大学电路课件:第6章储能元件-PPT课件.ppt
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第6章储能元件,本章重点,1.电容元件的特性,3.电容、电感的串并联等效,重点:
2.电感元件的特性,返回,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,是一种储存电能的部件。
下页,上页,电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。
注意,返回,1.定义,电容元件,储存电能的两端元件。
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,任何时刻,电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。
qu特性曲线是过原点的直线。
下页,上页,2.线性时不变电容元件,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=106F1F=106pF,返回,3.电容的电压电流关系,电容元件VCR的微分形式,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,电容有隔断直流作用;,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,返回,某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所有电流值有关,即电容元件有记忆电流的作用,故称电容元件为记忆元件。
表明,下页,上页,研究某一初始时刻t0以后的电容电压,需要知道t0时刻开始作用的电流i和t0时刻的电压u(t0)。
电容元件VCR的积分形式,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,4.电容的功率和储能,当电容充电,p0,电容吸收功率。
当电容放电,p0,电容发出功率。
功率,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,因此电容元件是储能元件,它本身不消耗能量。
u、i取关联参考方向,下页,上页,表明,返回,从t0到t电容储能的变化量:
电容的储能,下页,上页,返回,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;电容储存的能量一定大于或等于零。
下页,上页,表明,返回,例,求电容电流i、功率P(t)和储能W(t),电源波形,解,uS(t)的函数表示式为:
下页,上页,返回,解得电流,下页,上页,0,返回,吸收功率,发出功率,下页,上页,返回,下页,上页,返回,若已知电流求电容电压,有,下页,上页,0,返回,实际电容器的模型,下页,上页,返回,下页,上页,实际电容器,返回,下页,上页,电力电容,返回,下页,上页,冲击电压发生器,返回,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、储存磁能的部件。
(t)N(t),下页,上页,返回,1.定义,电感元件,储存磁能的两端元件。
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特性为过原点的直线。
2.线性时不变电感元件,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,电感器的自感,1H=103mH1mH=103H,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的微分关系,根据电磁感应定律与楞次定律,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,电感元件VCR的积分关系,下页,上页,表明,某一时刻的电感电流值与-到该时刻的所有电流值有关,即电感元件有记忆电压的作用,电感元件也是记忆元件。
研究某一初始时刻t0以后的电感电流,不需要了解t0以前的电流,只需知道t0时刻开始作用的电压u和t0时刻的电流i(t0)。
返回,下页,上页,注意,当电感的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;,上式中i(t0)称为电感电压的初始值,它反映电感初始时刻的储能状况,也称为初始状态。
返回,下页,上页,4.电感的功率和储能,功率,u、i取关联参考方向,当电流增大,p0,电感吸收功率。
当电流减小,p0,电感发出功率。
电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来,在另一段时间内又把能量释放回电路,因此电感元件是无源元件、是储能元件,它本身不消耗能量。
表明,返回,从t0到t电感储能的变化量:
电感的储能,下页,上页,返回,电感的储能只与当时的电流值有关,电感电流不能跃变,反映了储能不能跃变。
电感储存的能量一定大于或等于零。
下页,上页,表明,返回,实际电感线圈的模型,下页,上页,返回,下页,上页,贴片型功率电感,贴片电感,返回,下页,上页,贴片型空心线圈,可调式电感,环形线圈,立式功率型电感,返回,下页,上页,电抗器,返回,下页,上页,6.3电容、电感元件的串联与并联,1.电容的串联,等效电容,返回,下页,上页,返回,下页,上页,串联电容的分压,返回,下页,上页,2.电容的并联,等效电容,返回,下页,上页,并联电容的分流,返回,3.电感的串联,下页,上页,等效电感,返回,下页,上页,串联电感的分压,返回,下页,上页,4.电感的并联,等效电感,返回,下页,上页,并联电感的分流,返回,下页,上页,注意,以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联和并联等效,但其结论可以推广到n个电容或n个电感的串联和并联等效。
返回,电梯按钮,前视图,侧视图,实例,下页,上页,返回,输出电压:
下页,上页,返回,输出电压:
控制计算机检测到输出电压的下降,导致电梯到达相应楼层。
上页,返回,
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