物理耦合电感与理想变压器.pptx

耦合电感和理想变压器是电路中的两种元件,同属于磁耦合元件,它们在实际中有着广泛的应用。所谓磁耦合,是指载流线圈通过彼此的磁场而相互关联的现象。但耦合电感和理想变压器又有各自的特点,耦合电感是动态元件,能够储存能量,而理想变压器既不储存能量也不消耗能量,只是按照一定的变比传递能量。本章主要介绍互感现象、耦合电感的同名端、耦合系数;耦合电感的电压电流关系;含有耦合电感的电路的分析。最后简单介绍空心变压器、理想变压器及其应用。第十一章耦合电感与理想变压器依法拉第电磁感应定律,线圈两端的感应电压与磁链的关系为:-安关系图11-1匝数为N的自感线圈感应电压与线圈电流的关系为:其中,,在这里L称为自电感。当具有自电感L1、L2的两个线圈紧密靠近时,如图11-2(a)所示。N1、N2是线圈1、2的匝数。当两个线圈都有电流时它们的磁场相互关联的。为简化分析,先让线圈2的电路开路。-安关系图11-2线圈1在线圈2产生的互感图(b)是为了说明线圈2的感应电压极性与线圈的绕向有关。-安关系设电流i1在线圈1中产生的自感磁链为11,在线圈2中产生的互感磁通为21。线圈1的总磁通1为:当1随时间变化时,线圈1的感应电压为:因为只有磁通21经过线圈2,所以线圈2的感应电压为:-安关系M21称为线圈1对线圈2的互感系数,简称互感,单位H。通常M的值取正。同理,若在线圈2中通以交变的电流,线圈1的电路开路,如图11-3所示。-安关系图11-3线圈2在线圈1产生的互感线圈2的总磁通2为:-安关系当2随时间变化时,线圈2的感应电压为:因为只有磁通12经过线圈1,所以它的感应电压为:总结:互感M的大小表明一个线圈在另一个线圈中产生感应电压的能力。M越大,产生的感应电压越大。-安关系其中,M12称为线圈2对线圈1的互感系数。当两个线圈在同样的环境下时,可以证明,M21=M12。因此当两线圈有耦合作用时,可省去下标,用M表示互感。在耦合电赶的伏-安关系中,因自电感的电流与感应电压都是对同一个线圈,感应电压的实际方向与线圈中的电流符合关联参考方向。而互感是衡量一个线圈的电流在另一个线圈中产生感应电压的能力,因此感应电压的极性与另一个线圈的绕向有关。绕向不同,互感磁通可能会削弱自感磁通,也可能增强自感磁通。-安关系在分析电路时耦合线圈一般用电路符号表示,不能具体表示出元件的内部结构,实际的互感元件也看不见线圈的绕向,因此,常在电路图中的互感线圈上标注互感电动势极性的标记,这就是同名端的标记。是各取耦合线圈的一端,标上“•”或“*”号,这一对端子称为同名端。它们之间的关系是:若设一端是产生互感电压的电流的流入端,则另一端的是互感电压的“+”端。反之,若一端是产生互感电压的电流的流出端,则另一端是互感电压的“-”端。-安关系同名端定义:在变压器和互感器出厂时,厂家已用同名端的标记符号在它的外壳上标示出线圈的相对绕向。当然,可以根据同名端的定义,也可以用实验的方法确定同名端。