第6章 储能元件-精品文档资料整理.ppt

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1、第第 六章六章 储能元件储能元件6.1 6.1 电容元件电容元件电容器电容器 在外电源作用下，正负电极上分别在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的部件。部件。_+qqU1.1.定义定义电容元件电容元件储存电能的两端元件。任何时储存电能的两端元件。任何时刻其储存的电荷刻其储存的电荷 q 与其两端的与其两端的电压电压 u能用能用qu 平面上的一条平面上的一条曲线来描述。曲线来描述。uq库伏库伏特性特性o 任任何何时时刻刻，电电容容元元件件极极板板上上的的电

2、电荷荷q与与电电压压 u 成正比。成正比。qu 特性曲线是过原点的直线。特性曲线是过原点的直线。quo2.2.线性时不变电容元件线性时不变电容元件l 电路符号电路符号Cu+q-qF(法拉法拉),常用常用F，pF等表示等表示。l 单位单位1F=106 F1 F=106pF3.3.电容的电压电容的电压电流关系电流关系电容元件电容元件VCR的微分形式的微分形式u、i 取关联取关联参考方向参考方向Cui电容在直流时相当于电容在直流时相当于“开路开路”，即电容元件有隔断直流的作用，即电容元件有隔断直流的作用说明电容是一种动态元件动态元件，又是记忆元件记忆元件。注：电阻元件是无记忆的元件。在 上即当当电电

3、容容的的 u，i 为为非非关关联联方方向向时时，上上述述微微分分和积分表达式前要冠以负号和积分表达式前要冠以负号 ;注意上上式式中中u(t0)称称为为电电容容电电压压的的初初始始值值，它它反反映映电电容容初初始始时时刻刻的的储储能能状状况况，也也称称为为初初始始状态。状态。电能电能 电场能电场能电场能电场能 电能电能 瞬时功率瞬时功率 4.4.电容的功率和储能电容的功率和储能电容元件是电容元件是储能元件储能元件，它本身不消耗能量。，它本身不消耗能量。同时，电容元件也不会释放出多于它吸收或储存的同时，电容元件也不会释放出多于它吸收或储存的能量，所以它又是一种能量，所以它又是一种无源元件无源元件。

4、表明 电容的储能只与当时的电压值有关，电容电电容的储能只与当时的电压值有关，电容电压压u u不能跃变，反映了储能不能跃变；不能跃变，反映了储能不能跃变；电容储存的能量一定大于或等于零。电容储存的能量一定大于或等于零。表明0 时时,u 由由0 u,则输入电能则输入电能实际电容器实际电容器小结小结：(1)i 的大小与的大小与 u 的的变化率成正比变化率成正比，与，与 u 的大小无关；的大小无关；(2)电容在直流电路中相当于开路，有电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用隔直作用；(3)当当 u，i为关联方向时，为关联方向时，u，i为为非非关联方向时，关联方向时，6.2 6.2 电感元件电感元件i(t

5、)+-u(t)电感线圈电感线圈 把金属导线绕在一骨架上构成一实际把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈，当电流通过线圈时，将产生磁通，是电感线圈，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。(t)N (t)1.1.定义定义电感元件电感元件储存磁能的两端元件。任何储存磁能的两端元件。任何时刻，其特性可用时刻，其特性可用i 平面平面上的一条曲线来描述。上的一条曲线来描述。i韦安韦安特性特性o 任任何何时时刻刻，通通过过电电感感元元件件的的电电流流 i 与与其其磁磁链链 成正比。成正比。i 特性为过原点的直线。特性为过原点的直线。2.2.线性

6、时不变电感元件线性时不变电感元件iol 电路符号电路符号H(亨利亨利)，常用常用H，mH表示表示。+-u(t)iLl 单位单位电感电感器的器的自感自感1H=103 mH1 mH=103 H3.3.线性电感的电压、电流关系线性电感的电压、电流关系u、i 取关联取关联参考方向参考方向电感元件电感元件VCR的微分关系的微分关系+-u(t)iL根据电磁感应定律与楞次定律根据电磁感应定律与楞次定律电感在直流时相当于电感在直流时相当于“短路短路”。写成定积分形式，即如取 ，则可以看出，电感元件是动态元件动态元件，也是记忆元件记忆元件。注意当当电电感感的的 u，i 为为非非关关联联方方向向时时，上上述述微微

7、分分和积分表达式前要冠以负号和积分表达式前要冠以负号 ;上上式式中中 i(t0)称称为为电电感感电电压压的的初初始始值值，它它反反映映电电感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。4.4.电感的功率和储能电感的功率和储能电能电能 磁场能磁场能磁场能磁场能 电能电能 瞬时功率瞬时功率 电感元件是电感元件是储能元件储能元件，它本身不消耗能量。，它本身不消耗能量。同时，电感元件也不会释放出多于它吸收或储存的同时，电感元件也不会释放出多于它吸收或储存的能量，所以它又是一种能量，所以它又是一种无源元件无源元件。表明 电感的储能只与当时的电流值有关，电感电电感的储能只与当

8、时的电流值有关，电感电流流i i不能跃变，反映了储能不能跃变；不能跃变，反映了储能不能跃变；电感储存的能量一定大于或等于零。电感储存的能量一定大于或等于零。表明当当t=0 时时,i 由由0 i,则输入电能则输入电能(2)(2)电感在直流电路中相当于短路；电感在直流电路中相当于短路；小结：小结：(3)(3)当当 ，为关联方向时，为关联方向时，为为非非关联方向时，关联方向时，(1)(1)的大小与的大小与 的的变化率变化率成正比，与成正比，与 的大小无关；的大小无关；6.3 6.3 电容、电感元件的串、并联 1、电容的串联 n个电容相串联的电路，各电容的端电流为同一电流 i。C1C2CnCeq可称为

9、n个电容串联的等效电容。式中由KVL，端口电压根据电容的伏安关系，有2、电容的并联n个电容相并联的电路，各电容的端电压是同一电压 u。Ceq为n个电容并联的等效电容。由KCL，端口电流式中根据电容的伏安关系，有例:如图所示电路，各个电容器的初始电压均为零，给定 试求ab间的等 值电容C 解：ab间等值电容为C4C1C3C2ab3、电感的串联n个电感相串联的电路，流过各电感的电流为同一电流 i。根据电感的伏安关系，第k个（k=1,2,3,n)电感的端电压和KVL，可求得n个电感相串联的等效电感4、电感的并联n个电感相并联的电路，各电感的端电压是同一电压u。根据电感的伏安关系，第k个（k=1,2,3,n)电感的电流 和KCL，可求得n个电感相并联时的等效电感LeqLeq的倒数表示式为例：如图所示电路，给定试确定其最简单的等值电路。解：图中AL1L3L2i1i2i3LL23