电路分析基础-耦合电感与变压器

耦合电感的原理及应用1. 耦合电感的基本原理耦合电感是指在电路中同时存在两个或多个彼此关联的电感元件。

耦合电感可以通过互感耦合将电能从一个电路传递到另一个电路。

其基本原理是通过磁场的相互作用，使得电路中的电流或电压发生相互影响。

1.1 自感耦合自感耦合是指一条线圈中的感应电流影响该线圈中的自感。

自感耦合常常用于电感电压倍增电路和滤波电路中。

自感耦合的原理如下： - 当电流在一个线圈中变化时，会产生磁场。

- 这个磁场进一步作用于该线圈，导致线圈中的感应电动势发生变化。

- 这个感应电动势会产生另一个电流，影响该线圈中的自感。

1.2 互感耦合互感耦合是指两个或多个线圈之间的磁场相互作用，从而影响彼此中的感应电动势和电流。

互感耦合常常用于变压器和电感耦合放大器等电路中。

互感耦合的原理如下： - 当电流在一个线圈中变化时，会产生磁场。

- 这个磁场进一步作用于另一个线圈，导致另一个线圈中的感应电动势发生变化。

- 这个感应电动势会产生电流，影响另一个线圈中的感应电动势。

2. 耦合电感的应用耦合电感在电路中有广泛的应用。

以下是耦合电感的几个常见应用：2.1 传输电能耦合电感在无线能量传输中起到关键作用。

将能量从一个电路传输到另一个电路，可以通过互感耦合电路来实现。

这在无线充电和无线通信系统中非常常见。

2.2 信号传输耦合电感还可以在信号传输中起到重要作用。

例如，音频放大器中的变压器耦合放大器，可以将低电压信号放大到足够的水平，以驱动扬声器或音响系统。

2.3 滤波电路耦合电感在滤波电路中也经常被使用。

滤波电路可以通过自感耦合实现针对某一频率范围的信号的滤波效果。

这对于消除噪声或选择特定频率信号非常有用。

2.4 电感电压倍增耦合电感可以用于电感电压倍增电路。

在这种电路中，通过自感耦合将输入电感的电压倍增，在输出端获得更高的电压。

3. 小结耦合电感是电路中广泛应用的元件之一，它通过磁场的相互作用实现将电能从一个电路传递到另一个电路。

耦合变压器耦合变压器，就是指无线电线路中常用作极间耦合的变压器。

如收音机的中周、输入变压器、输出变压器都属于这一类。

耦合变压器的作用是多方面的，它还可以用来达到阻抗匹配等。

所谓耦合，在物理学上指两个或两个以上的体系或两种运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象，例如两个线圈之间的互感是通过磁场耦合。

中文名耦合变压器外文名Coupling transformer类型变压器特点耦合作用举例收音机的中周、输入变压器工艺要求绝缘浸漆处理目录1. 1 耦合变压器的作用2. 2 结构3. 3 耦变绕组工艺数据及要求耦合变压器的作用(1)把电压放大的信号传递到功放级。

(2)有倒相的作用。

(3)有在激励级与功率级之间起阻抗匹配的作用。

(4)与C102配合有修正波形、校正相位的作用。

(5)有把电压放大级的直流电源与功放级的电源隔开的作用。

利用耦合变压器次级绕阻的中心抽头，将T121和T122的基极分别接在次级绕组的两半部上，使两只晶体管的基极接受相位相反的信号，以达到分相的作用。

用耦合变压器实现阻抗变换的目的是使功率放大级从电压放大级取得较大的功率。

结构外形结构和输入变压器相仿，初级为2×3000匝，用线径0.09 mm的高强度漆包线绕制；次级为对称的两组2×500匝，用线径0.14 mm的高强度漆包线双线绕制，变压比为6∶1。

由于耦合变压器的工作电压比输入变压器高得多，而且有一定的直流分量，故铁芯采用导磁率较高的含镍量为50%的坡莫合金，铁芯形状采用气隙易于控制的L形芯片，组装而成。

在结构上耦合变压器和功率放大级安装在一个罩壳内，如图《耦合变压器结构》所示。

耦合变压器结构耦变绕组工艺数据及要求(1)初级绕组拇隔两层衬电容纸一层，次级绕组每两层之间衬电容纸一层；(2)引山线用七股Φ0.05毫米的绞合铜线引出，线长50毫米；(3)初、次级绕组的引出线不得彼此短路；(4)静电屏蔽层用0.05毫米厚的铝箔，(5)绝缘浸漆处理。

电感是什么,和变压器有什么区别
电感和变压器是两种不同的电子元件，它们的作用和应用有所不同。

电感是一种电性元件，主要作用是产生感应电动势和储存能量。

具体来说，电感器一般由线圈构成，当有电流流过线圈时，根据楞次定律，线圈会产生一个反向的电动势来抵抗电流的变化。

因此，电感的作用是阻止电流的变化，通常用于平滑电路、滤波、储能等场合。

变压器则是一种由两个或多个线圈构成的元件，通过互相感应和变化电流大小来调整电压大小。

变压器通常由铁芯和线圈组成，通过改变线圈的匝数或铁芯的位置来调整输出电压的高低。

变压器在电力系统、通信、电子等领域中广泛应用，用于实现电压变换、电流变换、阻抗变换等功能。

总的来说，电感和变压器都是电子设备中重要的元件，但它们的作用和应用有所不同。

电感主要用于平滑电路、滤波、储能等场合，而变压器则用于实现电压、电流、阻抗的变换和传输等功能。

《电路分析基础》（俎云霄主编）◆内容简介本书主要介绍电路的基本概念、基本定律和定理及电路的基本分析方法。

本书共包含3大部分内容——直流电阻电路、直流动态电路和正弦交流稳态电路。

直流电阻电路部分共4章，主要介绍电路的基本变量和几种基本元件，电路的基本分析方法、基本定律和定理，简单非线性电阻电路。

直流动态电路部分有2章，主要介绍电容和电感这两种动态元件，分析由动态元件构成的一阶动态电路和二阶动态电路的瞬态过程。

正弦交流稳态电路部分共6章，主要介绍正弦稳态电路、三相电路、非正弦周期稳态电路和有耦合的电感电路的分析，介绍电路的频率特性和二端口网络。

另外，本书的最后一章介绍了电路仿真软件——Multisim，给出了仿真示例。

◆目录第1章电路模型和电路元件1. 1 电路和电路模型1.2 电路变量1.3 基尔霍夫定律1.4 电阻元件1.5 电压源1.6 电流源1.7 受控源1.8 电阻的等效变换输入电阻1.9 电源的等效变换1.10 工程应用——散热风扇的速度控制本章小结习题第2章电阻电路的基本分析方法2.1 图论的初步知识2.2 支路电流法2.3 完备的独立电路变量2.4 节点电压法2.5 网孔分析法2.6 回路分析法2.7 运算放大器及其外部特性2.8 含运算放大器的电阻电路2.9 工程应用——模数和数模转换电路本章小结习题第3章电路的基本定理3.1 齐性定理3.2 叠加定理3.3 替代定理3.4 戴维南定理和诺顿定理3.5 最大功率传输定理3.6 特勒根定理3.7 互易定理3.8 对偶关系3.9 工程应用——万用表内阻的确定本章小结习题第4章简单非线性电阻电路4.1 非线性电阻电路4.2 图解法4.3 分段线性化法4.4 小信号分析法4.5 工程应用——限幅电路本章小结习题第5章一阶动态电路5.1 电容元件5.2 电感元件5.3 忆阻元件5.4 换路定则及初始值的确定5.5 一阶电路的零输入响应5.6 一阶电路的零状态响应5.7 一阶电路的全响应5.8 一阶电路的三要素法5.9 一阶电路的阶跃响应 5.10 微分电路和积分电路 5.11 工程应用——瞬态分析在数字电路中的应用本章小结习题第6章高阶动态电路6.1 二阶电路的微分方程6.2 RLC并联电路的零输入响应6.3 RLC并联电路的零状态响应和全响应6.4 RLC串联电路6.5 一般二阶电路和高阶动态电路6.6 工程应用——电火花加工电路本章小结习题第7章正弦稳态电路7.1 正弦量7.2 正弦量的相量相量法7.3 基尔霍夫定律和 R、L、C 元件VCR的相量形式 7.4 阻抗和导纳7.5 正弦稳态电路的相量分析7.6 正弦稳态电路的等效7.7 正弦稳态电路的功率7.8 复功率7.9 正弦稳态最大功率传输定理7.10 工程应用——功率因数的提高本章小结习题第8章三相电路8.1 三相电源8.2 对称三相电路的计算8.3 不对称三相电路的概念8.4 三相电路的功率8.5 工程应用——三相电源相序的确定本章小结习题第9章非正弦周期稳态电路9.1 非正弦周期信号有效值平均值 9.2 非正弦周期稳态电路的分析9.3 非正弦周期稳态电路的功率9.4 工程应用——适配器本章小结习题第10章电路的频率特性10.1 网络函数及频率特性10.2 RC电路的频率特性10.3 RLC串联电路的谐振10.4 RLC并联电路的谐振10.5 工程应用——按键式电话系统本章小结习题第11章耦合电感电路11.1互感互感电压11.2耦合电感的电压、电流关系11.3耦合电感的去耦11.4含耦合电感电路的分析11.5线性变压器电路的分析11.6全耦合变压器11.7理想变压器的VCR及其特性11.8 工程应用——全波整流电路本章小结习题第12章二端口网络12.1 二端口网络12.2 二端口网络的VCR及参数12.3 二端口网络各参数间的关系12.4 互易二端口和对称二端口12.5 二端口网络的等效电路12.6 有端接的二端口网络12.7 二端口网络的特性阻抗12.8 二端口网络的互连12.9 工程应用——双极型晶体管的等效电路本章小结习题第13章 Multisim使用指南及仿真应用13.1 一个简单的例子13.2 部分菜单栏简介13.3 工具栏简介13.4 常用仪器仪表的使用13.5 仿真示例本章小结习题附录A 特勒根定理的证明附录B 复数及其运算附录C 常见信号的傅里叶级数展开部分习题参考答案参考文献。

§10.1 互感耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中，如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟悉这类多端元件的特性，掌握包含这类多端元件的电路问题的分析方法是非常必要的。

1. 互感两个靠得很近的电感线圈之间有磁的耦合，如图10.1所示，当线圈1中通电流 i 1 时，不仅在线圈1中产生磁通f 11，同时，有部分磁通 f 21 穿过临近线圈2，同理，若在线圈2中通电流i 2 时，不仅在线圈2中产生磁通f 22，同时，有部分磁通 f 12 穿过线圈1，f 12和f 21称为互感磁通。

定义互磁链：图 10.1ψ12 = N 1φ12 ψ21 = N 2φ21当周围空间是各向同性的线性磁介质时，磁通链与产生它的施感电流成正比，即有自感磁通链：互感磁通链：上式中 M 12 和 M 21 称为互感系数，单位为（H ）。

当两个线圈都有电流时，每一线圈的磁链为自磁链与互磁链的代数和：需要指出的是：１）M 值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关，因此，满足M12 =M21 =M２）自感系数L 总为正值，互感系数 M 值有正有负。

正值表示自感磁链与互感磁链方向一致，互感起增助作用，负值表示自感磁链与互感磁链方向相反，互感起削弱作用。

2. 耦合因数工程上用耦合因数k 来定量的描述两个耦合线圈的耦合紧密程度，定义一般有：当k =1 称全耦合，没有漏磁，满足f11 = f21，f22 = f12。

耦合因数k 与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关。

3. 耦合电感上的电压、电流关系当电流为时变电流时，磁通也将随时间变化，从而在线圈两端产生感应电压。

根据电磁感应定律和楞次定律得每个线圈两端的电压为：即线圈两端的电压均包含自感电压和互感电压。

在正弦交流电路中，其相量形式的方程为注意：当两线圈的自感磁链和互感磁链方向一致时，称为互感的“增助”作用，互感电压取正；否则取负。

耦合变压器等效电感计算公式
耦合变压器是一种常见的变压器类型，其在电力系统中被广泛应用。

在设计和分析耦合变压器时，常常需要计算其等效电感。

等效电感是指变压器的主要部分（主绕组和副绕组）之间的互感作用所导致的电感值。

耦合变压器的等效电感可以通过以下公式计算：
L_eq = L_m + (k * sqrt(L_1 * L_2))
其中，L_eq是耦合变压器的等效电感，L_m是耦合变压器的互感电感，k是耦合系数，L_1和L_2分别是主绕组和副绕组的自感电感。

耦合变压器的互感电感可以通过以下公式计算：
L_m = (μ * N_1 * N_2 * A_c) / l_m
其中，L_m是互感电感，μ是磁导率，N_1和N_2分别是主绕组和副绕组的匝数，A_c是磁路截面积，l_m是磁路长度。

耦合系数k可以通过以下公式计算：
k = (L_m / sqrt(L_1 * L_2))
耦合变压器的自感电感可以通过以下公式计算：
L_self = (μ * N^2 * A_w) / l_w
其中，L_self是自感电感，N是绕组的匝数，A_w是绕组的截面积，l_w是绕组的长度。

这些公式可以用于计算耦合变压器的等效电感，从而帮助设计和分析电力系统中的耦合变压器。