6.3分析RL串联电路的过渡过程（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（苏教版）

模块6 线性电路的过渡过程 任务二 分析RC串联电路的过渡过程 任务三 任务一 分析RL串联电路的过渡过程 学习动态电路的基本知识 本模块学习内容 学习目标 任务描述 任务分析 知识链接 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 RL串联电路的断开过程 RL串联电路短接放电过程 RL串联电路接通直流电源过程 任务三学习重点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 学习目标 ● 了解 RL 串联电路过渡过程中电压和电流的变化规律。 ● 掌握 RL 串联电路过渡过程中电压和电流的分析方法。 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 任务描述 任务分析 ● 有感性元件的电路在不同换路情况下，电路过渡过 程中电压和电流的变化和哪些因素有关？如何描述他 们的变化规律呢？ ● 分析具有感性元件的电路在换路后的过渡过程，可 以得出该电路电压和电流的变化规律。通过本任务的 学习，我们将了解RL串联电路过渡过程的分析方法。 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 知识链接 一、RC串联电路接通直流电源过程 RL串联电路与RC电路的过渡过程有相似之处，电路中 的电压和电流也是按指数规律变化至稳态值的。电路达 到稳态后，电感元件相当于短路。 如图2-78所示RL串联电路，t=0时，将开关S闭合上， 直流电源接入电路中。 1、确定初始值 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 2、确定稳态值 电路接通后，由于电感元件的自感效应，电感两端感应 出电动势，阻碍电感线圈中的电流变化。这样电路中的电 流只能缓慢增加，电阻两端电压也将缓慢上升，而电感元 件两端的电压会逐渐降低，当电路过渡过程结束后，电路 中的电压和电流达到稳态值，即 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 3、时间常数=L/R 电路过渡过程中电压和电流的表达式为 RL串联电路i、uL、uR 随时间的变化规律如 图2-79所示。 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 例2.14 如图2-78所示，电路中E=20V，R= 50Ω，L=25H。 求开关 S闭合，电路 达到稳态后的电流值I及电流达到 86.5%I的时间，并求出t=0s、t=0.7s 时电感元件两 端的电压值。 解：当电路达到稳态后，电感元件相当于短路 稳态电流值为 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 解得 t=0s时 T=0.7s时 二、RC串联电路短接放电过程 如图 2-80（a）所示，开关S在1位置电路已处于稳态，电感元件L相当于短路，L中流过的电流为 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 在t=0时刻将开关S拨到2位置，与电源支路断开， 电感 元件L与电阻R组成回路，电感元件通过电阻R释放存储的 能量，电路进入过渡状态。 电路过渡过程的等效电路如图 2-80（b）所示。 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 1、确定初始值 2、确定稳态值 随着放电进行，放电电流不断减小，直到电感元件中的 能量全部消耗完毕，电路过渡过程结束，即 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 3、时间常数=L/R 电路过渡过程中的iL、uR和uL随时间的变化曲线如图 2-81所示。RL串联电路放电过程中iL（t）、uR（t）和uL（t） 表达式为 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 在如图2-82（a）RL 串联电路短接的过渡过程中，电路 在t ＜ 0时处于上一个稳态，电感元件相当于短路的导线， 电感中电流为iL=E/R，t=0时电路状态发生改变，根据换路 定律可知电感元件中的电流不能突变，电感元件相当于一 三、RC串联电路的断开过程 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 个具有恒定电流值的电流源，如果此时开关S只与1位置断 开，不与2位置闭合，则电感元件两端处于开路的状态， 电感两端的电阻为无穷大，那么电感两端将会感应出非常 高的电动势。这个感应电动势可将开关断开处的空气击 穿，通过空气形成电感元件的放电回路，即产生电弧现 象，如图 2-83 所示。 任务三 分析RL串联电路的过渡过程 知识链接 在切断含有大电感元件的电路时，开关上产生的电弧会 烧坏开关的触头，并且损坏大电感元件两端并联的仪表或 其他电气元件。因此，在将这种含有大电感的电路与电源 断开的同时，给电感元件两端并联一个放电的支路，将其 存储的能量消耗掉，如图 2-82（b）所示。 有时用一个晶体二极管代替放电电阻如图2-82（c）所 示，它不会影响电感元件的工作电流，只在与电源断开时 形成放电的回路，避免了开关的切换步骤，此二极管常称 为