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電容儲能脈衝功率源工作原理

2020-10-20 10:12:40

電容儲能是被研究較早的一種儲能方式,也是目前應用較廣的儲能方式。其技術成熟,可用於毫秒、微妙、納秒量級的脈衝功率裝置中。作為儲能器件,具有容量大、內部電感極小、耐壓高的特性,儲能達數千焦耳至數兆焦耳,缺點是儲能密度低,在10^7J以上的裝置上使用不夠經濟。

額定工作電壓是該電容器在電路中能夠長期可靠地工作而不被擊穿所能承受的較大直流電壓(又稱耐壓)。它與電容器的結構、介質材料和介質的厚度有關,一般來說,對於結構、介質相同,容量相等的電容器,其耐壓值越高,體積也越大。

當在電容器的兩極板間施加電壓之後,極板間的電解質便處於電場中,本來是中性的電介質,由於外電場力的作用,介質分子內的正負電荷將在空間位置上發生少許偏移(如負電荷逆電場方向移動),形成所謂的電偶極子,也就是介質內部出現了電場,破壞了原來的電中性狀態。這種現象叫做電解質的極化。

可見,極化狀態下的介質是帶負電荷的,但這些電荷依然受介質本身的束縛而不能自由移動,介質的絕緣性能尚未遭到破壞,隻有少數電荷脫離束縛而形成很小的漏電流。如果外加電壓不斷加強,將使極化電荷大量脫離束縛,引起漏電流大大增加,於是介質的絕緣性能遭到破壞,使兩個極板短接,完全喪失電容的作用。這種現象稱為介質擊穿。介質擊穿之後,電容器被毀壞。因此電容器的工作電壓要有一定限製,不能隨意增加。

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