耦合電感和理想變壓器優(yōu)選ppt資料

重點(zhòngdiǎn)返回第一頁，共46頁。10-1耦合電感(diànɡǎn)元件耦合電感元件屬于多端元件，在實際電路中，如收音機、電視機中的中周線圈、振蕩線圈，整流電源里使用(shǐyòng)的變壓器等都是耦合電感元件，熟悉這類多端元件的特性，掌握包含這類多端元件的電路問題的分析方法是非常必要的。下頁上頁返回第二頁，共46頁。下頁上頁變壓器返回第三頁，共46頁。下頁上頁電力(diànlì)變壓器返回第四頁，共46頁。下頁上頁三相(sānxiānɡ)電力變壓器返回第五頁，共46頁。下頁上頁小變壓器返回第六頁，共46頁。下頁上頁調(diào)壓器整流器牽引(qiānyǐn)電磁鐵電流(diànliú)互感器返回第七頁，共46頁。1.互感(hùgǎn)線圈1中通入電流i1時，在線圈1中產(chǎn)生磁通，同時(tóngshí)，有部分磁通穿過臨近線圈2，這部分磁通稱為互感磁通。兩線圈間有磁的耦合。下頁上頁21+–u11+–u21i111N1N2定義(dìngyì)：磁通鏈，=N返回第八頁，共46頁?？招木€圈，與i成正比。當只有(zhǐyǒu)一個線圈時：當兩個線圈都有電流(diànliú)時，每一線圈的磁通鏈為自感磁通鏈與互感磁通鏈的代數(shù)和：M值與線圈(xiànquān)的形狀、幾何位置、空間媒質(zhì)有關(guān)，與線圈(xiànquān)中的電流無關(guān)，滿足M=M12=M21。

L

總為正值，M值有正有負。下頁上頁注意返回1

=

11=L1i1L1為自感系數(shù)，單位H(亨)1

=

1112=

L1i1

M12i22

=

2221=

L2i2

M21i1第九頁，共46頁。2.耦合系數(shù)(xìshù)用耦合系數(shù)k表示(biǎoshì)兩個線圈磁耦合的緊密程度。k=1

稱全耦合:漏磁

F1=F2=0F11=F21，F(xiàn)22=F12滿足(mǎnzú)：耦合系數(shù)k與線圈的結(jié)構(gòu)、相互幾何位置、空間磁介質(zhì)有關(guān)。下頁上頁注意返回第十頁，共46頁。當i1為時變(shíbiàn)電流時，磁通也將隨時間變化，從而在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當i1、u11、u21方向與符合右手螺旋(luóxuán)法則時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律有自感(zìɡǎn)電壓互感電壓3.耦合電感上的電壓、電流關(guān)系下頁上頁當兩個線圈同時通以電流時，每個線圈兩端的電壓均包含自感電壓和互感電壓。返回第十一頁，共46頁。在正弦(zhèngxián)交流電路中，其相量形式的方程為下頁上頁返回第十二頁，共46頁。兩線圈的自感磁通鏈和互感磁通鏈方向一致，互感電壓取正，否則取負。表明(biǎomíng)互感電壓的正、負：（1）與電流的參考方向有關(guān)。（2）與線圈的相對位置和繞向有關(guān)。下頁上頁注意返回第十三頁，共46頁。對自感電壓，當u,i取關(guān)聯(lián)參考方向，u、i與符合(fúhé)右手螺旋法則，其表達式為上式說明，對于自感電壓由于電壓、電流為同一(tóngyī)線圈上的，只要參考方向確定了，其數(shù)學描述便可容易地寫出，可不用考慮線圈繞向。下頁上頁返回i1u11第十四頁，共46頁。對互感電壓，因產(chǎn)生該電壓的電流在另一線圈上，因此，要確定其符號，就必須知道兩個線圈的繞向。這在電路分析中顯得很不方便。為解決(jiějué)這個問題引入同名端的概念。下頁上頁當兩個電流分別從兩個線圈的對應(yīng)端子(duānzǐ)同時流入或流出，若所產(chǎn)生的磁通相互加強時，則這兩個對應(yīng)端子(duānzǐ)稱為兩互感線圈的同名端。同名(tóngmíng)端返回第十五頁，共46頁。**i1i2i3△△線圈的同名端必須(bìxū)兩兩確定。下頁上頁注意+–u11+–u21110N1N2+–u31N3

返回第十六頁，共46頁。確定同名(tóngmíng)端的方法：(1)當兩個線圈中電流同時由同名端流入(或流出)時，兩個電流產(chǎn)生的磁場(cíchǎng)相互增強。i11'22'**11'22'3'3**例(2)當隨時間增大(zēnɡdà)的時變電流從一線圈的一端流入時，將會引起另一線圈相應(yīng)同名端的電位升高。下頁上頁返回第十七頁，共46頁。由同名端及u、i參考方向確定互感線圈的特性(tèxìng)方程有了同名端，表示兩個線圈相互作用時，就不需考慮實際(shíjì)繞向，而只畫出同名端及u、i參考方向即可。下頁上頁返回i1**u21+–Mi1**u21+–M第十八頁，共46頁。例1-1寫出圖示電路(diànlù)電壓、電流關(guān)系式下頁上頁返回i1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1+_u2i2Mi1**L1L2+_u1-+u2i2M解第十九頁，共46頁。10-2含有耦合電感電路(diànlù)的計算1.耦合電感(diànɡǎn)的串聯(lián)順接串聯(lián)(chuànlián)去耦等效電路下頁上頁返回iM**u2+–R1R2L1L2u1+–u+–iRLu+–第二十頁，共46頁。反接(fǎnjiē)串聯(lián)下頁上頁注意返回iM**u2+–R1R2L1L2u1+–u+–iRLu+–第二十一頁，共46頁。在正弦(zhèngxián)激勵下：**–下頁上頁返回jL1jL2jM+–R1+–+–R2第二十二頁，共46頁。同側(cè)并聯(lián)(bìnglián)i=i1+i2解得u,i的關(guān)系(guānxì)2.耦合電感(diànɡǎn)的并聯(lián)下頁上頁返回**Mi2i1L1L2ui+–第二十三頁，共46頁。等效(děnɡxiào)電感：去耦等效電路下頁上頁返回Lequi+–第二十四頁，共46頁。異側(cè)并聯(lián)(bìnglián)i=i1+i2解得u,i的關(guān)系(guānxì)：等效(děnɡxiào)電感：下頁上頁返回**Mi2i1L1L2ui+–第二十五頁，共46頁。3.耦合電感(diànɡǎn)的T型等效同名端為共端的(duāndì)T型去耦等效下頁上頁返回3**jL112jL2jM312j(L1-M)j(L2-M)jM第二十六頁，共46頁。異名端為共端的(duāndì)T型去耦等效下頁上頁返回3**jL112jL2jM312j(L1+M)j(L2+M)-jM第二十七頁，共46頁。下頁上頁返回**Mi2i1L1L2ui+–(L1-M)M(L2-M)i2i1ui+–**Mi2i1L1L2u1+–u2+–**Mi2i1L1L2u1+–u2+–(L1-M)M(L2-M)第二十八頁，共46頁。4.受控源等效電路下頁上頁返回**Mi2i1L1L2u1+–u2+–jL1jL2+––++–+–第二十九頁，共46頁。例2-1Lab=5HLab=6H解下頁上頁返回M=3H6H2H0.5H4HabM=4H6H2H3H5HabM=1H9H7H-3H2H0.5Hab4H3H2H1Hab3H第三十頁，共46頁。10-3變壓器原理(yuánlǐ)變壓器由兩個具有互感的線圈構(gòu)成，一個線圈接向電源，另一線圈接向負載，變壓器是利用互感來實現(xiàn)從一個電路向另一個電路傳輸能量或信號的器件(qìjiàn)。當變壓器線圈的心子為非鐵磁材料時，稱空心變壓器。1.變壓器電路(diànlù)（工作在線性段）一次回路二次回路下頁上頁返回Z=R+jX**jL1jL2jM+–R1R2第三十一頁，共46頁。當兩個電流分別從兩個線圈的對應(yīng)端子(duānzǐ)同時流入或流出，若所產(chǎn)生的磁通相互加強時，則這兩個對應(yīng)端子(duānzǐ)稱為兩互感線圈的同名端。理想變壓器是實際變壓器的理想化模型，是對互感元件的理想科學抽象(chōuxiàng)，是極限情況下的耦合電感。二次側(cè)開路時，一次電流在二次側(cè)產(chǎn)生的互感(hùgǎn)電壓。恒為正,表示(biǎoshì)二次回路吸收的功率是靠一次回路供給的。第三十七頁，共46頁。重點(zhòngdiǎn)I12R1消耗在一次側(cè)；第二十四頁，共46頁。寫出圖示電路(diànlù)電壓、電流關(guān)系式寫出圖示電路(diànlù)電壓、電流關(guān)系式第四十三頁，共46頁。精品(jīnɡpǐn)課件?。?）與電流的參考方向有關(guān)。一、二次回路雖然沒有電的連接，但互感的作用使二次回路產(chǎn)生電流，這個(zhège)電流又影響一次回路的電流、電壓。已知Us=20V,一次側(cè)引入阻抗(zǔkàng)Zl=(10–j10)。10-4理想(lǐxiǎng)變壓器2.分析方法方程(fāngchéng)法令

Z11=R1+jL1，Z22=(R2+R)+j(L2+X)回路(huílù)方程：下頁上頁返回jMZ=R+jX**jL1jL2+–R1R2第三十二頁，共46頁。等效電路法-阻抗(zǔkàng)變換法下頁上頁+–Z11+–Z22一次側(cè)等效電路二次側(cè)等效電路返回根據(jù)(gēnjù)以上表示式得等效電路。第三十三頁，共46頁。二次側(cè)對一次側(cè)的引入阻抗(zǔkàng)。引入電阻。恒為正,表示(biǎoshì)二次回路吸收的功率是靠一次回路供給的。引入電抗。負號反映了引入電抗與二次回路電抗的性質(zhì)(xìngzhì)相反。下頁上頁+–Z11一次側(cè)等效電路注意返回第三十四頁，共46頁。引入阻抗反映了二次回路對一次回路的影響。一、二次回路雖然沒有電的連接，但互感的作用使二次回路產(chǎn)生電流，這個(zhège)電流又影響一次回路的電流、電壓。能量(néngliàng)分析電源發(fā)出(fāchū)有功功率P=I12(R1+Rl)I12R1

消耗在一次側(cè)；I12Rl

消耗在二次側(cè)下頁上頁返回第三十五頁，共46頁。一次側(cè)對二次側(cè)的引入阻抗(zǔkàng)。二次側(cè)開路時，一次電流在二次側(cè)產(chǎn)生的互感(hùgǎn)電壓。下頁上頁二次側(cè)等效電路+–Z22去耦等效法(xiàofǎ)分析對含互感的電路進行去耦等效，再進行分析。返回第三十六頁，共46頁。已知Us=20V,一次側(cè)引入阻抗(zǔkàng)Zl=(10–j10)。求:ZX并求負載(fùzài)獲得的有功功率。負載(fùzài)獲得功率：實際是最佳匹配：例3-1解下頁上頁(10+j10)Zl+–返回**j10j10j2+–10ZX第三十七頁，共46頁。10-4理想(lǐxiǎng)變壓器理想變壓器是實際變壓器的理想化模型，是對互感元件的理想科學抽象(chōuxiàng)，是極限情況下的耦合電感。全耦合無損耗(sǔnhào)線圈導(dǎo)線無電阻，做心子的鐵磁材料的磁導(dǎo)率無限大。參數(shù)無限大下頁上頁返回第三十八頁，共46頁。以上三個條件在工程實際中不可能滿足，但在一些實際工程概算中，在誤差允許的范圍內(nèi)，把實際變壓器當作理想(lǐxiǎng)變壓器對待，可使計算過程簡化。下頁上頁注意i11'22'N1N2變壓關(guān)系(guānxì)返回第三十九頁，共46頁。若下頁上頁注意返回理想變壓器模型**n:1+_u1+_u2**n:1+_u1+_u2第四十頁，共46頁。變流關(guān)系(guānxì)考慮(kǎolǜ)理想化條件：0下頁上頁返回**+_u1+_u2i1L1L2i2M**n:1