电工基础第六章ppt课件.ppt

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1、第六章耦合电路第一节耦合电感第二节有耦合电感的正弦电路第三节空心变压器第四节理想变压器第一节耦合电感一、互感1.互感现象我们先观察下面这个实验。图6−1所示的实验电路中，线圈2两端接一灵敏检流计。当开关S闭合瞬间，可以观察到检流计指针偏转一下之后又回到零位。发生这种现象的原因是由于开关S闭合的瞬间，线圈1产生变化的磁通Φ11，其中的一部分磁通Φ12与线圈2交链，使线圈2产生感应电动势，因而产生感应电流使检流计指针偏转。S闭合后，线圈1的电流不再发生变化，虽然仍有磁通与线圈2交链，但该磁通是不变化的，所以不

2、产生感应电动势，没有电流流过检流计，因而检流计的指针回到零位。下一页返回第一节耦合电感这种某一线圈电流产生的磁通不仅与本线圈交链，同时还与邻近的线圈交链的现象称之为磁耦合现象。存在磁耦合的线圈称之为耦合线圈或互感线圈，其电路模型为耦合电感元件。在一般情况下，耦合电路由多个线圈组成。耦合电感是一种动态元件，在本教材中只讨论一对线圈相耦合的情况。2.互感系数如图6−2所示为两个有耦合的线圈。线圈1的匝数为N1，线圈2的匝数为N2。各线圈选取电流和磁通的参考方向符合右手螺旋法则，电压和电流为关联参考方向。线圈1

3、的电流i1产生的磁通为Φ11，在穿越自身的线圈时所产生的磁通链为Ψ11（Ψ11=N1Φ11），该磁通链称为自感上一页下一页返回第一节耦合电感磁通链；Φ11中的一部分或者全部交链线圈2时产生的磁通链为Ψ21（Ψ21=N2Φ21），称之为互感磁通链。所以，图6−2的耦合线圈1的电流i1在自身线圈中产生自感磁通链，而且在与之耦合的线圈中产生互感磁通链。同理，线圈2的电流i2也产生自感磁通链Ψ22和互感磁通链Ψ12（图中未画出）。因此，由于磁场的耦合作用，每个线圈的磁通链不仅与线圈本身的电流有关，也和与之耦合线圈

4、的电流有关。当线圈周围媒质为非铁磁物质时磁通链是电流的线性函数。即有自感磁通链与电流的关系为（6−1）上一页下一页返回第一节耦合电感自感磁通链是线圈本身电流所产生的磁通链。互感磁通链与电流的关系为（6−2）互感磁通链是与之耦合线圈的电流在本线圈中产生的磁通链，即Ψ21为线圈1的电流在线圈2中产生的磁通链。式（6−2）也可以写为（6−3）上一页下一页返回第一节耦合电感M12和M21称为互感系数，简称互感，单位为亨（H）。可以证明，在线圈周围不存在铁磁物质或虽有铁磁物质但磁路未饱和时，互感M21与M12是相等

5、的，所以可以略去M的下标，即M12=M21=M，统一用M来表示。互感M的大小不仅与两线圈的匝数、形状、尺寸及周围介质的磁导率有关，而且还和两线圈的相对位置有关。如果两线圈使其轴线平行放置，则相距越近时互感便越大。和自感一样，互感既有利也有弊。在工农业生产中具有广泛用途的各种变压器、电动机都是利用互感原理工作的，这是有利的一面。但在电子电路中，若线圈的位置安放不当，各线圈产生的磁场就会互相干扰，严重时会使整个电路无法工作。上一页下一页返回第一节耦合电感此时，为减少两线圈的耦合（或者说使互感变小），应该使两线

6、圈远离。但较好的办法是使两线圈轴线相互垂直并且在对称位置上，如图6−3所示，在这种情况下，线圈1产生的磁力线不与线圈2交链，互感磁通链为零，所以互感系数M为零。仪器仪表为减少元件之间磁的联系，常采用这种布置方式。在线性条件下，当两线圈都有电流时，线圈1和线圈2的总磁通链可以看作是i1和i2单独作用时磁通链的叠加。取各线圈的电流和磁通的参考方向符合右手螺旋法则；电压和电流为关联参考方向，则两个耦合线圈的磁通链可表示为（6−4）上一页下一页返回第一节耦合电感由式（6−4）可知，磁耦合中，互感作用有两种可能，当

7、自感磁通链和互感磁通链参考方向一致时，线圈的磁通链是增强的，M前面取的是“+”号；当自感磁通链和互感磁通链参考方向相反时，线圈的磁通链是减弱的，M前面取的是“−”号。在线圈电流和磁通的参考方向符合右手螺旋法则，电压和电流为关联参考方向的约定下，耦合线圈的磁通链是增强还是减弱，取决于线圈的绕向。因此，在已知线圈绕向的情况下，可根据两个线圈的实际绕向判断磁通链是增强还是减弱，但这是很不方便的。在实际当中，线圈往往是密封的，不能看到线圈的绕向，而且要在电路图中表示出线圈的绕向也很不方便。如何来解决这一问题呢？下

8、面我们专门讨论解决这个问题的办法。上一页下一页返回第一节耦合电感二、同名端1.同名端的定义在耦合线圈中，为了便于反映线圈磁通链的“增加”或“减弱”作用，以及简化图形表示，我们引入小圆点“·”或是星号“*”作为线圈绕向的标记，即采用同名端标记法。对耦合的两个线圈各取一个端子，以“·”或“*”符号标记，这对端子称为同名端。同名端标注的原则是：当线圈电流同时流入（或流出）同名端时，耦合电感的自感磁通链和互感磁通链方向是一致，即线圈的