电路分析基础图文高等教育工学_高等教育-大学课件.pdf
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1、电路分析基础_图文_百度文库 第十一章耦合电感和理想变压器耦合电感耦合电感的串并联互感对输入阻抗的影 响有公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器 调压器 牵引电磁铁整流器 电流互感器 变压器 有载调压变压器小变压器?耦合电感 一、耦合电感(互感)的基本概念自磁通 21 互磁通 2 互感系数互感磁链:M=N2 21=1 did MdN2 21dMi1=Mu2=dtdtdtdt 21 2M与线圈形状、几何位置、空间媒质有关,与线圈中的电流无关互感系数:穿越第二(一)个线圈的互感磁链与激发该互感磁链的第一(二)个线圈中的电流之比,称为线圈 1 (2)对线圈 2(1)的互感系数。单位:亨(H)。21M
2、21=i1M12=M21=M M12=i2 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到
3、异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 21=N221=Mi112=N112=Mi2 两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值。ML1L2?12?22,?21?11 1221N1?12N2?21N1?11N2?22M=M12M21=L1L2=?i2i1i2i1i2i12 耦合系数:k=M L1L2k=1 时,全耦合 k=0 时,无耦合 0?k?1k0.5 紧耦合。公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数
4、单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输3 个参数表征:自感:L1、L2 M6 个参数表征:L1、L2、L3M12、M23、M31 自感:互感:互感:二、同名端 产生互感电压的电流参考方向的流入端,标注:互感电压参考方向的“+”端,标注:同名
5、端1_u+2 diuM=Mdt122 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并
6、联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 1,2(1,2)同名端 1,2(1,2)非同名端(异名端)1,2(1,2)同名端 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联
7、反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 实验方法确定同名端:1 与 2:同名端 三、耦合电感的 VCR 相量模型:公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感
8、电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端
9、标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向
10、的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 didiu1=L1+Mdtdtdi2di1u2=L2+Mdtdt&=jLI&+公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无
11、耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 j MI&U1112&=j LI&+jMI&U2221 di1di2u1=L1?Mdtdtdi2di1u2=L2?Mdtdt&=jLI&?公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通
12、互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 j MI&U1112&=j LI&?j MI&U2221 例 1:图示互感模型电路,试列写出互感线圈的 VCR 。u1 u2=?Ldi
13、1di21dt?Mdt=Ldidi2dt+Mdt&1=?jL1I&1?jMI&2U&2=j L2I&2+jMI&1 例 2:图示互感模型电路,已知 L1=L2=1H,M=1H,uS=100cos10t V,求:i1(t)、i2(t)。?耦合电感的串并联 (一)串联 1.反接串联:同名端 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表
14、征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输 相接 u=u1+u2i1=i2=i didiu=L1+L2?2Mu2=L2?Mtdtddi=LL=L1+L 2?2Mdtdi1di2u1=L1?Mdtdt 2.顺接串联:异名端相接 u=u1+u2i1=i2=i didiu=L1+L2+2Mu2=L2+公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁
15、铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输Mtdtddi=LL=L1+L 2+2Mdtd
16、i1di2u1=L1+Mdtdt 反接 串联 u=L1+L2?2M&=j L1+jL2?2j MI&Z=jL1+jL2?2j M L=L1+L2?2M 顺接串联 u=L1+L2+2MU&=j L1+jL2+2jMI&Z=jL1+jL2+2jML=L1+L2+2MU (二)并联 1.同名 并联 i=i1+i2 didiu=L1+Mdtdt di2di1u=L2+Mdtdt didi=L1?L1?M(3)u=L1+Mdtdtdt did?idiu=L2+M=M+L2?M(4)dtdtdt didi2=L1?L1?M(3)u=L1+Md tdt dtdidiu=L2+M =M+L2?M(4 )dtd
17、tdtdiu?Mdi2由(4)式得:=dtL2?M 2 代入(3)式可得到:diLL?Mdiu=?=LL1+L2?2Mdtdt L1L2?ML=L1 公共端的耦合电感的型等效电路理想变压器调压器牵引电磁铁整流器电流互感器变压器有载调压变压器小变压器耦合电感一耦合电感互感的基本概念自磁通互磁通互感系数互感磁链与线圈形状几何位置空间媒质有关与线圈中的电流感系数单位亨两线圈的互感系数一定小于等于两线圈自感系数的几何平均值耦合系数时全耦合时无耦合松耦合紧耦合个参数表征自感个参数表征自感互感互感二同名端产生互感电压的电流参考方向的流入端标注互感电压参考方向的电路试列写出互感线圈的例图示互感模型电路已知求
18、耦合电感的串并联一串联反接串联同名端相接顺接串联异名端相接反接串联顺接串联二并联同名并联由式得代入式可得到异名并联例图示互感电路已知求电流和耦合系数互感对输+L2?2M2 2.异名并联 i=i1+i2u=Ldidi1dt?Mdt 例:图示互感电路,已知 L1=1H,L2=2H,M=0.5H,uS=1002cos200 t V,求:电流 i 和耦 R1=R2=1k,合系数 k。?互感对输入阻抗的影响变压器:是利用耦合线圈间的 磁场耦合来传输能量或信号的器 件。通常有两个线圈,与电源相 接的为一次(初级)线圈,与负载 相接的为二次(次级)线圈。铁心变压器:线圈绕在铁心上,耦合系数接近 1,属紧耦合
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