電路分析課件j13

1、第十三章 含耦合電感的電路分析 磁耦合線圈在電子工程、通信工程和測量儀器等方面得到了廣泛應(yīng)用。為了得到實(shí)際耦合線圈的電路模型，現(xiàn)在介紹一種動(dòng)態(tài)雙口元件耦合電感，并討論含耦合電感的電路分析。 在介紹耦合電感元件以前，下面先用示波器觀察磁耦合線圈初級和次級的波形。1 在環(huán)形磁芯上用漆包線繞一個(gè)耦合電感，初級60匝，次級30匝，如圖所示。2在環(huán)形磁芯上用漆包線繞一個(gè)耦合電感，初級60匝，次級30匝，如圖所示。在初級加上999kHz的正弦信號，用示波器觀察到正弦波形。3在耦合電感的次級上，可以觀察到正弦波形，其幅度約為初級電壓的一半。4用雙蹤示波器可以同時(shí)觀察耦合電感初級和次級線圈上的正弦電壓波形，它

2、們的相位是相同的。5 當(dāng)我們改變次級線圈的繞向時(shí)，耦合電感初級和次級線圈上電壓波形的相位是相反的。6為了區(qū)別這兩種情況，需確定耦合電感的同名端，圖示耦合電感線圈的兩個(gè)紅色(或綠色)端鈕是一對同名端。當(dāng)初次級電壓參考方向的正極都在同名端時(shí)，它們的相位相同。7在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄像。813l 耦合電感的電壓電流關(guān)系 圖13-1所示為兩個(gè)相互有磁耦合關(guān)系的線圈。第一個(gè)線圈中電流i1在線圈本身中形成的總磁通或磁鏈記為11，它與電流i1成正比，即11=L1i1，L1稱為線圈 l的自感。電流i1 在第二個(gè)線圈全部匝數(shù)N2中形成的總磁通或磁鏈記為21，它也與電流i1 成正比，即21=M21

3、i1，比例系數(shù)M21稱為線圈 l與線圈2的互感。 圖131(a)9 與上面的情況相似，若第二個(gè)線圈中電流i2在第二個(gè)線圈形成的磁鏈22=L2i2，其中L2稱為線圈2的自感。電流i2在第一個(gè)線圈全部匝數(shù)N1中形成的磁鏈12=M12i2，比例系數(shù)M12稱為線圈2與線圈 l的互感。 圖131(b)10 若兩個(gè)線圈中同時(shí)有電流i1和i2存在，則每個(gè)線圈中總磁鏈為本身的磁鏈和另一個(gè)線圈中電流形成的磁鏈的代數(shù)和。 11 對于圖13l(b)所示的情況有： 圖131(b) 式中11、22表示電流在本身線圈形成的磁鏈，稱為自感磁鏈。12、21表示另一個(gè)線圈中電流產(chǎn)生的磁場在本線圈中形成的磁鏈，稱為互感磁鏈。也就

4、是說每個(gè)線圈中的總磁鏈為自感磁鏈與互感磁鏈的代數(shù)和。12 當(dāng)電流i1和i2隨時(shí)間變化時(shí)，線圈中磁場及其磁鏈也隨時(shí)間變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。圖131(a) 對于圖(a)的情況，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以得到： 13 與此相似，對于圖(b)情況可以得到： 每個(gè)線圈的電壓均由自感磁鏈產(chǎn)生的自感電壓和互感磁鏈產(chǎn)生的互感電壓兩部分組成。圖131(b)14 為了在看不見線圈相對位置和繞法的情況下，確定互感電壓取正號或負(fù)號，人們在耦合線圈的兩個(gè)端鈕上標(biāo)注一對特殊的符號，稱為同名端。這一對符號是這樣確定的，當(dāng)電流i1和i2在耦合線圈中產(chǎn)生的磁場方向相同而相互增強(qiáng)時(shí)，電流i1和i2所進(jìn)入(或流出)的兩個(gè)端鈕，

5、稱為同名端，常用一對符號“ ”或“ *”表示。例如，圖(a)的 l和2(或 l和2 )是同名端；圖(b)的 l和2 或（ l 和2）是同名端。 圖13115 根據(jù)以上敘述，定義一種稱為耦合電感的雙口電路元件，其元件符號和電壓電流關(guān)系分別如下所示： 圖132(a)圖132(b) 耦合電感是一種線性時(shí)不變雙口元件，它由L1,L2和M三個(gè)參數(shù)來表征。它是一種動(dòng)態(tài)電路元件。 16 耦合線圈的同名端可用圖示實(shí)驗(yàn)電路來確定。圖134 測定同名端的電路 耦合線圈的同名端是這樣確定的，當(dāng)電流i1和i2在耦合線圈中產(chǎn)生的磁場方向相同而相互增強(qiáng)時(shí)，電流i1和i2所進(jìn)入(或流出)的兩個(gè)端鈕，稱為同名端。17 圖中

6、US表示直流電源，例如1.5V干電池。V表示高內(nèi)阻直流電壓表，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電流由零急劇增加到某一量值，電流對時(shí)間的變化率大于零，即 。 如果發(fā)現(xiàn)電壓表指針正向偏轉(zhuǎn)，說明 ，則可斷定 l和2是同名端.圖134 測定同名端的電路 18在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄像。19例13l 試求圖135所示耦合電感的電壓電流關(guān)系。 解：耦合電感的電壓由自感電壓和互感電壓兩部分組成。 自感電壓正負(fù)號確定方法與二端電感相同?；ジ须妷?正負(fù)號的確定與同名端有關(guān)。圖13520 工作在正弦穩(wěn)態(tài)條件下的耦合電感，其相量模型如圖所示,相應(yīng)的電壓電流關(guān)系為:圖13621名 稱時(shí)間名 稱時(shí)間1耦合線圈的電壓波形0:

7、492同名端的實(shí)驗(yàn)確定2:043耦合線圈的同名端2:324耦合線圈的實(shí)驗(yàn)1:205耦合線圈參數(shù)測量2:486耦合線圈的反映阻抗3:377鐵心變壓器的電路模型4:218鐵心變壓器的輸入阻抗4:019鐵心變壓器的阻抗變換2:35根據(jù)教學(xué)需要，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊名稱的方法放映相關(guān)錄像。22郁金香2313-2 耦合電感的串聯(lián)與并聯(lián) 耦合電感的串聯(lián)有兩種方式順接和反接。 順接是將L1和L2的異名端相連圖(a)，電流i均從同名端流入，磁場方向相同而相互增強(qiáng)。反接是將L1和L2的同名端相連 圖(b)，電流i從L1的有標(biāo)記端流入，則從L2的有標(biāo)記端流出，磁場方向相反而相互削弱。圖13724 圖示單口網(wǎng)絡(luò)的電壓電流關(guān)系

8、為 此式表明耦合電感順接串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)，就端口特性而言，等效為一個(gè)電感值為L= L1+L2+2M 的二端電感。 25 圖(b)單口網(wǎng)絡(luò)的電壓電流關(guān)系為 此式表明耦合電感反接串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)，就端口特性而言，等效為一個(gè)電感值為L”= L1+L2-2M的二端電感。26 綜上所述，耦合電感串聯(lián)時(shí)的等效電感為 圖137 實(shí)際耦合線圈的互感值與順接串聯(lián)和反接串聯(lián)時(shí)的電感L和L”之間，存在以下關(guān)系。 27 如果能用儀器測量實(shí)際耦合線圈順接串聯(lián)和反接串聯(lián)時(shí)的電感L和L”，則可用式(1310)算出其互感值，這是測量互感量值的一種方法。還可根據(jù)電感值較大(或較小)時(shí)線圈的連接情況來判斷其同名端。 圖13728耦合

9、線圈參數(shù)的測量29實(shí)驗(yàn)室常用高頻Q表來測量電感線圈和耦合電感的參數(shù)。30測量60匝的初級線圈電感為0.66mH，品質(zhì)因數(shù)Q為86。31測量30匝的次級線圈電感為0.17mH，品質(zhì)因數(shù)Q為100。32測量耦合電感線圈順接串聯(lián)時(shí)的等效電感為1.25mH，品質(zhì)因數(shù)Q150。33測量耦合電感線圈反接串聯(lián)時(shí)的等效電感為0.21mH，品質(zhì)因數(shù)Q50。34 根據(jù)以上測量的耦合電感線圈順接串聯(lián)等效電感L=1.25mH和耦合電感線圈反接串聯(lián)時(shí)的等效電感L0.21mH。可以計(jì)算出耦合電感的互感為35在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄像。36 研究耦合電感的并聯(lián)。圖(a)表示同名端并聯(lián)的情況。圖13837 可以

10、求得 網(wǎng)孔方程為38 耦合電感異名端并聯(lián)圖(b)的等效電感為 圖138 此式表明耦合電感同名端并聯(lián)等效于一個(gè)電感，其電感值為 39 綜合所述，得到耦合電感并聯(lián)時(shí)的等效電感為 同名端并聯(lián)時(shí)，磁場增強(qiáng)，等效電感增大，分母取負(fù)號；異名端并聯(lián)時(shí)，磁場削弱，等效電感減小，分母取正號。 圖13840 為了說明耦合電感的耦合程度，定義一個(gè)耦合因數(shù) 耦合因數(shù)k的最小值為零，此時(shí)M=0，表示無互感的情況。k 的最大值為 l，此時(shí) ，這反映一個(gè)線圈電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)線與另一個(gè)線圈的每一匝都完全交鏈的情況。k =1時(shí)稱為全耦合，k接近于 l稱為緊耦合，k很小時(shí)稱為松耦合。 41 在前面的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)測量出上圖所示耦合電

11、感初級線圈自電感L1=0.66mH和耦合電感線圈次級的等效自電感L20.17mH。由此可以計(jì)算出該耦合線圈的耦合系數(shù)為該耦合線圈接近緊耦合，其原因是磁環(huán)的導(dǎo)磁系數(shù)很高。42例13-2 圖13-9電路原已穩(wěn)定。已知R=20， L1=L2=4H， k=0.25, US=8V。t=0時(shí)開關(guān)閉合，求t0時(shí)的i(t)和 u(t)。 圖139解：先求出互感 耦合電感串聯(lián)的等效電感 43 得到圖(b)的等效電路。用三要素法求得電流和電壓為 圖13944名 稱時(shí)間名 稱時(shí)間1耦合線圈的電壓波形0:492同名端的實(shí)驗(yàn)確定2:043耦合線圈的同名端2:324耦合線圈的實(shí)驗(yàn)1:205耦合線圈參數(shù)測量2:486耦合線

12、圈的反映阻抗3:377鐵心變壓器的電路模型4:218鐵心變壓器的輸入阻抗4:019鐵心變壓器的阻抗變換2:35根據(jù)教學(xué)需要，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊名稱的方法放映相關(guān)錄像。45郁金香46133 耦合電感的去耦等效電路 圖13-10(a)表示有一個(gè)公共端的耦合電感，就端口特性來說，可用三個(gè)電感連接成星形網(wǎng)絡(luò)圖(b)來等效。圖131047 列出圖(a)和(b)電路的電壓、電流關(guān)系方程： 圖131048 令以上兩式各系數(shù)分別相等，得到： 由此解得： 49 由此解得： 圖1311(d)50例133 用去耦等效電路求圖(a)單口網(wǎng)絡(luò)的等效電感。 解：若將耦合電感 b、d兩端相連，其連接線中的電流為零， 不會(huì)影響單口網(wǎng)

13、絡(luò)的端口電壓電流關(guān)系，此時(shí)可用圖 (b)電路來等效。再用電感串并聯(lián)公式求得等效電感 也可將耦合電感 b、c兩端相連，所求得的等效電感與式(1317)相同。圖131251 例134 試求圖13-13(a)所示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。 解：先化簡電路,將2電阻合并到3電阻成為5 。圖1313將端接50mH電感的理想變壓器等效為5H電感。將耦合電感去耦以得到圖(b)所示等效電路。52 例134 試求圖13-13(a)所示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。 解：先化簡電路，將耦合電感去耦以得到圖(b)所示等效電路，最后用電感串并聯(lián)公式求得總電感為 最后得到圖(a)單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路為5電阻與10H電感的串聯(lián)。 圖131

14、353名 稱時(shí)間名 稱時(shí)間1耦合線圈的電壓波形0:492同名端的實(shí)驗(yàn)確定2:043耦合線圈的同名端2:324耦合線圈的實(shí)驗(yàn)1:205耦合線圈參數(shù)測量2:486耦合線圈的反映阻抗3:377鐵心變壓器的電路模型4:218鐵心變壓器的輸入阻抗4:019鐵心變壓器的阻抗變換2:35根據(jù)教學(xué)需要，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊名稱的方法放映相關(guān)錄像。54郁金香55134 空心變壓器電路的分析 不含鐵心(或磁芯)的耦合線圈稱為空心變壓器，它在電子與通信工程和測量儀器中得到廣泛應(yīng)用。空心變壓器的電路模型如圖所示，R1和R2表示初級和次級線圈的電阻。 圖131456 一、端接負(fù)載的空心變壓器 該電路的網(wǎng)孔方程為： 空心變壓器次級

15、接負(fù)載的相量模型如圖所示。圖1315(a)57 求得 圖1315(b)圖1315(a)58 式中Z11= R1+jL1是初級回路阻抗，Zref是次級回路在初級回路的反映阻抗 若負(fù)載開路，Z22, Zref=0，則Zi=Z11=R1+jL1，不受次級回路的影響；59 再用式(1320)即可求得次級電流 若改變圖1315(a)電路中同名端位置，則式(1318)、(1319)和(1320)中M 前的符號要改變。但不會(huì)影響輸入阻抗、反映阻抗和等效電路。 60例135 電路如圖13-16(a)所示。已知試求：(l) i1(t),i2(t)； (2) 1.6負(fù)載電阻吸收的功率。 圖131661解：畫出相量

16、模型，如圖(b)所示。求出反映阻抗 求出輸入阻抗 求出初級電流 62 求出次級電流 最后得到： 1.6負(fù)載電阻吸收的平均功率為 63 二、端接電源的空心變壓器 現(xiàn)在討論除負(fù)載以外含源單口網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。該單口網(wǎng)絡(luò)的相量模型如圖13-17（a）所示。 圖131764 得到圖示戴維寧等效電路。根據(jù)最大功率傳輸定理，當(dāng)負(fù)載ZL與Zo共軛匹配，即 可獲得最大功率為 圖1317(b)65例13-6 求圖13-16電路中1.6負(fù)載電阻經(jīng)調(diào)整獲得的最大功 率。 解：將1.6電阻斷開，求含源單口網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。 求出開路電壓圖131666 當(dāng) 時(shí)獲得最大功率 用與輸入阻抗相類似的公式計(jì)算輸出阻抗6

17、7 三、用去耦等效電路簡化電路分析 含耦合電感的電路，若能將耦合電感用去耦等效電路代替，可避免使用耦合電感的VCR方程，?？珊喕娐贩治觥，F(xiàn)舉例說明 圖131168解：將耦合電感 b、d兩點(diǎn)相連，用去耦等效電路代替耦合 電感，得到圖(b)相量模型。例13-7 電路如圖(a)所示。已知 。 試求電流i1(t),i2(t)和負(fù)載可獲得的最大功率。 圖131869 等效電路中三個(gè)電感的阻抗為： 圖131870 用阻抗串并聯(lián)和分流公式求得： 71 為求負(fù)載可獲得的最大功率，斷開負(fù)載ZL=(0.6-j2) 求得 根據(jù)最大功率傳輸定理，當(dāng)負(fù)載為 時(shí)可獲得最大功率 72在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄

18、像。73名 稱時(shí)間名 稱時(shí)間1耦合線圈的電壓波形0:492同名端的實(shí)驗(yàn)確定2:043耦合線圈的同名端2:324耦合線圈的實(shí)驗(yàn)1:205耦合線圈參數(shù)測量2:486耦合線圈的反映阻抗3:377鐵心變壓器的電路模型4:218鐵心變壓器的輸入阻抗4:019鐵心變壓器的阻抗變換2:35根據(jù)教學(xué)需要，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊名稱的方法放映相關(guān)錄像。74郁金香75135 耦合電感與理想變壓器的關(guān)系 我們介紹了耦合電感和理想變壓器兩種電路元件，其電壓電流關(guān)系如下所示，一個(gè)是雙口動(dòng)態(tài)元件，另一個(gè)是電阻雙口元件，它們都是從具有互感耦合的線圈抽象出的理想電路元件，為什么要提出兩種電路元件？它們之間的關(guān)系如何？76 圖(a)耦合電

19、感也可用圖(b)所示兩個(gè)電感和一個(gè)理想變壓器電路等效。其等效條件推導(dǎo)如下： 圖131977圖1319 圖(a)耦合電感與圖(b)所示兩個(gè)電感和一個(gè)理想變壓器電路等效電路的等效條件為： 式中LS稱為漏電感， Lm稱為磁化電感。78 這表明對于k=1的全耦合電感，可用一個(gè)電感L1和變比為 的理想變壓器構(gòu)成其電路模型。 當(dāng)耦合因數(shù)k=1時(shí)， 上式變?yōu)椋?9 L1的全耦合電感等效于一個(gè)理想變壓器。 圖132080 用耦合因數(shù)表示的圖(a)耦合電感與圖(b)所示兩個(gè)電感和一個(gè)理想變壓器電路等效電路的等效條件為： 式中LS稱為漏電感， Lm稱為磁化電感。k=1 L1的全耦合電感等效于一個(gè)理想變壓器。 (a

20、)(b)81 結(jié)論： 1. 耦合電感可以與兩個(gè)電感LS 、Lm和一個(gè)理想變壓器電路等效。 2. 全耦合電感可以與一個(gè)電感L1和一個(gè)理想變壓器電路等效。 3. 電感L1足夠大的全耦合電感可以用一個(gè)理想變壓器電路等效。82 上面已經(jīng)說明，雖然耦合電感是雙口動(dòng)態(tài)元件，而理想變壓器是雙口電阻元件，但是在耦合電感的耦合因數(shù)等于1以及電感L1足夠大的情況下的確可以用一個(gè)理想變壓器來等效。這個(gè)關(guān)系也可以從耦合電感的VCR關(guān)系推導(dǎo)出理想變壓器的VCR關(guān)系來加以證明。83 下面說明在耦合電感的耦合因數(shù)等于1的情況下，從耦合電感的VCR關(guān)系可以導(dǎo)出理想變壓器的方程 u1=nu2 。84 下面說明在耦合電感的耦合因

21、數(shù)等于1的情況下，以及電感L1變?yōu)闊o窮大，則可以導(dǎo)出理想變壓器的另外一個(gè)方程。 85 以上討論表明：用導(dǎo)線繞制的磁耦合線圈，在忽略導(dǎo)線和磁心(或鐵心)損耗的條件下，可以用一個(gè)耦合電感或兩個(gè)電感和一個(gè)變壓器的組合作為它的電路模型。 在耦合因數(shù)k比較小的情況下，常采用耦合電感作為它的電路模型。 在耦合因數(shù)k1的全耦合的情況下，常用由理想變壓器組成的電路模型。當(dāng)L1 足夠大時(shí)，其電路模型就是一個(gè)N1:N2的理想變壓器。 86 在考慮導(dǎo)線和磁心(或鐵心)損耗的情況下，可以用以下電路模型作為鐵心變壓器的更精確的電路模型。 理想變壓器的變比等于線圈匝數(shù)之比 變壓器次級線圈的損耗和漏感已經(jīng)折算到初級。87繞

22、制變壓器的磁心和鐵心以及線圈的骨架。 88例13-8 用耦合電感的等效電路重解例13-7。 解：將上圖中耦合電感用含理想變壓器的電路代替。 由式(13-27)求得n=0.5,Lm=0.5mH, LS=3.5mH。圖131889 其相量模型如圖13-21所示。 由此電路容易計(jì)算出輸入阻抗、輸出端的開路電壓以及輸出阻抗 圖132190 再計(jì)算出電流 圖132191圖1321 根據(jù)最大功率傳輸定理，當(dāng)負(fù)載為 時(shí)可獲得最大功率 求解結(jié)果與例137相同。 92在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄像。93名 稱時(shí)間名 稱時(shí)間1耦合線圈的電壓波形0:492同名端的實(shí)驗(yàn)確定2:043耦合線圈的同名端2:32

23、4耦合線圈的實(shí)驗(yàn)1:205耦合線圈參數(shù)測量2:486耦合線圈的反映阻抗3:377鐵心變壓器的電路模型4:218鐵心變壓器的輸入阻抗4:019鐵心變壓器的阻抗變換2:35根據(jù)教學(xué)需要，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊名稱的方法放映相關(guān)錄像。94郁金香95136 電路實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)分析電路實(shí)例 首先用正弦穩(wěn)態(tài)分析程序ACAP來分析含耦合電感的電路。再介紹確定耦合線圈同名端的各種實(shí)驗(yàn)方法。 一、計(jì)算機(jī)輔助電路分析96例139電路如圖1323(a)所示。已知試求電流 i1(t), i2(t) 和負(fù)載可獲得的最大功率。 圖1323解:運(yùn)行正弦穩(wěn)態(tài)分析程序ACAP，讀入圖1323(b)所示電路數(shù)據(jù)，選擇代碼7，可以得到以下計(jì)算結(jié)

24、果 97 L13-9 circuit data 元件 支路 開始 終止 控制 元 件 元 件 元 件 元 件 類型 編號 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 支路 數(shù) 值1 數(shù) 值2 數(shù) 值3 數(shù) 值4 V 1 1 0 10.000 .00000 R 2 1 2 2.0000 M 3 2 0 4.00000E-03 1.00000E-03 4 3 0 1.00000E-03 2.00000E-03 R 5 3 4 .40000 R 6 4 5 .60000 C 7 5 0 5.00000E-04 獨(dú)立結(jié)點(diǎn)數(shù) = 5 支路數(shù) = 7角頻率 w= 1000.0 rad/s - 支 路 電 流 瞬 時(shí) 值 i(t) - i

25、 1(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t+126.87) i 2(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t -53.13) i 3(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t -53.13) i 4(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t-143.13) i 5(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t +36.87) i 6(t)= 2.83 Cos( 1.000E+03t +36.87)計(jì)算機(jī)得到的電流為 98 L13-9 circuit data 元件 支路 開始 終止 控制 元 件 元 件 元 件 元 件 類型 編號 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn) 支路 數(shù)

26、值1 數(shù) 值2 數(shù) 值3 數(shù) 值4 V 1 1 0 10.000 .00000 R 2 1 2 2.0000 M 3 2 0 4.00000E-03 1.00000E-03 4 3 0 1.00000E-03 2.00000E-03 R 5 3 4 .40000 獨(dú)立結(jié)點(diǎn)數(shù) = 4 支路數(shù) = 5角頻率 w= 1000.0 rad/s - 任 兩 結(jié) 點(diǎn) 間 單 口 的 等 效 電 路 - 4 - 0 實(shí)部 虛部 模 幅角 Uoc=( 2.000 +j 1.000 ) = 2.236 exp(j 26.57) Z0 =( .5000 +j 1.800 ) = 1.868 exp(j 74.48

27、) Isc=( .8023 +j -.8883 ) = 1.197 exp(j -47.91) Y0 =( .1433 +j -.5158 ) = .5353 exp(j -74.48) Pmax= 2.500 (電源用有效值時(shí))Pmax= 1.250 (電源用振幅值時(shí))* 正 弦 穩(wěn) 態(tài) 分 析 程 序 (ACAP 2.11 ) 成電 七系-胡翔駿 * 斷開負(fù)載，用ACAP程序計(jì)算單口網(wǎng)絡(luò)向可變負(fù)載傳輸?shù)淖畲笃骄β实慕Y(jié)果如下所示。 99 計(jì)算結(jié)果表明，斷開負(fù)載后的含源單口網(wǎng)絡(luò)相量模型的開路電壓為 ，輸出阻抗為 ，當(dāng)負(fù)載阻抗為 時(shí)，獲得最大平均功率為2.5W。 用計(jì)算機(jī)程序分析電路時(shí)，不需要

28、對電路進(jìn)行化簡，只需將電路連接關(guān)系和元件類型和參數(shù)告訴計(jì)算機(jī)，馬上就可以得到各種計(jì)算結(jié)果，與例137和138筆算結(jié)果相同。100解: 運(yùn)行正弦穩(wěn)態(tài)分析程序AC2，輸入圖1324(b)所示電路數(shù)據(jù)，可以得到幅頻特性和相頻特性曲線如下所示。 例1310電路如圖1324(a)所示。試畫出輸出電壓uo的頻率特性曲線。 圖1324101計(jì)算表明該電路具有帶通濾波特性。 102 - 求網(wǎng)絡(luò)的頻率特性并畫曲線 - - H(jw) = v4 /V1 - W(rad/s) | v4 /V1 | (db) Min= -60.90 db Max= -13.62 db 1.000E+01 -4.685E+01 | *

29、 1.778E+01 -4.185E+01 | * 3.162E+01 -3.687E+01 | * 5.623E+01 -3.190E+01 | * 1.000E+02 -2.702E+01 | * 1.778E+02 -2.238E+01 | * 3.162E+02 -1.835E+01 | * 5.623E+02 -1.549E+01 | * 1.000E+03 -1.403E+01 | * 1.778E+03 -1.362E+01 | * 3.162E+03 -1.404E+01 | * 5.623E+03 -1.552E+01 | * 1.000E+04 -1.839E+01 | *

30、 1.778E+04 -2.243E+01 | * 3.162E+04 -2.708E+01 | * 5.623E+04 -3.196E+01 | * 1.000E+05 -3.692E+01 | * 1.778E+05 -4.191E+01 | * 3.162E+05 -4.690E+01 | * 5.623E+05 -5.190E+01 | * 1.000E+06 -5.690E+01 | * * 正 弦 穩(wěn) 態(tài) 分 析 程 序 (ACAP 2.11 ) 成電 七系-胡翔駿 *103二、用實(shí)驗(yàn)方法判斷耦合線圈的同名端 前面已經(jīng)介紹用干電池和電壓表確定磁耦合線圈同名端的一種實(shí)驗(yàn)方法，其原理是

31、利用互感電壓值可能為正和也可能為負(fù)的特性，這種方法的缺點(diǎn)是線圈的電感很小時(shí)效果不好。我們還可以用以下實(shí)驗(yàn)方法來判斷磁耦合線圈同名端。(1) 利用耦合線圈互感電壓的正負(fù)來判斷同名端。一般來說，耦合線圈的電壓為自感電壓和互感電壓兩項(xiàng)組成，在次級開路的情況下，次級電流恒等于零，此時(shí)初級電壓只剩下自感電壓，次級電壓只剩下互感電壓，即 104 互感電壓的正號或負(fù)號與耦合線圈同名端位置有關(guān)。反過來，可以用測量互感電壓的正負(fù)來判斷同名端。例如在圖134實(shí)驗(yàn)電路中，將干電池接在耦合線圈初級使次級感應(yīng)一個(gè)瞬時(shí)的正電壓或負(fù)電壓，用高內(nèi)阻電壓表測量電壓的正負(fù)，就可以判斷出同名端。為了能夠觀測出瞬時(shí)電壓的正負(fù)，要求耦

32、合線圈的電感量足夠大。 105 將正弦信號發(fā)生器的輸出電壓信號加在耦合線圈的初級，在次級會(huì)感應(yīng)出一個(gè)正弦電壓信號，由于同名端位置的不同，次級電壓相位可能與初級電壓的相位相同，也可能相反。反過來，我們用雙蹤示波器同時(shí)觀測耦合線圈初級電壓和次級電壓的相位關(guān)系，就可以判斷出耦合線圈的同名端。實(shí)驗(yàn)電路如圖1325所示。 圖1325106 信號發(fā)生器輸出一個(gè)正弦電壓信號，示波器同時(shí)觀測初級和次級正弦電壓波形。顯然，當(dāng)示波器觀測到兩個(gè)正弦波形相位相同時(shí)，a點(diǎn)和c點(diǎn)是同名端；當(dāng)兩個(gè)正弦波形相位相反時(shí)，a點(diǎn)和d點(diǎn)是同名端. (2) 利用耦合線圈串聯(lián)電感的大小來判斷的同名端。 耦合線圈順接串聯(lián)和反接串聯(lián)的等效電感公式為利用順接串聯(lián)比反接串聯(lián)的等效電感大4M的性質(zhì)可以判斷其同名端。107(2) 利用耦合線圈串聯(lián)電感的大小來判斷的同名端。耦合線圈順接串聯(lián)和反接串聯(lián)的等