电路分析基础-储能元件ppt课件

第6章储能元件 本章内容 重点 1 电容元件的特性 3 电容 电感的串并联等效参数 2 电感元件的特性 返回 第6章储能元件 前五章介绍的电路分析技术 或方法 也可以应用于包含电感和电容的电路 必须先掌握电感和电容的VCR 然后再用KCL和KVL来描述与其它基本元件之间的互连关系 第6章储能元件 只要电导体用电解质或绝缘材料 如云母 绝缘纸 陶瓷 空气等 隔开就构成一个电容器 独石电容器 金属化聚丙烯薄膜电容器 高压瓷片电容 6 1电容元件 无极性电解电容 法拉电容0 1 1000F 铝制电解电容 高频感应加热机振荡电容 各种贴片系列的电容器 6 1电容元件 电容器 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 电极上的电荷仍可长久地聚集下去 所以电容是储能元件 而非耗能元件 下页 上页 返回 1 定义 电容元件 储存电能的二端元件 任何时刻其储存的电荷q与其两端的电压u能用q u平面上的一条曲线来描述 下页 上页 库伏特性 o 返回 任何时刻 电容元件极板上的电荷q与电压u成正比 q u特性是通过坐标原点的直线 下页 上页 2 线性电容元件 电容器的电容 返回 电路符号 F 法拉 常用 F pF等表示 单位 下页 上页 1F 106 F1 F 106pF 返回 i 3 电容的电压 电流关系 电容元件的VCR 下页 上页 u i取关联参考方向 返回 当u为常数 直流 时 i 0 电容相当于开路 电容有隔直通交的作用 下页 上页 表明 某一时刻电容电流i的大小取决于电容电压u的变化率 而与该时刻电压u的大小无关 电容是动态元件 返回 实际电路中电容的电流i为有限值 则电容两端的电压u不能跃变 必定是时间的连续函数 某一时刻的电容电压值与t0到该时刻的所有电流值有关 还与u t0 值有关 即电容元件是 有记忆 的元件 表明 下页 上页 与之相比 电阻元件某一瞬时电压仅与该时刻的电流有关 即是无记忆元件 电容元件的VCR 返回 当电容的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 下页 上页 注意 上式中u t0 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 返回 当u i为关联参考方向时 线性电容元件吸收的功率为 下页 上页 从 到任意时刻t吸收的电场能量为 返回 4 功率 电场能量 4 功率 电场能量 若在t 时 电容处于未充电状态 即u 0 则在t 时的电场能量为0 则电容元件在任何时刻t所储存的电场能量将等于它所吸收的能量 从t1 t2时间 电容元件吸收的能量为 4 功率 电场能量 充电时 u t2 u t1 Wc t2 Wc t1 电容元件吸收电能 放电时 u t2 u t1 Wc t2 Wc t1 电容元件把存储的电场能量释放出来 电容是一种储能元件 它不消耗能量 即储存多少电能一定在放电完毕时全部释放 电容元件不会释放出多于它吸收或储存的能量 即电容是一种无源元件 6 2电感元件 电感线圈 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 是一种抵抗电流变化 储存磁场能量的部件 t N t 下页 上页 返回 各种类型的电感 各种类型的电抗 在高频电路中 常用空心或带有铁氧体磁心的线圈 在低频电路中 如变压器 电磁铁等 则采用带铁心的线圈 6 2电感元件 1 定义 电感元件 储存磁场能量的二端元件 任何时刻 其特性可用 i平面上的一条曲线来描述 下页 上页 韦安特性 o 返回 任何时刻 通过电感元件的电流i与其磁链 成正比 i特性为通过原点的直线 2 线性电感元件 下页 上页 返回 电路符号 H 亨利 常用 H mH表示 单位 下页 上页 自感系数 电感 1H 103mH1mH 103 H 返回 3 线性电感的电压 电流关系 u i取关联参考方向 电感元件VCR u与i为关联参考方向下 下页 上页 返回 电感电压u的大小取决于i的变化率 与i的大小无关 电感是动态元件 当i为常数 直流 时 u 0 电感相当于短路 实际电路中电感的电压u为有限值 则电感电流i不能跃变 必定是时间的连续函数 下页 上页 表明 返回 i L 1 t u dx L 1 t0 udx 记忆元件 i i t0 需要指出的是 上式中i t0 称为电感电流的初始值 它反映电感初始时刻的储能状况 也称为初始状态 线性电感元件VCR的积分形式 4 功率与磁场能量 在 t这段时间内 电感吸收的能量为 Li di dt WL t Li x di x dt dt L i i t i x di x 吸收的功率为 p ui WL 1 2 Li2 t 1 2 Li2 从时间t1 t2 电感元件吸收的磁场能量为 i 减小时 WL 0 电感元件释放能量 电感也是一种储能元件 不消耗电能 释放的能量 吸收的能量 是无源元件 i 增加时 WL 0 电感元件吸收能量 下页 上页 6 3电容 电感元件的串联与并联 1 电容的串联 返回 下页 上页 返回 下页 上页 2 电容的并联 返回 前提条件 等效电容 下页 上页 等效 等效电容 返回 前提条件 3 电感的串联 下