电路量的初始值

发布时间:2023-07-27
设电路在时换路,确定各种电路变量初始值的方法。
1.电容电压初始值的确定
设在线性电容上电压和电流参考方向相同,则有
电容电荷的初始值可表示为
式中右端第一项为的电荷, 故
若在瞬间电容电流有界,则上式积分项必为零,于是得到
和 (10.3)
式中,和表示换路前瞬间电容电压和电荷。
综上若换路瞬间有界,则和在时是连续变化的或称渐变。
2.电感电流初始值的确定
应用对偶原理由式(10.3)可直接写出电感电流和磁链的初始值与原始值的关系:
和 (10.4)
即若在换路瞬间电感电压有界,电感电流和磁链在时是连续的。
3.换路定律
式(10.3)和(10.4)及其成立的条件所表示的规律称为换路定律。 式中各原始值、和、是根据换路之前的电路算出的,然后根据换路定律便可求出初始值、、、。
因储能

吸收或发出功率

在实际电路中,功率和是有界的,故和以及相关的、和、都是连续变化的,所以、和、在换路瞬间服从换路定律。除和之外的各元件电压电流均与元件储能无关,在换路瞬间是可以跃变的。
4.、之外电压电流初始值确定
和根据换路定律来确定,求其它电压、电流初始值和则须根据电路变量的结构约束和元件约束,即在瞬间有:
kcl
kvl
电阻或
电容元件 → 电容相当于电压源
电感元件 → 电感相当于电流源
瞬间,可用电压源和电流源来置换电容和电感。于是电路成为电阻电路,可用分析直流电路的各种方法来求解。
元件
换路中
换路后
稳态/dc
l
开路
相当于电流源
短路
c
短路
相当于电压源
开路
例1.图(a)所示电路,在时处于稳态,时开关接通。求初始值、、、及。
解:开关在接通之前,电路是直流稳态,电容相当于开路,电感相当于短路。于是求得

由换路定律得
时的等效电路列节点电压方程
解得
根据kvl和kcl求得
例2.图示电路时处于稳态,时开关断开。求初始值、及开关两端电压。
解:时电容处于开路,电感处于短路,电阻与电阻相并联,所以
由换路定律得

由kvl得开关电压
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