《电路耦合电路》PPT课件.ppt
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1、 第第10章章 含有耦合电感的电路含有耦合电感的电路10-1 互感互感10-2 含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算10-4 变压器原理变压器原理10-5 理想理想 变压器变压器10-3 耦合电感的功率耦合电感的功率10-1-1 互感和互感电压互感和互感电压一、一、互感和互感电压互感和互感电压+u11+u21i1 11 21N1N2当当线线圈圈1中中通通入入电电流流i1时时,在在线线圈圈1中中产产生生磁磁通通,同同时时,有有部部分分磁磁通通穿穿过过临临近近线线圈圈2。当当i1为为时时变变电电流流时时,磁磁通通也也将将随时间变化,从而在线圈两端产生感应电压。随时间变化,从而在线圈两端产生
2、感应电压。当当i1、u11、u21方方向向与与 符符合合右右手手定定则则时时,根根据据电电磁磁感感应定律和楞次定律:应定律和楞次定律:当线圈周围无铁磁物质当线圈周围无铁磁物质(空心线圈空心线圈)时,有时,有L1:线圈:线圈1的自感系数;的自感系数;M21:线圈:线圈1对线圈对线圈2的互感系数。的互感系数。单位:单位:Hu11:自感电压;:自感电压;u21:互感电压。:互感电压。:磁链:磁链同同理理,当当线线圈圈2中中通通电电流流i2时时会会产产生生磁磁通通 22,12。i2为为时时变时,线圈变时,线圈2和线圈和线圈1两端分别产生感应电压两端分别产生感应电压u22,u12。+u12+u22i2
3、12 22N1N2可以证明可以证明:M12=M21=M。二、互感线圈的二、互感线圈的同名端同名端具具有有互互感感的的线线圈圈两两端端的的电电压压包包含含自自感感电电压压和和互互感感电电压压。表表达达式式的的符符号号与与参参考考方方向向和和线线圈圈绕绕向向有有关关。对对自自感感电电压压,当当u,i 取取关关联联参参考考方方向向,i与与 符符合合右右螺螺旋旋定定则则,其表达式为其表达式为上上式式说说明明,对对于于自自感感电电压压由由于于电电压压电电流流为为同同一一线线圈圈上上的的,只只要要参参考考方方向向确确定定了了,其其数数学学描描述述便便可可容容易易地地写写出出,可可不用考虑线圈绕向。不用考虑
4、线圈绕向。对对互互感感电电压压,因因产产生生该该电电压压的的的的电电流流在在另另一一线线圈圈上上,因因此此,要要确确定定其其符符号号,就就必必须须知知道道两两个个线线圈圈的的绕绕向向。这这在在电路分析中显得很不方便。电路分析中显得很不方便。+u11+u21i1 11 0N1N2+u31N3 s引入同名端可以解决这个问题。引入同名端可以解决这个问题。同同名名端端: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,其其所所产生的磁场相互加强时,则这两个对应端子称为同名端。产生的磁场相互加强时,则这两个对应端子称为同名端。*同名端表明了线圈的相互绕法关系。同名端表明了线圈
5、的相互绕法关系。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,两两个电流产生的磁场相互增强。个电流产生的磁场相互增强。(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,将将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。会引起另一线圈相应同名端的电位升高。i1122*112233*例例.三、由同名端及三、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,以后表示两个线圈相互作用,就不再考有了同名端,以后表示两个线圈相互作用,就不再考虑实际绕向,而
6、只画出同名端及参考方向即可。虑实际绕向,而只画出同名端及参考方向即可。(参考参考前图,标出同名端得到下面结论前图,标出同名端得到下面结论)。i1*u21+Mi1*u21+Mi1*L1L2+_u1+_u2i2M*L1L2+_u1+_u2i2Mi1时域形式时域形式:*j L1j L2+_j M+_在正弦交流电路中,其在正弦交流电路中,其相量形式相量形式的方程为的方程为当两个线圈同时通以电流时,每个线圈两端的电压均包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:含自感电压和互感电压: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 互感的性质互感的性质
7、从能量角度可以证明,对于线性电感从能量角度可以证明,对于线性电感 M12=M21=M互感系数互感系数 M 只与两个线圈的几何尺寸、匝数只与两个线圈的几何尺寸、匝数、相互位置相互位置 和周围的介质磁导率有关,如其他条件不变时,有和周围的介质磁导率有关,如其他条件不变时,有M N1N2 (L N2)四、耦合系数四、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。当当 k=1 称全耦合称全耦合:漏磁漏磁 s1=s2=0即即 11=21,22=12耦合系数耦合系数k与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关互感现象互
8、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作用。克服:合理布置线圈相互位置或增加屏蔽减少互感作用。10-2 含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算一、互感线圈的串联一、互感线圈的串联1.顺接串联顺接串联i*u2+MR1R2L1L2u1+u+iRLu+2.反接串联反接串联i*u2+MR1R2L1L2u1+u+iRLu+互感不大于两个自感的算术平均值。互感不大于两个自感的算术平均值。在正弦激励下:在正弦激励下:*+R1R2j L1+j L2j M 1.同名端在同侧同名端在同侧i=i1+i2 解得解得u,i的关系:的关
9、系:二、互感线圈的并联二、互感线圈的并联*Mi2i1L1L2ui+2.同名端在异侧同名端在异侧i=i1+i2 解得解得u,i的关系:的关系:*Mi2i1L1L2ui+三、互感消去法三、互感消去法1.去耦等效去耦等效(两电感有公共端两电感有公共端)*j L1123j L2j M*j (L1M)123j (L2M)j M整理得整理得(a)同名端接在一起同名端接在一起*j L1123j L2j Mj (L1+M)123j (L2+M)-j M整理得整理得(b)非非同名端接在一起同名端接在一起2.受控源等效电路受控源等效电路+j L1j L2+*j L1j L2j M+两种等效电路的特点两种等效电路的
10、特点:(1)去去耦耦等等效效电电路路简简单单,等等值值电电路路与与参参考考方方向向无无关关,但但必须有公共端;必须有公共端;(2)受控源等效电路,与参考方向有关,不需公共端。受控源等效电路,与参考方向有关,不需公共端。5.5.有互感的电路的计算有互感的电路的计算(1)(1)有互感的电路的计算仍属正弦稳态分析,前面介绍的有互感的电路的计算仍属正弦稳态分析,前面介绍的 相量分析的方法均适用。相量分析的方法均适用。(2)(2)注意互感线圈上的电压除自感电压外,还应包含互感注意互感线圈上的电压除自感电压外,还应包含互感 电压。电压。(3)(3)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。列
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