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1、 第三章第三章 线性电路的时域分析习题课线性电路的时域分析习题课学习要点学习要点1 1、暂态过程产生的原因及研究电路暂态过程、暂态过程产生的原因及研究电路暂态过程 的意义的意义2 2、确定暂态过程初始值的换路定则、确定暂态过程初始值的换路定则3 3、一阶电路的三要素法、一阶电路的三要素法5、微分电路与积分电路4、暂态方程的一般式三三要要素素练习与思考练习与思考1 1、下图所示电路在已稳定状态下断开开关、下图所示电路在已稳定状态下断开开关S S，则，则该电路（该电路（）。）。a)a)因为有储能元件因为有储能元件L L，要产生过渡过程；，要产生过渡过程；b)b)因为电路有储能元件且发生换路，要产生
2、过渡因为电路有储能元件且发生换路，要产生过渡过程；过程；c)c)因为换路时元件因为换路时元件L L的电流储能不能发生变化，的电流储能不能发生变化，不产生过渡过程。不产生过渡过程。+-R1LSUSR2答案：(C)2 2、下图所示电路在达到稳定状态后移动、下图所示电路在达到稳定状态后移动R R1 1上的上的 滑动的触点，该电路将产生过渡过程。这是滑动的触点，该电路将产生过渡过程。这是因为（因为（）。）。a)a)电路发生换路；电路发生换路；b)b)电路中有储能元件电路中有储能元件C C；c)c)电路有储能元件的能量发生变化。电路有储能元件的能量发生变化。答案：答案：(b)(b)+-R2USR1C3、
3、下图所示电路在达到稳定状态后减小增加R1，则该电路（）。a)因为发生换路，要产生过渡过程b)因为C的储能值不变，不产生过渡过程c)因为有储能元件且发生换路，要发生过渡过程答案：答案：(b)(b)+-USR1CR24 4、下图所示电路在稳定状态下闭合开关、下图所示电路在稳定状态下闭合开关S S，该电路（，该电路（）。）。a)a)不产生过渡过程，因为换路未引起不产生过渡过程，因为换路未引起L L的电流发生变化的电流发生变化b)b)要发生过渡过程，因为电路发生换路要发生过渡过程，因为电路发生换路c)c)要发生过渡过程，因为电路有储能元件且发生换路要发生过渡过程，因为电路有储能元件且发生换路答案：答案
4、：(a)(a)+-R1LSUSR25 5、RLRL串联电路与电压为串联电路与电压为8V8V的恒压源接通，如下的恒压源接通，如下图所示。在图所示。在t=0t=0瞬间将开关瞬间将开关S S闭合。当电感分闭合。当电感分别为别为1H1H、3H3H、6H6H、4H4H时所收到的四根时所收到的四根u uR R(t)(t)曲线如下图所示。其中曲线如下图所示。其中1H1H电感所对应的电感所对应的u uR R(t)(t)曲线是（曲线是（）。）。答案：答案：(a a)+-RLSuR(t)t/suR(t)/V048abc电路如图所示，已知开关闭合前电路已处于稳态。求时的。例1 S(t=0)三要素法：三要素法：解解
5、即即 i1uLusiCi2S(t=0)已知图示电路在换路前已处于稳态。若，试求换路后的瞬间各支路中的电流和各储能元件上的电压。设 。课堂练习课堂练习1解（解（答答 案案）学生自行完成学生自行完成 已知图示电路原已处于稳态，时电路换路。求换路后的UR1R2S(t=0)例2解解已知已知5-355-35中中开关S在位置a时电路已处于稳态。求开关S由a合同b后的和例31）求开关S由a合至b后的uC(t)E1 10V E2 5VabS(t=0)R1=4kR2=2kR3=4kC=100uC(t)i0(t)解解画 t=0+的等效电路如下E1 10VE2 5VabR1=4kR2=2kR3=4kC5Vi0(0+
6、)由迭加原理得2）求开关S由a合至b后的i0(t)图示电路中，设输入信号电压波形如图5-44b所示，已知：试求时使输出电压的负脉冲的幅值。设例4解解RCuiuoui/Vt/S6.3210U010-42 10-4a)b)图5-44则时，由电路时间常数为时，时，设使输出电压的负脉冲的幅值为U-，即当则当解得在图示电路中，已知 且换路前电路已处于稳态。试求换路后瞬间各支路电流和各储能元件两端的电压。课堂练习课堂练习2解（解（答答 案案）学生自行完成学生自行完成 。在“1”和“2”位置 时的时间常数。已知求图示电路中开关课堂练习课堂练习3S(t=0)图示电路中，已知且时电路换路，求时的、和。解（解（答
7、答 案案）学生自行完成学生自行完成 *课堂练习课堂练习4iSR1R2Cgmu1u1uCiCi1解（解（答答 案案）S (t=0)一阶电路微分方程解的通用表达式：一阶电路微分方程解的通用表达式：KRU+_Ct=0其中三要素为其中三要素为:稳态值稳态值-初始值初始值-时间常数时间常数-代表一阶电路中任一电压、电流函数。代表一阶电路中任一电压、电流函数。式中式中 分析一阶电路分析一阶电路 过渡过程的三要素法过渡过程的三要素法三要素法求解过渡过程三要素法求解过渡过程终点终点起点起点t分别求初始值、稳态值、时间常数分别求初始值、稳态值、时间常数将以上结果代入过渡过程通用表达式将以上结果代入过渡过程通用表
8、达式 画出过渡过程曲线（画出过渡过程曲线（由初始值由初始值稳态值稳态值）要点：要点：KR1=2k U=10V+_C=1 Ft=0R2=3k 例例3-1KR1=2k U=10V+_C=1 Ft=0R2=3k 4V6V10V0tuCuR12mAiCt=0R1=5k R2=5k I=2mAC=1 F，R为去掉为去掉C后的有源二端网络的等效电阻后的有源二端网络的等效电阻uC5100t例例3-2求求:电感电压电感电压已知：已知：K 在在t=0时闭合，换路前电路处于稳态。时闭合，换路前电路处于稳态。t=03ALKR2R1R3IS2 2 1 1H例例3-3第一步第一步:求起始值求起始值t=03ALKR2R1
9、R3IS2 2 1 1Ht=0时等效电路时等效电路3ALt=0+时等效电路，电时等效电路，电感相当于一个感相当于一个2A的的恒流源恒流源2AR1R2R3t=03ALKR2R1R3IS2 2 1 1Ht=0+时的等效电路时的等效电路第二步第二步:求稳态值求稳态值t=时等效电路时等效电路t=03ALKR2R1R3IS2 2 1 1HR1R2R3第三步第三步:求时间常数求时间常数t=03ALKR2R1R3IS2 2 1 1HLR2R3R1LR第四步第四步:将三要素代入通用表达式得过渡过程方程将三要素代入通用表达式得过渡过程方程第五步第五步:画过渡过程曲线（由初始值画过渡过程曲线（由初始值稳态值）稳态
10、值）起始值起始值-4Vt稳态值稳态值0V已知已知:电压表内阻电压表内阻设开关设开关 K 在在 t=0 时打开。时打开。求求:K打开的瞬间打开的瞬间,电压表两端电压表两端的电压。的电压。换路前换路前(大小大小,方向都不变方向都不变)换路瞬间换路瞬间K.ULVRiL例例3-4注意注意:实际使用中要加保护措施实际使用中要加保护措施KULVRiLuV安全阀基本知识安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMAL RELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作
11、用就是过压保护安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(set pressure)安全阀起跳压力背压(back pressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏-由于阀座密封力随介质压力
12、的升高而降低,所以会有预漏现象-在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATING FORCE7550252505075100%SET PRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterChatterChatterChatterDisc Disc Disc Disc Guide Guide Guide Guide Disc HolderDisc HolderDisc HolderDisc HolderNozzleNozzleNozzleNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10010010010090
13、909090808080807070707060606060505050500 0 0 0101010102020202030303030404040405050505010%10%10%10%OVERPRESSUREOVERPRESSUREOVERPRESSUREOVERPRESSURE%BUILT-UP BACK PRESSURE%BUILT-UP BACK PRESSURE%BUILT-UP BACK PRESSURE%BUILT-UP BACK PRESSURE%RATED CAPACITY%RATED CAPACITY%RATED CAPACITY%RATED CAPACITY普通产
14、品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientResilientResilientResilientSeatSeatSeatSeatP P P P1 1 1 1P P P P1 1 1 1P P P P2 2 2 2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高
15、.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范 ASME section I-ASME section I-动力锅炉动力锅炉动力锅炉动力锅炉 (Fired Vessel)(Fired Vessel)(Fired Vessel)(Fired Vessel)ASME section VIII-ASME section VIII-非受火容器非受火容器非受火容器非受火容器(Unfired Vessel)(
16、Unfired Vessel)(Unfired Vessel)(Unfired Vessel)API 2000-API 2000-低压安全阀设计低压安全阀设计低压安全阀设计低压安全阀设计(Low pressure PRV)(Low pressure PRV)(Low pressure PRV)(Low pressure PRV)API 520-API 520-火灾工况计算与选型火灾工况计算与选型火灾工况计算与选型火灾工况计算与选型(Fire Sizing)(Fire Sizing)(Fire Sizing)(Fire Sizing)API 526-API 526-阀门尺寸阀门尺寸阀门尺寸阀门尺寸(Valve Dimension)(Valve Dimension)(Valve Dimension)(Valve Dimension)API 527-API 527-阀座密封阀座密封阀座密封阀座密封(Seat Tightness)(Seat Tightness)(Seat Tightness)(Seat Tightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质
