Chp耦合電感和理想變壓器實用實用教案

1、一、耦合電感一、耦合電感(din n)（元件）（元件）1i2i二、耦合電感二、耦合電感(din n)的磁鏈的磁鏈自感自感(z n)磁鏈磁鏈互感磁鏈互感磁鏈總磁鏈總磁鏈自感磁鏈：自感磁鏈：互感磁鏈：互感磁鏈：互感（系數(shù)）互感（系數(shù)）單位：單位：H各線圈總的磁鏈：各線圈總的磁鏈：同向耦合同向耦合“+”（相互增強）（相互增強）反向耦合反向耦合“”（相互削弱）（相互削弱）第1頁/共40頁第一頁，共41頁。三、同名三、同名(tngmng)端與異名端端與異名端同向耦合時的一對同向耦合時的一對(y du)電流的入端稱為耦合電感的同名端電流的入端稱為耦合電感的同名端反向耦合時的一對反向耦合時的一對(y du)

2、電流的入端稱為耦合電感的異名端電流的入端稱為耦合電感的異名端1i2i耦合電感的電路符號耦合電感的電路符號1i2i耦合系數(shù)耦合系數(shù)k 練習(xí)與思考 P216 81第2頁/共40頁第二頁，共41頁。四、耦合電感四、耦合電感(din n)元件的元件的VCR自感自感(z n)電壓：電壓：11diLdt22diLdt互感互感(hgn)電壓：電壓：1diMdt2diMdt可見：可見： 耦合電感的電壓是自感電壓和互耦合電感的電壓是自感電壓和互感電壓疊加的結(jié)果。感電壓疊加的結(jié)果。寫出寫出VCR第3頁/共40頁第三頁，共41頁。四、耦合電感四、耦合電感(din n)元件的元件的VCR寫出寫出VCR 耦合電感(di

3、n n)的電壓是自感電壓和互感電壓疊加的結(jié)果。第4頁/共40頁第四頁，共41頁。四、耦合電感四、耦合電感(din n)元件的元件的VCR如何確定耦合電感如何確定耦合電感(din n)的自感電壓和互感電壓前的符號？的自感電壓和互感電壓前的符號？自感電壓的符號取決于端口自感電壓的符號取決于端口u、i的參考方向關(guān)系：的參考方向關(guān)系：關(guān)關(guān) 聯(lián)聯(lián)取取“”非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)取取“”互感電壓互感電壓(diny)的符號取決于兩個端口的電流參考方向?qū)Φ姆柸Q于兩個端口的電流參考方向?qū)ν说年P(guān)系同名端的關(guān)系從同名端進（出）從同名端進（出）與自感電壓同號與自感電壓同號從異名端進（出）從異名端進（出）與自感電壓異號與自

4、感電壓異號第5頁/共40頁第五頁，共41頁。例例1、寫出各耦合電感的伏安、寫出各耦合電感的伏安(f n)特性關(guān)系式。特性關(guān)系式。（教材（教材(jioci)P216 82）第6頁/共40頁第六頁，共41頁。四、耦合電感四、耦合電感(din n)元件的元件的VCR正弦正弦(zhngxin)穩(wěn)態(tài)情況下的穩(wěn)態(tài)情況下的VCR互感抗互感抗M耦合電感耦合電感(din n)的相量模型的相量模型第7頁/共40頁第七頁，共41頁。例例2. 正弦正弦(zhngxin)穩(wěn)態(tài)電路如圖所示，已知穩(wěn)態(tài)電路如圖所示，已知L15mH，L23mH， M1mH， ，求，求u2(t) 。（教材（教材(jioci)P216 83）第8

5、頁/共40頁第八頁，共41頁。8.2 含有含有(hn yu)耦合電感電路的計算耦合電感電路的計算要點要點(yodin)1）耦合電感）耦合電感(din n)的電壓包含自感電壓和互感電壓兩部分的電壓包含自感電壓和互感電壓兩部分2）必要時可畫出耦合電感的去耦等效電路）必要時可畫出耦合電感的去耦等效電路一、基本分析方法一、基本分析方法例例. 求電流求電流i1。已知。已知12115 2cos(314 ) ,3.6,0.06,Sut V LH LH120.465,20 ,0.08 ,42LMH RRR第9頁/共40頁第九頁，共41頁。二、去耦等效電路二、去耦等效電路1、串聯(lián)、串聯(lián)(chunlin)耦合電感

6、的等效電路耦合電感的等效電路第10頁/共40頁第十頁，共41頁。二、去耦等效電路二、去耦等效電路1、串聯(lián)、串聯(lián)(chunlin)耦合電感的等效電路耦合電感的等效電路2、三支路共一結(jié)點，其中、三支路共一結(jié)點，其中(qzhng)兩支路存在耦合電感的等效電路（兩支路存在耦合電感的等效電路（T型）型）第11頁/共40頁第十一頁，共41頁。例例1. 求圖示串聯(lián)電路求圖示串聯(lián)電路(dinl)的諧振角頻率的諧振角頻率 。（教材（教材(jioci)P217 812）第12頁/共40頁第十二頁，共41頁。例例2. 求各二端電路求各二端電路(dinl)的最簡形式等效電路的最簡形式等效電路(dinl)(1)(2)第

7、13頁/共40頁第十三頁，共41頁。思路：找到端口思路：找到端口u、i的關(guān)系的關(guān)系eqdiuLdt等效電感等效電感6eqLH（法二）（法二）(2)第14頁/共40頁第十四頁，共41頁。例例3. 求圖示二端求圖示二端(r dun)電路的戴維南等效電路電路的戴維南等效電路 。（教材（教材(jioci)P217 87）第15頁/共40頁第十五頁，共41頁。三、空芯變壓器三、空芯變壓器變壓器結(jié)構(gòu)示意圖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖原邊（初級）原邊（初級）副邊（次級）副邊（次級）一次側(cè)一次側(cè)二次側(cè)二次側(cè) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第16頁/共40頁第十六頁，共41頁。空芯變壓器電路空芯變壓器電路(dinl)模型模型回路回路(hul)方

8、程簡寫為方程簡寫為11 12MSZ IZ IU&（初級）（初級）22210MZ IZ I&（次級）（次級）記：記：1111ZRj L（原邊阻抗）（原邊阻抗）2222LZRj LZ（副邊阻抗）（副邊阻抗）MZj M（互阻抗）（互阻抗）解方程，得：解方程，得：原邊等效電路原邊等效電路222()MY反映（引入）阻抗分析方法分析方法第17頁/共40頁第十七頁，共41頁。原邊等效電路原邊等效電路eqZ構(gòu)造構(gòu)造(guzo)副邊等效電路副邊等效電路第18頁/共40頁第十八頁，共41頁。例例1. 求電流求電流i1、i2。已知。已知12115 2cos(314 ) ,3.6,0.06,Sut V

9、 LH LH120.465,20 ,0.08 ,42LMH RRR解：原邊等效電路如圖（解：原邊等效電路如圖（a）所示）所示圖圖(a) 原邊等效電路原邊等效電路其中：其中：115 0SUVo&由圖（由圖（a），得），得對副邊回路對副邊回路(hul)列列KVL方程方程120.11 2cos(31464.8 )0.35 2cos(3141 )itAitAoo所以所以第19頁/共40頁第十九頁，共41頁。例例2. 求二端電路求二端電路(dinl)的最簡形式等效電路的最簡形式等效電路(dinl)反映阻抗反映阻抗第20頁/共40頁第二十頁，共41頁。8.3 理想理想(lxing)變壓器變壓器實際

10、變壓器若滿足若干理想化條件實際變壓器若滿足若干理想化條件(tiojin)，則演化為理想變壓器，則演化為理想變壓器1）k1（全耦合）（全耦合）穿過單匝線圈的磁通為穿過單匝線圈的磁通為1N2N11N 22N 1122uNuN得電壓比方程得電壓比方程（u1、u2的正極性端為同名的正極性端為同名(tngmng)端）端）2）無損耗）無損耗1221iNiN 得電流比方程得電流比方程（i1、i2從同名端流入）從同名端流入）原邊（初級）原邊（初級）一次側(cè)一次側(cè)副邊（次級）副邊（次級）二次側(cè)二次側(cè)第21頁/共40頁第二十一頁，共41頁。一、理想變壓器的電壓一、理想變壓器的電壓(diny)電流方程電流方程電路電路

11、(dinl)符號符號12NnN變比變比12unu電壓方程電壓方程21ini 電流方程電流方程討論：電壓、電流參考討論：電壓、電流參考(cnko)方向、同名端對電壓、電流方程的影響方向、同名端對電壓、電流方程的影響（a）（b）第22頁/共40頁第二十二頁，共41頁。如何確定如何確定(qudng)理想變壓器的電壓方程、電流方程？理想變壓器的電壓方程、電流方程？一、理想一、理想(lxing)變壓器的電壓電流方程變壓器的電壓電流方程電壓電壓(diny)與匝數(shù)成正比；電流與匝數(shù)成反比。與匝數(shù)成正比；電流與匝數(shù)成反比。電壓方程中何時有負號？電壓方程中何時有負號？電壓正極性端為電壓正極性端為同名端同名端無負

12、號無負號異名端異名端有負號有負號電流方程中何時有負號？電流方程中何時有負號？電流入端為電流入端為同名端同名端有負號有負號異名端異名端無負號無負號第23頁/共40頁第二十三頁，共41頁。二、含理想二、含理想(lxing)變壓器電路的分析變壓器電路的分析例例1. 求求u2。已知。已知1210cos(10 ) ,1 ,100Sut V RR 120.1uu解：解：代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得250cos(10 )ut V 解解:(法二法二)121222111uuunRinin i eqR構(gòu)造構(gòu)造(guzo)原邊等效電路如圖（原邊等效電路如圖（a）所示）所示圖（a）（教材（教材(jioci)P219 82

13、4）第24頁/共40頁第二十四頁，共41頁。理想理想(lxing)變壓器的阻抗變換性質(zhì)變壓器的阻抗變換性質(zhì)eqZ討論討論(toln)：ZL分別是分別是R、L、C元件元件理想理想(lxing)變壓器除可以變換電壓、電流之外，還能進行阻抗變換！變壓器除可以變換電壓、電流之外，還能進行阻抗變換！理想變壓器阻抗變換結(jié)論與電壓、電流的參考方向及同名端無關(guān)！理想變壓器阻抗變換結(jié)論與電壓、電流的參考方向及同名端無關(guān)！第25頁/共40頁第二十五頁，共41頁。圖（b）二、含理想二、含理想(lxing)變壓器電路的分析變壓器電路的分析例例1. 求求u2。已知。已知1210cos(10 ) ,1 ,100Sut V

14、 RR 解解：（：（法三）移除法三）移除R2得圖（得圖（b）eqR可得副邊等效電路如圖（可得副邊等效電路如圖（c）圖（c）第26頁/共40頁第二十六頁，共41頁。例例2.求電路中的阻抗求電路中的阻抗(zkng)Z。已知電流表讀數(shù)。已知電流表讀數(shù)10A，U10VI&端口等效端口等效(dn xio)阻抗阻抗必有必有端口處于諧振狀態(tài)端口處于諧振狀態(tài)1eqZ（教材（教材(jioci)P219 826）第27頁/共40頁第二十七頁，共41頁。例例3.求變比求變比n。已知電路。已知電路(dinl)的輸入電阻的輸入電阻Rab0.25iababuRi與n有關(guān)0.25n 0.5n 或求得求得第28頁/共

15、40頁第二十八頁，共41頁。第29頁/共40頁第二十九頁，共41頁。本章本章(bn zhn)小結(jié)小結(jié)1、基本概念、基本概念互感(hgn)、同（反）向耦合、同（異)名端、變比2、耦合電感、耦合電感(din n)的的VCR關(guān)鍵是自感電壓、互感電壓前的符號關(guān)鍵是自感電壓、互感電壓前的符號4、理想變壓器的方程、理想變壓器的方程電壓比方程電壓比方程電壓的正極性端為一對同名端，無負號電壓的正極性端為一對同名端，無負號電流比方程電流比方程電流的入端為一對同名端，有負號電流的入端為一對同名端，有負號阻抗變換阻抗變換3、耦合電感的幾種去耦等效變換、耦合電感的幾種去耦等效變換正串、反串、正串、反串、T型（異名端相

16、連）、型（異名端相連）、T型（同名端相連）型（同名端相連）第30頁/共40頁第三十頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P217 88(a)）第31頁/共40頁第三十一頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P217 89(a)）反映阻抗反映阻抗第32頁/共40頁第三十二頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P217 811）第33頁/共40頁第三十三頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P218 814）第34頁/共40頁第三十四頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P218 815）第35頁/共40頁第三十五頁，共41頁。（教材（教材(jioci)P218 815）第36頁/共40頁第三十六頁，共41頁?；虻?7頁/共40頁第三十七頁，共41頁。第38頁/共40頁第三十八頁，共41頁。 練習(xí)(linx)(linx)與思考 P19 1 P19 14 4若電流源的電流為零，則該電流源處可用開路代替。若電流源的電流為零，則該電流源處可用開路代替。例例2. 求電流求電流(dinli)源兩端的電壓源兩端的電壓U3 。1.7 獨立電源獨立電源一、實物一、實物(shw)背景背景本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容Chp2 簡單電阻電路的等效變換簡單電阻電路的等效變換第39頁/共40頁第三十九頁，共41頁。感謝