第6章 儲能元件,本章重點,1. 電容元件的特性,3. 電容、電感的串并聯等效,重點：,2. 電感元件的特性,返 回,6.1 電容元件,電容器,在外電源作用下，正負電極上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長久地聚集下去，是一種儲存電能的部件。,下 頁,上 頁,電導體由絕緣材料分開就可以產生電容。,注意,返 回,1. 定義,電容元件,儲存電能的兩端元件。任何時刻其儲存的電荷 q 與其兩端的電壓 u能用qu 平面上的一條曲線來描述。,下 頁,上 頁,庫伏 特性,o,返 回,任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電壓 u 成正比。qu 特性曲線是過原點的直線。,下 頁,上 頁,2.線性時不變電容元件,電容器的電容,返 回,電路符號,F (法拉), 常用F，pF等表示。,單位,下 頁,上 頁,1F=106 F 1 F =106pF,返 回,3. 電容的電壓電流關系,電容元件VCR的微分形式,下 頁,上 頁,u、i 取關聯參考方向,返 回,當 u 為常數(直流)時，i =0。電容相當于開路，電容有隔斷直流作用；,下 頁,上 頁,表明,某一時刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓 u 的變化率,而與該時刻電壓 u 的大小無關。電容是動態元件；,返 回,實際電路中通過電容的電流 i 為有限值，則電容電壓 u 必定是時間的連續函數。,下 頁,上 頁,返 回,某一時刻的電容電壓值與-到該時刻的所有電流值有關，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。,表明,下 頁,上 頁,研究某一初始時刻t0 以后的電容電壓，需要知道t0時刻開始作用的電流 i 和t0時刻的電壓 u（t0）。,電容元件VCR的積分形式,返 回,當電容的 u，i 為非關聯方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號 ;,下 頁,上 頁,注意,上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態。,返 回,4.電容的功率和儲能,當電容充電， p 0, 電容吸收功率。,當電容放電，p 0, 電容發出功率。,功率,電容能在一段時間內吸收外部供給的能量轉化為電場能量儲存起來，在另一段時間內又把能量釋放回電路，因此電容元件是儲能元件，它本身不消耗能量。,u、 i 取關聯參考方向,下 頁,上 頁,表明,返 回,從t0到 t 電容儲能的變化量：,電容的儲能,下 頁,上 頁,返 回,電容的儲能只與當時的電壓值有關，電容電壓不能躍變，反映了儲能不能躍變； 電容儲存的能量一定大于或等于零。,下 頁,上 頁,表明,返 回,例,求電容電流i、功率P (t)和儲能W (t),電源波形,解,uS (t)的函數表示式為:,下 頁,上 頁,返 回,解得電流,下 頁,上 頁,0,返 回,吸收功率,發出功率,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,返 回,若已知電流求電容電壓，有,下 頁,上 頁,0,返 回,實際電容器的模型,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,實際電容器,返 回,下 頁,上 頁,電力電容,返 回,下 頁,上 頁,沖擊電壓發生器,返 回,6.2 電感元件,電感線圈,把金屬導線繞在一骨架上構成一實際電感線圈，當電流通過線圈時，將產生磁通，是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。, (t)N (t),下 頁,上 頁,返 回,1. 定義,電感元件,儲存磁能的兩端元件。任何時刻，其特性可用i 平面上的一條曲線來描述。,下 頁,上 頁,韋安 特性,o,返 回,任何時刻，通過電感元件的電流 i 與其磁鏈 成正比。 i 特性為過原點的直線。,2. 線性時不變電感元件,下 頁,上 頁,返 回,電路符號,H (亨利)，常用H，mH表示。,單位,下 頁,上 頁,電感器的自感,1H=103 mH 1 mH =103 H,返 回,3.線性電感的電壓、電流關系,u、i 取關聯參考方向,電感元件VCR的微分關系,根據電磁感應定律與楞次定律,下 頁,上 頁,返 回,電感電壓u 的大小取決于i 的變化率, 與 i 的大小無關，電感是動態元件；,當i為常數(直流)時，u =0。電感相當于短路；,實際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流 i 不能躍變，必定是時間的連續函數.,下 頁,上 頁,表明,返 回,電感元件VCR的積分關系,下 頁,上 頁,表明,某一時刻的電感電流值與-到該時刻的所有電流值有關，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。,研究某一初始時刻t0 以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時刻開始作用的電壓 u 和t0時刻的電流 i（t0）。,返 回,下 頁,上 頁,注意,當電感的 u，i 為非關聯方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負號 ;,上式中 i(t0)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態。,返 回,下 頁,上 頁,4.電感的功率和儲能,功率,u、 i 取關聯參考方向,當電流增大，p0, 電感吸收功率。,當電流減小，p0, 電感發出功率。,電感能在一段時間內吸收外部供給的能量轉化為磁場能量儲存起來，在另一段時間內又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。,表明,返 回,從t0到 t 電感儲能的變化量：,電感的儲能,下 頁,上 頁,返 回,電感的儲能只與當時的電流值有關，電感電流不能躍變，反映了儲能不能躍變。 電感儲存的能量一定大于或等于零。,下 頁,上 頁,表明,返 回,實際電感線圈的模型,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,貼片型功率電感,貼片電感,返 回,下 頁,上 頁,貼片型空心線圈,可調式電感,環形線圈,立式功率型電感,返 回,下 頁,上 頁,電抗器,返 回,下 頁,上 頁,6.3 電容、電感元件的串聯與并聯,1.電容的串聯,等效電容,返 回,下 頁,上 頁,返 回,下 頁,上 頁,串聯電容的分壓,返 回,下 頁,上 頁,2.電容的并聯,等效電容,返 回,下 頁,上 頁,并聯電容的分流,返 回,3. 電感的串聯,下 頁,上 頁,等效電感,返 回,下 頁,上 頁,串聯電感的分壓,返 回,下 頁,上 頁,4.電感的并聯,等效電感,返 回,下 頁,上 頁,并聯電感的分流,返 回,下 頁,上 頁,注意,以上雖然是關于兩個電容或兩