電路初始值和穩(wěn)態(tài)值的計算

發(fā)布時間:2024-02-08
初始時刻等效電路
求解動態(tài)電路的響應(yīng)時,需要知道響應(yīng)的初始值y(0)。設(shè)電路在t=0時刻換路,稱換路前的瞬間為t=0-,換路后的瞬間為t=0+。我們要求的是y(0+)。一般變量y(0+)取決于電路在t=0+時刻電路的狀態(tài) (uc(0+)和il(0+))和外加激勵在t=0+時刻的取值。在有限功率的情況下,狀態(tài)量不能突變,即
uc(0+)=uc(0-)
il(0+)=il(0-)具有初始電壓uc(0+)的電容在t=0+時刻相當于一個電壓源,具有初始電流il(0+)的電感在t=0+時刻相當于一個電流源。把它們分別用電壓源和電流源代替,可以得到t=0+初始時刻等效電路(如下圖),用來計算任意變量的初始值。
例1 右圖所示電路在t=0時換路,電容上原來有電壓uc(0-)=4v,求電容電壓和電流在t=0+時初始值。
解 在t=0+時,開關(guān)閉合,由電容的換路特性,uc(0+)=uc(0-)=4v,將電容用4v電壓源代替做出t=0+時刻等效電路如圖,由此計算出
i(0+)=(12-4)/1=8a
直流穩(wěn)態(tài)等效電路
對于穩(wěn)定電路,在經(jīng)過足夠長的時間后,即理論上t→∞時,電路暫態(tài)響應(yīng)消失,只剩下與外加激勵有關(guān)的分量。在直流激勵下,電路中各部分電壓和電流不再變化,為一個常量(穩(wěn)態(tài)值),此時
即,電容相當于開路,電感相當于短路。以此為依據(jù),可做出直流激勵下t=∞等效電路(直流穩(wěn)態(tài)等效電路), 用來計算變量的直流穩(wěn)態(tài)值y(∞)。直流穩(wěn)態(tài)值y(∞)的計算在求變量的初始值,用三要素法分析一階電路時都要用到。
在例1所示電路中,若求t=∞時變量的穩(wěn)態(tài)值,做出t=∞等效電路,求出
uc(∞)=12v, i(∞)=0。
初始值和穩(wěn)態(tài)值計算實例
例1 求u(0+)=?
解:假定開關(guān)打開前電路已經(jīng)處于穩(wěn)態(tài),計算電容電壓 t=0+,2ω支路開路,c代之以4v的電壓源,得到t=0+等效電路圖(b) 例1 求il(∞)=? 解:t→∞, 將3h電感代之以短路,得到圖(b)穩(wěn)態(tài)等效電路
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