电路学:第10章 耦合电感和变压器电路分析-1
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第十章 耦合电感和变压器电路分析一 内容概述1 互感的概念及VCR :互感、同名端、互感的VCR 。
2 互感电路的分析方法:①直接列写方程:支路法或回路法; ②将互感转化为受控源; ③互感消去法。
3 理想变压器:①理想变压器的模型及VCR ; ②理想变压器的条件;③理想变压器的阻抗变换特性。
本章的难点是互感电压的方向。
具体地说就是在列方程时,如何正确的计入互感电压并确定“+、-”符号。
耦合电感1)耦合电感的伏安关系耦合电感是具有磁耦合的多个线圈 的电路模型,如图10-1(a)所示,其中L 1、 L 2分别是线圈1、2的自感,M 是两线圈之 间的互感,“.”号表示两线圈的同名端。
设线圈中耦合电感两线圈电压、电流 选择关联参考,如图10-1所示,则有:dtdiM dt di L )t (u dt di M dt di L )t (u 12222111±=±=若电路工作在正弦稳态,则其相量形式为: .1.2.2.2.1.1I M j I L j U I M j I L j U ωωωω±=±=其中自感电压、互感电压前正、负号可由以下规则确定:若耦合电感的线圈电压与电流的参考方向为关联参考时,则该线圈的自感电压前取正号(如图10-l (a)中所示)t (u 1的自感电压),否则取负号;若耦合电感线圈的线圈电压的正极端与该线圈中产生互感电压的另一线圈的电流的流入端子为同名端时,则该线圈的互感电压前取正号(如图10-l (a)所示中)t (u 1的互感电压),否则取负号(如图10-1(b)中所示)t (u 1的互感电压)。
2)同名端当线圈电流同时流人(或流出)该对端钮时,各线圈中的自磁链与互磁链的参考方向一致。
2 耦合电感的联接及去耦等效 1) 耦合电感的串联等效两线圈串联如图10-2所示时的等效电感为:M 2L L L 21eq ±+= (10-1)图10-1(10-1)式中M前正号对应于顺串,负号对应于反串。
电路答案——本资料由张纪光编辑整理(C2-241内部专用)第一章 电路模型和电路定律【题1】:由U A B =5V 可得:I AC .=-25A :U D B =0:U S .=125V 。
【题2】:D 。
【题3】:300;-100。
【题4】:D 。
【题5】:()a i i i =-12;()b u u u =-12;()c ()u u i i R =--S S S ;()d ()i i R u u =--S SS 1。
【题6】:3;-5;-8。
【题7】:D 。
【题8】:P US1=50 W ;P U S 26=- W ;P U S 3=0;P I S 115=- W ;P I S 2 W =-14;P I S 315=- W 。
【题9】:C 。
【题10】:3;-3。
【题11】:-5;-13。
【题12】:4(吸收);25。
【题13】:0.4。
【题14】:3123I +⨯=;I =13A 。
【题15】:I 43=A ;I 23=-A ;I 31=-A ;I 54=-A 。
【题16】:I =-7A ;U =-35V ;X 元件吸收的功率为P U I =-=-245W 。
【题17】:由图可得U E B =4V ;流过2 Ω电阻的电流I E B =2A ;由回路ADEBCA 列KVL 得 U I A C =-23;又由节点D 列KCL 得I I C D =-4;由回路CDEC 列KVL 解得;I =3;代入上 式,得U A C =-7V 。
【题18】:P P I I 12122222==;故I I 1222=;I I 12=; ⑴ KCL :43211-=I I ;I 185=A ;U I I S =-⨯=218511V 或16.V ;或I I 12=-。
⑵ KCL :43211-=-I I ;I 18=-A ;U S =-24V 。
第二章 电阻电路的等效变换【题1】:[解答]I =-+9473A =0.5 A ;U I a b .=+=9485V ; I U 162125=-=a b .A ;P =⨯6125. W =7.5 W;吸收功率7.5W 。
§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。