一阶电路分析的三要素法

时间:2023-03-11作者:佚名
采用“三要素法”分析一阶电路,可以省去建立和求解微分方程的复杂过程,使电路分析更为方便和高效。

适用于直流激励一阶电路的三要素法

我们仍以简单一阶 RC 电路为出发点。 图1 所示 RC 电路的全响应结果如下:

一阶电路分析的三要素法

图 1 一阶RC电路图

一阶电路分析的三要素法 ( 1 )

一阶电路分析的三要素法 ( 2 )

由 图1 容易知道,电容电压 一阶电路分析的三要素法的初值为 一阶电路分析的三要素法,电容电压的终值为 一阶电路分析的三要素法;而电流 一阶电路分析的三要素法的初值为 一阶电路分析的三要素法,电流 一阶电路分析的三要素法的终值为 一阶电路分析的三要素法

观察式 ( 1 ) 、式 (2) 可见,一阶电路中任意电路变量的全响应具有如下的统一形式:

一阶电路分析的三要素法 ( 3 )

可见,为求解一阶电路中任一电路变量的全响应,我们仅须知道 三个要素 :电路变量的 初值 一阶电路分析的三要素法、电路变量的 终值 一阶电路分析的三要素法以及一阶电路的 时间常数 一阶电路分析的三要素法。我们称式 ( 6-5-3 ) 为一阶电路分析的 三要素法 。三要素法同样适用于一阶 RL 电路,但是二阶以上动态电路不可采用此法。

推广的三要素法

在前面分析一阶电路时,我们采用的独立源具有共同的特点,即所有独立源均为直流(直流电压源或直流电流源)。对于直流激励电路,换路前电路变量为稳定的直流量,换路后经历一个动态过程,电路变量过渡到另外一个稳定的直流量。我们容易根据电路的原始状态和电路结构确定电路变量的 初值f(0 )、电路变量的 终值 f(∞)以及一阶电路的 时间常数 一阶电路分析的三要素法。如果电路中激励源不是直流,而是符合一定变化规律的交流量(如正弦交流信号),则换路后电路经历一个动态过程再次进入稳态,此时的稳态响应不再是直流形式,而依赖于激励源的信号形式(如正弦交流信号)。此时,我们无法确定电路变量的 终值f(∞),故无法采用式 ( 3 ) “三要素法 ” 确定一阶电路全响应。对于这类一阶电路,我们可以采用推广的三要素法:

一阶电路分析的三要素法 〔 4 )

式中, 一阶电路分析的三要素法为全响应的 初值 一阶电路分析的三要素法为电路的 稳态响应 、τ为电路的 间常数 ,称为一阶线性电路全响应的 三要素 一阶电路分析的三要素法为全响应稳态解的初始值。

“三要素”的计算与应用

利用三要素法分析一阶电路的全响应时,必须首先计算出电路变量的 初值一阶电路分析的三要素法、电路变量的 终值 一阶电路分析的三要素法以及一阶电路的 时间常数 一阶电路分析的三要素法。。假设激

励源为直流电压源或电流源。

初值 f(0 ) 的计算

换路前,一般认为电路已进入稳态。根据电路结构以及元件属性,我们不难确定动态元件的原始状态(电容元件的电压 一阶电路分析的三要素法或电感元件的电流 一阶电路分析的三要素法)。在有限激励的作用下,电容元件的电压或电感元件的电流不会发生突变。因此,在 一阶电路分析的三要素法时刻,电容元件的电压 一阶电路分析的三要素法或电感元件的电流 一阶电路分析的三要素法维持原始状态不变。我们可以用一个电压源 一阶电路分析的三要素法取代电容元件,或用一个电流源 一阶电路分析的三要素法取代电感元件。此时,电路被转换成电阻电路,借助于电阻电路的支路分析法、回路分析法、结点分析法、戴维宁定理等即可计算出响应信号的初值 一阶电路分析的三要素法

终值 f(∞)的计算

换路后,动态电路经过一个过渡过程,再次进入稳态。在直流激励情况下, t=∞时,电容电压和电感电流维持某个不变的取值。电容元件电流为 0 ,可以用开路元件取代,电感元件电压为零,可以用短路元件取代。与初值计算相似,电路被转换成电阻电路,借助于电阻电路的分析方法即可计算出响应信号的终值 f(∞)。

时间常数 τ的计算

实际的一阶电路可能元件数量较大,结构较复杂,电路中包含多个电阻元件、独立源、受控源和多个电容或电感。若电路满足一阶电路的条件,则其中的电容元件或电感元件之间必有强烈的相关性,表现在电路连接上为串联、并联或混联关系。此时,换路后的电路模型可以看作由为某个电容网络或电感网络与一个含源电阻网络相连组成,如图2 ( a )所示。对电路中电容网络或电感网络进行串、并联计算,得到一个等效电容 C eq 或一个等效电感Leq ,将含源电阻网络进行诺顿等效或戴维宁等效,得到图2 ( b )所示等效一阶电路。则一阶电路的时间常数τ 可计算如下:

一阶电路分析的三要素法一阶电路分析的三要素法 〔5 )

一阶电路分析的三要素法

( a )电路模型分解 ( b )等效电路

图2 一阶电路的电路模型分解与等效

相关阅读

N3055功放引脚图和电路图 2N3055晶体管的工作原理和应用电路

当你想要一个用于中等功率负载的简单开关设备时,首选 2N3055。2N3055 是市场上比较便宜的基本晶体管之一,具有适用于许多应用的特性。 这篇文章就来简单介绍一下 2N3055 功放管,主...
2023-09-06
N3055功放引脚图和电路图 2N3055晶体管的工作原理和应用电路

贴片电容产生噪音的原因分析

贴片电容产生噪音,即是说,贴片电容在电压作用下发生幅度较大的振动(微观的较大,小于1nm)。 贴片电容为什么会振动? 我们要先了解一种自然现象——电致伸缩。 在外电场作用下...
2023-03-31
贴片电容产生噪音的原因分析

20例发电机常见的故障及处理方法,快速搞定故障问题

当发电机在运行过程中出现各种故障问题时,我们往往不能第一时间准确处理以及了解故障原因,下面我们详细介绍一下发电机在运行过程中常见的问题及处理方法: 1、 发电机进风温...
2023-06-11
20例发电机常见的故障及处理方法,快速搞定故障问题

康明斯发动机常见故障判断与排除方法

1、发动机在冬季起动为什么更困难 发动机的起动,不仅决定于本身的技术状况,还受外界气温的影响。冬季低温下起动更困难,主要是由如下原因所致: ⑴ 冬季气候寒冷,环境温度低...
2023-03-21

输电线路智能运维的神器是那些?快来认识一下

输电线路的运行维护工作是一项繁重的工作,随着电网规模日益扩大,输电线路的数量与长度增长迅速,基于传统的线路巡检模式所引发的电网安全隐患日渐突出,主要表现为存在人为因素多...
2024-10-10
输电线路智能运维的神器是那些?快来认识一下

热销商品

FEITA 镊子碳纤维合成塑料防静电无尘净化塑胶手动工具镊子93302

FEITA镊子93302采用高强度碳纤维合成塑料材质,兼具轻量化与耐用性,适用于精密操作场景。其独特的防静电设计有效避免静电对电子元件的损害,广泛应用于半导体、光学、...
1.2

江南国标rvv铜芯电缆软线3 4多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线

江南国标rvv铜芯电缆软线34多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线,是一种高性能的电缆产品,适用于各种信号传输和控制场合。该电缆采用优质铜芯,具有优良的导电性能和...
1.96

内六角扳手套装单个内六方螺丝刀进口S2款加长特长平头内6角2.5mm

这款进口S2材质内六角扳手套装,专为精密机械维修与装配设计,采用高品质S2合金钢制造,具备卓越的硬度、耐磨性与抗扭强度,有效防止使用过程中断裂或变形。套装中包含2....
1.4

橡胶条U型防撞包边条橡胶卡条玻璃嵌条配电箱机柜u型条密封条封王

橡胶条U型防撞包边条是一种多功能密封与防护配件,广泛应用于配电箱、机柜、玻璃门窗及各类设备边缘。采用优质橡胶材质,具备优异的弹性、耐老化、防水防尘和抗冲击...
0.8

10副装护目镜打磨劳保防飞溅男女骑行机械实验防风沙灰尘防护眼镜

这款10副装护目镜专为多场景防护设计,适用于打磨、机械加工、实验操作、骑行及户外作业等环境。采用高透光防雾镜片,有效抵御飞溅物、风沙、灰尘及化学液体喷溅,保障...
19.8

网站栏目