電路分析與應(yīng)用 教學(xué)PPT課件

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互感電動勢的大小和方向分別滿足法拉弟電磁感應(yīng)定互感電動勢的大小和方向分別滿足法拉弟電磁感應(yīng)定律和楞次定律。律和楞次定律。磁耦合線圈磁耦合線圈任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端1.互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2.互感系數(shù)和耦合系數(shù)互感系數(shù)和耦合系數(shù) (1)(1)互感系數(shù)互感系數(shù) 在非鐵磁性的介質(zhì)中，電流產(chǎn)生的磁通與電流成正比。若在非鐵磁性的介質(zhì)中，電流產(chǎn)生的磁通與電流成正比。若電流的參考方向與它產(chǎn)生的磁通的參考方向滿足右手螺旋法電流的參考方向與它產(chǎn)生的磁通的參考方向滿足右手螺旋法則，則互感系數(shù)定義為則，則互感系數(shù)定義為 式中，式中，是線圈是線圈2對線圈對線圈1的互感，的互感，是線圈是線圈1對線對線圈圈2的互感?？梢宰C明的互感。可以證明 ，所以，所以單位單位:亨利亨利(H)。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 互感的大小反映了一個線圈在另一個線圈中產(chǎn)生互感的大小反映了一個線圈在另一個線圈中產(chǎn)生磁鏈的能力。磁鏈的能力。互感互感M取決于兩個耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相取決于兩個耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相對位置和媒介質(zhì)。對位置和媒介質(zhì)。當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時，當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時，M為常數(shù)。為常數(shù)。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 (2)(2)耦合系數(shù)耦合系數(shù) 為了為了表明兩個線圈耦合的緊密程度表明兩個線圈耦合的緊密程度，通常用耦合系，通常用耦合系數(shù)來表示，并定義為數(shù)來表示，并定義為 式中，式中，分別是線圈分別是線圈1 1和線圈和線圈2 2的自感。的自感。(0K1)即：若即：若K=1時叫做全偶合；若時叫做全偶合；若K=0時叫做無耦合。時叫做無耦合。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系3.互感電壓互感電壓根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知可見，可見，互感電壓與產(chǎn)生它的相鄰線圈的電流變化率成正比?；ジ须妷号c產(chǎn)生它的相鄰線圈的電流變化率成正比。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系當(dāng)當(dāng)則則互感電壓用相量可表示為互感電壓用相量可表示為式中，式中，稱稱為為互感抗互感抗，單位為歐，單位為歐（）任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端二、同名端二、同名端1同名端的概念同名端的概念 同名端是用來反映磁耦合線圈的相對繞向，從而在分析互同名端是用來反映磁耦合線圈的相對繞向，從而在分析互感電壓時不需要考慮線圈的實(shí)際繞向和相對位置。感電壓時不需要考慮線圈的實(shí)際繞向和相對位置。同名端同名端：當(dāng)電流從兩個繞組的某一接線端流進(jìn)或流出時，：當(dāng)電流從兩個繞組的某一接線端流進(jìn)或流出時，若兩個繞組的若兩個繞組的自感磁通和互感磁通方向一致自感磁通和互感磁通方向一致，相互增強(qiáng)，則這，相互增強(qiáng)，則這兩個繞組的電流流進(jìn)端或流出端就稱為同極性端。兩個繞組的電流流進(jìn)端或流出端就稱為同極性端。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端同名端的表示法：同名端的表示法：常用一對符號常用一對符號“”或或“*”或或“”標(biāo)出。標(biāo)出。耦合電感的電路模型耦合電感的電路模型江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端2同名端的測定同名端的測定(1)交流法交流法 (2)直流法直流法江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系A(chǔ)Xax若若 說明說明 A 與與 a 或或 X 與與 x 為同為同 極性端。極性端。把兩個線圈的任意兩端把兩個線圈的任意兩端(X-x)連連接接,然后在然后在 AX 上加一小電壓上加一小電壓 u。測量：測量：若若 說明說明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是同是同 極性端；極性端；結(jié)論：結(jié)論：交流法交流法(1)交流法交流法任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流從線圈的端點(diǎn)閉合時，電流從線圈的端點(diǎn)1流入，且電流流入，且電流隨時間在增大。若此時電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，隨時間在增大。若此時電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，則說明則說明1與與3是同名端，否則是同名端，否則1與與3是異名端。是異名端。(2)直流法直流法江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 同名端確定后，互感電壓的極性就可以由電流與同名端同名端確定后，互感電壓的極性就可以由電流與同名端的方向來確定。我們可以的方向來確定。我們可以選定電流和互感電壓對同名端一致。選定電流和互感電壓對同名端一致。0時，互感電壓的實(shí)際方時，互感電壓的實(shí)際方向與參考方向相反。向與參考方向相反。0時，互感電壓的實(shí)際方時，互感電壓的實(shí)際方向與參考方向相同；向與參考方向相同；3.同名端的應(yīng)用同名端的應(yīng)用任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端 若線圈若線圈1與線圈與線圈2的電流的電流均為正弦電流，用相量表均為正弦電流，用相量表示為示為江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系例例 如圖所示的電路中，已知如圖所示的電路中，已知試求互感電壓試求互感電壓u21解解 選擇參考方向選擇參考方向任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系一、互感線圈的串聯(lián)一、互感線圈的串聯(lián) 把兩個互感線圈串聯(lián)起來有兩種不同的接法。異名端把兩個互感線圈串聯(lián)起來有兩種不同的接法。異名端相接稱為相接稱為順向串聯(lián)順向串聯(lián)，同名端相接稱為，同名端相接稱為反向串聯(lián)反向串聯(lián)。1.順向串聯(lián)順向串聯(lián)任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系2.反向串聯(lián)反向串聯(lián)通通過實(shí)驗過實(shí)驗分分別測別測得得L順順和和L反反，就可，就可計計算出互感系數(shù)算出互感系數(shù)M。任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例 兩個磁耦合線圈串聯(lián)，接到兩個磁耦合線圈串聯(lián)，接到220V的工頻正弦電壓源的工頻正弦電壓源上，測得順向串聯(lián)時的電流為上，測得順向串聯(lián)時的電流為2.7A，功率為，功率為218.7W，反向，反向串聯(lián)時電流為串聯(lián)時電流為7A。試求互感。試求互感M。解解 設(shè)兩個線圈的電阻分別為設(shè)兩個線圈的電阻分別為R1，R2，根據(jù)交，根據(jù)交流電流中只有電阻元件吸收功率的特點(diǎn)，得順向串聯(lián)流電流中只有電阻元件吸收功率的特點(diǎn)，得順向串聯(lián)時電路等效阻抗時電路等效阻抗任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 對于反向串聯(lián)，由于線圈的電阻不變，故采用相同對于反向串聯(lián)，由于線圈的電阻不變，故采用相同的計算方法，得的計算方法，得任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)二、互感線圈的并聯(lián)二、互感線圈的并聯(lián)分為分為同側(cè)并聯(lián)同側(cè)并聯(lián)和和異側(cè)并聯(lián)異側(cè)并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 同側(cè)并聯(lián)的等效電感為：同側(cè)并聯(lián)的等效電感為：異側(cè)并聯(lián)的等效電感為：異側(cè)并聯(lián)的等效電感為：同名端并聯(lián)時，磁場增強(qiáng)，等效電感增大，分母取負(fù)號；同名端并聯(lián)時，磁場增強(qiáng)，等效電感增大，分母取負(fù)號；異名端并聯(lián)時，磁場削弱，等效電感減小，分母取正號。異名端并聯(lián)時，磁場削弱，等效電感減小，分母取正號。任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器一、空心變壓器一、空心變壓器1.空心變壓器的概念空心變壓器的概念 變壓器是利用互感原理實(shí)現(xiàn)從一個電路向另一個電路傳變壓器是利用互感原理實(shí)現(xiàn)從一個電路向另一個電路傳輸電磁能量或信號的電氣設(shè)備。輸電磁能量或信號的電氣設(shè)備?？招淖儔浩骺招淖儔浩骶褪怯镁褪怯梅氰F磁材料作心子非鐵磁材料作心子的變壓器，廣泛應(yīng)用的變壓器，廣泛應(yīng)用于電子、通信工程和測量儀器中。于電子、通信工程和測量儀器中。初級線圈初級線圈-與電源相聯(lián)與電源相聯(lián)次級線圈次級線圈-與負(fù)載相聯(lián)與負(fù)載相聯(lián)空心變壓器的電路模型空心變壓器的電路模型江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器2.空心變壓器的電路方程空心變壓器的電路方程初級回路自繞組；初級回路自繞組；次級回路自繞組；次級回路自繞組；初、次級回路間互繞組。初、次級回路間互繞組。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器-稱為次級回路在初級回路中反射阻抗。稱為次級回路在初級回路中反射阻抗。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器3.空心變壓器的等效電路空心變壓器的等效電路 互感作用使閉合的次級回互感作用使閉合的次級回路中產(chǎn)生了次級電流。該電流路中產(chǎn)生了次級電流。該電流又影響了初級回路，從初級回又影響了初級回路，從初級回路來看，次級回路的作用可以路來看，次級回路的作用可以看作是在初級回路中增加了一看作是在初級回路中增加了一個阻抗。個阻抗。空心變壓器初、次級等效電路空心變壓器初、次級等效電路江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 理想變壓器是一種特殊的、理想變壓器是一種特殊的、無損耗無損耗的、的、全耦合全耦合的變的變壓器。它滿足以下壓器。它滿足以下條件：條件：（1）全耦合，耦合系數(shù)）全耦合，耦合系數(shù)K=1（2）無損耗，即初級線圈和次級線圈沒有電阻，鐵）無損耗，即初級線圈和次級線圈沒有電阻，鐵心中無渦流和磁滯現(xiàn)象。心中無渦流和磁滯現(xiàn)象。（3）線圈的自感系數(shù)與互感系數(shù)等于常數(shù)。）線圈的自感系數(shù)與互感系數(shù)等于常數(shù)。二、理想變壓器二、理想變壓器任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器1.何謂理想變壓器何謂理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系2.理想變壓器的外特性理想變壓器的外特性（1）理想變壓器的電壓變換）理想變壓器的電壓變換n稱為變壓比。變壓器原副線圈的端電壓之比等于匝數(shù)比。稱為變壓比。變壓器原副線圈的端電壓之比等于匝數(shù)比。如果如果N1 N2，K N2，K 1，電壓下降，稱為，電壓下降，稱為降壓變壓器降壓變壓器。鐵芯變壓器鐵芯變壓器任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器（2）理想變壓器的電流變換）理想變壓器的電流變換 可可見見，變壓變壓器工作器工作時時原、副原、副線線圈的圈的電電流流跟跟線線圈的圈的匝匝數(shù)成反比數(shù)成反比。高。高壓線壓線圈通圈通過過的的電電流小，用流小，用較細(xì)較細(xì)的的導(dǎo)線繞導(dǎo)線繞制；制；低低壓線壓線圈通圈通過過的的電電流大，用流大，用較較粗的粗的導(dǎo)線繞導(dǎo)線繞制。制。這這是在外是在外觀觀上區(qū)上區(qū)別變壓別變壓器高、低器高、低壓饒組壓饒組的方法。的方法。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系(3)理想變壓器的阻抗變換理想變壓器的阻抗變換將將代入，得代入，得因因為為 所以所以 設(shè)變壓器初級輸入阻抗為設(shè)變壓器初級輸入阻抗為|Z1|，次級負(fù)載阻抗為，次級負(fù)載阻抗為|Z2|，則，則任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 可見，次級接上負(fù)載可見，次級接上負(fù)載|Z2|時，相當(dāng)于電源接上阻抗時，相當(dāng)于電源接上阻抗為為n2|Z2|的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來子線路中常用來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號源內(nèi)阻相等，使實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號源內(nèi)阻相等，使負(fù)載上獲得最大功率負(fù)載上獲得最大功率。任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 解：次級對初級的折合阻抗為：解：次級對初級的折合阻抗為：根據(jù)最大功率傳輸定律，當(dāng)外接電阻等于電源的內(nèi)電根據(jù)最大功率傳輸定律，當(dāng)外接電阻等于電源的內(nèi)電阻時，負(fù)載可獲得最大功率，由此得：阻時，負(fù)載可獲得最大功率，由此得：例例3-1 3-1 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知 。若要。若要使電阻獲得最大功率，理想變壓器變比為多少使電阻獲得最大功率，理想變壓器變比為多少?任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系