动态电路中的电弧现象

名称：电路综合训练题目：动态电路中的电弧现象专业：姓名：1、任务要求在动态电路，开关已经关闭很长时间，在t=0时刻开关打开，对于t0进行电路分析：（1）求解开关打开后电感线圈上的电压1u变化规律。（用sI、2R、R、L等表示）（2）求解电阻2R上的电压2u表达式。（3）说明电阻2R越来越大时，上述两个电压会发生什么现象？（4）如果在开关关闭很长时间后，突然打开开关，发现开关两端出现持续电弧，同时与线圈并联的电压表损坏，，解释产生这个现象的原因？2、电路分析及计算2.1求解思路通过对动态电路进行分析，应用基尔霍夫定理，一阶电路的响应，电弧的产生原理来进行相应计算。2.2电路分析电路图如下所示(a)(b)(c)（1）当t＜0时，电路图如(b)图所示由图可得，SLIi)0(，根据换路定则解得，slLIii00...............................................................................(1)当开关打开后即t≥0时，电路图如(c)图所示设经过R支路的电流为1I（方向向下），经过2R、L支路的电流为2I（方向向右），当开关打开很久之后即电感达到稳定，根据KVL、KCL得：SIII210221RIRI解得:)(22LSiRRRII..........................................................................(2))()(LLititLLeii)()0(................................(3)将（1）（2）代入（3）时间常数:2RRL解得：LRRtSSLeRRRIRRRIti)(2222)(tiLddLtuL)(得：LRRtSeRItu)(212)(..........................................................................(4)（2）由于电阻2R与电感L串联，所以二者的流经电流相等；则：)()(22tiRtuL)()(2222LRRtSeRRRRRI.......................................................................................(5)（3）分析当电阻2R越来越大时，21uu的变化u1的变化由题可知开关已经关闭很长时间，当t=0时刻开关打开，感生电压221RIuuS电流:SII稳态后，电感电压为0，电流2RRRIsiL.................................................................................................(6)电感线圈的电压、电流变化如下图所示(d）(e)在开关打开的电路中，2RRL当2R越来越大时，越来越小，电感线圈的过渡时间变短，电感的电压1u的变化在开关打开的瞬间增大到一定数值，随后会在短时间内降到零。u2的变化将（6）代入（5)中，可得：2u=22RRIRRs=21RRRIs当2R越来越大时，2u越大.（4）如果在开关关闭很长时间后，突然打开开关，发现开关两端出现持续电弧，同时与线圈并联的电压表损坏，，解释产生这个现象的原因？通过查找资料，我们了解到，电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花；产生情况：当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10—20伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生电弧在开关突然打开瞬间，由于电感的电流无法突变，所以流过2R的电流为sI，流过R的电流为零。如果2R电阻很大，则会在2R两端产生很大的电压，这个电压既是电感产生的电动势，所以会烧坏并联的电压表，击穿开关。击穿后，开关相当于导线，2R被短接，线圈中有稳定电流，不会再产生自感效应，达到稳定状态。3、出现的问题及解决过程（1）由于操作不熟练，通过电脑软件画的电路图略有瑕疵.（2）不理解电弧的含义，虽然通过网上查找了一些资料，但对于相关问题的理解还是有所欠缺。4、任务分工（1）...：电路分析计算（2）...：PPT制作（3）....：文件排版5、参考文献[1]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2006.5[2]=21oUdqr2h3nBoPNvL2na9CIPYkfamhoWPXMh61vfXpjSj-BADF41YRjaUm5I7-kn5YIGYgS4LOtJ3UJdkxQvvTQHeFDzfyqlu7ijr8tUX0K[3]=VXyY_NLa3LIgh1p2N-Fnj122eb-jHt-TRv0PrJ3xZxIHCfs7zRjpbU-vutroHBNoOxn4MEp9J-N6mlKdpwsws6OGKh3K7FHvqVjVn7vAM