邱關(guān)源電路第五版第6章儲(chǔ)能元.ppt

第6章 儲(chǔ)能元件,本章重點(diǎn),1. 電容元件的特性,3. 電容、電感的串并聯(lián)等效,重點(diǎn)：,2. 電感元件的特性,返 回,6.1 電容元件,電容器,在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能的部件。,下 頁(yè),上 頁(yè),電導(dǎo)體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。,注意,返 回,1. 定義,電容元件,儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷 q 與其兩端的電壓 u能用qu 平面上的一條曲線來(lái)描述。,下 頁(yè),上 頁(yè),庫(kù)伏 特性,o,返 回,任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓 u 成正比。qu 特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。,下 頁(yè),上 頁(yè),2.線性時(shí)不變電容元件,電容器的電容,返 回,電路符號(hào),F (法拉), 常用F，pF等表示。,單位,下 頁(yè),上 頁(yè),1F=106 F 1 F =106pF,返 回,3. 電容的電壓電流關(guān)系,電容元件VCR的微分形式,下 頁(yè),上 頁(yè),u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向,返 回,當(dāng) u 為常數(shù)(直流)時(shí)，i =0。電容相當(dāng)于開路，電容有隔斷直流作用；,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,某一時(shí)刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓 u 的變化率,而與該時(shí)刻電壓 u 的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件；,返 回,實(shí)際電路中通過(guò)電容的電流 i 為有限值，則電容電壓 u 必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,某一時(shí)刻的電容電壓值與-到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。,表明,下 頁(yè),上 頁(yè),研究某一初始時(shí)刻t0 以后的電容電壓，需要知道t0時(shí)刻開始作用的電流 i 和t0時(shí)刻的電壓 u（t0）。,電容元件VCR的積分形式,返 回,當(dāng)電容的 u，i 為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào) ;,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。,返 回,4.電容的功率和儲(chǔ)能,當(dāng)電容充電， p 0, 電容吸收功率。,當(dāng)電容放電，p 0, 電容發(fā)出功率。,功率,電容能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電容元件是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。,u、 i 取關(guān)聯(lián)參考方向,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,返 回,從t0到 t 電容儲(chǔ)能的變化量：,電容的儲(chǔ)能,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電容的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電壓值有關(guān)，電容電壓不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變； 電容儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,返 回,例,求電容電流i、功率P (t)和儲(chǔ)能W (t),電源波形,解,uS (t)的函數(shù)表示式為:,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,解得電流,下 頁(yè),上 頁(yè),0,返 回,吸收功率,發(fā)出功率,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,若已知電流求電容電壓，有,下 頁(yè),上 頁(yè),0,返 回,實(shí)際電容器的模型,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),實(shí)際電容器,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),電力電容,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),沖擊電壓發(fā)生器,返 回,6.2 電感元件,電感線圈,把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。, (t)N (t),下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,1. 定義,電感元件,儲(chǔ)存磁能的兩端元件。任何時(shí)刻，其特性可用i 平面上的一條曲線來(lái)描述。,下 頁(yè),上 頁(yè),韋安 特性,o,返 回,任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流 i 與其磁鏈 成正比。 i 特性為過(guò)原點(diǎn)的直線。,2. 線性時(shí)不變電感元件,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電路符號(hào),H (亨利)，常用H，mH表示。,單位,下 頁(yè),上 頁(yè),電感器的自感,1H=103 mH 1 mH =103 H,返 回,3.線性電感的電壓、電流關(guān)系,u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向,電感元件VCR的微分關(guān)系,根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電感電壓u 的大小取決于i 的變化率, 與 i 的大小無(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；,當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u =0。電感相當(dāng)于短路；,實(shí)際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流 i 不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù).,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,返 回,電感元件VCR的積分關(guān)系,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,某一時(shí)刻的電感電流值與-到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。,研究某一初始時(shí)刻t0 以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時(shí)刻開始作用的電壓 u 和t0時(shí)刻的電流 i（t0）。,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,當(dāng)電感的 u，i 為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào) ;,上式中 i(t0)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),4.電感的功率和儲(chǔ)能,功率,u、 i 取關(guān)聯(lián)參考方向,當(dāng)電流增大，p0, 電感吸收功率。,當(dāng)電流減小，p0, 電感發(fā)出功率。,電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無(wú)源元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。,表明,返 回,從t0到 t 電感儲(chǔ)能的變化量：,電感的儲(chǔ)能,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。 電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。,下 頁(yè),上 頁(yè),表明,返 回,實(shí)際電感線圈的模型,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),貼片型功率電感,貼片電感,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),貼片型空心線圈,可調(diào)式電感,環(huán)形線圈,立式功率型電感,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),電抗器,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),6.3 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián),1.電容的串聯(lián),等效電容,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),串聯(lián)電容的分壓,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),2.電容的并聯(lián),等效電容,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),并聯(lián)電容的分流,返 回,3. 電感的串聯(lián),下 頁(yè),上 頁(yè),等效電感,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),串聯(lián)電感的分壓,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),4.電感的并聯(lián),等效電感,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),并聯(lián)電感的分流,返 回,下 頁(yè),上 頁(yè),注意,以上雖然是關(guān)于兩個(gè)電容或兩