电路分析基础-储能元件ppt课件

第6章储能元件,本章内容,1,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,2,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,3,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,4,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,5,各种贴片系列的电容器,6,6.1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,7,1.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qu平面上的一条曲线来描述。,下页,上页,库伏特性,o,返回,8,任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。qu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,9,电路符号,F(法拉),常用F，pF等表示。,单位,下页,上页,1F=106F1F=106pF,返回,i,10,3.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,11,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。,12,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,13,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,14,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,15,4.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t1t2时间，电容元件吸收的能量为：,16,4.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。,17,6.2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,18,19,各种类型的电感,20,各种类型的电抗,21,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,22,1.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,23,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,24,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=103H,返回,25,3.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,26,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,27,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,28,4.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t1t2，电感元件吸收的磁场能量为：,29,|i|减小时，WL0，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，WL0，电感元件吸收能量。,30,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,31,下页,上页,返回,32,下页,上页,2.电容的并联,返回,前提条件,等效电容,3