第6章儲能元件1ppt課件

1、第第6 6章章 儲能元件儲能元件首首 頁頁本章重點本章重點電容元件電容元件6.1電感元件電感元件6.2電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)6.31. 1. 電容元件的特性電容元件的特性3. 3. 電容、電感的串并聯(lián)等效電容、電感的串并聯(lián)等效l 重點：重點：2. 2. 電感元件的特性電感元件的特性返 回6.1 6.1 電容元件電容元件電容器電容器 在外電源作用下，正負電極上分別在外電源作用下，正負電極上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，電極上的電帶上等量異號電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長久地聚集下去，是一種儲存電能的荷仍可長久地聚集下去，是一種儲存電能的部件。部件。下 頁上 頁

2、_+ qqU電導體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。電導體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。注意返 回1. 1. 定義定義電容元件電容元件儲存電能的兩端元件。任何時儲存電能的兩端元件。任何時刻其儲存的電荷刻其儲存的電荷 q q 與其兩端與其兩端的電壓的電壓 u u能用能用q qu u 平面上的平面上的一條曲線來描述。一條曲線來描述。( , )0f u q uq下 頁上 頁庫伏庫伏特性特性o返 回 任何時刻，電容元件極板上的電荷任何時刻，電容元件極板上的電荷q q與電壓與電壓 u u 成正比。成正比。q qu u 特性曲線是過原點的直線。特性曲線是過原點的直線。 qCuquo下 頁上 頁2.2.線性時不

3、變電容元件線性時不變電容元件tanuqC 電容電容器的器的電容電容返 回l 電路符號電路符號Cu+q-qF (法拉), 常用F，pF等表示。l 單位單位下 頁上 頁1F=106 F1 F =106pF返 回tuCtCutqidddddd3. 3. 電容的電壓電容的電壓電流關系電流關系電容元件電容元件VCRVCR的的微分形式微分形式下 頁上 頁u、i 取關聯(lián)參考方向Cui返 回tuCidd 當當 u u 為常數(shù)為常數(shù)( (直流直流) )時，時，i =0i =0。電容相當于開路。電容相當于開路，電容有隔斷直流作用；，電容有隔斷直流作用；下 頁上 頁說明Cu+q-q 某一時刻電容電流某一時刻電容電流

4、 i 的大小取決于電容電壓的大小取決于電容電壓 u 的變化率的變化率,而與該時刻電壓而與該時刻電壓 u 的大小無關。電容的大小無關。電容是動態(tài)元件；是動態(tài)元件；返 回 實際電路中通過電容的電流實際電路中通過電容的電流 i i 為有限值為有限值，則電容電壓，則電容電壓 u u 必定是時間的連續(xù)函數(shù)必定是時間的連續(xù)函數(shù)。 du idt 1 ( )( )dt u tiC00 11( )d( ) dtttiiCC00 ( )1 dtttui C下 頁上 頁tu0返 回 )()(00d1 ttiCuutt 某一時刻的電容電壓值與某一時刻的電容電壓值與- - 到該時刻的所到該時刻的所有電流值有關，即電容元

5、件有記憶電流的有電流值有關，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。作用，故稱電容元件為記憶元件。說明下 頁上 頁 研究某一初始時刻研究某一初始時刻t0 t0 以后的電容電壓，需以后的電容電壓，需要知道要知道t0t0時刻開始作用的電流時刻開始作用的電流 i i 和和t0t0時刻時刻的電壓的電壓 u ut0t0）。）。電容元件電容元件VCRVCR的積分的積分形式形式返 回 當電容的當電容的 u u，i i 為非關聯(lián)方向時，上述微為非關聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號分和積分表達式前要冠以負號 ; ;下 頁上 頁注意 上式中上式中u(t0)u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反

6、稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時刻的儲能狀況，也稱為初始映電容初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態(tài)。狀態(tài)。 tuCidd )()(00)d1( ttiCuutt返 回4.4.電容的功率和儲能電容的功率和儲能ddupuiu Ct 當電容充電，當電容充電， p 0, p 0, 電容吸收功率。電容吸收功率。 當電容放電，當電容放電，p 0, p 0, p0, 電感吸收功率。電感吸收功率。 當電流減小，當電流減小，p0, p0, 電感發(fā)出功率。電感發(fā)出功率。 電感能在一段時間內(nèi)吸收外部供給的電感能在一段時間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場能量儲存起來，在另一段時間能量轉(zhuǎn)化為磁場能量儲存起來，在另一段

7、時間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。說明返 回從從t0t0到到 t t 電感儲能的變化量：電感儲能的變化量：22011( )( )22LWLi tLi t2d1d()d2ttLiWLiLil 電感的儲能電感的儲能下 頁上 頁21( )2Li t2211( )()22Li tLi返 回 電感的儲能只與當時的電流值有關，電感電電感的儲能只與當時的電流值有關，電感電流不能躍變，反映了儲能不能躍變。流不能躍變，反映了儲能不能躍變。 電感儲存的能量一定大于或等于零。電感儲存的能量一定大

8、于或等于零。0)(212tLiWL下 頁上 頁說明返 回l 實際電感線圈的模型實際電感線圈的模型下 頁上 頁LuG+u (t)iLLuGC返 回下 頁上 頁貼片型功率電感貼片型功率電感貼片電感貼片電感返 回下 頁上 頁貼片型空心線圈貼片型空心線圈可調(diào)式電感可調(diào)式電感環(huán)形線圈環(huán)形線圈立式功率型電感立式功率型電感返 回下 頁上 頁電抗器電抗器返 回下 頁上 頁6.3 6.3 電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1.1.電容的串聯(lián)電容的串聯(lián)u1uC2C1u2+-i111( )dtui C221( )dtui C121211()( )dtuuui CC1( )dti Cl 等效電容等效

9、電容返 回下 頁上 頁 C 2121CCCCiu+-C等效等效u1uC2C1u2+-i返 回111( )dtui C下 頁上 頁221( )dtui C1( )dtui C21112CuuCuCCC12212uCCuuCCCiu+-Cu1uC2C1u2+-il 串聯(lián)電容的分壓串聯(lián)電容的分壓返 回下 頁上 頁i2i1u+-C1C2i11dduiCt22dduiCt1212d()duiiiCCtdduCt CCC 21iu+-C等效等效2.2.電容的并聯(lián)電容的并聯(lián)l 等效電容等效電容返 回下 頁上 頁i2i1u+-C1C2i11dduiCt22dduiCtdduiCt11iCCi 22CiiCiu

10、+-Cl 并聯(lián)電容的分流并聯(lián)電容的分流返 回3. 3. 電感的串聯(lián)電感的串聯(lián)11ddiuLt下 頁上 頁1212dd()ddiiuuuLLLtt21 LLLu1uL2L1u2+-iiu+-L22ddiuLt等效等效l 等效電感等效電感返 回111112ddLLiuLuutLLL下 頁上 頁222212ddLLiuLuutLLLu1uL2L1u2+-iiu+-L等效等效l 串聯(lián)電感的分壓串聯(lián)電感的分壓返 回111( )dtiu L下 頁上 頁u+-L1L2i2i1iu+-L等效等效221( )dtiu L121111( )dtiiiu LL1( )dtu L212111111LLLLLLL4.4

11、.電感的并聯(lián)電感的并聯(lián)l 等效電感等效電感返 回( )dtu Li下 頁上 頁2111121( )dtL iLiu iLLLL1222121( )dtL iLiu iLLLLu+-L1L2i2i1iu+-L等效等效l 并聯(lián)電感的分流并聯(lián)電感的分流返 回下 頁上 頁注意 以上雖然是關于兩個電容或兩個電感以上雖然是關于兩個電容或兩個電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結(jié)論可以推廣到的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結(jié)論可以推廣到 n n 個電容或個電容或 n n 個電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。個電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。返 回電梯按鈕電梯按鈕前視圖前視圖C1電容模型電容模型側(cè)視圖側(cè)視圖實例實例下 頁上 頁C1C3C2返 回u(t)+- -us(t)+- -固定固定電容電容C