三要素法其实适用于任何情况的。只要将各种情况的三要素分析清楚,就直接代入公式就可以。
经典法则要列写电压的微分方程,还要解微分方程,一般用于微分方程简单的零状态响应。
一个是换路后瞬间的初始值,以a表示
第二个是换路后的终了之,即时间趋近于无穷大时的值,以b表示
第三个是时间常数,以c表示
则动态值为 b+(a-b)e^(t/c)
在一个电路简化后(如电阻的串并联,电容的串并联,电感的串并联化为一个元件),只含有一个电容或电感元件(电阻无所谓)的电路叫一阶电路。主要是因为这样的电路的Laplace等效方程中是一个一阶的方程。
扩展资料:
用三要素法计算含一个电容或一个电感的直流激励一阶动态电路响应的一般步骤是:
初始值f (0+)的计算
(1) 根据t<0的电路,计算出t=0-时刻的电容电压uC(0-)或电感电流iL(0-)。
(2) 根据电容电压和电感电流连续性,即:uC(0+)=uC(0-)和iL(0+)=iL(0-)
确定电容电压或电感电流初始值。
(3) 假如还要计算其它非状态变量的初始值,可以从用数值为uC(0+)的电压源替代电容或用数值为iL(0+)的电流源替代电感后所得到的电阻电路中计算出来。
参考资料来源:百度百科-三要素法
一阶电路状态变量有电容电压uC和电感电流iL称为电路的状态变量。变量既可以是状态变量,也可是非状态变量。三要素法的依据是:直流一阶电路中的响应都有初始值和稳态值,而且响应都是从初始值开始按指数规律变化(增长或衰减)并趋向于稳态值的,其变化过程唯一地由电路。
一阶动态电路时间常数计算表达式如下:
1 、对于简单的一阶电路,R=R0
2、对于复杂的一阶电路,R0为换路后的电路除去电源和储能元件后,在储能元件两端所求得的无源二端网络的等效电阻。
一阶电路响应波形图怎么画?
一阶RC 电路的零状态、零输入和全响应
2、 利用响应曲线求出时间常数:
如图( 5 )得τ=112s
3、 观察积分电路:如图(8)、(9)、(10)
图(5):零输入响应
图(6):零状态响应 图(7):全响应
图(8)积分电路τ=01T 图(9)积分电路 τ=T
图(10)积分电路 τ=10T
解:t=0-时,等效电路左上图。
左上角1Ω电阻被短路,右上角1Ω并联2Ω等效为2/3Ω,电流为2A,KCL得到4Ω电流为iL+2,方向向下。
KVL:4×(iL+2)=12,iL=1(A),即iL(0-)=1A。换路定理:iL(0+)=iL(0-)=1A。
t=∞ ,电感再次相当于短路,等效电路如右上图。再使用叠加定理,变换为下图:
iL'=12/4=3(A)。iL"=-2×[(1+1)∥2]/2=-1(A)。即:iL(∞)=iL'+iL"=3-2=2(A)。
等效电阻:R=4∥(2+1+1)=2(Ω)。τ=L/R=2/2=1(s)。
三要素法即可写出:i(t)=2+(1-2)e^(-t/1)=2-e^(-t) (A)。
解:t=0-时,等效电路如上图。此时电感相当于短路,所以:iL(0-)=20/4=5(A)。
换路定理:iL(0+)=iL(0-)=5A。t=0+时的等效电路如下图。
设3Ω电阻电流为I,根据KCL可得到2Ω电阻电流为:I+i-05i=I-05i。
此时i=iL=5A,所以,2Ω电阻电流为:I-05×5=I-25(A)。
KVL:2×(I-25)+3I=10,I=3(A)。即I(0+)=3A。
t=∞时,电感相当于短路,3Ω电阻被短路,电流I(∞)=0。等效电路如下:
此时,2Ω电阻电流为:i-05i=05i=05iL,方向向右。根据KVL:
2×05iL=10,iL=10(A,,即iL(∞)=10A。
求电感两端的等效电阻,等效电路如下:
KCL:U/2+U/3+05i=i,所以:5U=3i,R=U/i=3/5=06(Ω)。
时间常数:τ=L/R=03/06=05(s)。
因此:iL(t)=iL(∞)+[iL(0+)-iL(∞)]e^(-t/τ)=10+(5-10)e^(-t/05)=10-5e^(-2t) (A)。
I(t)=0+(3-0)e^(-t/05)=3e^(-2t) (A)。
t>0,3Ω电阻消耗的能量为:W=∫(0,∞)I²Rdt=∫(0,∞)[3e^(-2t)]²×3dt=27∫(0,∞)e^(-4t)dt=-27/4∫(0,∞)e^(-4t)d(-4t)=(-27/4)×[e^(-4t)]|(0,∞)=(-27/4)×(0-1)=27/4=675(W)。
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