最新-第11章耦合電感和理想變壓器-PPT課件

1、第十一章 耦合電感和理想變壓器11-1 耦合電感的伏安關系11-2 含耦合電感電路的分析方法等效電路法（基本方法）耦合電感線圈間的串并聯(lián)去耦等效電路法（有公共端相連）11-3 空心變壓器電路的分析11-4 理想變壓器的伏安關系11-5含理想變壓器電路的分析方法11-1 耦合電感的伏安關系耦合電感是耦合線圈的理想化電路模型，也稱互感。一、概念與定義1.孤立電感：一個電感線圈+u（1）磁鏈是線圈中電流的函數(shù)（2）磁場隨時間變化產(chǎn)生電壓2. 耦合電感：定義：具有磁耦合的兩個線圈。+_+_u1u2i1i2自磁通互磁通自磁鏈互磁通 意義：互感大小反映一個線圈電流在另一個線 圈中產(chǎn)生磁鏈的能力。單位：亨利

2、 (H) 可以證明 仿照自感系數(shù)定義，定義互感系數(shù)為得到耦合電感特點：表征兩線圈的參數(shù)有三個，即： L1 、 L2 自感 M互感一般地：0K1當 K=1 時，全耦合當 K=0 時，無耦合當 K1 時，緊耦合當 K1時，松耦合耦合系數(shù) K 定義意義：k值的大小取決于兩個線圈的相對位置 及磁介質的性質。衡量兩個線圈耦合程度。二、耦合電感的伏安關系：+_u1u2L1L2i1i2M線圈相對繞向不同：+ _ +_u1 u2i1i2線圈相對位置不同：+ _ +_u1 u2i1i2問題：怎么確定互感電壓正負？三、同名端：定義：設兩電流都從打 “” 的端子流入，若它們 所產(chǎn)生的總磁通在其線圈中是相互加強（即同

3、 方向）,打 “” 的兩個端子稱為同名端。不打 “” 的兩個端子亦為同名端。例1.線圈1的端子a打“”，線圈2的哪個端子應該打“”？abcd12i112i2例2.兩線圈的同名端如圖所示,右側線圈的繞向如何？ i1同名端的含義（應用）：產(chǎn)生互感電壓的電流與互感電壓的參考方向對同名端一致。例3：大小：極性：c高d低求右側線圈的互感電壓：abcdL1L2Mi1（1）耦合電感伏安關系一般式： 總結：（3）互感電壓正、負號的確定：a.首先根據(jù)同名端，由產(chǎn)生互感電壓電流的流入端確定互感電壓的正極性端。b.然后根據(jù) u1 、u2 的參考極性，確定極性一致 為正，反之為負號。（2）自感電壓正、負號的確定： 與

4、孤立電感相同，取決于線圈端電壓與電流的 參考方向是否關聯(lián)，關聯(lián)為正號，否則取負號。+_、ZL1、 ZL2 自感抗ZM 互感抗（4）耦合電感的相量模型：+_u1u2L1L2i1i2M例1:寫出圖示互感線圈端電壓u1和u2的表達式+_u1u2L1L2i1i2M+通過下列例題對上述總結加以理解和鞏固例2+_+_u1u22H2H0.5H求u1 , u2 解：V解：例3求+_+10A=20V=5V 例4: 在圖(a)所示電路中，已知兩線圈的互感 M=1H，電流源i1(t)的波形如圖(b)所示， 試求：開路電壓uCD的波形。解：10V 0t1-10V 1t2小結：1）耦合電感的本質關系：線圈磁鏈是自磁鏈與

5、 互磁鏈的代數(shù)和，2）電壓電流的伏安關系一般式：牢記： 電流的流入端與互感電壓正極性端是同名端 端口電壓與電流參考方向關聯(lián)時，自感電壓 取正，否則取負。返回11-2 含耦合電感電路的分析方法一、基本方法：等效電路法 把耦合電感的兩個線圈看作是兩個支路，由耦合電感的伏安關系，可推知等效電路為：+_u1u2L1L2i1i2M+_u1u2L1L2i1i2M+_u1L2u2L1i1i2+_u1L2u2L1i2i1二、耦合電感線圈間的串并聯(lián)：1.串聯(lián)順接Lab結果：等效為一個電感abML1L2i電流i均從同名端流入，磁場方向相同而相互增強。串聯(lián)（記住結論）2.串聯(lián)反接Lab 電流i從L1的同名端流入，則

6、從L2的同名端流出，磁場方向相反而相互削弱。結果：等效為一個電感abML2L1i并聯(lián)（掌握方法）1.同名端相接abML1L2Lab2.異名端相接abL1L2MLababMjL1jL2UII1I2證明：（了解）三、去耦等效電路法當耦合線圈有公共端時等效電路1.同名端為公共端時：+_u1i1+_u2i2L1-ML2 -MMi2i1+_u1u2i2.異名端為公共端時原電路等效電路小結：耦合電感的等效電路（三種）：+_u1L2u2L1+_u1u2L1L2i1i2M1）基本方法2）耦合電感的串并聯(lián)LababML1L2iabML1L2含耦合電感電路分析方法： 第一步：畫去耦的等效電路； 第二步：再用相量法

7、（網(wǎng)孔法等）分析。 3）公共端相連L1L2相量模型j4 42-j2 j6 +_V4解：異名端為公共端的去耦等效電路2i12H3H-1H4i2+_此電路處于正弦穩(wěn)態(tài)中，求 i1 , i2例+_242Hi2i11HV1H解得:AAAA相量模型j4 42-j2 j6 +_V4返回二、空心變壓器的電路分析11-3 空心變壓器電路分析一、空心變壓器：不含鐵心(或磁芯)的耦合線圈稱為空心變壓器。其中一個線圈接電源，稱為原邊（或初級）；另一線圈接負載，稱為副邊（或次級）?？招淖儔浩鳎ㄋ神詈希詈想姼?）用耦合電感等效電路作為模型，再用相量法分析2）反映阻抗法例1R1R2+_求 ，R1R2+_+_解:等效由K

8、VL原邊等效電路:(反映阻抗法)+_令初級回路自阻抗次級回路自阻抗令反映阻抗：次級回路對初級回路R1R2+_+_解:求 ：1）用副邊等效電路求解I2副邊等效電路：+_R1R2+_+_+_R1R2+_+_初級回路對次級回路的反映阻抗2）用戴維南等效求解I2解：1. 原邊等效電路：(反映阻抗法) 例255j5j105求 ，j10V100+_V5j5100+_2.副邊等效電路：55j10+_例3：求電路中1.6負載電阻經(jīng)調整獲得的最大功率。解：將1.6電阻斷開，求戴維南等效電路開路電壓。 當 時獲得最大功率 返回11 - 4 理想變壓器的伏安關系一、理想變壓器的定義和VAR: 是一種特殊的全耦合、電

9、感為無窮大的耦合線圈。空芯變壓器（k1）鐵氧體芯變壓器鐵芯變壓器（k=1）自耦合變壓器1、定義： 具有高導磁率的實際鐵心變壓器。滿足： 全耦合 k = 1； L1 , L2 。+u1i1+u2i2N1N211 = 21 n 稱為匝數(shù)比,是一個常數(shù)。12 = 22 電壓比為匝數(shù)比 = 11 + 12 = 21 + 22 由耦合電感伏安關系：由于L1,電流比為負倒數(shù)匝數(shù)比1 : ni1i2+u1+u21 : ni1i2+u1+u22、理想變壓器符號及伏安關系：注：正、負號的確定 兩電壓高電位與同名端一致時，電壓比取正，反之取負；兩電流從同名端流入，電流比取負，反之取正。（試寫出另外幾種情況下的伏安

10、關系式） 1.原、副電壓比是一個常數(shù)，與電流無關； 作用電壓變換 2.原、副電流比也是個常數(shù)，與電壓無關； 作用電流變換 3.理想變壓器是參數(shù)為變比n 的線性元件；說明：它不儲存能量、也不消耗能量， 只傳遞能量。 二、理想變壓器性能的特點與作用： 4.理想變壓器的瞬時功率： 1.與電感、耦合電感不同：它不是儲能元件。 它在原邊吸收能量，同時，在副邊全部放 出，本身只傳遞能量。理想變壓器是不儲存能量、不耗能的無記憶的線性元件。2.與電阻不同：它不是耗能元件。 傳遞能量是全部放出，它本身不消耗能量。三、與其它元件比較：結論：3.與空芯變壓器不同：空芯變壓器具有儲存 能量、記憶作用，是儲能元件。四、

11、理想變壓器的相量模型：1 : n+ 1 : n+ 返回寫出理想變壓器其他幾種模型的VCR的相量形式11-5 含理想變壓器電路的分析方法 -阻抗變換性質方法一、基本分析方法 利用理想變壓器的VAR和其它約束關系，列寫 電路方程，解方程組。 例+_50 0 V1010j501: 2+_+_求 。解：列寫方程：解得：45 A45 A45 45 45 A方法二、折合阻抗法（當原、副邊只有磁聯(lián)系而沒有電聯(lián)系時）例1: n+_+_+_ZLZ1求 。解： 折合阻抗+_原邊等效電路：+_Z1Z1求 。副邊戴維南等效電路：1: n+_+_ZLZ1+_n2 Z1ZL結論：理想變壓器折合阻抗計算：負載折合到初級 除

12、以 n2；初級折合到次級乘以 n2。例1: n+_100為使 100 從電路中獲得最大功率，求 n和Pmax。90020 0 V解：原邊等效電路+_20 0 V900此電路中RL獲得的功率就是原電路100 電阻獲得的最大功率 當 RL = 900 時，電路獲得最大功率 故小結： （1） 理想變壓器的作用：1. 變電壓；2. 變電流；3. 變阻抗?？偟淖饔茫簜鬟f能量或信號（2）理想變壓器的分析方法： 按理想變壓器的相量模型，運用 折合阻抗法或基本列解方程組法。1 : ni1i2+u1+u21、電路符號：2、伏安關系：3、電壓、電流比：4、阻抗變換： （3）理想變壓器電路模型和公式：本章小結 1.

13、掌握耦合電感、理想變壓器的伏安關系，同名端、 的概念；3.了解耦合電感、空心變壓器、理想變壓器的區(qū)別 與聯(lián)系；2.熟練掌握耦合電感、空心變壓器電路分析，包括： 網(wǎng)孔法、反映阻抗法、戴維南定理；4.熟練掌握理想變壓器電路分析；包括： 網(wǎng)孔法、折合阻抗法、戴維南定理。1、本章介紹了兩種電路元件，它們都是從具有互感耦 合的線圈抽象出的理想電路元件，它們之間的關系 如何？習 題 課 一個是雙口動態(tài)元件，是無源的儲能元件，是實際中使用的空芯變壓器；另一個是雙口元件，是一種無記憶、不儲能、不耗能的線性元件，是實際鐵芯變壓器的理想化模型。2、同名端在列寫伏安關系是非常重要的。 須注意自感、互感電壓的正負號。 *理想變壓器同名端： 兩電壓高電位與同名端一致時，電壓比取正， 兩電流從同名端流入，電流比取負；反之取正。3、空芯變壓器電路分析，就是對含互感電路的分析。 方法：去耦等效電路后，用相量法（網(wǎng)孔法）； 反映阻抗法 戴維南定理。4、理想變壓器三個作用：變壓、變流、變阻抗。5、理想變壓器分析方法： 等效電路后，用相量法（網(wǎng)孔、節(jié)點法）； 折合阻抗法； 戴維南定理。應用中只需記住電壓比與匝數(shù)成正比，電流比與匝數(shù)成負的反比，至于正負號，要看同名端與所設電壓電流的參考方向。例1：電路如圖所示，已