第12章耦合电感和理想变压器PPT讲稿.ppt

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1、第12章耦合电感和理想变压器1第1页，共100页，编辑于2022年，星期一 耦合电感耦合电感和和理想变压器理想变压器也是两种理想也是两种理想的多端元件，它们是构成实际变压器电的多端元件，它们是构成实际变压器电路模型的必不可少的元件。路模型的必不可少的元件。在实际电路中，如收音机、电视机中在实际电路中，如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟悉这类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

2、的。2第2页，共100页，编辑于2022年，星期一第十二章作业第十二章作业12 3,12 4,12 11,12 19,3第3页，共100页，编辑于2022年，星期一下 页上 页变压器变压器返 回4第4页，共100页，编辑于2022年，星期一下 页上 页有载调压变压器有载调压变压器返 回5第5页，共100页，编辑于2022年，星期一下 页上 页调压器调压器电流互感器电流互感器返 回小变压器小变压器6第6页，共100页，编辑于2022年，星期一第十二章第十二章 耦合电感和理想变压器耦合电感和理想变压器121 耦合电感的耦合电感的VAR122 耦合电感的串并联及去耦合等效耦合电感的串并联及去耦合等效

3、123 空心变压器电路的分析空心变压器电路的分析124 理想变压器理想变压器125 实际变压器实际变压器7第7页，共100页，编辑于2022年，星期一121 耦合电感的耦合电感的VAR12.1.1 耦合电感耦合电感12.1.2 互感系数互感系数12.1.3 耦合系数耦合系数12.1.4 耦合电感的耦合电感的VAR12.1.5 同名端同名端8第8页，共100页，编辑于2022年，星期一 12.1.112.1.1 耦合电感耦合电感 2、自电感、自电感一、电感一、电感L 1、自磁通与自磁链：自磁通与自磁链：指由线圈本身的电流在指由线圈本身的电流在自己线圈中产生的磁通与磁自己线圈中产生的磁通与磁链。链

4、。3、自感电压、自感电压第9页，共100页，编辑于2022年，星期一二、耦合电感元件：二、耦合电感元件：指由两个或两个以上相互有磁指由两个或两个以上相互有磁链联系的电感构成的耦合元件，又称互电感元件，链联系的电感构成的耦合元件，又称互电感元件，简称互感。简称互感。第10页，共100页，编辑于2022年，星期一三、互磁链与互磁通三、互磁链与互磁通:12N1 12 21N2 21 指线圈指线圈1（2）中电流在线圈）中电流在线圈2（1）中产生的）中产生的磁链为互磁链。磁链为互磁链。第11页，共100页，编辑于2022年，星期一 互互磁磁链链 21与与i1之之比比称称为为线线圈圈1对对线线圈圈2的的互

5、互感系数感系数M21，简称互感，单位为享（简称互感，单位为享（H）;互互磁磁链链 12与与i2之之比比称称为为线线圈圈2对对线线圈圈1的的互互感系数感系数M12。12.1.212.1.2 互感系数互感系数 M值与线圈的形状、几何位值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关，满足中的电流无关，满足M12=M21 L 总为正值，总为正值，M 值有正有负。值有正有负。注意 12第12页，共100页，编辑于2022年，星期一描述耦合电感元件要用三个量：描述耦合电感元件要用三个量：从以上可以得到：从以上可以得到：13第13页，共100页，编辑于2022年，星期一k

6、0.5为松耦合为松耦合0.5k1时，时，,当当n1时，时，77第77页，共100页，编辑于2022年，星期一 改改变变n，可可起起到到阻阻抗抗变变换换的的作作用用，实实现现与电源的阻抗匹配。与电源的阻抗匹配。1：n+u2 2u2 2+ZSn2 2 结论：理想变压器能改变电流、电压和阻抗。结论：理想变压器能改变电流、电压和阻抗。类似类似可得可得 从从匝数少匝数少的一边所得的的一边所得的等效阻抗小等效阻抗小，从匝数多，从匝数多的一边所得的等效阻抗大。的一边所得的等效阻抗大。78第78页，共100页，编辑于2022年，星期一 小结：小结：(1)理理想想变变压压器器的的3个个理理想想条条件件：全全耦耦

7、合合、参参数数无无穷穷大大、无损耗。无损耗。SEE P577 了解了解 (2)理想变压器的理想变压器的3个主要性能：变压、变流、变阻抗。个主要性能：变压、变流、变阻抗。(3)理理想想变变压压器器的的变变压压、变变流流关关系系适适用用于于一一切切变变动动电电压压、电电流流情情况况，即即便便是是直直流流电电压压、电电流流，理理想想变变压压器器也也存存在在上上述述变换关系。变换关系。(4)理理想想变变压压器器在在任任意意时时刻刻吸吸收收的的功功率率为为零零，这这说说明明它它是是不耗能、不贮能、只起能量传输作用的电路元件。不耗能、不贮能、只起能量传输作用的电路元件。79第79页，共100页，编辑于20

8、22年，星期一12.4.5 12.4.5 含理想变压器电路的分析方法含理想变压器电路的分析方法 回路法回路法理想变压器的端电压理想变压器的端电压 、直接写入直接写入回路方程中，再将其元件方程补充进去联立求解。回路方程中，再将其元件方程补充进去联立求解。节点法节点法将电流将电流 、直接写入节点方程中，直接写入节点方程中，同时补充其元件方程联立求解。同时补充其元件方程联立求解。初级等效法初级等效法（反映阻抗）（反映阻抗）次级等效次级等效（戴维南等效）（戴维南等效）80第80页，共100页，编辑于2022年，星期一例例1：求电流：求电流 、。解：用回路法求解解：用回路法求解P571P571例题例题8

9、1第81页，共100页，编辑于2022年，星期一消去消去 、及及 得得解得：解得：82第82页，共100页，编辑于2022年，星期一例例2、已知图、已知图3（a）所示电路中所示电路中（1）若）若n2，求电流求电流 以及负载电阻以及负载电阻 消耗的消耗的平均功率平均功率 ;(2)若匝比若匝比n可调整，试求可调整，试求n为何值时可为何值时可使使 获得最大功率？求出最大功率获得最大功率？求出最大功率 。83第83页，共100页，编辑于2022年，星期一解：（解：（1 1）从变压器初级向右看的输入阻抗从变压器初级向右看的输入阻抗即即初级等效电路相量模型如图所示。初级等效电路相量模型如图所示。所以所以谐

10、振谐振84第84页，共100页，编辑于2022年，星期一因次级回路只有因次级回路只有 消耗平均功率，所以初级等效消耗平均功率，所以初级等效回路中回路中 消耗的功率就是消耗的功率就是 消耗的功率消耗的功率（2）改变变比）改变变比n以满足最大功率匹配条件以满足最大功率匹配条件所以所以85第85页，共100页，编辑于2022年，星期一第十二章第十二章 耦合电感和理想变压器耦合电感和理想变压器121 耦合电感的耦合电感的VAR122 耦合电感的串并联及去耦合等效耦合电感的串并联及去耦合等效123 空心变压器电路的分析空心变压器电路的分析124 理想变压器理想变压器125 实际变压器实际变压器86第86

11、页，共100页，编辑于2022年，星期一12125 5 实际变压器实际变压器12.5.1 全耦合变压器模型全耦合变压器模型12.5.2 一般变压器模型一般变压器模型12.5.3 实际变压器模型实际变压器模型第87页，共100页，编辑于2022年，星期一若分析要求不高，可直接用理想变压器作为变若分析要求不高，可直接用理想变压器作为变压器的电路模型。例如电源变压器。压器的电路模型。例如电源变压器。若认为耦合系数若认为耦合系数k为为1，但电感不为无穷大这样，但电感不为无穷大这样的变压器称为全耦合变压器。的变压器称为全耦合变压器。12.5.1 12.5.1 全耦合变压器模型全耦合变压器模型一、互感线圈

12、形式模型一、互感线圈形式模型 第88页，共100页，编辑于2022年，星期一由由 ，得，得二、理想变压器形式模型二、理想变压器形式模型 第89页，共100页，编辑于2022年，星期一其中：其中：全耦合变压器的端口全耦合变压器的端口VAR：第90页，共100页，编辑于2022年，星期一由由VAR可得到用理想变压器表示的电路模型：可得到用理想变压器表示的电路模型：由于由于 与与 总是反向的，且总是反向的，且 。故。故 与与 产生的磁通总是互相完全抵消的，铁芯中产生的磁通总是互相完全抵消的，铁芯中的互磁通由的互磁通由 产生。故称产生。故称 为磁化电流，初级为磁化电流，初级电感电感 又称为初级的磁化电

13、感。又称为初级的磁化电感。第91页，共100页，编辑于2022年，星期一全耦合变压器全耦合变压器VAR的相量形式：的相量形式：1、电压比：、电压比：2、初次级电流关系：、初次级电流关系：第92页，共100页，编辑于2022年，星期一3 3、初级等效：、初级等效：4 4、次级等效：、次级等效：+第93页，共100页，编辑于2022年，星期一5 5、两种等效：、两种等效：第94页，共100页，编辑于2022年，星期一12.5.2 12.5.2 一般变压器模型一般变压器模型 电感不为无穷大，且有漏磁通存在（即电感不为无穷大，且有漏磁通存在（即K1）的情况。的情况。一般情况下变压器两个线圈均有仅与本线

14、圈交链的磁通一般情况下变压器两个线圈均有仅与本线圈交链的磁通称之为漏磁通，即如图所示称之为漏磁通，即如图所示初、次线圈的漏磁通分别为初、次线圈的漏磁通分别为 、。第95页，共100页，编辑于2022年，星期一两个线圈的磁通为两个线圈的磁通为 亦可将两线圈的电感分成两部分亦可将两线圈的电感分成两部分其中其中 称为次级线圈的漏电感称为次级线圈的漏电感同样有同样有 称为次级线圈的漏电感称为次级线圈的漏电感第96页，共100页，编辑于2022年，星期一 ，及及M可看作是一个全耦合变压器的参可看作是一个全耦合变压器的参数，于是可得等效电路如图所示。数，于是可得等效电路如图所示。第97页，共100页，编辑于2022年，星期一再将全耦合变压器模型代入，可得一般变压器再将全耦合变压器模型代入，可得一般变压器模型如图所示。模型如图所示。其中其中为磁化电感为磁化电感可推得可推得-=-=nMnLLn MLMLLsMs12211-1第98页，共100页，编辑于2022年，星期一指考虑线圈损耗时的变压器模型指考虑线圈损耗时的变压器模型12.5.3 12.5.3 实际变压器模型实际变压器模型第99页，共100页，编辑于2022年，星期一第100页，共100页，编辑于2022年，星期一