互感耦合电路.ppt

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1、引言耦合电感和理想变压器是构成实际变压器电路模型的必不可少的元件。在实际电路中，如收音机、电视机中使用的中周、振荡线圈，在整流电源里使用的变压器等，都是耦合电感与变压器元件。在本章中，将介绍它们的伏安关系和含此类元件的电路的分析方法。第5章互感耦合电路5.1互感5.1.1.互感现象5.1.2互感系数5.1.3耦合系数5.1.4互感电压5.1.5互感线圈的同名端在交流电路中，如果在一个线圈的附近还有另一个线圈，当其中一个线圈中的电流变化时，不仅在本线圈中产生感应电压，而且在另一个线圈中也要产生感应电压，这种现象称为互感现象，由此而产生的感应电压称为互感电压。

2、这样的两个线圈称为互感线圈。图5-1磁通互感的耦合电感i2i1122111225.1.1.互感现象一、互感系数的定义如图5-1，类似于自感系数的定义，互感系数的定义为为讨论方便，规定每个线圈的电压、电流取关联参考方向，且每个线圈的电流的参考方向和该电流所产生的磁通的参考方向符合右手螺旋法则。M21=21i112i2M12=(5-1a)(5-1b)5.1.2互感系数式（5-1a）表明线圈1对线圈2的互感系数，等于穿过线圈2的互感磁链与激发该磁链的线圈1中的电流之比。式（5-1b）表明线圈2对线圈1的互感系数，等于穿过线圈1的互感磁链与激发该磁链线

3、圈2中的电流之比，可以证明M21=M12=M所以，我们以后不再加下标，一律用表示两线圈的互感系数，简称互感。互感的单位与自感相同，也是亨利（H）。两个互感线圈的构成和相对位置确定时，线圈间的互感M是线圈的固有参数。M的大小它取决于两个线圈的匝数、几何尺寸、相对位置和磁介质。当磁介质为非铁磁性介质时，M是常数，本章讨论的互感M均为常数。一般情况下，两个耦合线圈的电流所产生的磁通，只有部分磁通相互交链，彼此不交链的那部分磁通称为漏磁通。两耦合线圈相互交链的磁通越大，说明两个线圈耦合得越紧密。为了表征两个线圈耦合的紧密程度，通常用耦合系数K来表示。由上式可知，0

4、≤K≤1，K值越大，说明两个线圈之间耦合越紧。当K=1称全耦合；K=0时，说明两线圈没有耦合。k=ML1L21(5-2)5.1.3耦合系数耦合系数的大小与两线圈的结构、相互位置以及周围磁介质有关。改变或调整两线圈的相互位置，可以改变耦合系数的大小。在工程上有时为了避免线圈之间的相互干扰，应尽量减小互感的作用，除了采用磁屏蔽方法外，还可以合理布置线圈的相互位置。在电子技术和电力变压器中，为了更好地传输功率和信号，往往采用极紧密的耦合，使值尽可能接近，一般都采用铁磁材料制成芯子以达到这一目的。如果选择互感电压的参考方向与互感磁通的参考方向符合右手螺旋法则，则

5、根据电磁感应定律，结合式(5—2)，有当线圈中的电流为正弦交流时，有5.1.4互感电压1.同名端具有磁耦合的两线圈，当电流分别从两线圈各自的某端同时流入（或流出）时，若两者产生的磁通相助，则这两端叫作互感线圈的同名端，用黑点“.”或星号“*”作标记，未用黑点或星号作标记的两个端子也是同名端。图5-2互感电压的方向与线圈绕向的关系5.1.5互感线圈的同名端同名端总是成对出现的，如是有两个以上的线圈彼此间都存在磁耦合时，同名端应一对一对地加以标记，每一对须用不同的符号标出。图5-3几种互感线圈的同名端2.同名端的测定对于难以知道实际绕向的两线圈，可以采用实验的

6、方法来测定同名端。图5-4测定同名端的实验电路同名端确定后，互感电压的极性就可以由电流对同名端的方向来确定，即互感电压的极性与产生它的变化电流的参考方向对同名端是一致的。3.同名端的应用图5-5互感线圈的电路符号在互感电路中，线圈端电压是自感电压与互感电压的代数和，即或例5-1写出下图(a)、(b)所示互感线圈端电压u1和u2的表达式。例5-1电路图解对于图(a),有对于图(b)，同样可得例5-2电路如图所示,试确定开关打开瞬间,c、d间电压的真实极性。例5-2电路图解假定i及互感电压u21的参考方向如图所示,则根据同名端的定义可得当K打开瞬间,正值电流减

7、小,,故知u21<0,其极性与假设相反,亦即d为高电位端,c为低电位端。知道了互感线圈的同名端之后,便可以不考虑它们的实际绕制方向,在电路模型中仍然用电感元件符号画电路图,只要注明它们之间有互感M,并注明同名端即可,如下图所示。5.2.1耦合电感的串联5.2.2互感线圈的并联5.2.3耦合电感的T型等效5.2.4互感系数M和耦合系数K的测定5.2互感线圈的串联、并联一、互感线圈的串联——顺向串联和反向串联1、顺向串联图5-6（a）所示电路为互感线圈的顺向串联，即异名端相连。在图示电压、电流参考方向下，根据KVL可得线圈两端的总电压为图5-6互感线圈的串联5

8、.2.1耦合电感的串联(5-3)式中称为顺向串联的等效电感。故图5