電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目教程 課件 項(xiàng)目3一階動(dòng)態(tài)電路的測(cè)試分析任務(wù)2

汽車電子點(diǎn)火電路分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目3任務(wù)2任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)一階動(dòng)態(tài)電路的測(cè)試分析3任務(wù)導(dǎo)入近幾年來，為了減少環(huán)境污染，提高點(diǎn)火質(zhì)量，產(chǎn)出了多種新型的電子點(diǎn)火電路。一般情況下，點(diǎn)火線圈為一個(gè)電感元件，火花塞是一對(duì)間隔一定的空氣隙電極，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，瞬變電流在點(diǎn)火線圈上產(chǎn)生高壓（一般為20~40kV），這一高壓在火花塞處產(chǎn)生火花而點(diǎn)燃?xì)飧字械钠突旌衔?，從而發(fā)動(dòng)汽車。為了成功完成點(diǎn)火，點(diǎn)火線圈和火花塞的選取也是工作的一部分。電路中涉及到的電壓值（電流值）要在正常范圍之內(nèi)，超出正常值表明元件出現(xiàn)異常需要給以重點(diǎn)關(guān)注。這些電壓值（電流值）如何測(cè)量及它們之間有怎樣的聯(lián)系？電感元件是如何起到點(diǎn)火效果的？任務(wù)2

汽車電子點(diǎn)火電路分析返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握一階RL電路的零輸入響應(yīng)。2345掌握一階RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)。掌握一階RL電路的全響應(yīng)。理解一階電路的三要素法。了解和掌握示波器的測(cè)量方法。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回工作任務(wù)電路圖任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖所示，點(diǎn)火電源電壓為，點(diǎn)火線圈

，其內(nèi)阻

，火花塞相當(dāng)于一個(gè)電阻。當(dāng)開關(guān)S在閉合時(shí)，通過示波器觀察流過電路中點(diǎn)火線圈的電流變化；經(jīng)過1ms后又?jǐn)嚅_，觀察流過點(diǎn)火線圈的電流會(huì)發(fā)生怎樣的變化并分析原因；同時(shí)，分析火花塞兩端電壓的變化規(guī)律，觀察瞬間產(chǎn)生的高壓是否超出正常電壓范圍？知識(shí)鏈接---3.2.1一階RL電路的分析任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回1．零輸入響應(yīng)一階零輸入RL電路分析：如圖(a)所示電路，換路前電感中通有電流，其中電流的初始值為，在時(shí)，將開關(guān)S從位置1瞬間換接到位置2，電壓源被斷開，從而使電路進(jìn)入電感L對(duì)電阻R放電的暫態(tài)過程。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回?fù)Q路后的電路如圖(b)所示，根據(jù)換路定則有：根據(jù)KVL有：將代入上式得：它的解為：其中：電感電壓和電阻電壓為：任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回電感電流與電容電壓的衰減規(guī)律是一樣的，都是按指數(shù)規(guī)律由初始值逐漸衰減而趨于零。而電感電壓在換路瞬間會(huì)發(fā)生突變，由零突變到，然后再按指數(shù)規(guī)律逐漸衰減到零。衰減的快慢是可以用時(shí)間常數(shù)值的大小來衡量，值越大，電壓和電流衰減得越慢，暫態(tài)過程越長(zhǎng)；反之，值越小，電壓和電流衰減得越快，暫態(tài)過程越短。因此，時(shí)間常數(shù)是表示暫態(tài)過程中電壓和電流變化快慢的一個(gè)物理量。例題3-2-1任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖(a)所示電路，繼電器線圈的電阻，吸合時(shí)其電感值。已知，。若繼電器的釋放電流為4mA，求開關(guān)S閉合后多長(zhǎng)時(shí)間繼電器能夠釋放？任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回解：換路前繼電器的電流為：根據(jù)換路定則，電感電流的初始值為：電路的時(shí)間常數(shù)為：換路后的表達(dá)式為：當(dāng)繼電器的釋放電流為4mA時(shí)，即任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回一階零狀態(tài)RL電路分析：2．零狀態(tài)響應(yīng)如圖所示電路，在換路前電感未儲(chǔ)能，即，在時(shí)，將開關(guān)S閉合，電壓源被接通，使電路進(jìn)入通過電阻R向電感L充電的暫態(tài)過程。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回?fù)Q路后，根據(jù)換路定則有：根據(jù)KVL有：將代入上式得：它的解為：其中：電感電壓和電阻電壓為：即即例題3-2-2任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖所示電路，已知，，，試求開關(guān)S閉合后：

1)穩(wěn)態(tài)電流及、的變化規(guī)律；2)電流增至的63.2%所需的時(shí)間。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回解：1)根據(jù)換路定則，電感電流的初始值為：開關(guān)S閉合后，電感相當(dāng)于短路，此時(shí)電流為：電路的時(shí)間常數(shù)為：換路后和的表達(dá)式為：任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回2)當(dāng)時(shí)，則有：即開關(guān)S閉合10ms后，電流增至穩(wěn)態(tài)值的63.2%。3．全響應(yīng)任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖所示，設(shè)開關(guān)S閉合前流過電感L的電流為，即。S閉合后，電路進(jìn)入全響應(yīng)的暫態(tài)過程。

根據(jù)前面分析RC電路的全響應(yīng)，不難得出此電路中電流的一般表達(dá)式為：例題3-2-3任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖所示電路，已知，，，

?，F(xiàn)將S在時(shí)閉合，求電路中電感電流和電壓的表達(dá)式。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回解：S斷開前電感電流為：根據(jù)換路定則，電感電流的初始值為：開關(guān)S閉合后，R1被短路。電路的時(shí)間常數(shù)為：全響應(yīng)時(shí)的電感電流的表達(dá)式為：電壓的表達(dá)式為：知識(shí)鏈接---3.2.2一階電路的三要素法任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回由前面的分析可知，在分析一階電路的暫態(tài)過程中，任何電壓和電流隨時(shí)間的變化規(guī)律，均可以用下面的公式表示：：是暫態(tài)過程中電路變量的初始值：是暫態(tài)過程中電路變量的穩(wěn)態(tài)值：是暫態(tài)過程的時(shí)間常數(shù)任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回三要素法的一般步驟如下：1)畫出換路前()的等效電路，求出電容電壓或電感電流;

2)初始值。根據(jù)換路定則，，畫出換路瞬間()時(shí)的等效電路（換路瞬間電容相當(dāng)于理想電壓源，電感相當(dāng)于理想電流源），求出響應(yīng)電壓或電流的初始值或，即。任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回3)穩(wěn)態(tài)值。畫出時(shí)的新穩(wěn)態(tài)等效電路（穩(wěn)態(tài)時(shí)電容相當(dāng)于斷路，電感相當(dāng)于短路），求出響應(yīng)電壓或電流的穩(wěn)態(tài)值或，即。4)時(shí)間常數(shù)?；?，其中R是換路后斷開動(dòng)態(tài)元件C或L，從動(dòng)態(tài)元件兩端看進(jìn)去，用戴維南定理或諾頓定理等效電路求得的等效電阻。5)根據(jù)三要素法公式即可得到電壓或電流的暫態(tài)過程表達(dá)式。例題3-2-4任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回如圖所示電路，已知，，，

，電容電壓為。現(xiàn)將S在時(shí)閉合，求電路中電容電壓和電流。開關(guān)S閉合瞬間，電容相當(dāng)于一個(gè)60V的電壓源，此時(shí)的等效電路如右圖所示。根據(jù)基爾霍夫電壓定律可求得電流的初始值為：任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回解：

1)初始值根據(jù)換路定則，電容電壓的初始值為：根據(jù)已知條件可知，有任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回2)穩(wěn)態(tài)值

時(shí)，電容相當(dāng)于斷路，電路的等效電路如圖所示。求得的響應(yīng)電壓和電流為：任務(wù)2汽車電子點(diǎn)火電路分析返回3)時(shí)間常數(shù)

R是換路后的電路中從電容兩端看進(jìn)去的等效電阻，其中電壓源作短路處理，如圖所示。由三要素法公式得電容電壓和電流的表達(dá)式分別為：//