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电容储能脉冲功率源工作原理

2020-01-08

电容储能是被研究较早的一种储能方式,也是目前应用较广的储能方式。其技术成熟,可用于毫秒、微妙、纳秒量级的脉冲功率装置中。作为储能器件,具有容量大、内部电感极小、耐压高的特性,储能达数千焦耳至数兆焦耳,缺点是储能密度低,在10^7J以上的装置上使用不够经济。

额定工作电压是该电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的较大直流电压(又称耐压)。它与电容器的结构、介质材料和介质的厚度有关,一般来说,对于结构、介质相同,容量相等的电容器,其耐压值越高,体积也越大。

当在电容器的两极板间施加电压之后,极板间的电解质便处于电场中,本来是中性的电介质,由于外电场力的作用,介质分子内的正负电荷将在空间位置上发生少许偏移(如负电荷逆电场方向移动),形成所谓的电偶极子,也就是介质内部出现了电场,破坏了原来的电中性状态。这种现象叫做电解质的极化。

可见,极化状态下的介质是带负电荷的,但这些电荷依然受介质本身的束缚而不能自由移动,介质的绝缘性能尚未遭到破坏,只有少数电荷脱离束缚而形成很小的漏电流。如果外加电压不断加强,将使极化电荷大量脱离束缚,引起漏电流大大增加,于是介质的绝缘性能遭到破坏,使两个极板短接,完全丧失电容的作用。这种现象称为介质击穿。介质击穿之后,电容器被毁坏。因此电容器的工作电压要有一定限制,不能随意增加。


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