电路课件-第十章xdl-.ppt
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- 电路 课件 第十 xdl
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1、第第1010章章 含有耦合电感的电路含有耦合电感的电路首首 页页本章重点本章重点互感互感10.1含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算10.2耦合电感的功率耦合电感的功率10.3变压器原理变压器原理10.4理想变压器理想变压器10.5l重点重点 1.1.互感及其同名端互感及其同名端 2.2.含互感电路的计算含互感电路的计算 3.3.含变压器和理想变压器电路的计含变压器和理想变压器电路的计算算返 回10.1 10.1 互感互感 耦合电感在实际电路中,如收音机、电视机耦合电感在实际电路中,如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈,变压器等都是耦合电中的中周线圈、振荡线圈,变压器等都是耦合电感元
2、件,熟悉这类元件的特性,感元件,熟悉这类元件的特性,掌握包含这类元掌握包含这类元件的电路问题的分析方法件的电路问题的分析方法。下 页上 页返 回下 页上 页变压器变压器返 回下 页上 页变压器变压器返 回下 页上 页有载调压变压器有载调压变压器返 回下 页上 页小变压器小变压器返 回下 页上 页调压器调压器整流器整流器牵引电磁铁牵引电磁铁电流互感器电流互感器返 回1.1.磁耦合磁耦合线圈线圈1中通入电流中通入电流i1时,产生磁通,在时,产生磁通,在线圈线圈1中产生自感磁中产生自感磁通链,同时在线圈通链,同时在线圈2中产生互感磁通链中产生互感磁通链。载流线圈通过磁场相互载流线圈通过磁场相互联系的
3、现象称为磁耦合。联系的现象称为磁耦合。具有磁耦合的一对电感称为耦合电感具有磁耦合的一对电感称为耦合电感含有耦合电感的电路又称为互感电路。含有耦合电感的电路又称为互感电路。+u1i1ML1+u2i21212L2四端元件四端元件 21+u11+u21i111N1N2下 页上 页 21+u11+u21i111N1N2返 回 2121112111 iMiL 1212221222 iMiL2 互感、互感系数互感、互感系数L1、L2称为称为自感系数自感系数,简称自感或电感,简称自感或电感,H M12、M21称为称为互感系数互感系数,简称互感,简称互感,M12=M21=M,H自感磁通链和自感磁通链和互感磁通
4、链互感磁通链方向方向:一致或相反:一致或相反加强加强 同向耦合同向耦合一致一致相反相反削弱削弱 反向耦合反向耦合 磁介质为各向同性(空心、非铁磁材料),磁介质为各向同性(空心、非铁磁材料),L、M均为均为常数,即常数,即线性电感线性电感。M值与线圈的大小、形状、匝数、相对位置、值与线圈的大小、形状、匝数、相对位置、空间磁介质有关,与线圈中的电流无关。空间磁介质有关,与线圈中的电流无关。L1、L2描述了元件描述了元件存储磁能存储磁能的性质,的性质,M则表明两个元件具有则表明两个元件具有磁耦合磁耦合。注意 tiLtiMuuutiMtiLuuudd dd dd dd2212221221112111
5、2121112111 iMiL 1212221222 iMiL下 页上 页返 回 dddd111111tiLtutiMtudd dd 12121自感电压自感电压互感电压互感电压3.3.耦合电感上的电压、电流关系耦合电感上的电压、电流关系线圈两端线圈两端的电压是的电压是自感电压自感电压和互感电和互感电压的代数压的代数和。和。tiMutiMudd dd1313112121*i1i2i3下 页上 页+u11+u2111 0N1N2+u31N3 s返 回 当两个电流分别从两个线圈的对应端子同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,时流入或流出,若所产生的磁通相互加强
6、时,则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。4 同名端同名端确定同名端的方法: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当两个线圈中电流同时由同名端流入(或流出或流出)时,两个电流产生的磁场相互增强。时,两个电流产生的磁场相互增强。i1122*112233*例例(2)当随时间增大的时变电流从一线圈的一端流入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。时,将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。下 页上 页返 回+V 同名端的实验测定:同名端的实验测定:i1122*电压表正偏。电压表正偏。0 dd ,0 d
7、d 22tiMuti如图电路,当闭合开关如图电路,当闭合开关 S 时,时,i 增加,增加,下 页上 页RS+-i返 回 同名端的实验测定:同名端的实验测定:思考题思考题 两互感线圈装在黑盒子里,只引出四个端两互感线圈装在黑盒子里,只引出四个端子,现在手头有一电压源及一只万用表,试用子,现在手头有一电压源及一只万用表,试用试验的方法判别两互感线圈的同名端。试验的方法判别两互感线圈的同名端。下 页上 页黑黑盒盒子子返 回tiMtiLudddd2111tiLtiMudddd2212tiMtiLudddd2111tiLtiMudddd2212例例写写出出图图示示电电路路电电压、压、电电流流关关系系式式
8、下 页上 页i1*L1L2+_u1+_u2i2Mi1*L1L2+_u1+_u2i2Mi1*L1L2+_u1+_u2i2M返 回正弦交流电路中的相量形式正弦交流电路中的相量形式12222111 jjjIMILjUIMILUtiMtiLuuutiMtiLuuudddd dd dd1222122221112111MjZM 称为互感阻抗称为互感阻抗*Mi2i1L1L2u1+u2+j L11 I2 Ij L21 jIM+2jIM+1U2U1 Ij L1j L2j M1 U*+2 U2 I受控源等效电路受控源等效电路例例21010i1/At/s)()(H,1,H2,H5,102211tutuMLLR和和求
9、求已知已知ttttiMtu2 0s21 V10s 10 V10dd)(12解解ttttttiLiRtu2 0s21 V150 100s 10 V50 100dd)(111ttttti2 0s21 1020s 10 101下 页上 页MR1R2i1*L1L2+_u+_u2返 回5 5 耦合系数耦合系数 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。121defLLMkk=1 称全耦合称全耦合:漏磁漏磁 s1=s2=011=21,22=121)(2211211222112121221iLiLMiMiLLMLLMk满足:满足:耦合系数耦合系数k与线圈的结构、相互
10、几何位置、与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关。空间磁介质有关。下 页上 页注意 返 回k=1 全耦合全耦合0k0.5 松耦合松耦合0.5k1 紧耦合紧耦合互感现象互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克服:合理布置线圈相互位置或增加屏蔽减少互感 作作 用。用。下 页上 页电抗器电抗器返 回10.2 10.2 含有耦合电感电路的计算含有耦合电感电路的计算1.1.耦合电感的串联耦合电感的串联同向串联同向串联iRtiMtiLtiMtiLiRu2211ddddddddMLLLRRR2 2121去耦等效电路去耦等效
11、电路下 页上 页iM*u2+R1R2L1L2u1+u+iRLu+tiLRidd tiMLLiRRdd)2()(2121返 回反向串联反向串联MLLLRRR2 2121tiLRitiMLLiRRiRtiMtiLtiMtiLiRudddd)2()(dddddddd21212211)(2121LLM02 21MLLL下 页上 页iM*u2+R1R2L1L2u1+u+iRLu+注意 返 回顺接一次,反接一次,就可以测出互感:顺接一次,反接一次,就可以测出互感:4反顺LLM互感的测量方法:互感的测量方法:下 页上 页返 回在正弦激励下:在正弦激励下:*)2(j)(2121IMLLIRRU下 页上 页1
12、Uj L1j L22 Uj M U I+R1+返 回天线天线信号输出信号输出调谐电容调谐电容122LLLM互感耦合调整互感耦合调整0112fLC波段开关波段开关同侧并联同侧并联tiMtiLudddd211tiMLLMLLudd2)(21221i=i1+i2 解得解得u,i 的关系:的关系:2.2.耦合电感的并联耦合电感的并联tiMtiLudddd122下 页上 页*Mi2i1L1L2ui+返 回等效电感:等效电感:0 2)(21221MLLMLLLeq去耦等效电路去耦等效电路下 页上 页Lequi+返 回 异侧并联异侧并联tiMtiLudddd211i=i1+i2 tiMtiLudddd122
13、tiMLLMLLudd2)(21221解得解得u,i 的关系:的关系:等效电感:等效电感:0 2)(21221MLLMLLLeq下 页上 页*Mi2i1L1L2ui+返 回同侧连接同侧连接21113 jjIMILU12223 jjIMILU21 III j)(j11IMIML j)(j22IMIML下 页上 页*jL1 I1 I2 I123jL2j M3 I1 I2 I12j(L1-M)j(L2-M)jM返 回异侧连接异侧连接21113 jjIMILU12223 jjIMILU21 III j)(j11IMIML j)(j22IMIML下 页上 页1 I2 I*jL1 I123jL2j M I
14、1 I2 I12j(L1+M)j(L2+M)-jM3返 回例例1.1.111L2LM11ML 1ML 2M )/()(21MLMLMLeq (a a)4104102 H857.0 (b b)M111L2L11ML 1ML 2MH2,H2,H821 MLL )/(21MLMMLLeq 2026 H 6 例例2.2.4-77(-4)10 eqLH32 3H116H4H-4H117H10H3H6H2H0.5H4HabLab=5H9H7H-3H2H0.5Hab例例Lab=6H下 页上 页M=4H6H2H3H5HabM=1H4H3H2H1Hab3H返 回5.5.含互感电路的计算含互感电路的计算一般分析法
15、:在正弦稳态情况下,含互感的电路一般分析法:在正弦稳态情况下,含互感的电路的计算仍应用相量法。注意互感线圈上的电压除的计算仍应用相量法。注意互感线圈上的电压除自感电压外,还应包含互感电压。自感电压外,还应包含互感电压。去耦等效法。去耦等效法。下 页上 页例例1列写电路的回路列写电路的回路电流方程。电流方程。MuS+CL1L2R1R2*+ki1i1返 回SllllUIIMILILR)(jj)j(323111121313132222)(jj)j(I kIIMILILRllll0)(j)(jjj)1jjj(32312211321lllllllIIMIIMILILICLL解解下 页上 页MuS+CL1
16、L2R1R2*+ki1i1返 回uS+CL1+ML2+MR1R2+ki1i1-M例例2 2求图示电路的开路电压。求图示电路的开路电压。1I)2(313111 MLLjRUIS)2(j)(j jjjj313113123123131311231120MLLRUMMMLILIMIMIMUSc解解1 1下 页上 页M12+_+_SUocU*M23M31L1L2L3R1返 回作出去耦等效电路,作出去耦等效电路,(一对一对消一对一对消):):解解2 2下 页上 页M12*M23M31L1L2L3*M23M31L1M12L2M12L3+M12M31L1M12 +M23L2M12 M23L3+M12 M23L
17、1M12+M23 M13 L2M12M23+M13 L3+M12M23 M13 返 回)2(j313111 MLLRUIS)2(j)(313113123123oMLLRUMMMLjUSc下 页上 页L1M12+M23 M13 L2M12M23+M13 L3+M12M23 M13 1I+_+_SUocUR1返 回解解例例*ttuCMLScos2100)(,201,1202已已知知 问问Z为何值时其上获得最为何值时其上获得最大功率,求出最大功率。大功率,求出最大功率。判定互感线圈的同名端判定互感线圈的同名端下 页上 页uS(t)Z100 CL1L2MjL1 R+SUIMZ*jL2 1/jC 返 回
18、作去耦等效电路作去耦等效电路下 页上 页+Zj100j20j20100j(L-20)00100jL1 R+SUIMZ*jL2 1/jC+Zj100100j(L-20)00100返 回V45250100j100100100j100j100100j0SocUU50j50100j/100eqZ50j50*eqZZW25504)250(422maxeqOCRUP下 页上 页uoc+j100100j(L-20)00100j100100j(L-20)Zeq返 回例例3 3要使要使 i=0,问电源的角频率为多少?,问电源的角频率为多少?解解CM1 当当MC1 0I下 页上 页ZRCL1L2MiuS+L1 L
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