储能元件资料

第六章储能元件电容元件电感元件电容元件电感元件的串并联§6-1电容元件Capacitors(平板)电容器结构电解电容器瓷质电容器聚丙烯膜电容器实际电容器示例实际电容器的电磁性质：储存电荷d金属极板面积Aq+ui+-q电容器的分类固定电容器、可变电容器和微调电容器。按电解质分类：电解电容器和非电解电容器。按制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等。按使用场合分：①高频耦合旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。②低频耦合及旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。③滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。④调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。1.电容元件：电容元件正极板上存储的电荷量q与极板间电压u成代数关系。（极板间电压u的方向：从正极板指向负极板）+q-q+-uC0),(qufqut1t22.线性电容元件：即：q=CuC:电容[系数]，单位：F(法拉)、μF、pF。MichaelFaraday(1791-1867)，法拉弟qu+q-q+-uC在每一时刻该元件的电压电荷之比为常数。库伏特性曲线：3.线性电容元件的伏安关系：（关联参考方向）[1]微分形式：dqidtqCu反映电荷量的积储过程。[2]积分形式：+q-q+-uCi-tditq)()(电容电压：-tdiCtu)(1)(分段表达形式：()()()tutididCC-+0011+tdiCutu0)(1)0()(dqduiCdtdt4.线性电容元件的能量：在关联参考方向下，电容吸收功率：[-∞，t]期间，电容吸收的电场能量为：+q-q+-uCidtduCuuip--)()()()(tuutCCududptW2)(2)(2121--CuCut一般来说，可找到t=-∞，其WC(-∞)=02)(21)(tCCutW物理意义：t时刻电容上的电荷量(电压)是t时刻之前由充电、放电而积累起来的。——记忆元件。+q-q+-uCi讨论：-tdiCtu)(1)()(二dtduCi)(一物理意义：电容电流与电压无关，而与电压的变化率成正比；当外加直流电压，则i=0。“隔直作用”——动态元件。2)(21)()(tCCutW三当电容充电→吸收电能（吸收功率）→储存为电场能。当电容放电→释放电场能量（发出功率）→电能。综上所述：电容是一种动态、记忆、储能、无源元件。+q-q+-uCi讨论：22212111()()22=ttttCCWWCuCu-（）-（）(四)t1到t2时刻(不论过程)，电容吸收的能量为(3s)(30253)V105Vu+并且例：设0.2F电容流过的电流波形如图所示,且：u(0)=30V。求：电容电压的变化规律并画出波形。(1)0≤t＜3s,i=5A电容充电03s7sti5A2A-03s7stu(a)(b)图题5.230V65V105Viu+-C+-uCio3s7sti5A-2A+tdiCuu0)(1)0(+td052.0130t2530+画出电容电压波形30Vo3s7stu105V65V(2)3s≤t＜7s,i=－2A电容放电(7s)65Vu并且+-uCio3s7sti5A-2A30Vo3s7stu105V+tdiCuu3)(1)3(-+td3)2(2.01105t10135-(3)t≥7s,i=0;电容电压保持不变画出电容电压波形§6-2电感元件INDUCTORS实际的电感线圈电磁性能：线圈中通以电流i，会在其内部及周围激发磁场(magneticfiled)，产生与线圈交链成磁链Ψ。磁链等于导电线圈匝数N与穿过线圈各匝的平均磁通量Φ的乘积即：Ψ=NΦiNψ1.电感元件：电感元件磁链与电流成约束关系，并且方向上符合右手螺旋关系。iψN0),(iΨfiΨO非线性电感线性电感2.线性电感元件：L:电感[系数](inductance)。基本单位：亨[利](H)，另外有mH,μHJosephHenry(1797-1878)，亨利即：Ψ=LiiψNiΨO磁链、电流符合右手螺旋关系定义：磁链与电流成正比关系的电感元件。线性电感元件的韦安特性曲线。线性电感元件的韦安关系（关联参考方向）根据电磁感应定律:dudtLi电感:动态元件-+uLi[1]微分形式：[2]积分形式：()()ttud-()()()()ttitudiudLL-+0110电感:记忆元件ddiuLdtdt线性电感吸收的功率在[－∞，t]期间，电感吸收的磁场能量为:-+uLidipuiLidt()()tLWtpd-()()()()itiLidi-()()tLiLi--221122一般来说，i(-∞)=0，()()LtWtLi212电感:储能(磁场能)元件∴t时刻，线性电感储存的磁场能为：22212111()()22ttttLLWWLiLi-（）-（）t1到t2时刻(与中间过程无关)，电感吸收的能量为:综上所述：电感是一种动态、记忆、储能、无源元件。当i(t)↑→储能↑电感吸收电能(吸收电功率)→磁场能。当i(t)↓→储能↓电感释放磁场能量→电能(发出电功率)。-+uLi2)(21)(tLLitW解：根据电流的变化规律，分段计算如下:s20)1(tA51t.iV15.0dtdiLuW225.0tuip例：电路如图(a)所示，0.1H电感通以图(b)所示的电流。求：时间t≥0，电感电压、吸收功率的变化规律。(a)-+uLitiA3O(b)2s4s6stu,pO(c)2s4s6s0.15Vu0.45Wp:s4s2)2(tA3itiA3O(b)2s4s6stu,pO(c)2s4s6s0.15Vu0.45Wp0dtdiLu0uip:s6s4)3(t95.1+-tiV15.0-dtdiLuW)35.1225.0(-tuip:s6)4(t电压、功率均为零。－0.15Vu－0.45Wp§6-3电容、电感元件的串并联[1]电容的串联：u+-i1C2CnCeqCiu+-nk1keqC1C1)(....)()()(21tutututun+++0011()(()())tteqeqidididCC--++tditu0eq0)(C1)(---+++tnttdiCdiCdiC)(1...)(1)(12110000111()()......()()nttnutidutidCC++++或：001()()eqCtutid+[2]电容的并联：1C2CnCiu+-nk1keqCCeqCiu+-)(....)()()(21titititin+++dtduCdtduCdtduCn+++...21dtdueqC条件：各电容初始电压相等。)0(....)0()0(1nuuu1L2LnLeqL-+u-+uii[3]电感的串联n1kkeqLL条件：各电感初始电流相等。)0(....)0()0(1niii)(....)()()(21tutututun+++dtdidtdidtdinL...LL21+++dtdieqL[4]电感的并联1L2LnL-+uieqL-+uinkeq1kL1L1)(....)()()(21titititin+++++++ttdutiduti0n0n0101)(L1)(......)(L1)(+tduti0eq0)(L1)(