在直流电路、正弦电路和非正弦周期电路中,电流和电压是常量或是周期量,电路的这种工作状态称为稳定状态,简称稳态,所有电路在经过足够长的时间后都会达到稳定状态。动态电路的一个重要特征是当电路的结构或元件参数发生突然变化时,电路的响应要从一种稳定状态转变为另一种稳定状态,而这种转变不能立即完成,需要经过一个过程,这个过程称为动态电路的暂态过程或过渡过程。
产生暂态过程的必要条件如下:(1)电路中含有储能元件;(2)电路状态发生变化。
暂态过程虽然时间短暂,只有几秒、几微秒甚至几纳秒,但在很多实际电路中会产生重要影响。例如,可以利用电容器的充放电过渡过程实现积分电路和微分电路等,应用到电子电路实现信号变换或构成PID(比例-积分-微分)控制器应用到控制系统中。在电力系统中,过渡过程会引起电路的过电压或者过电流,可能会造成电气设备损坏或者整个电力系统崩溃,因此需要对其过渡过程特性进行深入研究,合理增设保护装置,以防事故发生。
动态电路的暂态分析是指电路从原来工作状态到换路后新工作状态的全过程的研究,动态电路的响应不一定是定值,多数是与时间和电路参数有关的变量。
为什么含有电容电感元件的动态电路有过渡过程呢?因为电容和电感都是储能元件,它们在换路时能量发生变化,而能量的存储和释放都需要一定的时间来完成,即,当dt→0 时,p→∞,放在实际电路中将是灾难性的,因此在换路瞬间储能元件的能量不能跃变。
电容储能的表达式为(www.daowen.com)
储能不能跃变,表现为电压uC不能跃变;
电感储能的表达式为
储能不能跃变,表现为电流iL不能跃变。
通常情况下,电容电压uC和电感电流iL称为状态变量。列写动态电路时域方程常以电容电压uC或电感电流iL为变量,列写出的方程称为微分方程。
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