容电压的初始值==0。故电路为零状况呼应

t=时,稳态值为换路后将电感当作短路的电流,因而

=

时刻常数,依据“三要素法”

+

=

的改动曲线如图3-18(a)所示。按指数规矩随时刻增加而趋于稳态值

=

的改动曲线如图3-18(b)所示。图中电感电压是正值,这是电流上升发作的反电势。

例3-8

电路如图3-19所示,换路前

已处于稳态,时开封闭合,试求换路后()的

解:时已处于稳态,

即电感的初始电流为换路前电感电流

==0

t→时,稳态值为换路后将电感当作短路的电流,因而

时刻常数,而R为换路后的电路从电感看无源二端网络的等值电阻。

+

=15(1-)mA

RL电路的零输入呼应

一阶RL电路中,假定在换路的刹那间电感元件已贮存有能量,那么即便电路中无外加鼓舞电源,换路后,电路中的电感元件将经过电路开释储能,在电路中发作呼应,即零输入呼应。

电路如图3-20所示,开关S正本断开,电路现已安稳。t=0开关S闭合,使电路发作过渡进程。此刻,电感的初始电流为换路前电感的短路电流

=

依据换路规矩,电感电流的初始值

==

t→时,稳态值为换路后电感储能耗尽后的电流,因而=0

依据三要素法,得换路后电感的电流为:

时刻常数

+

=

=-

的波形如图3-21所示。图上电感的端电压为负值,这是由电流衰减发作的反电势。

例3-9

电路如图3-22所示,换路前已处于稳态,时开关断开,试求换路后()的

解:时已处于稳态,

即电感的初始电流为换路前电感的短路电流

依据换路规矩,电感电流的初始值==3A。

t→时,稳态值为换路后电感储能耗尽后的电流,因而

=0

时刻常数,而R为换路后的电路从电感端看无源二端网络的等值电阻。

+=3A

--3A

RL电路的全呼应

电路如图3-23所示,在换路前电路为安稳状况,t=0时闭合开关S。

时已处于稳态,即电感的初始电流为换路前电感的短路电流

依据换路规矩,电感电流的初始值

=

t→时,稳态值为换路后电感的短路电流,因而

时刻常数,而R为换路后的电路从电感看无源二端网络等的值电阻。

++-

例3-十

Created by Readiris, Copyright IRIS 2005电路如图3-24所示,

换路前已处于稳态,时开封闭合,试求换路后()的

解:开关S闭合前电感L中的电流

开关S闭合后各电流初始值

开关S闭合后电感电流的稳态值

求电路时刻常数

所以

=6V

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