《电路》第五版邱关源第十章ppt课件.ppt

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1、第十章第十章 含有耦合电感的电路含有耦合电感的电路首首 页页本章重点本章重点互感互感10-1含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算10-2耦合电感的功率耦合电感的功率10-3变压器原理变压器原理10-4理想变压器理想变压器10-5l重点重点 1. 1.互感和互感电压互感和互感电压 2. 2.有互感电路的计算有互感电路的计算 3. 3.变压器和理想变压器原理变压器和理想变压器原理返 回10-1 互感互感 耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中，耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中，如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的变压器等都

2、是耦合电感元件，熟流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟悉这类多端元件的特性，掌握包含这类多端元件悉这类多端元件的特性，掌握包含这类多端元件的电路问题的分析方法是非常必要的。的电路问题的分析方法是非常必要的。下 页上 页返 回下 页上 页变压器变压器返 回下 页上 页电力变压器电力变压器返 回下 页上 页三相电力变压器三相电力变压器返 回下 页上 页小变压器小变压器返 回下 页上 页调压器调压器整流器整流器牵引电磁铁牵引电磁铁电流互感器电流互感器返 回1. 1. 互感互感线圈线圈1中通入电流中通入电流i1时，在线圈时，在线圈1中产生磁通，中产生磁通，同时，有部分磁通穿过临近线圈同时，有部分

3、磁通穿过临近线圈2，这部分磁通称，这部分磁通称为互感磁通。两线圈间有磁的耦合。为互感磁通。两线圈间有磁的耦合。下 页上 页 21+u11+u21i111N1N2定义定义 ：磁通链磁通链 ， =N返 回空心线圈空心线圈， 与与i 成正比。当只有一个线圈时：成正比。当只有一个线圈时： 当两个线圈都有电流时，每一线圈的磁通链当两个线圈都有电流时，每一线圈的磁通链为自感磁通链与互感磁通链的代数和：为自感磁通链与互感磁通链的代数和： )(H 2112亨亨为互感系数，单位为互感系数，单位称称MM 、 M值与线圈的形状、几何位置、空间媒值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关，满足质有关，

4、与线圈中的电流无关，满足M12=M21。 L 总为正值，总为正值，M 值有正有负。值有正有负。下 页上 页注意 返 回1 = 11=L1i1 L1 为自感系数，单位为自感系数，单位 H(亨亨)1 = 11 12= L1i1 M12 i22 = 22 21= L2i2 M21 i12. 2. 耦合系数耦合系数 用耦合系数用耦合系数k 表示两个线表示两个线圈磁耦合的紧密程度。圈磁耦合的紧密程度。k=1 称全耦合称全耦合: : 漏磁漏磁 1 = 2=011= 21 ，22 =12满足：满足： 耦合系数耦合系数 k 与线圈的结构、相互几何位置、与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关。空间磁介质有关

5、。下 页上 页注意 返 回121defLLMk1)(2211211222112121221iLiLMiMiLLMLLMk互感现象互感现象利用利用变压器：信号、功率传递变压器：信号、功率传递避免避免干扰干扰克服：合理布置线圈相互位置或增加屏蔽减少互感克服：合理布置线圈相互位置或增加屏蔽减少互感 作作 用。用。下 页上 页返 回下 页上 页电抗器电抗器返 回下 页上 页电抗器磁场电抗器磁场铁磁材料屏蔽磁场铁磁材料屏蔽磁场返 回当当i1为时变电流时，磁通也将随时间变化，从为时变电流时，磁通也将随时间变化，从而在线圈两端产生感应电压。而在线圈两端产生感应电压。 dddd111111tiLtu当当i1、

6、u11、u21方向与方向与 符合右手螺旋符合右手螺旋法则法则时，时，根据电磁感应定律和楞次定律有根据电磁感应定律和楞次定律有tiMtudd dd 12121自感电压自感电压互感电压互感电压3. 3. 耦合电感上的电压、电流关系耦合电感上的电压、电流关系下 页上 页 当两个线圈同时通以电流时，每个线圈两当两个线圈同时通以电流时，每个线圈两端的电压均包含自感电压和互感电压。端的电压均包含自感电压和互感电压。返 回在正弦交流电路中，其相量形式的方程为在正弦交流电路中，其相量形式的方程为 11 12212 2jjjjULIMIUMIL I tiLtiMuuutiMtiLuuudd dd dd dd22

7、12221221112111 2121112111 iMiL 1212221222 iMiL下 页上 页返 回 两线圈的自感磁通链和互感磁通链方向一两线圈的自感磁通链和互感磁通链方向一致，互感电压取正，否则取负。表明互感电压致，互感电压取正，否则取负。表明互感电压的正、负：的正、负： （1）与电流的参考方向有关。与电流的参考方向有关。 （2）与线圈的相对位置和绕向有关。与线圈的相对位置和绕向有关。下 页上 页注意 返 回4.4.互感线圈的同名端互感线圈的同名端对自感电压，当对自感电压，当u, i 取关联参考方向，取关联参考方向，u、i与与 符合右手螺旋法则，其表达式为符合右手螺旋法则，其表达式

8、为 dddd dd 111111111tiLtNtu 上式说明，对于自感电压由于电压、电流为上式说明，对于自感电压由于电压、电流为同一线圈上的，只要参考方向确定了，其数学描同一线圈上的，只要参考方向确定了，其数学描述便可容易地写出，可不用考虑线圈绕向。述便可容易地写出，可不用考虑线圈绕向。下 页上 页返 回i1u11对互感电压，因产生该电压的电流在另一线圈对互感电压，因产生该电压的电流在另一线圈上，因此，要确定其符号，就必须知道两个线圈上，因此，要确定其符号，就必须知道两个线圈的绕向。这在电路分析中显得很不方便。的绕向。这在电路分析中显得很不方便。为解决为解决这个问题引入同名端的概念。这个问题

9、引入同名端的概念。下 页上 页 当两个电流分别从两个线圈的对应端子同当两个电流分别从两个线圈的对应端子同时流入或流出，若所产生的磁通相互加强时，时流入或流出，若所产生的磁通相互加强时，则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。 同名端同名端返 回tiMutiMudd dd1313112121* 线圈的同名端必须两两确定。线圈的同名端必须两两确定。下 页上 页注意 +u11+u2111 0N1N2+u31N3 返 回i1i2i3确定同名端的方法：确定同名端的方法：(1)当两个线圈中电流同时由同名端流入当两个线圈中电流同时由同名端流入( (或流出或流出) )时

10、，两个电流产生的磁场相互增强。时，两个电流产生的磁场相互增强。*112233* 例例(2)当随时间增大的时变电流从一线圈的一端流入当随时间增大的时变电流从一线圈的一端流入时，将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。时，将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。下 页上 页返 回i1122+V 同名端的实验测定：同名端的实验测定：*电压表正偏。电压表正偏。0 dd , 0 dd 22tiMuti如图电路，当闭合开关如图电路，当闭合开关 S 时，时，i 增加，增加， 当两组线圈装在黑盒里，只引出四个端线当两组线圈装在黑盒里，只引出四个端线组，要确定其同名端，就可以利用上面的结论组，要确定其同名端，就可以

11、利用上面的结论来加以判断。来加以判断。下 页上 页RS+-i返 回i1122由同名端及由同名端及u、i参考方向确定互感线圈的特性方程参考方向确定互感线圈的特性方程 有了同名端，表示两个线圈相互作用时，就有了同名端，表示两个线圈相互作用时，就不需考虑实际绕向，而只画出同名端及不需考虑实际绕向，而只画出同名端及u、i参考参考方向即可。方向即可。tiMudd121tiMudd121下 页上 页返 回i1*u21+Mi1*u21+MtiMtiLudddd2111tiLtiMudddd2212tiMtiLudddd2111tiLtiMudddd2212例例1-1写写出出图图示示电电路路电电压、压、电电流

12、流关关系系式式下 页上 页返 回i1*L1L2+_u1+_u2i2Mi1*L1L2+_u1+_u2i2Mi1*L1L2+_u1+_u2i2Mi1*L1L2+_u1-+u2i2M解解例例1-221O10i1/At/sttttiMtu2s 0s2s 1 V10s 10 V10dd)(12解解ttttttiLiRtu2s V 0s2s 1 V)150 100(s 10 V)50 100(dd)(111ttttti2s A 0s2s 1A )1020(s 10 A 101下 页上 页返 回)()(H,1,H2,H5,102211tutuMLLR和和求求已知已知已知已知 。 MR1R2i1*L1L2+_

13、u+_u21010-2 含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算1. 1. 耦合电感的串联耦合电感的串联顺接串联顺接串联iRtiMtiLtiMtiLiRu2211ddddddddMLLLRRR2 2121去耦等效电路去耦等效电路下 页上 页tiLRidd tiMLLiRRdd)2()( 2121返 回iM*u2+R1R2L1L2u1+u+iRLu+反接串联反接串联MLLLRRR2 2121tiLRitiMLLiRRiRtiMtiLtiMtiLiRudddd)2()( dddddddd21212211下 页上 页注意 返 回iM*u2+R1R2L1L2u1+u+iRLu+02 21MLLL)

14、(2121LLM顺接一次，反接一次，就可以测出互感：顺接一次，反接一次，就可以测出互感：4反顺LLM全耦合时全耦合时 21LLM 221212121)( 2 2LLLLLLMLLL当当 L1=L2 时时 , M=L4M 顺接顺接0 反接反接L=互感的测量方法：互感的测量方法：下 页上 页返 回在正弦激励下：在正弦激励下：* )2(j)(2121IMLLIRRU下 页上 页返 回1 UjL1jL22 UjM U I+R1+R2 I 1IR 1jIL jIM 2IR 2jIL jIM1 U2 U U I 1IR 1jIL jIM 2IR 2jIL jIM1 U2 U U相量图：相量图：(a) 顺接

15、顺接(b) 反接反接下 页上 页返 回* 1 UjL1jL22 UjM U I+R1+R2 同名端的实验测定：同名端的实验测定：思考题思考题 两互感线圈装在黑盒子里，只引出四个端两互感线圈装在黑盒子里，只引出四个端子，现在手头有一台交流信号源及一只万用表，子，现在手头有一台交流信号源及一只万用表，试用试验的方法判别两互感线圈的同名端。试用试验的方法判别两互感线圈的同名端。下 页上 页黑黑盒盒子子返 回同侧并联同侧并联tiMtiLudddd211tiMLLMLLudd2)(21221i = i1 +i2 解得解得u, i 的关系的关系2. . 耦合电感的并联耦合电感的并联tiMtiLudddd1

16、22下 页上 页返 回* *Mi2i1L1L2ui+如全耦合：如全耦合：L1L2=M2当当 L1L2 ，Leq=0 ( (短路短路) )当当 L1=L2 =L ， Leq=L ( (相当于导线加粗，电感不变相当于导线加粗，电感不变) ) 等效电感：等效电感：去耦等效电路去耦等效电路下 页上 页返 回0 2)(21221eqMLLMLLLLequi+ 异侧并联异侧并联tiMtiLudddd211i = i1 +i2 tiMtiLudddd122tiMLLMLLudd2)(21221解得解得u, i 的关系：的关系：等效电感：等效电感：下 页上 页返 回*Mi2i1L1L2ui+0 2)(2122

17、1eqMLLMLLL3. .耦合电感的耦合电感的T型等效型等效同名端为共端的同名端为共端的T型去耦等效型去耦等效21113 jjIMILU12223 jjIMILU21 III j)(j11IMIML j)(j22IMIML下 页上 页返 回3*jL1 I1 I2 I12jL2j M3 I1 I2 I12j(L1-M)j(L2-M)jM异名端为共端的异名端为共端的T型去耦等效型去耦等效21113 jjIMILU12223 jjIMILU21 III j)(j11IMIML j)(j22IMIML下 页上 页返 回3*jL1 I1 I2 I12jL2j M3 I1 I2 I12j(L1+M)j(

18、L2+M)-jM下 页上 页返 回* *Mi2i1L1L2ui+(L1-M)M(L2-M)i2i1ui+* *Mi2i1L1L2u1+u2+* *Mi2i1L1L2u1+u2+(L1-M)1i2iM(L2-M)4. 受控源等效电路受控源等效电路2111 jjIMILU1222 jjIMILU下 页上 页返 回* *Mi2i1L1L2u1+u2+j L11 I2 Ij L21 jIM+2jIM+1U2U例例2-1 ab L求等效电感求等效电感Lab=5HLab=6H解解下 页上 页返 回M=3H6H2H0.5H4HabM=4H6H2H3H5HabM=1H9H7H-3H2H0.5Hab4H3H2H

19、1Hab3H5. . 有互感电路的计算有互感电路的计算在正弦稳态情况下，有互感的电路的计算仍应用在正弦稳态情况下，有互感的电路的计算仍应用前面介绍的相量分析方法。前面介绍的相量分析方法。注意互感线圈上的电压除自感电压外，还应包含注意互感线圈上的电压除自感电压外，还应包含互感电压。互感电压。一般采用支路法和回路法计算。一般采用支路法和回路法计算。下 页上 页例例2-2列写电路的回路列写电路的回路电流方程。电流方程。返 回MuS+CL1L2R1R2*+ki1i1S3231111)(jj)j(UIIMILILR21313132222)(jj)j(I kIIMILILR0)(j)(jjj)1jjj (

20、23132211321IIMIIMILILICLL解解下 页上 页返 回MuS+CL1L2R1R2*+ki1i1例例2-3求图示电路的开路电压。求图示电路的开路电压。)2(j31311s1 MLLRUI)2(j)(j jjjj31311s312312313131123112ocMLLRUMMMLILIMIMIMU解法解法1 1下 页上 页返 回M12+_+_sUocU*M23M31L1L2L3R11I作出去耦等效电路，作出去耦等效电路，( (一对一对消一对一对消):):解法解法2 2下 页上 页返 回M12*M23M31L1L2L3L2M12 M23M31L1M12 +M23L3+M12 M2

21、3L1M12 +M23 M13 L2M12M23 +M13 L3+M12M23 M13 *M23M31L1M12L2M12L3+M12)2(j31311s1 MLLRUI)2(j)(j31311s3123123ocMLLRUMMMLU下 页上 页返 回L1M12 +M23 M13 L2M12M23 +M13 L3+M12M23 M13 +_+_sUocUR11 I例例2-4图示互感电路已处于稳态，图示互感电路已处于稳态，t = 0 时开关打开，时开关打开，求求t 0时开路电压时开路电压u2(t)。下 页上 页解解 二次回路开路，对一次回路无影响，开路电压二次回路开路，对一次回路无影响，开路电压

22、u2(t)中只有互感电压。先应用三要素法求电流中只有互感电压。先应用三要素法求电流i(t)。A1A21151010011040)0()0(ii返 回*0.2H0.4HM=0.1H+1040Vu2+10510i0ts01. 0s202 . 0t ( )0i100( )( ) (0 )( )eeAtti tiiiVe10V)e (dd1 . 0dd)(1001002ttttiMtu下 页上 页返 回*0.2H0.4HM=0.1H10u2+-1010-3 耦合电感的功率耦合电感的功率 当耦合电感中的施感电流变化时，将出现变化当耦合电感中的施感电流变化时，将出现变化的磁场，从而产生电场（互感电压），耦

23、合电感通的磁场，从而产生电场（互感电压），耦合电感通过变化的电磁场进行电磁能的转换和传输，电磁能过变化的电磁场进行电磁能的转换和传输，电磁能从耦合电感一边传输到另一边。从耦合电感一边传输到另一边。 下 页上 页例例3-1求图示电路的复功率。求图示电路的复功率。 返 回* *jL11 I2 IjL2j M+s UR1R2s2111 j)j(UIMILR0)j(j2221ILRIM下 页上 页*221 22220j(j)SMI IRL I 返 回* *jL11 I2 IjL2j M+s UR1R2*2*1S 11112 1(j)jSU IRL IMI I *1s1IUS下 页上 页 *21jIIM

24、线圈线圈1中中互感电压耦合的复功率互感电压耦合的复功率*12jIIM线圈线圈2中中互感电压耦合的复功率互感电压耦合的复功率注意 两个互感电压耦合的复功率为虚部同号、实部两个互感电压耦合的复功率为虚部同号、实部异号，这一特点是耦合电感本身的电磁特性所异号，这一特点是耦合电感本身的电磁特性所决定的决定的。耦合功率中的有功功率相互异号，表明有功功耦合功率中的有功功率相互异号，表明有功功率从一个端口进入，必从另一端口输出，这是率从一个端口进入，必从另一端口输出，这是互感互感M非耗能特性的体现。非耗能特性的体现。返 回下 页上 页耦合功率中的无功功率同号，表明两个互感电耦合功率中的无功功率同号，表明两个

25、互感电压耦合功率中的无功功率对两个耦合线圈的影压耦合功率中的无功功率对两个耦合线圈的影响的性质是相同的，即，当响的性质是相同的，即，当M起同向耦合作用起同向耦合作用时，它的储能特性与电感相同，将使耦合电感时，它的储能特性与电感相同，将使耦合电感中的磁能增加；当中的磁能增加；当M起反向耦合作用时，它的起反向耦合作用时，它的储能特性与电容相同，将使耦合电感的储能减储能特性与电容相同，将使耦合电感的储能减少。少。注意 返 回10-4 变压器原理变压器原理 变压器由两个具有互感的线圈构成，一个线圈变压器由两个具有互感的线圈构成，一个线圈接向电源，另一线圈接向负载，变压器是利用互感接向电源，另一线圈接向

26、负载，变压器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来实现从一个电路向另一个电路传输能量或信号的器件。当变压器线圈的心子为非铁磁材料时，称空器件。当变压器线圈的心子为非铁磁材料时，称空心变压器。心变压器。1.1.变压器电路（工作在线性段）变压器电路（工作在线性段）一次回路一次回路二次回路二次回路下 页上 页返 回Z=R+jX* *jL11 I2 IjL2j M+s UR1R22. 2. 分析方法分析方法方程法分析方程法分析令令 Z11=R1+j L1， Z22=(R2+R)+j( L2+X)回路方程：回路方程：s2111 jUIMIZ0j 2221IZIM下 页上 页返 回jMZ

27、=R+jX* *jL11 I2 IjL2+s UR1R2 s1112(j)jRL IMIU0)j(j2221IZLRIM- )(22211s1 ZMZUI222111si)( ZMZIUZ1122211s2222211s2)(1j )(j ZMZZUMZZMZUMI等效电路法分析等效电路法分析下 页上 页1 I+s UZ11222)(ZM+oc U2 IZ22112)(ZM一次侧一次侧等效电等效电路路二次侧二次侧等效电等效电路路返 回根据以上表示式得等效电路。根据以上表示式得等效电路。lllXRXRXMXRRMXRMZMZjj j)(22222222222222222222222222222l

28、RlX11i ,ZZ 当二次回路侧开路时当二次回路侧开路时二次侧对一次侧的引入阻抗。二次侧对一次侧的引入阻抗。引入电阻。恒为正引入电阻。恒为正 , , 表示二次回路吸收表示二次回路吸收的功率是靠一次回路供给的。的功率是靠一次回路供给的。引入电抗。引入电抗。负号反映了引入电抗与二次负号反映了引入电抗与二次回路电抗的性质相反。回路电抗的性质相反。 下 页上 页lZ1 I+s UZ11222)(ZM一次侧等效电路一次侧等效电路注意 返 回引入阻抗反映了二次回路对一次回路的影响。引入阻抗反映了二次回路对一次回路的影响。一、二次回路虽然没有电的连接，但互感的作用使一、二次回路虽然没有电的连接，但互感的作

29、用使二次回路产生电流，这个电流又影响一次回路的电二次回路产生电流，这个电流又影响一次回路的电流、电压。流、电压。能量分析能量分析电源发出有功功率电源发出有功功率 P= I12(R1+Rl)I12R1 消耗在一次侧；消耗在一次侧；I12Rl 消耗在二次侧消耗在二次侧 2221jIZIM证证明明22222222212)()(IXRIM2222221222222222)(PIRIXRRM下 页上 页返 回111socjj IMZUMU112)(ZM一次侧对二次侧的引入阻抗。一次侧对二次侧的引入阻抗。 利用戴维宁定理可以求得变压器的二利用戴维宁定理可以求得变压器的二次侧等效电路次侧等效电路 。二次侧开

30、路时，一次电流在二二次侧开路时，一次电流在二次侧产生的互感电压。次侧产生的互感电压。下 页上 页二次侧等效电路二次侧等效电路+oc U2 IZ22112)(ZM注意 去耦等效法分析去耦等效法分析 对含互感的电路进行去耦等效，再进行分析。对含互感的电路进行去耦等效，再进行分析。返 回已知已知 Us=20 V , 一次侧引入阻抗一次侧引入阻抗 Zl=(10j10)。求求: : ZX 并求负载获得的有功功率。并求负载获得的有功功率。10j1010j4X2222ZZMZl )8 . 9 j2 . 0(XZ负载获得功率：负载获得功率： W101010202lRRPP）（引 W104 , 2s11*RUP

31、ZZl实际是最佳匹配：实际是最佳匹配：例例4-1解解下 页上 页(10+j10)Zl+s U返 回*j102 Ij10j2+s U10ZX L1=3.6H , L2=0.06H , M=0.465H , R1=20 , R2=0.08 , RL=42 , 314rad/s,. , :21II求求应用一次应用一次等效电路等效电路)4 .1130j20( j1111LRZ )85.18j08.42( j2222LRRZL例例4-2解法解法1下 页上 页1 I+s UZ11222)(ZM返 回)8188j422(1 .2411.461462222.ZXZMl*jL11 I2 IjL2j M+R1R2

32、RLsUos115 0 VU 下 页上 页返 回1 I+s UZ11222)(ZMA9 .64111. 0A8 .188j4224 .1130j200115 11s1lZZUIA1351. 0A1 .2411.461 .252 .16 A85.18j08.429 .64111. 0146jj2212ZIMI应用二次等效电路应用二次等效电路解法解法2下 页上 页85.18j4 .1130j20146)(2112ZMA353. 085.18j08.425 .18joc2UI返 回+oc U2 IZ22112)(ZMV085.14V4 .1130j200115146j jjj11s1ocLRUMIM

33、U例例4-3全耦合电路如图，求全耦合电路如图，求ab端的等效阻抗。端的等效阻抗。解法解法1111j LZ222j LZ22222j)(LMZMZl)1 (j)1 (j jj21212122111abkLLLMLLMLZZZl下 页上 页返 回*L1aM+s UbL2解法解法2画出去耦等效电路画出去耦等效电路 )(221abLMLMMLL下 页上 页返 回*L1aM+s UbL2L1M L2M+ sUMab)1 ( )1 ( 2121212221kLLLMLLMLL)1 (j21abkL Z例例4-4L1=L2=0.1mH , M=0.02mH , R1=10 , C1=C2=0.01F 问问：

34、R2=？能吸收最大功率能吸收最大功率, , 求最大功率。求最大功率。V 010osU解法解法110)1 j(11111CLRZ222222)1 j(RCLRZ 106rad/s,10021LL1001121CC 20M下 页上 页返 回jL1jL2jMR1R2*+s U1/jC21/jC12222400)(RZMZl应用一次等效电路应用一次等效电路当当21140010RZZlR2=40 时吸收最大功率时吸收最大功率W5 . 2W104102maxP下 页上 页102400R1 I+s U返 回解法解法2 应用二次等效电路应用二次等效电路4010400)(112ZMZlV20jV101020jj

35、11socZUMU当当402RZl时吸收最大功率时吸收最大功率下 页上 页R2+oc U2 I40)(112ZM返 回W5 . 2W044202maxP解解例例4-5tcostu,CM,L2100)(201120S2已已知知 问问Z为何值时其上获得最为何值时其上获得最大功率，求出最大功率。大功率，求出最大功率。判定互感线圈的同名端判定互感线圈的同名端下 页上 页*uS(t)Z100 CL1L2M返 回jL1 R + sUIMZ*jL2 1/jC 作去耦等效电路作去耦等效电路下 页上 页返 回jL1 R + sUIMZ*jL2 1/jC + Zj100j20j20100j(L-20)100 0+

36、 Zj100100j(L-20)100 050j50100j100100j100eq）（Z)50j50(*eq ZZW25W4eqocmaxRUP下 页上 页返 回j100100j(L-20)ZeqV45250V100j100100100j100j100100jsocUUuoc+ j100100j(L-20)100 010-5 理想变压器理想变压器 121LLMk1.1.理想变压器的三个理想化条件理想变压器的三个理想化条件 理想变压器是实际变压器的理想化模型，是对互理想变压器是实际变压器的理想化模型，是对互感元件的理想科学抽象，是极限情况下的耦合电感。感元件的理想科学抽象，是极限情况下的耦合电

37、感。全耦合全耦合无损耗无损耗线圈导线无电阻，做心子的铁磁线圈导线无电阻，做心子的铁磁材料的磁导率无限大。材料的磁导率无限大。参数无限大参数无限大111,2,22, LNL L MnLN 但但下 页上 页返 回 以上三个条件在工程实际中不可能满足，以上三个条件在工程实际中不可能满足，但在一些实际工程概算中，在误差允许的范围内，但在一些实际工程概算中，在误差允许的范围内，把实际变压器当作理想变压器对待，可使计算过程把实际变压器当作理想变压器对待，可使计算过程简化。简化。下 页上 页注意 2.2.理想变压器的主要性能理想变压器的主要性能变压关系变压关系2211211ktNtudddd111tNtud

38、ddd222返 回i1122N1N2nNNuu2121若若下 页上 页注意 nNNuu2121返 回理想变压器模型理想变压器模型*n:1+_u1+_u2*n:1+_u1+_u2变流关系变流关系tiMtiLudddd2111)(d)(1)(210111tiLMuLtit考虑理想化条件：考虑理想化条件： 121LLMk11212, N NLL Ln0nLLLM1121下 页上 页)(1)(21tinti返 回*+_u1+_u2i1L1L2i2M*n:1+_u1+_u2理想变压器模型理想变压器模型i1i2若若i1、i2一个从同名端流入，一个从同名一个从同名端流入，一个从同名端流出，则有端流出，则有下

39、 页上 页注意 )(1)(21tinti变阻抗关系变阻抗关系ZnIUnInUnIU22222211)( /1注意 理想变压器的阻抗变换只改变阻抗的理想变压器的阻抗变换只改变阻抗的大小，不改变阻抗的性质。大小，不改变阻抗的性质。n2Z+1 U返 回*+_u1+_u2i1L1L2i2M+_1 I2 I2 U1 UZ*n:1+_理想变压器的特性方程为代数关系，因理想变压器的特性方程为代数关系，因此它是无记忆的多端元件。此它是无记忆的多端元件。 21nuu 211ini0)(111112211niuniuiuiup理想变压器既不储能，也不耗能，在理想变压器既不储能，也不耗能，在电路中只起传递信号和能量

40、的作用。电路中只起传递信号和能量的作用。功率性质功率性质下 页上 页表明 返 回*n:1+_u1+_u2i1i2例例5-1已知电源内阻已知电源内阻RS=1k，负载电阻，负载电阻RL=10。为。为使使RL获得最大功率，求理想变压器的变比获得最大功率，求理想变压器的变比n。当当 n2RL=RS 时匹配，即时匹配，即10n2=1 000n2=100， n=10下 页上 页n2RL+uSRS解解应用变阻抗性质应用变阻抗性质返 回RLuSRS*n:1+_例例5-2 2 U求求电电压压列方程列方程 10121UU2110II05022 UI解得解得下 页上 页解法解法1返 回V033.332 U01011

41、1 UI1 I2 I+2 U1 : 1050o10 0 V1*+_阻抗变换阻抗变换0 012IIV33.33 101112UUnU戴维宁等效戴维宁等效:ocU求求下 页上 页2150)101(2L2Rn返 回解法解法2解法解法31 I2 I+oc U1 : 10V0101*+_ V310V212/110101UV01001010 s1ocUUU1 I+1 Uo10 0 V1n2RL+求求 Req：Req=1021=100戴维宁等效电路：戴维宁等效电路：下 页上 页返 回Req1 : 101*+2 UV010010050+V033.33V505010001002U2 10n1.5+ 32U 1U

42、例例5-3已知图示电路的等效阻抗已知图示电路的等效阻抗Zab=0.25，求理想变，求理想变压器的变比压器的变比n。解解应用阻抗变换应用阻抗变换外加电源得外加电源得 10)3(221nUIU)105 . 1 ()3(22nUIU 21UnU130102nInU 130105 . 125. 02abnnIUZ下 页上 页 n=0.5 n=0.25 I+U返 回Zabn : 11.510+ 32U 2U*例例5-5求电阻求电阻R 吸收的功率。吸收的功率。解解应用回路法应用回路法 21UnU211InI1s1 UUI2322UII解得解得123s322UIInnnnUI23) 121 (s32RIP nnnUI12/3)2/1 (s232III上 页返 回1 I2 I* * +2 U+1 U1 : 10+sU11R=11