Процессы в конденсаторах

ПЛАН

1. Общие сведения

2. Процессы в конденсаторах

3. Энергия и параметры конденсаторов

4. Потери мощности в конденсаторе

5. Тепловые процессы в конденсаторах

Викладання

1. Общие сведения

ЕН запасают энергию электрического поля. Пояснение их режимов работы дано на рис.1 и рис.2

Рис.1. Структурная схема емкостного накопителя энергии

Источник питания (ИП) с автоматическим регулятором (АР) образуют зарядное устройство (ЗУ) емкостного накопителя. Источники могут быть как постоянного, так и переменного тока, в виде электромагнитных генераторов или статических устройств.

РАБОТА

При замыкании коммутатора К и разомкнутом коммутаторе разрядного устройства (РУ) от ИП заряжается батарея конденсаторов С_Н, в которой, за время зарядного процесса t_З накапливается энергия:

От источника питания за время потребляется средняя мощность:

Разряд происходит за время при замыкании РУ. В нагрузке (Н) выделяется разрядная мощность:

где - КПД разрядного контура.

При на интервале времени разряда происходит многократное увеличение мощности по отношению к средней потребляемой от ИП на интервале времени зарядного процесса.

Замыкание РУ может происходить как при разомкнутом, так и при замкнутом К. На рис.2. показан цикл «заряд-разряд».

а) б) в)

Рис.2. Цикл «заряд-разряд» постоянных а) и знакопеременных б) напряжения и тока, а также колебательный разряд в)

Между зарядом и разрядом существует после-зарядная пауза , а после разряда, перед повторением следующего цикла – после-разрядная пауза . В результате весь период «зарядно-разрядного» цикла:

Наименьший из них – разрядный . Это значение стараются проектировать минимальным при разработке ЕН.

Поскольку , , то . Поэтому частота следования разрядов режима «заряд-разряд» определяется длительностью цикла .

На рис.2.а показаны токи неизменного направления: зарядный (t), разрядный (t) и напряжение на ЕН неизменной полярности.

При заряде конденсатора переменным током напряжение на конденсаторе , токи (t), (t) могут быть однонаправленными и переменными. На рис.2.б показаны токи переменного направления: зарядный (t), разрядный (t) и напряжение на ЕН переменной полярности. Во втором случае разрядные паузы отсутствуют.

Собственная частота колебаний разрядного контура при колебательном разряде:

и может достигнуть нескольких мегагерц за счет малых значений и . Этот режим позволяет получить весьма малые значения .

Основные параметры «зарядно-разрядных» процессов в ЕН:

· передаваемая в разрядный контур энергия:

де - напряжения на ЕН перед разрядом и остаточное напряжение на ЕН после разряда, в конце предшествующего цикла;

· средне-циклической мощностью

· средне-зарядной мощностью

· мгновенной зарядной мощностью, потребляемой ЕН

· коэффициентом преобразования мощности

· неравномерностью мощности в процессе заряда

которая влияет на выбор привода генераторов в электромашинных НУ, так как некоторые типы приводных двигателей неудовлетворительно работают в перегрузочных режимах (имеют низкий КПД, теряют устойчивость и т.д.).

Регулированием зарядных процессов посредством АР можно добиться

· КПД зарядного контура

где - энергия потерь, выделенная в виде теплоты ЕН, на сопротивлениях зарядной цепи и источника электропитания;

· КПД разрядного контура

где - энергия выделенная в нагрузке в процессе разряда

Рассмотренные параметры зависят от изменения во времени напряжения и тока ЕН

и на интервалах времени заряда и разряда.

Простейший идеализированный конденсатор состоит из двух плоских металлических пластин, расположенных в вакууме на расстоянии d параллельно друг другу (рис.3). Каждая пластина имеет площадь S. К пластинам приложена разность потенциалов U. Отношение заряда пластин Q к разности потенциалов U, есть постоянная величина – электрическая емкость C=Q/U

3. Энергия и параметры конденсаторов

4. Потери мощности в конденсаторе

5. Тепловые процессы в конденсаторах

6. Висновки

Дата добавления: 2014-01-20