电工文库|一阶电路的零输入响应的特征方程

   更新日期:2017-03-30     来源:建材之家    作者:水电之家    浏览:19    评论:0    
核心提示:一个动态电路的响应是各种能量来源共同作用的结果。作用于电路的能量来源于两个方面: 一是由外施激励(即独立电源)输入的;二是由电路中储能元件(L、C)储存的。 把某时刻t0的电容电压值和电感电流值称为电路在t0时刻的“状态”,则电路在某时刻t0之后的响应就是由外施激励“输入”和电容、电感在t0时刻的“状态”共同决定的。 零输入响应(zero-input response):动态电路没有外施电源激

电工知识|电容分相式单相异步电动机正反接原理图

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水电之家讯:一个动态电路的响应是各种能量来源共同作用的结果。作用于电路的能量来源于两个方面:

一是由外施激励(即独立电源)输入的;二是由电路中储能元件(L、C)储存的。 把某时刻t0的电容电压值和电感电流值称为电路在t0时刻的“状态”,则电路在某时刻t0之后的响应就是由外施激励“输入”和电容、电感在t0时刻的“状态”共同决定的。 零输入响应(zero-input response):动态电路没有外施电源激励,仅由动态元件的初始储能引起的电路响应。此时 uC ( 0+ )或iL( 0+ ) 被视为一种输入信号。

1.RC电路零输入响应

图示电路,求 uC(t)和 i(t)。

解:由图可知,uC (0-) = U0





由uC求得i为:



讨论:

(1)时间常数τ——反映了电路过渡过程时间的长短。

物理意义:uC衰减到0.368UC(0+) 所需的时间。



从理论上讲 t →∞时,电路才能达到稳态。但实际上一般认为经过3τ-5τ 的时间, 过渡过程结束,电路已达到新的稳态。



τ大:过渡过程时间长;τ小:过渡过程时间短。



(2)能量关系

电容储存的能量:

电阻吸收(消耗)能量:



C的能量不断释放,被R吸收, 直到全部储能消耗完毕。

2.RL电路的零输入响应

求电感电压uL(t)和电流i(t)。



解:



3.一阶电路零输入响应解的一般公式

一阶电路的零输入响应是由储能元件的初始值引起的响应,它们都是由初始值衰减为零的指数衰减函数。



一阶电路的零输入响应和初始值成正比,称为零输入线性。

(1)τ体现了一阶电路的固有特性,衰减快慢取决于时间常数τ。RC电路τ = RC,RL电路τ = L/R。

(2) 同一电路中所有响应具有相同的时间常数。

例5. 图示电路为一台300kW汽轮发电机的励磁回路。已知电压表量程为50V。开关未断开时,电路中电流已经恒定不变。



在t = 0时S打开,现象:电压表坏了。试分析。

分析:

iL (0+)=iL(0-)=35/0.2=175 A= I0







uV (0+)= -875 kV !

猛的切断电感电流时,必须考虑磁场能量的释放。若能量较大,而又必须在短时间内完成电流的切断,则必须考虑如何熄灭因此而出现的电弧(一般出现在开关处)的问题。所以在断开前,应在它的两端并联上灭磁电阻。



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