理论教育 电容储能原理及应用

电容储能原理及应用

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:尽管电容的瞬时功率可正可负,但储能总是为正值。电容元件本身不消耗能量,也不会释放出多于它所吸收的能量,所以又称电容为储能元件或非耗能元件。例3.2 有3 A的电流源从t=0开始对C=1 F的电容充电,求20 s后电容所储存的能量是多少?

电容储能原理及应用

根据功率定义,在u、i为关联参考方向下,电容所吸收的瞬时功率仍是电容电压u(t)和电流i(t)的乘积,即

由式(3.6)可知:电容的瞬时功率可正可负,正值表示电容从电路中吸收功率(能量),储存于电场中;负值时表示电容向电路释放功率(能量),而电容本身不消耗功率。从-∞到t的时间内,电容上所储存或释放的能量应为

若电容在充电开始时电压为零,即u(-∞)=0,则上式可写为

式(3.8)表明:电容在某一时刻的储能,只取决于该时刻的电容电压值,与电流无关。尽管电容的瞬时功率可正可负,但储能总是为正值。不过有时增加,有时减少,有时为定值。当储能增加时,瞬时功率为正,电容充电,吸收的能量全部转换为电场能量;当储能减少时,瞬时功率为负,电容放电,将储存的电场能量释放回电路中;当储能为恒定值时,瞬时功率为零,电流为零值,这时电容既不充电也不放电。电容元件本身不消耗能量,也不会释放出多于它所吸收的能量,所以又称电容为储能元件或非耗能元件。(www.daowen.com)

例3.2 有3 A的电流源从t=0开始对C=1 F的电容充电,求20 s后电容所储存的能量是多少?设电容的初始电压u(0)=0 V。

解:由

可得t=20 s时,电容电压u(t)=3×20=60 V,所以

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