一、耦合電感元件的相量模型
二、耦合電感的去耦等效
出發(fā)點(diǎn)
兩個(gè)線圈之間存在磁耦合,每個(gè)線圈的電壓不僅與本線圈的電流變化率有關(guān),而且與另一個(gè)線圈的電流變化率有關(guān),其伏安關(guān)系中的正、負(fù)號(hào)又取決于同名端的位置及電壓、電流的參考方向等。所以,對(duì)含有耦合電感的電路的分析就相對(duì)比較復(fù)雜。
耦合電感在一定的條件下存在去耦等效電路。對(duì)某些特定結(jié)構(gòu)的耦合電感作去耦等效,找出其相應(yīng)的去耦等效電路,使電路的分析得以簡化。
1、串聯(lián)的去耦等效
2、并聯(lián)的去耦等效
3、y形連接的去耦等效
三、含有耦合電感的正弦穩(wěn)態(tài)電路分析
思 路
含有耦合電感的正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析,依然采用相量法,只是要注意耦合電感的特點(diǎn)。為了使分析和計(jì)算簡化,如果能去耦等效的,那么先對(duì)它去耦等效,得到去耦后等效電路。這樣電路中的就不存在耦合電感,只有自感,等效后的電路與第7章的正弦穩(wěn)態(tài)電路并無區(qū)別,當(dāng)然其分析的方法也就一樣;如果耦合電感不能去耦等效,那么,就根據(jù)耦合電感的基本概念和同名端的位置,列寫電路方程,并進(jìn)行計(jì)算。
例8.2-1 圖8.2-1(a)所示的正弦穩(wěn)態(tài)電路中,電壓源,,,,,,,。求電容c上的電壓。
解:圖8.2-7(a)電路的耦合電感是異名端相聯(lián),作y形去耦等效,其等效電路如圖8.2-7(b)所示。
電阻r2和電感(l2+m)串聯(lián)后的等效阻抗為
電感(-m)和電容c串聯(lián)后的等效阻抗為
則電路的總等效阻抗為
所以,
由分流公式,得電容電流為
則
因此,電容電壓為
例8.2-2 電路如圖8.2-8(a)所示,已知,,,電感,,互感,負(fù)載可調(diào)。問負(fù)載為何值時(shí)獲得最大功率?并求最大功率。
解:對(duì)圖8.2-8(a)電路作去耦等效,得圖8.2-8(b)所示的等效電路。
圖8.2-8(b)中,電壓源,用戴維南定理求a、b兩端左邊電路的等效電路。先求a、b兩端的開路電壓,由于a、b兩端開路,電阻r2和感抗jω(l2-m)上沒有電壓,那么,開路電壓就等于感抗jωm上的電壓,由分壓公式得
再求戴維南等效阻抗,將電壓源短路,則
所以,用戴維南定理等效后的等效電路如圖8.2-8(c)所示。
由最大功率傳輸定理,當(dāng)負(fù)載阻抗與等效內(nèi)阻抗共軛匹配時(shí),負(fù)載獲得最大功率,則負(fù)載阻抗為
最大功率為
四、空心變壓器
空心變壓器是繞在非鐵磁芯上的兩個(gè)耦合線圈。其中,一個(gè)線圈作為輸入,接入電源或信號(hào)源,稱為原邊電路或初級(jí)電路(primary circuit),另一個(gè)線圈作為輸出,接入負(fù)載,稱為副邊電路或次級(jí)電路(secondary circuit)。
令,是原邊電路阻抗,,是副邊電路阻抗,其中是負(fù)載阻抗,是互感阻抗。則
解得:
式中,,是原邊電路導(dǎo)納,,是副邊電路導(dǎo)納。
原邊電路的輸入阻抗為
結(jié) 論
空心變壓器的原邊輸入阻抗中,除了原邊本身的阻抗外,還包含了由互感和副邊電路導(dǎo)納決定的阻抗,即,它是反映副邊電路通過互感對(duì)原邊電路產(chǎn)生影響的一個(gè)阻抗,稱為反射阻抗。
由于,則,這就說明,如果副邊電路阻抗是感性的,則反映到原邊輸入阻抗中的反射阻抗是容性的;反之,如果副邊電路阻抗是容性的,則反射阻抗是感性的。