6-含耦合电感元件的电路及三相电路.ppt

第六章含耦合电感元件的电路 三相电路 6 1耦合电感元件 通过磁场相互联系的相邻的载流线圈称为耦合线圈 一 耦合线圈 设线圈1的总磁链与自感磁通链取同一参考方向 线圈2的总磁链与自感磁通链取同一参考方向 则 互感磁通链前的 两个符号表示互感磁通链与自感磁通链有相互增助或相互削弱两种可能 互感磁通链与自感磁通链的方向一致 相互增助 时取 号 互感磁通链与自感磁通链的方向相反 相互削弱 时取 号 实际应用中 为了便于确定互感磁通链是取 还是取 引入了耦合线圈的 同名端 标记 同名端是指分别属于各自线圈的一对端子 当两个线圈的电流各自从这一对端子流入时 每个线圈的互感磁通与自感磁通是相互增助的 同名端示意图 同名端实验判定 耦合电感元件 L1 L2 自感系数 单位名称为亨 利 M 互感系数 单位名称为亨 利 二 耦合电感元件的电压 电流关系 互感电压前 号的判定原则 互感电压前的符号由两个元件电流的参考方向与同名端的关系而定 当两个元件电流的参考方向都指向 或离开 同名端时 互感电压前取 否则取 三 耦合系数 一般情况下 由同一个元件电流产生的自感磁通链 大于该电流的互感磁通链 在极限情况下 这种情况称为全耦合 全耦合时 即 定义为耦合系数 四 耦合电感元件储存的能量 耦合电感元件是储能元件 在u1与i1取关联参考方向 u2与i2取关联参考方向的条件下 耦合电感元件吸收的瞬时功率为 由 得 设 到t时刻 耦合电感元件储存的能量为 i1 t 和i2 t 从同名端流入时 Mi1 t i2 t 项前取 号 否则取 号 耦合电感元件是无源元件 在任何时刻t 耦合电感元件储存的能量都是非负的 五 正弦电流电路中的耦合电感元件 耦合电感的电压 电流关系的向量形式为 6 2含有耦合电感元件的正弦电流电路的分析 一 空心变压器的电路模型 列方程 方程变为 解得 二 空心变压器的等效电路 反映阻抗 从原边的端口向副边视入的输入阻抗为 称为副边对原边的反映阻抗或引入阻抗 令 反映阻抗的等效电抗的性质与副边回路阻抗的等效电抗的性质是相反的 从副边的端口向原边视入是一个含独立源的二端网络 可应用戴维宁定理等效 例6 2 1图示电路 已知 三 耦合电感元件的串联 并联 1 串联 a 顺接 b 反接 顺接情况取 反接情况取 一 2 并联 a 同名端同侧并联 b 同名端异侧并联 同名端同侧并联时 取上面的符号 同名端异侧并联时 取下面的符号 四 去耦等效电路 有一个公共节点的耦合电感元件的去耦等效电路 空心变压器的去耦等效电路 6 3理想变压器 变压器无损耗全耦合 耦合系数L1 L2 M为无穷大 但为常数 变压器的理想抽象条件 令 称为理想变压器的变比 一 理想变压器的电压 电流关系 任意瞬时吸收的功率 二 理想变压器的阻抗变换作用 在电子工程中 利用这种阻抗变换作用可实现负载与信号源的匹配 使负载获得最大功率 6 4三相电路 一 对称三相电压 目前世界上的电力系统普遍采用三相制 所谓三相制是将三个频率相同 大小相等相位互差120o的电压源作为供电电源的体系 uA uB uC称为对称三相电压 相序 A B C 正序或顺序 C B A 负序或逆序 电力系统中一般采用正序 二 三相电源和三相负载的两种联接方式 1 星形联接的三相电源和三相负载 电源中性点 零线 三相四线制 相电压 线电压 相电流 负载端相电压 负载端线电压 2 三角形联接的三相电源和三相负载 相电压等于线电压 即 三相三线制 两种联接方式的三相电源对负载等效 相电流 线电流 6 5对称三相电路的分析 由对称三相电源和对称三相负载构成的三相电路称为对称三相电路 根据电源和负载的不同的联接方式 又可分为Y Y Y Y 四种联接的三相电路 三相电路实际上是一种复杂的正弦电流电路 可以用分析正弦电流电路的方法进行分析 由于对称三相电路中相电压与线电压 相电流与线电流之间的关系有其特殊性 各相电压之间 各相电流之间 各线电压之间 各线电流之间的关系也有特殊性 根据这些特殊关系 能够找到更为简捷的分析对称三相电路的方法 一 Y Y联接的对称三相电路 因为 故 即与两点可以短接 因此可以独立的计算每一相电路 由 得 二 Y 联接的对称三相电路 a b 根据图 b 所示电路取A相单独求解 解得A相电压 电流以后 按照线电压与相电压 线电流与相电流的关系 再回到图 a 所示的电路 应用三相电压及电流的相序关系可以简捷地得到图 a 所示电路的各个电压 电流 三 三相电路的功率 在三相电路中 一个三相负载吸收的有功功率P 无功功率Q分别等于各相负载吸收有功功率 无功功率之和 在对称三相电路中 各相电压有效值相同 各相电流有效值相同 各相的功率因数角 即各相负载阻抗的阻抗角 相同 令为负载的阻抗角 则有 对称三相负载呈星形联接 对称三相负载呈三角联接 故对称三相负载无论是星形联接还是三角形联接 均有 对称三相电路的视在功率 对称三相电路的瞬时功率 例6 5 1在图示的对称三相电路中 对称三相负载每相阻抗 端线阻抗 端子A B C接至线电压有效值为380