第六章储能元件.ppt

第六章储能元件下页 电容元件 电感元件 储能元件的串联和并联 电容元件(Capacitor) 电容器_ q+ q?在外电源作用下,两极板上分别带上等量异号电荷,撤去电源,板上电荷仍可长久地集聚下去,是一种储存电能的部件。 1. 定义电容元件储存电能的元件。其特性可用 u~q 平面上的一条曲线来描述 0?),(qufq u 库伏特性下页上页任何时刻,电容元件极板上的电荷 q 与电压 u 成正比, q ~ u 特性是过原点的直线。电路符号 2. 线性电容元件? tan ???u qCor Cu qC称为电容器的电容, 单位: F (法) (Farad ,法拉), 常用?F、p F 、 n F 等表示。 qu O?单位下页上页 C+- u dt dq i?线性电容的电压、电流关系电容元件 VCR 的微分形式表明: (1) i 的大小取决于 u的变化率, 与 u 的大小无关, 电容是动态元件; (2) 当 u 为常数(直流)时, i =0 。电容相当于开路,电容有隔断直流作用; ⑶实际电路中通过电容的电流 i 为有限值,则电容电压 u 必定是时间的连续函数。下页上页 C+- u +q -qu、 i 取关联参考方向 dt du C? i电容元件有记忆电流的作用,故称电容为记忆元件(1)当 u, i 为非关联方向时,上述微分和积分表达式前要冠以负号; 电容元件 VCR 的积分形式表明:注下页上页???? t idC tu? 1)(???? 01 t idC ???? tt idC tu 01)( 0?(2)上式中 u(t 0 ) 称为电容电压的初始值,它反映电容初始时刻的储能状况,也称为初始状态。?? tt idC 01? 3. 电容的功率和储能 dt du Cu uip???功率 u、 i 取关联参考方向下页上页 t ttC Cu dξdξ du Cu idξuW ???????????)(2 1 2?电容的储能)(2 1)(2 1 22 ???? Cu t Cu0)(2 1 2 0)(?????t Cu u若(1)电容的储能只与当时的电压值有关,电容电压不能跃变,反映了储能不能跃变; 表明(2)电容储存的能量一定大于或等于零。下页上页从t 1 时刻到 t 2时刻电容储能的变化量: )(2 1)(2 1)(2 1)(2 1 1 22 21 22 2tqC tqC t Cu t Cu W C????电容能在一段时间内吸收外部供给的能量,转化为电场能量储存起来,在另一段时间内又把能量释放回电路,因此电容元件是无源元件、是储能元件,它本身不消耗能量。)()()()( 12 12tW tW tutu C C??,故充电时,有)()()()( 12 12tW tW tutu C C??,故放电时,有例+- )(tu sC i 求电流 i、功率 P (t)和储能 W (t)21 t /s 20 u/V电源波形解 u S(t)的函数表示式为:????????????????st stt stt ttu s20 2142 102 00)(????????????????st st st tdt du Cti s20 211 101 00)( 解得电流 21 t /s 1 i /A -1 下页上页????????????????st stt stt t titutp20 2142 102 00 )()()(21 t /s 20 p/W -2 ????????????????st stt stt t t Cu tW C20 21)2( 10 00 )(2 1)( 2 2 221 t /s 10 W C /J 吸收功率释放功率下页上页???????????????st st st tti20 211 101 00)( 若已知电流求电容电压,有 10st??当?????? t Ctd utu 124)1( 1)1()(? st21??当t?2当???? t Cdutu 1)2()(?????????? 002201 10 1)(ttdξC dξC tu t C下页上页 21 t /s 1 i /A -1