如何在RC和RL电路中找到时间常数

RL和RC电路中的时间常数

什么是时间常数?

时间常数 - 通常由希腊字母τ(TAU)表示 - 用于物理和工程,以表征对A的步骤输入的响应第一个订单,线性时间不变(LTI)控制系统。时间常数是一阶LTI系统的主要特征单元。

时间常数通常用于表征RLC电路的响应。

为此,让我们推导出RC电路的时间常数,以及RL电路的时间常数。

RC电路的时间常数

让我们拍摄简单的RC电路,如下所示。
RC电路
让我们假设电容器最初不变,开关S在时间t = 0关闭。关闭开关后,电流i(t)开始流过电路。申请Kirchhoff电压法在那里面单网电路我们得到,

与时间t相对于时间t,我们得到了,

整合双方我们得到,


现在,在t = 0,电容器表现为短路,所以,就在关闭开关后,电流通过电路将是,

现在,将此值放在等式(i)中,我们得到,

在等式(i)处k的值,我们得到,

现在,如果我们在电路电流I(t)的最终表达式中放入T = RC,我们得到了,

从上述数学表达式中,清楚的是,RC是秒的时间在其中充电电容器从初始值中减少36.7%。初始值意味着在不变的情况下的电流电容器

该术语在分析电容和电感电路的行为方面非常显着。这个术语被称为时间常数

所以时间常数是持续时间在几秒钟内,通过容量电路的电流占其初始值的36.7%。这是数值等于电路的电阻和电容值的乘积。时间不变通常由τ(tau)表示。所以,

在复杂的RC电路中,时间常数将是电路的等效电阻和电容。

让我们更详细地讨论时间常数的重要性。为此,让我们首先绘制电流I(t)。
充电当前情节
在t = 0,电流通过电容器电路是

在t = rc,电流通过电容器

让我们考虑另一个RC电路。
RC电路
电路方程使用kvl.上述电路是,




来自(iii)和(v)

与时间t相对于时间t,我们得到了,


整合双方我们得到,

在t = 0,

该电路的时间常数为2RC / 3秒。现在,电路的等效电阻是,


电路的时间常数已成为。

RL电路的时间常数

让我们考虑一个例子系列RL电路
RL电路
申请Kirchhoff电压法在上面的电路中。我们得到,

等式也可以解决拉普拉斯变换技术。为此,我们必须采取拉普拉斯变换两侧的等式,


因此,在这个等式中。

由于电流在开关接通后,电流通过电感器将是零。
现在,

我们得到了上述等式的逆拉普拉斯,

现在,如果我们放了,

我们得到,

在RL电路,在时间= L / R SEC,电流变为最终稳态值的63.3%。L / R称为AN的时间常数LR电路。让我们绘制当前的电感器电路。
电感电路电流
时间常数LR电路是电感与电路电阻的比率。让我们接受另一个人。
该电路可以重新绘制,

因此,电路的时间常数将是

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