第7章耦合电感与理想变压器讲义.ppt

7.3 理想变压器 7.3.1 理想变压器的条件 * 第7章 耦合电感与变压器 重点 2. 变压器的同名端 1. 耦合电感元件的伏安关系 3. 理想变压器的基本特性 7.1 耦合电感 1. 耦合线圈 耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中，如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟悉这类多端元件的特性，掌握包含这类多端元件的电路问题的分析方法是非常必要的。 线圈1中通入电流i1时，在线圈1中产生磁通(magnetic flux)，同时，有部分磁通穿过临近线圈2，这部分磁通称为互感磁通。两线圈间有磁的耦合。 + – u11 + – u21 i1 ?11 ? 21 N1 N2 定义? ：磁链 (magnetic linkage)，? =N? 当线圈周围无铁磁物质(空心线圈)时，?与i 成正比,当只有一个线圈时： 当两个线圈都有电流时，每一线圈的磁链为自磁链与互磁链的代数和： 注 （1）M值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关，满足M12=M21 （2）L总为正值，M值有正有负. 2. 耦合系数 (coupling coefficient) 用耦合系数k 表示两个线圈磁耦合的紧密程度。 当 k=1 称全耦合: 漏磁 F s1 =Fs2=0 即 F11= F21 ，F22 =F12 一般有： 耦合系数k与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关 互感现象 利用——变压器：信号、功率传递 避免——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。 当i1为时变电流时，磁通也将随时间变化，从而在线圈两端产生感应电压。 当i1、u11、u21方向与? 符合右手螺旋时，根据电磁感应定律和楞次定律： 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： 自感电压 互感电压 3. 耦合电感上的电压、电流关系 在正弦交流电路中，其相量形式的方程为 两线圈的自磁链和互磁链相助，互感电压取正， 否则取负。表明互感电压的正、负： （1）与电流的参考方向有关。 （2）与线圈的相对位置和绕向有关。 注 4.耦合线圈的同名端 对自感电压，当u, i 取关联参考方向，u、i与?符合右螺旋定则，其表达式为 上式 说明，对于自感电压由于电压电流为同一线圈上的，只要参考方向确定了，其数学描述便可容易地写出，可不用考虑线圈绕向。 i1 u11 对互感电压，因产生该电压的的电流在另一线圈上，因此，要确定其符号，就必须知道两个线圈的绕向。这在电路分析中显得很不方便。为解决这个问题引入同名端的概念。 当两个电流分别从两个线圈的对应端子同时流入或流出，若所产生的磁通相互加强时，则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。 同名端 * * ? ? i1 + – u11 + – u21 ?11 ? 0 N1 N2 + – u31 N3 ? s i2 i3 △ △ 注意：线圈的同名端必须两两确定。 确定同名端的方法： (1) 当两个线圈中电流同时由同名端流入(或流出)时，两个电流产生的磁场相互增强。 ? i 1 1 2 2 * * 1 1 2 2 3 3 * * ? ? ? ? 例 (2) 当随时间增大的时变电流从一线圈的一端流入时，将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。 同名端的实验测定： 电压表正偏。 如图电路，当闭合开关S时，i增加， 当两组线圈装在黑盒里，只引出四个端线组，要确定其同名端，就可以利用上面的结论来加以判断。 i 1 1 2 2 * * R S V + – ? ? 由同名端及u、i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，就不再考虑实际绕向，而只画出同名端及参考方向即可。 i1 * * u21 + – M i1 * * u21 – + M 例 i1 * * L1 L2 + _ u2 M R1 R2 + _ u 2 1 0 10 i1/A t/s 解 i1 * * L1 L2 + _ u1 + _ u2 i2 M i1 * * L1 L2 + _ u1 + _ u2 i2 M i1 * * L1 L2 + _ u1 + _ u2 i2 M i1 * * L1 L2 + _ u1 + _ u2 i2 M 例 写出图示电路电压、电流关系式 7.2 含耦合电感电路的相量法分析 本节着重讨论正弦稳态下含耦合电感电路的相量分 析法，分别为方程分析法和等效分析法。根据大纲要求 主要讲解方程分析法。 7.2.1 方程分析法 分别对两个回路列写KVL方程，设定各回路电流的参考方 向，并认为各元件