电工电子技术第三章课件

电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics第一章电路的基本概念与基本定律第二章电路的分析方法第三章电路的暂态分析第四章正弦交流电路第五章三相电路第六章磁路与铁心线圈电路第七章交流电动机第十章继电接触器控制系统课程内容目录电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics电路基本概念、定律稳态电路分析正弦信号电路暂态电路分析（I）电学部分直流电路单相电路三相电路电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsRECCURECCU0tKEUC0:电容的充电并不是在瞬间完成的，这个过程称为过渡过程，或暂态过程。其原因是能量不能突变。UC=E（稳态）电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics+-usR1R2（t=0）i0ti2/RUiS)(21RRUiS过渡期为零但对于电阻电路电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics电路的工作状态：电路中的电参量随时间周期性地变化（交流）电路中的电参量不随时间发生变化（直流）（1）稳态tIOuot电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics(2)暂态RECCU0tKEUC0:CUEto电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics利：利用暂态过程的变化规律，设计相应的应用电路暂态过程的利弊：3R1C1RS1N1T2C1D2D3D2T3T4R5R6RfR2NP2RNS4T5T7R汽车发动机点火电路电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics弊：电路在接通或断开的暂态过程中，可能会产生电压过高（称为过电压）或电流过大（称过电流）的现象，从而使电气设备或器件遭受损坏。本章研究暂态过程中电压和电流随时间而变化的规律暂态过程的利弊：电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics3.1RLC元件☆☆（1.5学时）3.2储能元件与换路定则（1学时）3.3RC电路的响应☆☆（1学时）3.4一阶线性电路暂态响应分析的三要素法☆☆☆☆（1学时）3.5微分电路与积分电路（0.5学时）3.6RL电路的响应☆☆（0.5学时）第三章暂态响应电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics重点掌握2.三要素法1.换路的概念及换路定则第三章暂态响应电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics3.1RLC元件☆☆（1.5学时）3.2储能元件与换路定则（1学时）3.3RC电路的响应☆☆（1学时）3.4一阶线性电路暂态响应分析的三要素法☆☆☆☆（1学时）3.5微分电路与积分电路（0.5学时）3.6RL电路的响应☆☆（0.5学时）第三章暂态响应电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics§3-1电阻元件、电感元件与电容元件一、电阻元件图示u、i参考方向，由欧姆定律：iRuRui或+uiR2000()tttRWtpdtuidtiRdt电阻消耗的电能研究三类元件在非直流电路中的电气特性电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics二、电感元件电感元件——实际线圈的理想化模型，假想由无阻导线绕制而成i+Lu+_ui§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics电感(Inductance)——L？i+Lu+_ui楞次(Lenz)定律——当变化的磁通穿过线圈时，线圈中的感应电动势趋于产生一个电流，该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通的变化。感应（自感）电动势具有阻碍电流变化的性质§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics设有一单匝线圈，当通以变化的电流i,则产生变化的磁通Φ，这两者的参考方向用右螺旋法则确定。由实验知：e的大小等于磁通的变化率dtde即：单位：Φ—韦伯Wb;e—V;t—sie的方向是什么样的呢？Φ在线圈中产生感应电动势。e§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics习惯上规定：感应电动势的参考方向与磁通的参考方向之间符合右螺旋定则。0dtd当磁通Φ的正值增大时，即：则e0即：其实际方向与图中选定的参考方向相同，有利于电流的增大ie+在该规定下：自感电动势具有阻碍电流变化的性质dedtdedtdedtor?§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronicsdtde0dtd当磁通Φ的正值增大时，即：则e0e的实际方向与图中参考方向相反，阻碍电流的增大0dtd当磁通Φ的正值减小时，即：则e0e的实际方向与图中参考方向一致，阻碍电流的减小ie+§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronicsdtde§3-1电阻元件、电感元件与电容元件此时：dtddtdNeLLiN或iNiL、而是由i产生的，如果线圈有N匝，并认为通过每匝的磁通相同，则线圈中产生的总磁通（磁链）：N+_uiψ、与i成正比如果线圈绕在非铁磁性物质上，则ie++eL电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsiNiLL称为线圈的电感（自感）L的单位为亨利H（也有mH)L与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质导磁性能等有关lSNL2N—匝数—介质磁导率亨/米l—线圈总长度(米)S—线圈横截面积（米2）§3-1电阻元件、电感元件与电容元件+_uiψ+eL电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsdtdiLeLdtddtdNeLLiN或iNiL§3-1电阻元件、电感元件与电容元件+_uiψ+eL电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics0LeuLdiueLdt+eLi+Lu§3-1电阻元件、电感元件与电容元件u与i的关系？+_uiψ+eL电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics当i为直流时，则u=0，电感视为短路ttudtLudtLudtLi00111tudtLi001i0是初始值，即在t=0时L中通过的电流若i0=0则tudtLi01i+Lu§3-1电阻元件、电感元件与电容元件diuLdt电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics磁场能量——反映电场能量0()tLWtuidt电感存贮的磁能与L的大小及流过的电流有关重点掌握：dtdiLu221)(LitWLdtdiLui+Lu§3-1电阻元件、电感元件与电容元件0iLidi212Li电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsSCdSd介质的介电常数（法/米）两极板间距离（米）极板面积（米2）三、电容元件即：CuqCquiuC+_§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics当极板上的电量q或u发生变化时，电路中产生电流dtduCdtdqidtduCi则如C上加一恒定电压，则i=0,C可视为开路（隔直）如果u、i参考方向相反（u、i参考方向相同）iuC+_iuC+_CuqCqu§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics两边积分：ttdtiCdtiCdtiCu00111tdtiCu001u0—初始值若u0=0或q0=0则tdtiCu01电容储能（电场能量）20021)(CuudCudtuitWutCdtduCdtdqiiuC+_§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsiuC+_重点掌握：dtduCi221)(CutWC§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&ElectronicsiNiL电感电容dtdiLu电阻iRuRui或dtduCi+ui221)(LitWL221)(CutWC§3-1电阻元件、电感元件与电容元件电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics课外思考：高频电路中电容电感的尺寸一般都比较小，而低频电路中则相反，为什么？课外拓展：课后习题：3.1.33.1.7电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics3.1RLC元件☆☆（1.5学时）3.2储能元件与换路定则（1学时）3.3RC电路的响应☆☆（1学时）3.4一阶线性电路暂态响应分析的三要素法☆☆☆☆（1学时）3.5微分电路与积分电路（0.5学时）3.6RL电路的响应☆☆（0.5学时）第三章暂态响应电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics3.1RLC元件☆☆（1.5学时）3.2储能元件与换路定则（1学时）3.3RC电路的响应☆☆（1学时）3.4一阶线性电路暂态响应分析的三要素法☆☆☆☆（1学时）3.5微分电路与积分电路（0.5学时）3.6RL电路的响应☆☆（0.5学时）第三章暂态响应电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics3.2储能元件与换路定则换路电路的接通、切断、短路电压改变或电路参数的改变12RECCUKi电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics00和在数值上都等于0开关切换过程可认为是瞬间完成的12RECCUKi假设K在t=0时动作，为了区别换路的前后顺序，则：K在1时，称换路前,记作0tK在2时，称换路后,记作0t3.2储能元件与换路定则电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics§3.2储能元件与换路定则12RECCuKi00f(0)f()f-(0)f(0)()[0,)iftt电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics换路导致的过渡过程是因为电路中的储能元件的能量不能发生突变，因此有必要对储能元件在换路前后的特性进行研究12RECCUKi1Li2RKLCu2E21EC1R3.2储能元件与换路定则一、换路定则电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics212CCwCu对于电容元件当电路发生换路时，电容中储有的电场能量不能发生突变，即：则在换路的瞬间，电容上电压uC也不能发生突变。即：(0)(0)CCuu(0)(0)CCww212LLwLi同样，电感元件中磁场能量不能突变，即：(0)(0)LLww则在换路的一瞬间，电感上流过的电流不会突变。即：(0)(0)LLii3.2储能元件与换路定则电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics(0)(0)CCuu)0()0(LLii换路定则3.2储能元件与换路定则电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics电容电压不能突变CCCudtduRCuiRUK闭合后，列回路方程：若cu发生突变，dtduci实际电路不可能！则从电路关系分析KRU+CCuit=0+3.2储能元件与换路定则电工与电子技术IElectrotechnics&Electronics二、初始值的确定电路中u、i在t=0+时的大小初始值——()[0,]ufttRECCU