《耦合電感電路》PPT課件.ppt

1、,第五章 具有耦合電感的電路,互感電路：電感元件磁通鏈和感應(yīng)電動勢僅由線圈自身電流決定，一般稱其為自感元件。如果線圈的磁通鏈和感應(yīng)電動勢還與鄰近線圈的電流有關(guān)，則線圈間存在互感或耦合電感（coupled inductor） ，有互感的兩個（幾個）線圈的電路模型稱為互感元件,其為雙端口（多端口）元件。含有互感元件的電路稱為互感電路。,第一節(jié) 互感線圈的電路模型,1、在線圈N1中通入交變電流產(chǎn)生的交變磁通，在本線圈感應(yīng)電壓(自感電壓self induced voltage)。,2、交變磁通部分或全部穿過線圈N2在N2產(chǎn)生感應(yīng)電壓u21 (互感電壓mutual inductance voltage)

2、,3、在線圈N2中通入交變電流產(chǎn)生的交變磁通，在本線圈感應(yīng)電壓(自感電壓)。,一、互感線圈的伏安關(guān)系,1、互感元件的伏安關(guān)系,4、交變磁通部分或全部穿過線圈N1在N1產(chǎn)生感應(yīng)電壓u12 (互感電壓),5、當兩個線圈中都有電流，線性耦合電感有M12=M21，各線圈電壓為其自感電壓和互感電壓之和（電阻電壓不計時）,6、若線圈N2與線圈 N1的繞向不同或注入的電流的方向不同則有：,線圈的自感電壓、電流取關(guān)聯(lián)方向自感系數(shù)L為正。,而互感的正負則由產(chǎn)生互感的線圈電流（施感電流）及本線圈的繞向共同決定。,實際的線圈是封閉的，很難判斷其繞向，不易由磁通的方向確定互感的方向。,同名端,有了同名端后就可建立互感

3、元件的電路模型。互感線圈模型如圖。,自感電壓的方向由自身電壓電流參考方向是否關(guān)聯(lián)決定?；ジ须妷悍较騽t由自身參考方向與施感電流的參考方向相對于同名端是否關(guān)聯(lián)來決定。,7、互感元件的VAR的相量形式(計電阻電壓時),通常在線圈的端子上標以星標“*”用以表示線圈的繞向。星標的標法是：當兩線圈的電流都從星標流入（流出）線圈時，兩線圈的磁通是加強的。帶有星標的一對端子稱為同名端。,例:寫出圖示電路VAR,例:圖示電路 , 求ubc ?,8、多個互感耦合,二、互感元件的等效(互感消去法),從互感元件的VAR可以看出：有互感的一個雙端口（兩線圈）元件，其互感電壓用受控源（CCVS）表示后，可變?yōu)闆]有互感的兩

4、個單口元件。,1、兩線圈串聯(lián)：,順接串聯(lián)：電流從一個線圈的異名端流出，從另一個線圈同名端流入。,（*）,反接串聯(lián)：電流從一個線圈的同名端流出，從另一個線圈同名端流入。,2、兩線圈并聯(lián),同側(cè)并聯(lián)：同名端相接。,異側(cè)并聯(lián)：異名端相接。,若計線圈電阻則只有：,3、三端接法：兩線圈只有一個端子接在一起，其它各自引出，共三個端子與外電路相接。,同名端同側(cè)相聯(lián),同名端異側(cè)相聯(lián)：等效電感M前的符號與同側(cè)相聯(lián)時相反。,新節(jié)點,3節(jié)點,第二節(jié) 具有耦合電感的正弦電路的分析,1、直接例寫方程法,1）支路法（如圖）,2）回路法（如圖）,2、受控源等效法,3、互感消去法(兩線圈有公共節(jié)點),注意：在運用上述各種分析方

5、法時不可將有互感的兩線圈分開,解:,用戴維南定理求 ?,例: 已知,例： 圖示電路，已知正弦電壓us的有效值為2.2V，=104rad/s。求：（1）互感M為何值時可使電路發(fā)生電壓諧振。（2）諧振時各元件上的電壓和電流。,解: （1）整個電路阻抗的虛部為零時即發(fā)生諧振。,第三節(jié) 空心變壓器,在電工技術(shù)中，常常用兩個或兩個以上的有耦合的線圈構(gòu)成變壓器（transformer），通過磁場的耦合達到能量從一個線圈向另一個線圈的傳遞的功能。,變壓器,空芯變壓器：以空氣或任何非鐵磁物質(zhì)做為芯子的變壓器。其磁導(dǎo)率低，磁阻大，建立相同的磁通，需要的電流大，耦合系數(shù)小。但因其沒有鐵芯，不存在磁滯損耗，常用于高

6、頻電路中。,鐵芯變壓器：以鐵磁性物質(zhì)做為芯子的變壓器。一般工作在接近飽和區(qū)，其磁導(dǎo)率高，磁阻小，建立相同的磁通，需要的電流小。耦合系數(shù)大。實際中得到廣泛應(yīng)用。,一、空 芯變壓器的伏安關(guān)系,變壓器一般有兩個線圈，與電源相聯(lián)的稱為原線圈，與負載相聯(lián)的稱為副線圈。原線圈引出端稱為原邊（初級），副線圈引出端稱為副邊（次級），原邊與副邊沒有電的聯(lián)系。其電路模型如圖：,第三節(jié) 空心變壓器,列出原副邊回路的電壓方程：,則有：,解得1：,反映（引入）阻抗,二、含空芯變壓器的電路分析,解得2：,1、直接列寫方程法。,2、受控源等效法。,4、反映阻抗法（原邊等效電路或副邊等效電路）,3、互感消去法（兩線圈有公共節(jié)

7、點）,例 求:,解法一：利用反映阻抗概念,解法二：戴維南等效電路,例：圖示電路,已知: 求: uoc 。,解:,第四節(jié) 理想變壓器,一、理想變壓器的伏安關(guān)系：,理想變壓器是實際的鐵心變壓器的一種抽象。有以下的理想化條件：,無損耗。變壓器原副邊電阻為零，R1=0，R2=0。,全耦合。 原線圈的磁通全部穿過副線圈，副線圈的磁通全部穿過原線圈。,電感無窮大。,由條件得：,所以有：,又有條件R1=0，R2=0,理想變壓器電壓之比等于匝數(shù)之比n（唯一參數(shù)），方向相對于同名端一致，與電流無關(guān)。,1）電壓關(guān)系：,2）電流關(guān)系,由條件,由（2）式得：,有條件電感無窮大：,理想變壓器電流之比等于匝數(shù)之比的倒數(shù)1/n， 方向相對于同名端不一致，與電壓無關(guān)。,理想變壓器可用來變換電壓或電流，它有以下兩種形式的等效電路,3）折合阻抗,a.變壓器副邊帶負載時，從原邊看進去入端阻抗,b.若變壓器原邊接有有伴電壓源，從副邊看進去戴維南電路,4）瞬時功率為零,二、含理想變壓器的電路分析,1、直接列寫方程法（注意原副方電壓電流方向）。,2、受控源等效法（注意一邊為CCCS，一邊VCVS）。,3、折合阻抗法（原副邊回路獨立）,例：求圖示電路各支路電流,解得：,例：圖示電路,求:(1)給負載200提供最大功率的匝數(shù)比n;,(2)