文档介绍：第8章耦合电感和变压器电路分析
耦合电感
耦合电感的连接及其去耦等效
空芯变压器
理想变压器和全耦合变压器
含理想变压器电路的分析计算
耦合电感
如果两个线圈的磁场存在相互作用,就称这两个线圈具有磁耦合。具有磁耦合的两个或两个以上的线圈,称为耦合线圈。如果假定各线圈的位置是固定的,并且忽略线圈本身所具有的电阻和匝间分布电容,得到的耦合线圈的理想化模型就称为耦合电感。
考虑如图8-1(a)所示的具有磁耦合的两个线圈Ⅰ和Ⅱ,由于两个线圈之间存在磁耦合,因此每个线圈电流产生的磁通不仅与本线圈交链,还部分或全部地与另一线圈交链,所以每个线圈中的磁链将由本线圈的电流产生的磁链和另一线圈的电流产生的磁链两部分组成。
图8-1 耦合线圈
根据电磁感应定律,若自感电压和互感电压的参考方向与产生感应电压的磁链的参考方向符合右手螺旋法则,当线圈的电流与电压取关联参考方向时,自感电压前的符号总为正;而互感电压前的符号可正可负,当互磁链与自磁链的参考方向一致时,取正号;反之,当互磁链与自磁链的参考方向不一致时,取负号。
从耦合电感的伏安关系式可知,由两个线圈组成的耦合电感是一个由L1、L2和M三个参数表征的四端元件,并且由于它的自感电压和互感电压分别与两线圈中的电流的变化率成正比,因此是一种动态元件和记忆元件。
由前可知,耦合电感线圈中的互磁链和自磁链的参考方向可能一致,也可能不一致,由线圈电流的参考方向和线圈的绕向及线圈间的相对位置决定。但实际的耦合电感都是密封的,一般不能从外观看到线圈的绕向;另外,要求在电路图中画出每个线圈的绕向及线圈间的相对位置也很不方便。
为了解决这一问题,引入同名端的概念。所谓同名端是指耦合线圈中的这样一对端钮:当线圈电流同时流入(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。从感应电压的角度,如果电流与其产生的磁链及磁链与其产生的感应电压的参考方向符合右手螺旋法则,同名端可定义为任一线圈电流在各线圈中产生的自感电压或互感电压的同极性端(正极性端或负极性端),也即互感电压的正极性端与产生该互感电压的线圈电流的流入端为同名端。
同名端通常用标志“·”(或“”等)表示。利用同名端的概念图8-1(a)和(b)所示的耦合电感可分别用图8-2(a)和(b)所示的电路符号表示,图中耦合电感标有“·”的两个端钮为同名端,余下的一对无标志符的端钮也是一对同名端。必须指出,耦合线圈的同名端只取决于线圈的绕向和线圈间的相对位置,而与线圈中电流的方向无关。
图8-2 耦合电感的电路符号