耦合电感的功率 、变压器原理、理想变压器.ppt

* 当耦合电感中的施感电流变化时，将出现变化的磁场，从而产生电场（互感电压），耦合电感通过变化的电磁场进行电磁能的转换和传输，电磁能从耦合电感一边传输到另一边。 * * j? L1 j? L2 j? M + – R1 R2 例 求图示电路的复功率。 §10-3 耦合电感的功率 * * j? L1 j? L2 j? M + – R1 R2 线圈1中互感电压耦合的复功率 线圈2中互感电压耦合的复功率 注意 两个互感电压耦合的复功率为虚部同号，而实部异号，这一特点是耦合电感本身的电磁特性所决定的； 耦合功率中的有功功率相互异号，表明有功功率从一个端口进入，必从另一端口输出，这是互感M非耗能特性的体现。 变压器是利用互感来实现从一个电路向另一个电路传输能量或信号的器件。当变压器线圈的芯子为非铁磁性物质时，称为空心变压器。 1.空心变压器的电路 一次 回路 二次 回路 + – * * j? L1 j? L2 j? M R1 R2 ZL=RL+jXL §10-4 变压器原理 2.分析方法 1）列方程分析 令 Z11=R1+j?L1， Z22=(R2+RL)+j(?L2+XL) 回路电流方程： + – * * j? L1 j? L2 j? M R1 R2 ZL + – Z11 原边等效电路 2）等效电路法分析 联立解得： + – * * j? L1 j? L2 j? M R1 R2 ZL 引入阻抗反映阻抗 引入阻抗的性质与Z22相反。 + – Z11 能量分析 电源发出的有功：P= I12(R1+Rl) I12R1 消耗在原边； I12Rl 消耗在副边 证明 原边对副边的影响： + – * * j? L1 j? L2 j? M R1 R2 ZL + – Z22 求开路电路： 求等效阻抗：令US置零 引入阻抗 反映阻抗 性质与Z11相反 副边等效电路 已知 US=20V, 原边引入阻抗Zl =10–j10?. 求: ZX 并求负载获得的有功功率. 实际是最佳匹配： * * j10? j10? j2 + – 10? ZX + – 10+j10? Zl=10–j10? 例1 解 L1=3.6H , L2=0.06H , M=0.465H , R1=20W , R2=0.08W , RL=42? w =314rad/s, 应用原边等效电路 + – Z11 例2 * * j?L1 j?L2 j?M + – R1 R2 RL 解 也可应用副边等效电路求I2 + – Z22 + – Z11 * * j?L1 j?L2 j?M + – R1 R2 RL §10-5 理想变压器 理想变压器是实际铁心变压器的理想化模型，是对互感元件的理想科学抽象，是极限情况下的耦合电感。 1. 理想变压器的理想化条件 2）全耦合 1）无损耗 线圈导线无电阻，芯子的铁磁材料的磁导率无限大。 3）参数无限大 变比（匝数比） 在一些实际工程概算中，在误差允许的范围内，把实际变压器当理想变压器对待，可使计算过程简化。 2.理想变压器的主要性能 1）电压变换关系 * * n:1 + _ u1 + _ u2 * * n:1 + _ u1 + _ u2 理想变压器电路符号 ? i 1 1 2 2 N1 N2 * * n:1 + _ u1 + _ u2 2）电流变换关系 * * n:1 + _ u1 + _ u2 * * + _ u1 + _ u2 i1 L1 L2 i2 M 考虑理想化条件： 0 * * + – + – n : 1 Z + – Zin 只改变阻抗的大小 不改变阻抗的性质 3）阻抗变换关系 2）理想变压器的电压电流为代数关系，因此不是动态元件。 * * + – n : 1 u1 i1 i2 + – u2 1）理想变压器既不储能，也不耗能，在电路中只起传递信号和能量的作用。 3. 理想变压器的功率关系 例1 在图示电路中，已知n=4，uS=10V，RS=5?，求理想变压器的副边开路电压u2。 i2=0 * * n : 1 + – uS RS u2 + – u1 + – i1 i2