5互感电路(电路基础冯澜版本)详解

5.1互感线圈概论电感线圈的自感电压：电感线圈因自身通入交变电流而在本身线圈上产生感应电压。自感现象感应电动势：当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈中会产生电动势。电感线圈的互感电压，是电感线圈因自身通入交变电流产生的磁通还穿过相邻线圈而在相邻线圈上产生感应电压。互感现象5.1.2互感线圈参数及互感电压第一页，共16页。1.自感电压第二页，共16页。（单位：亨利H）2.互感电压互感系数：互感系数M的大小取决于互感线圈之间的相对位置、线圈的几何形状和匝数，与电流大小无关。耦合系数k互反映互感线圈的耦合程度：第三页，共16页。5.1.2互感电压同名端及互感电压方向判定假定从两个互感线圈自身的某标注端同时通入电流，各线圈中的自感磁通与互感磁通方向相同（总磁通增强），那么这些标注端称为同名端（同极性端）。1.互感线圈同名端的判定一对同名端，用相同的符号标出，如：同名端总是成对出现的，若有两个以上的线圈彼此都存在耦合时，同名端应一对一对地加以标记，每一对须用不同于其它端钮的符号标出。相对于另一端而言，各线圈中的自感磁通与互感磁通磁通方向相反（总磁通减弱），称为异名端。第四页，共16页。常用的同名端判定方法：（1）当线圈绕向明确时，可用右手螺旋定则判定。（2）当线圈绕向不明时，可用直流法判定：根据电路中的直流电源极性连接、开关状态、电压极性连接及其正反偏各项情况作综合判定。第五页，共16页。（1）互感电压的参考方向与产生该电压的电流参考方向相对同名端一致。（2）随时间增大的电流从互感线圈任一端流入时，就会在另一线圈中产生一个相应同名端为正极性的互感电压。2.互感电压方向的判定确定互感线圈同名端后，便可不必画出它们的实际绕制方向。在电路图中，可用电感元件的符号来表示，但要注明它们之间有互感M，并标明同名端。第六页，共16页。5.2互感电路分析5.2.1互感线圈的连接顺向串联：互感线圈的异名端连接在一起1.互感线圈的串联第七页，共16页。反向串联：互感线圈的同名端连接在一起互感系数：第八页，共16页。2.互感线圈的并联同侧并联：同名端并接异侧并联：异名端并接第九页，共16页。互感消去法：分析互感电路，基尔霍夫定理、正弦的相量法等仍适用，与一般的正弦电路的不同点是，在有互感的支路中必须考虑由于磁耦合而产生的互感电压。第十页，共16页。5.3变压器变压器是利用磁耦合将电源能量或信号传送到负载的电气设备。空心变压器的线圈绕在非铁磁性（导磁能力很差）芯子上；理想变压器的线圈绕在理想铁磁性材料（导磁能力无限）芯子上。变压器的互感线圈（绕组）绕在同一个芯子上，连接电源的线圈，称一次线圈（或原方线圈、初级线圈）；连接负载的线圈回路，称二次线圈（或副方线圈、次级线圈）。第十一页，共16页。5.3.1空心变压器建立一次侧回路、二次侧回路的电压方程：其中：是一次线圈本身的阻抗是二次线圈本身的阻抗第十二页，共16页。当二次侧回路闭合时，由于互感电压的作用产生了二次侧电流，该电流又反作用于一次侧回路产生互感电压，从而增加了一个二次侧回路反馈给一次侧回路的反射阻抗。反射阻抗的性质与二次侧回路等效阻抗的性质相反。其中反射阻抗：解得各线圈电流：第十三页，共16页。（1）铁磁性材料的磁性能：磁化、去磁、磁滞1.铁心线圈（2）铁心线圈的损耗：线圈铜损、铁心铁损5.3.2理想变压器（3）铁心线圈的电压：自感磁通链自感电压电压有效值第十四页，共16页。2.理想变压器限定条件：（1）忽略铁心线圈外的漏磁通，即一次线圈产生的磁通全部穿过二次线圈。（2）忽略铁心线圈的铜损和铁损，即线圈电阻为零、铁心内无涡流和磁滞。（3）当铁心线圈的二次侧开路（空载）时，一次侧没有互感电压作用。理想变压器中铁心线圈的互感作用被理想化为全耦合，能实现没有损耗的能量传输。主要功用：实现电压变换、电流变换和阻抗变换第十五页，共16页。电压变换电流变换阻抗变换理想变压器的三种变换关系，在一定误差范围内也能近似地适用于实际变压器。第十六页，共16页。