一阶RL电路的暂态进程
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:
或
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=-
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电路时刻常数为
,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
+
=
=-
及
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。
+
=3
A
-
-3
A
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
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
及
。
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
=6
V
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