电路邱关源版第十章含有耦合电感的电路.ppt





《电路邱关源版第十章含有耦合电感的电路.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电路邱关源版第十章含有耦合电感的电路.ppt(77页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第1010章章 含有耦合电感的电路含有耦合电感的电路首首 页页本章内容本章内容互感互感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10.5 掌掌握握耦耦合合电电感感的的电电压压电电流流关关系系,耦合电感同名端的概念;耦合电感同名端的概念;掌掌握握理理想想变变压压器器的的电电压压电电流流关关系系;理想变压器阻抗变换作用理想变压器阻抗变换作用;能计算含有耦合电感的电路;能计算含有耦合电感的电路;能计算含有理想变压器的电路。能计算含有理想变压器的电路。10.1.1 自感和自感电压自感和自感电压 10
2、.1 互互 感感一个用导线绕制的线圈,其一个用导线绕制的线圈,其中通一电流中通一电流i,则会产生磁,则会产生磁通通,磁通磁通 与与N匝线圈交匝线圈交链,则产生磁通链链,则产生磁通链=N。i+u+e由由于于磁磁通通 和和磁磁通通链链 都都是是由由本本身身的的电电流流 i 产产生生的的,所所以以称称为为自自感感磁磁通通和和自自感感磁磁通通链链。和和 的的方方向向与与 i 的的参参考考方方向向成成右螺旋关系,右螺旋关系,大小成正比:大小成正比:或或L称为称为自感自感(系数系数)或或电感电感。它是实际线圈的一种理。它是实际线圈的一种理想化模型。想化模型。10.1.1 自感和自感电压自感和自感电压 i+
3、u+e当当i为为时变电流时变电流时,磁通和磁链也时,磁通和磁链也将随时间变化,从而在线圈两端将随时间变化,从而在线圈两端产生感应电压。如果感应电压产生感应电压。如果感应电压u的的参考方向与参考方向与 成右螺旋关系,成右螺旋关系,则根则根据电磁感应定律与楞次定律,有据电磁感应定律与楞次定律,有10.1.1 自感和自感电压自感和自感电压 i+u+eu为为自感电压自感电压。10.1.2 互感和互感电压互感和互感电压1.互感:互感:1)磁耦合磁耦合:i1N1N2两个有耦合的载流线圈两个有耦合的载流线圈L1和和L2:施感电流为施感电流为i1和和i2;线圈的匝数为线圈的匝数为N1和和N2。载流线圈之间通过
4、彼此的磁载流线圈之间通过彼此的磁场相互联系的物理现象。场相互联系的物理现象。i2 111)磁耦合磁耦合:i1N1N2i2L1中的电流中的电流i1产生的磁通产生的磁通设为设为 11,在穿越自身线,在穿越自身线圈时,所产生的磁通链圈时,所产生的磁通链设为设为Y Y11,此磁通链为此磁通链为自感磁通链,自感磁通链,Y Y11中的中的部分或全部交链线圈部分或全部交链线圈2时时产生的磁通链设为产生的磁通链设为Y Y21,称为互感磁通链。称为互感磁通链。Y Y11Y Y21 111)磁耦合磁耦合:i1N1N2i2Y Y11Y Y21同同样样,L2中中的的电电流流i2产产生生的的磁磁通通设设为为 22,在在
5、穿穿越越自自身身的的线线圈圈时时,所所产产生生的的磁磁通通链链设设为为Y Y22,这这是是自自感感磁磁通通链链,Y Y22中中的的部部分分或或全全部部交交链链线线圈圈1时时产产生生磁磁通通链链Y Y12,为为互互感感磁磁通通链链。这这就就是是彼彼此此耦耦合合的的情情况。况。2)互感:互感:设线圈设线圈1和和2中的磁通链分别中的磁通链分别为为Y Y1和和Y Y2,则有:,则有:11i1Y Y21N1N2而磁通链与产生它的施感电流成正比,即而磁通链与产生它的施感电流成正比,即Y Y1=Y Y11 Y Y12自感磁通链自感磁通链:Y Y2=Y Y21+Y Y22Y Y11=L1 i1Y Y22=L2
6、 i2Y Y12=M12i2Y Y21=M21i1互感磁通链互感磁通链:Y Y1=Y Y11 Y Y12Y Y2=Y Y21+Y Y22Y Y11=L1 i1Y Y22=L2 i2Y Y12=M12i2Y Y21=M12i1M12和和M21称为称为互感系数,简称互感系数,简称互感互感。为线圈为线圈2对对1的互感系数。的互感系数。为线圈为线圈1对对2的互感系数,单位的互感系数,单位 亨亨(H)2)互感:互感:11i1Y Y21N1N23)互感的性质互感的性质 对于线性电感对于线性电感 M12=M21=M。恒取正值。恒取正值。互互感感系系数数 M 只只与与两两个个线线圈圈的的几几何何尺尺寸寸、匝匝
7、数数、相互位置和周围的介质磁导率有关。相互位置和周围的介质磁导率有关。互互感感作作用用的的两两种种可可能能性性。互互感感磁磁通通链链与与自自感感磁磁通通链链方方向向一一致致,称称为为互互感感的的“增增助助”作作用用,不不一一致,则称为互感的致,则称为互感的“削弱削弱”作用。作用。4)同名端同名端为了反映为了反映“增助增助”和和“削弱削弱”作用简化图形表示,作用简化图形表示,采用同名端标记方法。采用同名端标记方法。同名端表明了线圈的相互绕法关系。同名端表明了线圈的相互绕法关系。当当两两个个电电流流分分别别从从两两个个线线圈圈的的对对应应端端子子流流入入,所所产产生生的的磁磁场场相相互互加加强强时
8、时,这这两两个个对对应应端端子子称称为为同名端。用相同的标记符号同名端。用相同的标记符号“”或或“*”表示。表示。确定同名端的方法:确定同名端的方法:(1)当当两两个个线线圈圈中中电电流流同同时时由由同同名名端端流流入入(或或流流出出)时时,两两个个电电流流产产生生的的磁磁场场相相互互增强。增强。(2)当当随随时时间间增增大大的的时时变变电电流流从从一一线线圈圈的的一一端端流流入入时时,将将会会引引起起另另一一线线圈圈相相应应同同名名端的电位升高。端的电位升高。i1122*112233*例例.注意:线圈的同名端必须两两确定。注意:线圈的同名端必须两两确定。i1*L1L2+_u1+_u2i2M例
9、例10-1 图示电路中,图示电路中,i1=10A,i2=5cos(10t)A,L1=2H,L2=3H,M=1H。求两耦合线圈中的磁通链。求两耦合线圈中的磁通链。i1*L1L2+_u1+_u2i2MY Y11=L1 i1=2 10=20 WbY Y22=L2 i2=3 5cos(10t)=15 cos(10t)WbY Y12=Mi2=1 5cos(10t)=5cos(10t)Wb Y Y21=Mi1=1 10=10 WbY Y1=Y Y11+Y Y12=20+5cos(10t)Wb Y Y2=Y Y21+Y Y22=10+15cos(10t)Wb 解:解:因为施感电流因为施感电流i1和和i2都是
10、从标记都是从标记的同名端流进线圈,互感起增助作的同名端流进线圈,互感起增助作用,各磁通的计算为:用,各磁通的计算为:则两耦合线圈中的磁通分别为:则两耦合线圈中的磁通分别为:对对于于有有耦耦合合的的两两个个线线圈圈,当当i1为为时时变变电电流流时时,磁磁通通也也将将随随时时间间变变化化,从从而而在在线线圈圈两两端端产产生生感感应应电电压压。在在L1中中产产生生的的电电压压为为自自感感电电压压u11,在在L2中中产产生生的的电电压压为为互互感感电电压压u21。感感应应电电压压的的大大小小和和方方向向由由同名端及电压电流参考方向共同确定。同名端及电压电流参考方向共同确定。2.互感电压互感电压+u11
11、+u21i1 11 21N1N2、互感线圈的特性方程、互感线圈的特性方程 (由同名端及由同名端及u、i参考方向确定参考方向确定)i1*L1L2+_u1+_u2i2M1.互感线圈特性方程的时域形式:互感线圈特性方程的时域形式:设设L1和和L2的的电电压压和和电电流流分分别别为为u1、i1和和u2、i2,且都取关联方向,互感为且都取关联方向,互感为M,则有:,则有:*L1L2+_u1+_u2i2Mi1当电流不是同时流进同名端时:当电流不是同时流进同名端时:耦合电感的电压是自感电耦合电感的电压是自感电压和互感电压的叠加。压和互感电压的叠加。即互感线圈即互感线圈特性方程的特性方程的时域形式:时域形式:
12、、互感线圈的特性方程、互感线圈的特性方程耦合电感可以看作是一个耦合电感可以看作是一个具有具有4个端子的电路元件。个端子的电路元件。互感电压互感电压“+”或或“-”号的选取:号的选取:如如果果互互感感电电压压“+”极极性性端端子子与与产产生生它它的的电电流流流流进进端端子子为为一一对对同同名名端端,互互感感电电压压取取“+”号,反之取号,反之取“-”号。号。例:例:i1*L1L2+_u1+_u2i2M互感电压互感电压“+”或或“-”号的选取:号的选取:如如果果互互感感电电压压“+”极极性性端端子子与与产产生生它它的的电电流流流流进进端端子子为为一一对对同同名名端端,互互感感电电压压取取“+”号,
13、反之取号,反之取“-”号。号。例:例:*L1L2+_u1+_u2i2Mi1互感电压互感电压“+”或或“-”号的选取:号的选取:如如果果互互感感电电压压“+”极极性性端端子子与与产产生生它它的的电电流流流流进进端端子子为为一一对对同同名名端端,互互感感电电压压取取“+”号,反之取号,反之取“-”号。号。i1*u21+Mi1*u21+M例:例:例例10-2 图示电路中,图示电路中,i1=10A,i2=5cos(10t)A,L1=2H,L2=3H,M=1H。求两电感的。求两电感的端电压端电压u1、u2。i1*L1L2+_u1+_u2i2M解:解:根据耦合电感的电压电根据耦合电感的电压电流关系以及互感
14、电压正、负流关系以及互感电压正、负的选取规则可得:的选取规则可得:u1中只含有互感电压中只含有互感电压u12,u2中只含有自感电压中只含有自感电压u22。不变动的电流不变动的电流(直流直流)产生自感和互感产生自感和互感磁通链,但不产生自感和互感电压。磁通链,但不产生自感和互感电压。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2.互感线圈特性方程的相量形式:互感线圈特性方程的相量形式:*j L1j L2+_j M+_还可以电流控制电压源还可以电流控制电压源CCVS表示互感的作用表示互感的作用:*11+*22+10.1.4.耦合电感的耦合系数耦合电感的耦合系数 (cou
15、pling coefficient)k:两个耦合线圈的互感磁通链与自感磁通链的比两个耦合线圈的互感磁通链与自感磁通链的比值的几何平均值,表示两个线圈磁耦合的紧密值的几何平均值,表示两个线圈磁耦合的紧密程度。程度。全耦合全耦合:k=1,无耦合,无耦合:k=00 k 1。互感现象的利与弊:互感现象的利与弊: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减少互感作用。克服:合理布置线圈相互位置减少互感作用。10.2.1 互感线圈的串联互感线圈的串联1.顺串顺串(同名端顺接同名端顺接)i*u2+MR1R2L1L2u1+u+10.2 含有耦合电感电路的计算
16、含有耦合电感电路的计算1.顺串顺串(同名端顺接同名端顺接)i*u2+MR1R2L1L2u1+u+iRLu+2.反串反串(同名端反接同名端反接)i*u2+MR1R2L1L2u1+u+2.反串反串(同名端反接同名端反接)i*u2+MR1R2L1L2u1+u+整个电路仍呈感性。整个电路仍呈感性。iRLu+i*u2+MR1R2L1L2u1+u+iRLu+反向串联时,每条耦合电感支路电抗都比无互反向串联时,每条耦合电感支路电抗都比无互感时小,这是由于互感的的削弱作用,类似于感时小,这是由于互感的的削弱作用,类似于串联电容的作用,称为互感的串联电容的作用,称为互感的“容性效应容性效应”。2.反串反串(同名
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路 邱关源版 第十 含有 耦合 电感

限制150内