电工技能培训专题-电路-含有耦合电感的电路

JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20211第十章含有耦合电感的电路10.1互感10.2含有耦合电感电路的计算10.3耦合电感的功率10.4变压器原理10.5理想变压器JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20212基本要求深入理解互感概念及同名端的意义，熟练掌握互感消去法，能正确地分析互感电路，一般了解空心变压器的等效电路，掌握理想变压器的电流比与电压比。本章与其它章节的联系本章的学习内容建立在前面各章理论的基础之上。JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20213耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中：收音机、电视机中的中周线圈(中频变压器)、振荡线圈；整流电源里使用的电源变压器；它们都是耦合电感元件，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非常必要。电力变压器等；用于可控硅中频电源、中频电炉、超音频电源的降压、增流或升压隔离的中频变压器；简介JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20214中周线圈(中频变压器)、振荡线圈简介JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,2021510kVA~300kVA的大功率单相、三相电源变压器。焊接设备使用的主变压器、控制变压器。简介JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20216PowerTransformerTelecomTransformerAudioTransformer简介JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202171.互感的概念一个电感线圈的情况L1N111'i1F11i1产生的磁通为F11。i1与F11的参考方向符合右手螺旋法则，为关联的参考方向。F11穿越自身线圈时，产生的自感磁通链用Y11表示：Y11=L1i1当i1变化时，将产生自感电压u11。-+u11若u11与i1取关联参考方向则u11=dtdY11=L1dtdi110.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20218若L1邻近有一线圈L2，载流线圈之间通过彼此的磁场相互联系的物理现象称为磁耦合。L1N111'i1F11L2N22'2则F11的F21F21称为互感磁通。磁通链为Y21。同理：i2通过L2时也产生磁通F22，i2F22F12F22的一部分F12也穿过L1。两个线圈的情况一部分会穿过L2。10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,2021910.1互感耦合线圈中的总磁通链应该是自感磁通链和互感磁通链的代数和：Y1=Y11±Y12Y2=Y22±Y21L1N111'i1F11L2N22'2F21i2F22F12存在磁耦合的两个线圈，当一个线圈的磁通发生变化时，就会在另一个线圈上产生感应电压，称为互感电压。这就是互感现象。JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,2021102.互感系数Y11=L1i1，Y22=L2i2，Y12=M12i2，Y21=M21i1M12和M21称互感系数。简称互感，单位是H。不管是自感磁通链，还是互感磁通链，都与它的施感电流成正比：L1N111'i1F11L2N22'2F21i2F22F1210.1互感M12=M21=M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，因此满足：JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202111自感系数L总为正值，M值有正有负。L1N111'i1F11L2N22'2F21i2F22F12磁通链可表示为：正值表示自感磁链与互感磁链方向一致，互感起增助作用，负值表示自感磁链与互感磁链方向相反，互感起削弱作用。Y1=L1i1±Mi2Y2=L2i2±Mi110.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202112L1N111'i1F11L2N22'2F21i2F22F123.同名端的概念及其判断方法！通过线圈的绕向、位置和施感电流的参考方向，用右手螺旋法则，就可以判定互感是“增助”还是“削弱”。但实际的互感线圈往往是封闭的，看不出绕向；在电路图中也无法反映绕向。L1L2+-+-u1u2i1i211'22'M10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202113常用同名端表明互感线圈之间的绕向关系。电流分别通入互感线圈时，使磁场相互增强的一对端点称同名端。无标记的另一对端点也同名端。L1L2+-+-u1u2i1i211'22'ML1N111'i1F11L2N22'2F21i2F22F12用“•”或“*”或“△”等标记。10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202114判别方法之一1、2是同名端1'、2'也是同名端11'22'L1L2i1i2ML1L2+-+-u1u2i1i211'22'若能看出绕向，则根据线圈电流和磁通方向判定。两个线圈分别施加电流i1、i2(均0)，若产生的磁通方向相同，则i1、i2的流入端为同名端。10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202115两个线圈分别施加电流i1、i2(均0)，若产生的磁通方向相同，则i1、i2的流入端为同名端。当有两个以上的电感彼此耦合时，同名端要用不同的符号一对一对标记。11'22'L1L2i1i2i1i2ML1L2+-+-u1u211'22'L1L2L3MM**M知道了同名端，在列写耦合线圈的VCR时，就不必关心线圈的具体绕向了。10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,2021164.互感电压若两耦合电感线圈的电压、电流都取关联的参考方向，则当变化时有：同名端与互感电压的参考极性若i1从L1的同名端流入，则i1在L2中引起的互感电压参考“+”极在L2的同名端。u1=dtdY1=L1dtdi1±Mdtdi2u2=dtdY2=L2dtdi2±Mdtdi1ML1L2+-+-u1u2i1i211'22'++同样，若i2从L2的同名端流入，则i2在L1中引起的互感电压参考“+”极在L1的同名端。10.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,20211710.1互感补充口诀电流同时流入同名端时，互感电压与自感电压同号;电流同时流入同异端时，互感电压与自感电压异号;端钮处电压与电流向内部关联时，自感电压取正号;端钮处电压与电流向内部非关联时，自感电压取负号。JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202118练习：列出耦合电感的VCR若施感电流为同频率正弦量，则耦合电感VCR的相量形式为：L1+-u1i1+-u2i2ML2u1=L1dtdi1-Mdtdi2u2=L2dtdi2-Mdtdi1.U1=jwL1.I1-jwM.I2.U2=jwL2.I2-jwM.I1相量形式：L1+-u1i1+-u2i2ML2u1=L1dtdi1+Mdtdi2u2=-L2dtdi2-Mdtdi1.U1=jwL1.I1+jwM.I2.U2=-jwM.I1-jwL2.I210.1互感JiangSuUniversityOfScienceandTechnology.ZhangjiagangCampus.CircuitCourseLecturedByXuebinJiang/InformationSchoolThursday,April08,202119同名端的判别在实践中占据重要地位。正确连接：无论串还是并，互感应起“增助”作用。L1L2124TrL3110V110V3L12接3(串联)后，可将1、4接在220V的电源上使用。