电路分析第5章课件.ppt

国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,电路分析基础,第五章互感电路与三相电路,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感电路与三相电路,第一节互感及互感电路,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,电感:电流变化,磁通变化,产生感应电压,自感:流过线圈自身电流的变化产生感应电压,互感:流过它线圈电流的变化产生的感应电压(磁耦合),互感电压,流过它线圈电流的变化,它线圈内产生交变磁场,交变磁场通过磁路耦合进入此线圈,产生感应电压,互感电路分析的关键:（1）互感电压的大小及方向（2）互感的模型,M为互感系数,互感的概念,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感元件的定义:在任意时刻t,能用-i平面上一条曲线表征一个线圈的电流与另一线圈磁链之间特性关系的元件,互感元件的实际电路,互感元件的伏安关系,互感系数,互感磁链,互感电压,互感电压方向,同名端,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,写出图（a）磁链关系式,为互感系数,端口伏安关系：,互感例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,另一种情况下磁链与端口伏安关系(1与2方向不一致）,互感例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,（1）每个端口电压包含两项：自感电压和互感电压。,（2）在关联参考方向下，端口电流产生的自感电压为正，而对互感电压的贡献正负，取决于两电流产生的磁通方向是否一致。,（3）为判断互感电压方向，引入同名端的概念。,同名端：互感元件两个端口的一对端子，当电流分别从这对端子流入（或流出）时所产生的磁通方向一致。,（4）给定互感元件模型时,对互感电压，极性的判断,它线圈电流流入端对应的同名端为互感电压的高电位,互感电路的特点,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感元件的电路模型,互感元件的伏安关系,总电压,总磁链,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,例：写出如图互感元件的端口伏安特性,注：互感电压的实际极性和大小不仅取决于同名端，还取决于电流变化率。,互感电路例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,在正弦稳态下，由变量的相量表示，可将互感元件的伏安关系变为相量形式，得到互感电压的相量模型。,互感元件等效为电感与受控电压源的组合，为一基本方法。,互感电压的相量模型,相量模型,受控源模型,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,求开路电压,解：（i2=0）,而,得,所以,互感例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感元件的简单串联和并联可求其等效电感。,1.串联,顺接：异名端相连,反接：同名端相连,由于,互感元件的串联和并联,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,2.并联,顺接,用正弦稳态相量法可求出等效电感。,反接,又,定义耦合系数,K=1全耦合K1紧耦合K1松耦合,互感元件的串联和并联,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,5-1，5-2互感元件伏安特性，同名端5-3，5-4互感元件串并联等效,习题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感电路与三相电路,第二节含互感电路的分析,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,列出回路方程，考虑互感电压，确定其极性。,例:已知R1=R2=1,L1=2H,L2=1H,求：网孔电流i1和i2?,解：,当无互感作用时的回路方程,回路电流法及例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,当无互感作用时的回路方程,考虑互感作用时列回路方程：,整理：,回路电流法及例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,将含互感的T型连接电路用无互感的等效电路代替。,比较系数得：,同名端相连,异名端相连,互感消去法,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,用互感消去法重解网孔电流i1和i2,解：互感消去后等效电路如图：列网孔方程：,R1=R2=1,L1=2H,L2=1H,互感消去法例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,如图示初级与次级回路时,可采用反映阻抗的概念先分析初级再分析次级,反映阻抗分析法（先初级后次级）,列出（a）电路回路方程：,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,由,和,表示式做出初级等效回路（a）次级等效回路（b），其中,R1r:反映电阻,X1r:反映电抗，性质与次级电抗X2相反,是次级通过互感对初级的影响，称为反映阻抗,反映阻抗分析法（先初级后次级）,（a）（b）,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,次级功率相当于R1r的功率。,反映阻抗法的要点:先初级,后次级,反映阻抗分析法（先初级后次级）,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,已知：XM=1求:电路电源供出功率和次级消耗的功率。,解：,反映阻抗分析法例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,次级消耗功率：,反映阻抗分析法例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,求Zo:用反映阻抗得,戴维南等效电路为:,在ZL开路时,Z1r=0从22看进去,戴维南等效法（先次级,后初级）,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,已知：XM=1求：电路电源供出功率和次级消耗的功率。,解：,戴维南等效法例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,戴维南等效法例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,5-5含互感元件电路分析5-8，5-10，5-11，5-17反映阻抗分析法,习题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,互感电路与三相电路,第三节含变压器电路的分析,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,实际线圈,耦合电感模型,k=1,全耦合变压器,理想变压器,一、理想变压器,无损耗,(理想变压器是实际变压器的理想情况),理想变压器的理想化条件：,(1)无损耗；(2)无漏磁，即k=1全耦合；(3)电感量L1，L2无限大，但L1与L2比值为常量。,实际中，若线圈磁芯导磁率高，匝数多，可近似为理想变压器。,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,1.理想变压器的VAR,（1）k=1：11=2122=12,（变比=匝比）,又,全耦合：,=11+22,11=21,22=12,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,（2）,代入以上任一式，可得：,两端积分：,电磁感应中，不耦合直流K=0,理想变压器的VAR：,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,2.理想变压器的性质,（1）瞬时功率,在任意时刻初级与次级吸收功率之和为零理想变压器不耗能，也不储能。,（2）阻抗变换性质,（称次级对初级的折合阻抗）,理想变压器只改变阻抗大小，不变性质。,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,求:变压器的变比n使负载获得最大功率,解：理想变压器只能改变阻抗大小，所以是模匹配。,时，ZL获最大功率。,当,理想变压器例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,列回路方程时需要设变压器初次级电压变量,这样多出两个变量,所以应补充方程(注意方向),回路法分析理想变压器电路,补充方程为,五个变量,五个方程,可求解,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,耦合电感模型K=1，无损耗，,全耦合理想变压器,全耦合变压器,全耦合变压器模型及分析：,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,全耦合变压器k=1，因而可用L1、L2两个参数表征其特性它与理想变压器的唯一区别是电感量为有限值。因此全耦合变压器的电压变换关系与理想变压器一样有,全耦合变压器,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,全耦合的电流变换关系可用反映阻抗求得,全耦合变压器,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,第一项可看作全耦合变压器中的激磁电流第二项的分母是匝比为n的理想变压器次级对初级的折算阻抗。它是初级线圈的感抗与理想变压器的折算阻抗并联的电路模型。当L1趋于无限大时，即成为理想变压器。等效电路如下:,全耦合变压器,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,全耦合变压器模型及分析,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,求初级、次级电流和电压。,解：方法1：全耦合变压器模型,(1)判断耦合系数,全耦合变压器例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,（2）作出理想变压器等效电路，计算折合阻抗。,做出初级等效电路,全耦合变压器例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.9,方法二：按耦合电感反映阻抗法,全耦合变压器例题,国家电工电子教学基地电路理论系列课程组2008.