技能培训 电工作业 储能元件 49页

2021-3-22 1 第6章 储能元件 6.1 电容元件 6.2 6.3 电感元件 电容和电感元件的串并联 2021-3-22 2 1. 电容元件的特点、约束方程 3. 电容、电感的串并联等效 2. 电感元件的特点、约束方程 ¯ 重点： 难点： 电容、电感的特点，约束方程 2021-3-22 3 &电容器 电容器是电器中一个不可缺少的关键元件之一。 6.1 电容元件 2021-3-22 4 闪光灯的内部结构 2021-3-22 5 2021-3-22 6 2021-3-22 7 电容器的主要作用：储能、滤波、耦合、 旁路、谐振、移相等。 电容器的类型：储能电容器、滤波电容器、 高频电容器、高频功率电容器、谐振电容 器、电力电容器、脉冲电容器、高压电容 器等。 2021-3-22 8 电解电容器 聚丙烯膜电容器 (固 定 电 容 器) 实际电容器： 2021-3-22 9 (可 变 电 容 器) 管 式 空 气 可 调 电 容 器 片 式 空 气 可 调 电 容 器 2021-3-22 10 电力电容 (1)平行板电容器 &三种常用的电容器 (2)圆柱形电容器 (3)球形电容器 2021-3-22 11 电容器 电解电容 耦合电容 2021-3-22 12 云母电容 瓷介电容 高压螺纹穿心电容 2021-3-22 13 •N(纳法)表示 1n=1000P 10n=0.01μ 100n=0.1μ •直接标注法： 0.01μ 0.047μ 3300pf 560pf 显示的就是实际容量不必换算 •用乘方数表示： 101 10+0=100P 102 10+00=1000P 前2位为容量。第三位为乘方数，乘方数单位为P，如221表 示22加一个零等于220P，472表示47加二个零等于4700P， 683表示68加三个零等于0.068μf 2021-3-22 14 电解电容器 ＋ 2021-3-22 15 聚苯乙烯电容器 陶瓷电容器 PAUSE PXB 2021-3-22 16 电力电容 薄膜电容 贴片电容 2021-3-22 17 电容爆炸 高频电容 2021-3-22 18 d 金属极板 面积A u C +q -q 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 存在，是一种储存电能的部件。 2021-3-22 19 1. 定义 电容元件 任何时刻其储存的电荷 q 与 其两端的电压 u能用u～q平面 上的一条曲线来描述。 0),( uqf u q 库伏 特性 o 非线性 电容 2021-3-22 20 任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比。qu 特性曲线是过原点的直线。 Cuq  q uo  2.线性时不变电容元件 电容元件 的电容 电路符号 F (法拉), 常用F，pF等表示。 C为常数，代表电容元件，也代表其参数 ＋ － C u +q -q 2021-3-22 21 ＋ － C u +q -q t qi d d  3. 电容的ui关系（约束方程） 电容元件VCR 的微分形式 u、i 取关联 参考方向 i ②当 u 为直流时，电容相当于开路，电容有隔直 作用 ①电容电流 i 取决于电压 u 的变化率,电容是动态 元件； t Cu d d  t uC d d  2021-3-22 22 0 d)(1  t t ξi C    t ξi C t u d)(1)(  0 d)(1   t ξi C   t t ξi C u t 0 0 d1 )( 3. 电容的ui关系（约束方程） ③ 某一时刻的电容电压与该时刻以前的所有电流值 有关，故称电容元件为记忆元件。 ④研究某一初始时刻t0 以后的电容电压，需要知道t0 以后的电流 i 和t0时的电压 u(t0)。 电容的 初始值  t t ξiqq t 0 0 d)( ＋ － C u +q -qi 2021-3-22 23 4.电容的功率和储能 uip  功率 u、 i 取关 联参考方向 从t1到t2 电容储能的变化量： )( 2 1)( 2 1 1 2 2 2 tCutCuWC  ξ ξ uCuW t C d d d    )( 2 1)( 2 1 22  CutCu 电容的储能 t Cu   )( 2 1 2 ξ t uCu d d  )( 2 1 2 tCu 2021-3-22 24 ⑥电容的储能只与当时的电压值有关，能量不能 跃变，所以电容电压不能跃变 表明 ⑤电容可以释放能量，但都是之前存储的，储能 元件、无源元件 4.电容的功率和储能 t uCuuip d d  2021-3-22 25 例1 求电容电流i、功率p (t)和储能W (t) 21 t /s 2 0 us/V 电源波形 解 us(t)的函数表示式为:             st t t t tu 2 0 s21 s10 0 0 )(s t2 42  t ＋ － )(s tu C 0.5F i 2021-3-22 26             st t t t t uCti 2 0 s21 1 s10 1 0 0 d d)( S 解得电流 21 t /s 1 i/A -1 0             s2 0 s21 42 s10 2 0 0 )(S t tt tt t tu ＋ － )(s tu C 0.5F i 2021-3-22 27             s2 0 s21 42 s10 2 0 0 )()()( t tt tt t titutp 21 t /s 2 0 p/W -2 吸收功 率 发出功率 2021-3-22 28             s2 0 s21 )2( s10 0 0 )( 2 1)( 2 2 2 C t tt tt t tCutW 21 t /s 1 0 WC/J             s2 0 s21 42 s10 2 0 0 )(S t tt tt t tu 2021-3-22 29             s2 0 s21 1 s10 1 0 0 )( t t t t ti 若已知电流求电容电压，有 d11d01)(s10 0 0   t ξ C ξ C tu t C   t C utu 1 d)1( 5.0 1)1()( s21  t ts2  t C utu 2 d0 5.0 1)2()(  21 t /s 1 i/A -1 0 =0 t24 220 tt  21 t /s 2 0 uC/V 0 )0(u =2V 2021-3-22 30 实际电容器的模型 ＋ － C u ＋ － C R L C R + _ u 2021-3-22 31 6.2 电感元件 2021-3-22 32 贴片型空心线圈 可调式电感 环形线圈 立式功率型电感 各种类型的电感器、电感线圈 2021-3-22 33 磁棒电感 色环电感滤波电感 环形电感 2021-3-22 34 各种类型的电感器、电感线圈 2021-3-22 35 Ø 工作原理 i (t) 线圈中通以电流 i，在其周围激发磁场，从而在线圈 中形成与电流相交链的磁通Φ （两者的方向遵循右 螺旋法则）,是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。 磁通（链） + -u (t)  (t)＝N  (t) 2021-3-22 36 1. 定义 电感元件 任何时刻，其元件特性可用i～ 平面上的一条曲线来描述。 0),( if  i  韦安 特性 o 2021-3-22 37 任何时刻，和电感元件交链的磁链与电 流i 成正比。  ~ i 特性为过原点的直线。 2. 线性时不变电感元件 )()( tLit   io  电路符号 H (亨利)，常用H，mH表示。 单位 L为常数，代表电感元件，也代表其参数 自感（系 数）、电 感 i L + _u(t) 2021-3-22 38 t tu d d)(   3.电感的ui关系（约束方程） 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 ②当i为直流量时，电感相当于短路 ①电感电压 u 取决于电流 i 的变化率,电感是动态元件 t iL d d  i L + _u(t) 2021-3-22 39 d1)(   t ξu L ti 0 0 d1d1    t t t ξu L ξu L  t t ξuLi t 0 0 d1 )( ③某一时刻的电感电流值与该时刻以前的所有电压 值有关，电感元件是记忆元件。 ④研究某一初始时刻t0 以后的电感电流，需要知道t0 以后的电压 u 和t0时的电流 i(t0)。 3.电感的ui关系（约束方程） 电感的初 始值  t t ξuΨtΨ t 0 0 d)( )( i L + _u(t) 2021-3-22 40 4.电感的功率和储能 功率 i t iLuip  d d u、 i 取关联 参考方向 从t1到t2电感储能的变化量： )( 2 1)( 2 1 1 2 2 2 tLitLiWL  ξ ξ iLiW t L d d d    电感的储能 )( 2 1)( 2 1 22  LitLi t Li   )( 2 1 2 ξ )( 2 1 2 tLi 2021-3-22 41 ⑥电感的储能只与当时的电流值有关，能量不 能跃变，所以电感电流不能跃变 ⑤电感可以释放能量，但都是之前存储的，储能 元件、无源元件 4.电感的功率和储能 2021-3-22 42 实际电感线圈的模型 i L + _u(t) i L + _u(t) R i L + _ R C 2021-3-22 43 6.3 电容、电感元件的串联与并联 1.电容的串联    t ξξi C u d)(1 1 1    t ξξi C u d)(1 2 2    t ξξi CC uuu d)()11( 21 21    t ξξi C d)(1 等效电容 u1 u C2 C1 u2 + ++ - i - - 2021-3-22 44 21 11 1C CC   等效 i u + - C 21 21 CC CC   1.电容的串联 u1 u C2 C1 u2 + ++ - i - - 2021-3-22 45 t uCi d d 11  t uCi d d 22  t uCCiii d d)( 2121  t uC d d  21 CCC  等效 2.电容的并联 等效电容 i2i1 u + - C1 C2 i C i u + - 2021-3-22 46 3. 电感的串联 t iLu d d 11  t iLLuuu d d)( 2121  21 LLL  t iLu d d 22  等效 等效电感 i u + - L t iL d d  u1 u L2 L1 u2 + ++ - - i - 2021-3-22 47    t ξξu L i d)(1 1 1 等效    t ξξu L i d)(1 2 2         t ξξu LL iii d)(11 21 21    t ξξu L d)(1 21 21 21 111 LL LL LL L         4.电感的并联 等效电感 u + - L1 L2 i2i1 i i u + - L 2021-3-22 48 u1 10V 3F 2F u2 + ++ - - - 结论可以推广到 n 个电容或 n 个电感的串联和并联 等效。 i=0 V61 u V42 u C G L R 2021-3-22 49 Ø本章小结： 1. 电容元件的特点、约束方程 3. 电容、电感的串并联等效 2. 电感元件的特点、约束方程 t uCi d d  t iLu d d 