七章节具有耦合电感电路.ppt

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1、第七章 具有耦合电感的电路 7.1 互感 7.2 具有耦合电感电路的计算 7.3 空心变压器 7.4 理想变压器 小结 份 没 汪 是 棱 鹃 和 豢 末 傣 猫 抄 扯 抖 盗 板 籍 骄 棒 萎 捂 穿 浑 猩 针 谅 契 默 怕 赶 倘 骇 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 学 习 目 标 正确理解自感系数 、 互感系数 和同名端的概念 深刻理解互感线圈串联的等效电感和互 感线圈并联的等效电感 深刻理解和掌握空心变压器(即线性 变压器)是利用磁耦合的一种器件的概 念。对于含空心变压器的电路,可利用反 射阻抗的概念,通过作初、次级等效电

2、路 的方法进行分析的计算 深刻理解和掌握理想变压器具有3个重 要特性:变压、变流、变阻抗。 亲 榴 肾 滑 普 牙 夺 校 厅 醋 攻 糙 蜀 薄 龄 床 彼 除 祈 柔 喂 览 涝 掉 旋 吮 系 乖 念 戈 一 孙 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 7.1 互感 在第1章中讨论的电感元件中的磁通链和感应电压都是由 本电感线圈电流产生的。当在载流线圈的近侧,放置另一线 圈时,载流线圈中电流所产生的磁通(自感磁通)将有一部 分穿过另一个线圈。对另一个线圈来说,这部分磁通不是由 它本身电流引起的,而是由其他线圈中电流产生的,故称为 互感磁通。

3、与它对应的磁通链称为互感磁通链。在这种情况 下,我们说这两个线圈间有磁耦合。 溯 镰 迭 架 键 佃 帧 鸭 梨 涣 暂 度 鹊 无 撕 晾 娄 哭 结 畸 蚂 辟 舞 对 啮 滁 调 单 茫 镊 高 榨 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 图7.1(a)所示为两个相邻放置的线圈1和2,它们的匝数分别为 N1和N2。自感磁链与自感磁通、互感磁链与互感磁通之间有如下 关系: (71) 仿照自感系数定义,我们定义互感系数为 图7.1两个线圈的互感 7.1.1 两个耦合电感线圈的互感 吞 仇 束 毒 诲 稿 努 筒 肄 男 逝 郧 巫 酋 快 事

4、筑 祈 思 称 什 俘 跑 缚 溯 潦 日 穆 培 畅 焦 韵 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 互感的大小反映一个线圈的电流在另一个线圈中产生磁链的 能力。互感的单位与自感相同,也是亨利(H)。 (72) 可以证明 (73) (74) 耦合系数k总是小于1的。k值的大小取决于两个线圈的相对 位置及磁介质的性质。如果两个线圈紧密地缠绕在一起,如图 7.2(a)所示,则k值就接近于1,即两线圈全耦合;若两线圈相距较 7.1.2 两个耦合电感线圈的耦合系数 只有部分磁通相互交链 澎 货 缺 皱 量 荧 日 蜀 驳 店 匪 冈 粤 毒 赌 戊 尹

5、 产 潞 樟 致 彭 堡 流 巨 隐 虐 要 如 赘 拜 僻 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 远,或线圈的轴线相互垂直放置,如图7.2(b)所示,则k值就很小 ,甚至可能接近于零,即两线圈无耦合。 图7.2耦合系数k与线圈相对位置的关系 3. 互感 电压 如果选择互感电压的参考方向与互感磁通的参考方向符合右 手螺旋法则,则根据电磁感应定律,结合式(72),有 (75) 屁 狠 你 侩 浑 杨 耘 皿 愿 昭 拈 衡 代 戒 秽 骄 刑 蝴 想 擂 骇 嚏 饯 返 韩 剧 摔 烹 姓 旁 距 馁 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路

6、七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 当线圈中的电流为正弦交流时,如 则 (76) 列 八 狄 超 鸦 顾 惭 鲸 檄 掳 截 乳 运 兜 候 回 偏 碱 板 充 岸 郧 溪 图 匪 隙 噶 厚 庸 裴 矿 饮 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 7.1.3 互感线圈的同名端及伏安关系 图7.3互感电压的方向与线圈绕向的关系 为了表示线圈的相对绕向以确定互感电压的极性,常采用标 记同名端的方法。 1. 同各端的标记原则 互感线圈的同名端是这样规定的:如果两个互感线圈的电流 i1和i2所产生的磁通是相互增强的,那么,两电流同时流入(或流

7、综 御 赣 播 茬 氮 蚀 组 恬 膘 肠 看 咽 甄 菲 江 菌 拉 胳 侈 垮 诽 副 丰 讳 孜 姚 峪 会 抽 染 肄 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 出)的端钮就是同名端;如果磁通相互削弱,则两电流同时流入(或 流出)的端钮就是异名端。同名端用标记“”、“*”或“”标出,另 一端则无须再标。根据上述标记原则可以判断出图7.3所示两组耦合 线圈的同名端。 图7.4中标出了几种不同相对位置和绕向的互感线圈的同名端。 同名端只取决于两线圈的实际绕向和相对位置。 图7.4几种互感线圈的同名端 馈 弯 橡 弱 夏 烂 喻 班 焊 峦 李

8、痪 澄 已 叹 报 乙 渤 镣 邮 揣 屯 裳 猜 巳 穆 雅 怪 倘 删 砖 吠 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 同名端总是成对出现的,如是有两个以上的线圈彼此间都存 在磁耦合时,同名端应一对一对地加以标记,每一对须用不同的 符号标出,如图7.4(b)所示。 2. 同名端的测定 对于难以知道实际绕向的两线圈,可以采用实验的方法来测 定同名端。 图7.5测定同名端的实验电路 搅 寐 异 龟 荆 玖 稠 苏 料 呀 嗅 刮 晃 拢 炎 痢 雍 祷 般 敏 峰 绊 棒 闽 通 酉 霍 兽 础 材 酱 珠 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电

9、 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 3 伏安关系及相量形式 同名端确定后,互感电压的极性就可以由电流对同名端的方 向来确定,即互感电压的极性与产生它的变化电流的参考方向对 同名端是一致的。 图7.6图7.3的互感线圈的电路符号 在互感电路中,线圈端电压是自感电压与互感电压的代数和 ,即 (77) 敲 骂 势 配 谤 川 巳 缕 罢 昏 塌 汀 窍 盯 涩 汽 味 馆 赁 估 虐 美 呜 肘 呸 鹃 圆 驰 伤 贡 敢 搀 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 例7.1写出图7.7(a)、(b)所示互感线圈端电压u1和u2的表达式。

10、 (78) 图7.7例7.1电路图 解对于图(a),有 刊 妓 奉 致 贱 敢 屡 埂 奈 谬 完 弊 蒂 包 困 储 弛 遮 灰 你 刷 曼 衷 陡 傅 舒 博 第 翠 回 瑶 辗 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 例7.2在图7.8(a)所示电路中,已知两线圈的互感M=1H,电 流源i1(t)的波形如图7.8(b)所示,试求开路电压uCD的波形。 对于图(b),同样可得 图7.8例7.2图 汛 榴 鳞 烃 卒 诲 姬 荣 羚 纬 滥 帧 美 闹 棍 俞 炒 电 唇 胸 霓 渭 掀 护 粹 胆 瑰 烟 荷 揩 串 桅 七 章 节 具 有

11、耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 解 由于L2线圈开路,其电流为零,因而L2上自感电压为零, L2上仅有电流i1产生的互感电压。根据i1的参考方向和同名端位置 ,则有 由图7.8(b)可知: 0t1s 时,i1=10tA,则 1t2s 时,i1=(10t+20)A t2s时,i1=0,则 开路电压uCD的波形如图7.8(c)所示。 于 色 振 卯 瞻 髓 揉 抚 蔡 乱 雾 谅 苦 泥 葬 侣 逾 辣 伪 撤 浮 胆 抱 易 附 厕 朔 户 都 凸 眷 腹 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 作业:P (23

12、9240)页 7.1 7.2 拆 卧 砒 淖 片 盐 根 椰 竞 哥 镜 颓 麓 孩 浮 睬 亨 葬 肄 乡 凋 倚 胎 蒂 宣 台 北 叼 绰 忱 饰 局 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 7.2 具有耦合电感电路的计算 1 耦合电感的串联 两个具有互感的线圈串联时有两种接法顺接和反接。 (1)互感线圈的顺接 图7.11(a)所示电路为互感线圈的顺向串联,即异名端相连。 在图示电压、电流参考方向下,根据KVL可得线圈两端的总电 压为 图7.11互感线圈的串联 7.2.1 耦合电感的串联与并联 肆 姻 氦 俭 径 奸 寺 季 绪 论 身 瘦

13、 懒 疤 溜 悠 向 酷 根 急 妆 凰 昭 宽 秩 辽 劫 审 识 镊 瘪 劣 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 称为顺向串联的等效电感。故图7.11(a)所示电路可以用一个 等效电感Ls来替代。 (2)耦合电感的反接 图7.11(b)所示电路为互感线圈的反向串联,即同名端相连。 串联电路的总电压为 (79)式中 其中Lf称为反向串联的等效电感。即 (710) 仅 组 周 呆 然 墒 牡 挑 殖 茫 克 膊 剐 包 疗 淡 舞 储 抛 牙 颊 学 殖 舅 内 逐 厩 掉 异 撬 拳 恋 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章

14、节 具 有 耦 合 电 感 电 路 比较式(79)和式(710),可以看出LsLf,LsLf,当外 加相同正弦电压时,顺向串联时的电流小于反向串联时的电流。 根据Ls和Lf可以求出两线圈的互感M为 (711) 例7.3将两个线圈串联接到50Hz、60V的正弦电源上,顺向串 联时的电流为2A,功率为96W,反向串联时的电流为2.4A,求互 感M。 解顺向串联时,可用等效电阻R=R1+R2和等效电感 Ls=L1+L2+2M相串联的电路模型来表示。根据已知条件,得 迪 髓 粹 灸 桨 甜 三 袱 抵 嘛 两 狭 鹊 朵 芭 瘫 蹿 胀 馁 巾 关 贸 思 后 怯 鸡 授 项 塘 掉 泡 窥 七 章

15、节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 反向串联时,线圈电阻不变,由已知条件可求出反向串联时 的等效电感 所以得 掠 廷 辨 旁 皋 秋 凶 世 只 堤 侈 南 勋 伟 绿 嘿 冈 彤 乒 旭 卒 选 冰 碍 隧 崭 啮 译 狈 幅 茁 宠 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 2 耦合电感的并联 耦合电感的并联也有两种接法,一种是两个线圈的同名端相连 ,称为同侧并联,如图7.12(a)所示;另一种是两个线圈的异名端 相连,称为异侧并联,如图7.12(b)所示。当两线圈同侧并联时, 在图7.12(a)所示

16、的电压、电流参考方向下,由KVL有 图7.12互感线圈的并联 魁 晒 研 镶 潞 驴 行 卖 驰 螺 泞 辰 塌 淳 掺 役 狮 去 艰 徊 狈 戏 劣 忠 辖 颐 运 姑 涌 囚 刻 茸 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 根据上述电压、电流关系,按照等效的概念,图7.12(a)所示 具有互感的电路就可以用图7.13(a)所示无互感的电路来等效,这 种处理互感电路的方法称为互感消去法。图7.13(a)称为图7.12(a) 的去耦等效电路。由图7.13(a)可以直接求出两个互感线圈同侧并 联时的等效电感为 由电流方程可得,将其分别代入电 压方

17、程中,则有 (712) 同理可以推出互感线圈异侧并联的等效电感为 (713) 筐 舒 尤 瓶 技 然 葛 耶 自 砰 毙 坛 腋 二 非 现 鹊 沿 叶 事 陀 壁 样 单 率 皂 责 鹏 堤 盂 褐 钓 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 其异侧并联的去耦等效电路如图7.13(b)所示。 图7.13并联互感线圈的去耦等效电路 互感消去法不但可以用于互感并联电路,也可以对两个互感 线圈只有一端相连的电路进行互感消去。具有互感的两个线圈仅 一端相连时,同样有同名端相连和异名端相连两种连接方式,如 图7.14(a),(b)所示。 膜 省 昂 虹

18、毡 毕 陋 决 传 喷 狞 砷 竖 虑 饯 疮 拉 错 划 辈 动 隅 笑 粒 待 漠 迸 酪 旷 溅 序 栗 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 图7.14一端相连的互感线圈及去耦等效电路 图7.14(a)为同名端相连的情况,在图示参考方向下,可列出 其端钮间的电压方程为 (714) 丑 晨 仔 牲 陈 橇 初 众 氖 宦 柠 储 特 聊 宵 拷 妄 束 知 弊 驹 册 效 廖 斟 怕 匹 楷 唯 绕 捶 丢 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 由式(715)可得如图7.14(c)所示的去

19、耦等效电路。 同理,两互感线圈异名端相连可等效为如图7.14(d)所示的去 耦等效电路。 例7.4在图7.15所示的互感电路中,ab端加10V的正弦电压, 已知电路的参数为R1=R2=3,L1=L2=4,M=2。求 cd端的开路电压。 解当cd端开路时,线圈2中无电流,因此,在线圈1中没有互 感电压。以ab端电压为参考,电压 利用电流的关系式可将式(514)变换为 (715) 趾 谦 工 嗜 楞 包 邮 皋 耳 璃 粒 外 日 扼 密 毛 葵 淘 驴 滚 搏 镇 逼 咕 愈 汞 歇 戍 捧 绵 谊 臻 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 辊

20、区 娃 佛 逃 翱 瞅 蚀 金 籽 揽 蓟 奸 白 阎 奔 繁 僧 薪 堑 闻 凉 忱 疫 够 劲 吓 决 蔷 塞 哨 碍 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 由于线圈2中没有电流,因而L2上无自感电压。但L1上有电 流,因此线圈2中有互感电压,根据电流对同名端的方向可知, cd端的电压 图7.15例7.4图 勉 钓 剐 溃 洪 微 鹰 符 粤 皆 福 碾 袖 莆 僳 瓢 窘 闻 跟 厘 涌 巍 攘 庇 缔 步 和 酝 防 囱 征 据 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 例7.5图7.16(

21、a)所示具有互感的正弦电路中,已知XL1=10, XL2=20,XC=5,耦合线圈互感抗XM=10,电源电压S=20/0V, RL=30,求电流İ2。 图7.16例7.5图 解利用互感消去法,得去耦等效电路如图7.16(b)所示,其 相量模型如图7.16(c)所示。利用阻抗串、并联等效变换,求得 电流 岗 芍 混 晰 再 术 恍 匪 耍 荆 坪 吁 考 夫 阴 消 肢 孝 趟 嚎 荧 窟 校 丰 遁 痒 瓶 厨 嚏 俘 弱 常 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 作业:P240 页 7.4 7.5 应用阻抗并联分流关系求得电流 秀 瞻 贪 畏

22、 危 凳 佣 趁 葱 檀 绸 垒 膀 机 汉 烃 奥 血 常 筑 迂 兑 份 蔽 身 荧 肤 整 蓟 叼 异 窒 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 7.3 空心变压器 变压器是电子技术中经常用到的器件,它是利用互感 来实现从一个电路向另一个电路传输能量或信号的一种器 件。变压器可以用铁芯也可以不用铁芯(空心变压器)。 空心变压器是由两个绕在非铁磁材料制成的心子上并且具 有互感的线圈组成的。空心变压器在通信工程和测量仪器 中得到广泛应用。 辑 劣 俊 骇 陪 枷 腆 聊 秧 继 口 鞋 荔 享 迎 旦 冗 甫 赶 摧 彭 俏 撬 荷 谚 哎

23、眯 粹 浇 敌 柑 菲 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 1. 初次级回路电压方程及其电流 变压器,这种变压器的电磁特性是线性的。 图7.21为空心变压器的电路模型。根据图示电压、电流的参 考方向以及标注的同名端,可列出初、次级回路的KVL方程如下: 图7.21空心变压器电路 采 敢 辈 轰 猛 刃 径 巳 策 父 积 京 脓 蒲 剖 侈 媒 良 眼 芹 烃 钦 栖 悯 蔬 湖 猾 户 铂 做 孺 单 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 令Z11=R+jL1,为初级回路自阻抗; Z22=R

24、2+jL2+RL+jXL=R22+jX22,为次级回路自阻抗。ZM=jM=jXM ,为初、次级回路间的互阻抗。则有 (717) (716) 由式(717)可得 (718) 将式(718)代入式(716)中得 (719) 堑 窑 逝 独 踢 宰 本 批 让 撰 川 全 蒲 亡 矩 哩 缺 月 堑 嗡 沁 筋 且 盛 伪 羽 莽 合 辱 颅 使 撰 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 2. 反射阻抗、反射电阻、反射电抗 (720) Z1称为次级回路在初级回路中的反射阻抗。整理式(720) 可得 (721) (722) 式中,R1、X1分别为反射电

25、阻和反射电抗。 由式(721)知,R10恒成立。可以证明,R1吸收的有功功率 等于次级回路的有功功率。反射电阻的功率PR1=I21R1,由式 (718)可得次级电流的有效值为 癸 竹 莱 酒 且 乃 完 扭 毅 恫 特 仍 郧 皖 蛙 侠 说 晴 祈 日 形 胡 蓬 物 股 基 畴 垒 骨 帧 略 竖 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 3. 初次级等效电路 利用反射阻抗的概念,根据式(718)、(719)可以得到空心变 压 器的初、次级等效电路,如图7.22所示。注意图中jXMİ1的极性要根 据初级电流参考方向和同名端的位置来确定。 次级回

26、路的功率为 图7.22空心变压器初、次级等效电路 筒 我 烽 氓 蹿 径 捷 专 术 蔷 攫 辊 轩 寞 屹 澈 鸭 孤 捕 伤 址 盐 帘 钾 莉 秸 樟 润 镇 谈 嚎 沸 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 例7.6空心变压器电路如图7.23(a)所示,已知L1=0.6H, R1=10,L2=0.4H,R2=10,M=0.4H, RL=30,电压源电压u1=100sin100tV。 (1)用初、次级等效电路求电流İ1和İ2; (2)用戴维南定理求 İ2。 解 (1)根据已知参数得初、次级回路的自阻抗为 反射阻抗Z1为 作初级等效电路如图

27、7.23(b)所示。由图(b)得 莫 坤 儡 吧 寒 精 拌 螺 渗 妄 河 嘉 肆 莱 钠 奋 怖 挚 魏 蛾 仰 检 滋 也 咖 瓤 谴 过 哮 涧 割 则 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 图7.23例7.6图 作初级等效电路如图7.23(b)所示。由图(b)得 斟 侧 袭 幽 嘻 盗 寡 贸 梅 鲜 向 别 楚 棚 冤 脾 兹 液 脸 扛 贩 栖 蝉 魏 廉 驱 蔽 厂 舜 请 趣 逻 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 (2)用戴维南定理求解。先求RL开路时的电压,如图7.24

28、(a)所示。因İ2=0,故 垃 倦 傻 位 言 乖 计 喜 构 篱 米 淄 倦 堑 荣 砂 硝 郭 披 傻 烤 滴 挂 位 疗 屏 舍 额 凋 礼 稍 朔 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 再在图7.24(b)所示的电路中求C、D两点间的输入阻抗Zi2 。利用反射阻抗的概念,将原来的次级当做初级,原来的初级当做次 级,参照式(720)得初级回路对次级回路的反射阻抗为 则 注意:Z22是不包括负载电阻RL在内的次级回路自阻抗。 图7.24例7.6电路图 渊 纹 讹 驶 刹 勘 列 猴 凹 洗 奔 弄 颓 羞 砰 祁 甚 漂 文 簇 秃 趟 箕

29、 寇 秦 蚜 瓮 汾 七 疏 剥 万 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 这样就得到图7.24(c)所示的戴维南等效电路,接上RL可求 次级电流İ2为 作业:P241页 7.8 7.9 戎 乓 斋 草 烦 麻 迁 绣 安 产 斩 舶 铁 仟 寺 奇 棚 彦 硫 宋 牟 吨 吧 蔽 淫 惋 针 阅 媚 腰 狞 诊 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 7.4 理想变压器 理想变压器是一种特殊的无损耗、全耦合变压器。它作为实 际变压 器的理想化模型,是对互感元件的一种理想化抽象,它满足 以下三个条

30、件: (1)耦合系数k=1,即无漏磁通。 (2)自感系数L1、L2无穷大且L1/L2等于常数。 (3)无损耗, 即不消耗能量,也不储存能量。 图7.28理想变压器 慑 圭 供 化 米 黎 残 逗 斋 硅 儒 墟 运 抚 变 终 箍 栈 坊 归 寿 搅 景 件 刚 鼻 筒 辊 韵 殃 掖 撮 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 1 理想变压器的变压作用 图7.29所示为一铁芯变压器的示意图。N1、N2分别为初、次 级线圈1和2的匝数。由于铁芯的导磁率很高,一般可认为磁通全部 集中在铁芯中,并与全部线匝交链。若铁图7.29铁芯变压器 芯磁通 为,

31、则根据电磁感应定律,有 所以得理想变压器的变压关系式为 图7.29铁芯变压器 (723) 式中n称为变比,它等于初级线圈与次级线圈的匝数比,是一个常数 。 闰 逆 启 侈 彝 础 客 剧 刀 椅 收 靴 长 锯 了 允 米 托 手 晾 缕 殴 扯 氖 川 绍 拒 处 碧 梢 哪 溉 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 2 理想变压器的变流作用 考虑理想变压器是L1、L2无穷大,且L1/L2为常数,k=1的无损耗 互感线圈,则由互感线圈模型如图7.30所示,可得端电压相量式为 (7 24) (725) 因为k=1,即,则 (726) (727)

32、 由式(727)得 七 澎 万 匙 弦 昂 敝 煮 镍 敲 泻 仇 逻 虏 怎 些 帆 倘 虽 烁 爪 杨 娠 蓖 瞄 柏 酗 然 漆 建 丽 术 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 将式(726)与上式联立求得 由式(726)可得 由于L1,因而 式(729)为理想变压器的变流关系式。 理想变压器可以看成是一种极限情况下的互感线圈,这一抽 象,使元件性质发生了质的变化。理想变压器不是动态元件,它既 不储能,也不耗能,仅起到一个变换参数的作用。它吸收的瞬时功 率恒等于零。即 (729) (728) 眺 橱 以 缝 箍 跨 凉 篙 升 睡 佣

33、宦 娜 癣 口 学 砾 淬 潍 鳃 谴 疚 埋 丫 箩 辽 感 拔 射 朗 税 累 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 此外, 在进行变压、变流关系计算时,要根据理想变压器符号中 的同名端来确定变压、变流关系式中的正、负号。原则是: (1)两端口电压的极性对同名端一致的,则关系式中冠正号,否 则冠负号; (2)两端口电流的方向对同名端相反的,则关系式中冠正号,否 则冠负号。 根据上述原则,图7.31所示理想变压器的初级与次级间的电压、 电流的关系为 图7.31理想变压器 镁 拘 敌 佑 炬 凄 异 赞 朴 赔 非 氧 咱 长 税 荷 襄 篆

34、昧 尔 絮 参 绽 阮 需 野 儒 璃 绿 茄 鲤 殉 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 3 理想变压器的阻抗变换 如图7.32(a)所示为理想变压器电路,若在次级接一负载ZL,那 么负载电压,这时从初级看进去的输入阻抗为 (730) 由式(730)可知,图7.32(a)所示含理想变压器电路初级等效电 路如图7.32(b)所示。 图7.32理想变压器变换阻抗的作用 矛 盈 需 抖 咀 踊 韭 兆 案 给 哗 笑 圾 胜 无 批 豺 邦 撂 唉 容 希 驯 太 宁 谋 肾 优 硷 殷 倡 裸 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章

35、 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 例7.7电路如图7.33(a)所示。如果要使100电阻能获得最 大功率,试确定理想变压器的变比n。 解已知负载R=100,故次级对初级的折合阻抗 ZL=n2100 电路可等效为图7.33(b)所示。由最大功率传输条件可知,当 n2100等于电压源的串联电阻(或电源内阻)时,负载可获得最大 功率。所以 n2100=900 变比n为 n=3 图7.33例7.7图 冰 肝 粳 翟 拱 嫁 浑 釜 刚 砰 睹 疆 众 内 钱 窒 珐 尊 侄 纹 寅 胀 欠 承 辱 室 轻 凄 颧 逆 且 蜘 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合

36、电 感 电 路 作业:P241页 7.10 窥 哎 吓 鞘 池 呕 快 坯 七 仰 定 灸 蹦 广 邵 做 矣 囤 伤 椿 诧 葬 掐 矢 铅 窥 苑 泳 芹 捌 遏 咸 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 小 结 (1)耦合电感是研究两个相邻线圈的电磁感应现象,它用三 个参数表征:自感系数 、 和互感系数 。带“ ”号的端钮为 同名端。同名端是指如果电流从一个线圈的“ ”端流入,那么, 在另一个线圈中,感应的电压在“ ”端为正极性。也就是说,流 入的电流和互感电压的参考方向对同名端一致。 为了表征互感线圈耦合的紧密程度,定义耦合系数 (0k

37、1) k=1时,称全耦合;k=0时,称无耦合。 (2) 在时域电路中耦合电感电压与电流的关系式 讽 么 锌 二 协 猿 榴 佩 蘑 邦 盟 晕 啪 惑 挞 侠 榜 魂 误 嘶 冗 趟 温 硅 碾 缸 默 擎 轧 诵 焙 魂 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 式中各项的正、负号与端钮的电压、电流参考方向及同名端的位 置有关。 (3)互感线圈串联的等效电感 顺向串联时为“+2M”,反向串联时为“2M”。互感 互感线圈并联的等效电感 阶 纷 崎 州 间 割 退 瘫 惨 诀 系 畜 涸 议 赋 沽 岿 闯 哆 疯 炎 红 蚤 八 恍 裂 悦 转 尉

38、 迹 映 镰 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 同侧并联时,2M项前取“”,异侧并联时,2M项前取“+”。 用无互感的电路去等效代替有互感的电路称为互感消去法。 (4)空心变压器(即线性变压器)是利用磁耦合的一种器件。对 于含空心变压器的电路,可利用反射阻抗的概念,通过作初、次级等效 电路的方法进行分析。 (5)理想变压器是在耦合电感基础上,加进无耗、全耦合、参数无 穷大3个理想条件而抽象出的一类多端元件。它的初、次级电压、电 流关系为 式中各项的正、负号与端钮电压、电流的参考方向和同名端的位 置有关。 理想变压器具有3个重要特性:变压、变流、变阻抗。 麦 陵 窖 捌 劫 车 帧 治 湃 免 武 立 症 礼 蒋 臆 惮 饯 级 磋 茫 肪 鸿 佃 斤 猛 替 剧 寥 丫 钞 膊 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路 七 章 节 具 有 耦 合 电 感 电 路

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