空心变压器和理想变压器

1、 电电 路路授课教师：授课教师： 李李 军军办公室电话：办公室电话：8431514784315147办公室地点：基础实验楼办公室地点：基础实验楼338338E-mailE-mail：第第9 9章章 含耦合电感含耦合电感Coupled Inductor的电路分析的电路分析 9.1 互感互感 9.2 含耦合电感电路的计算含耦合电感电路的计算 9.3 空心变压器空心变压器 9.4 理想变压器理想变压器 9.3 9.3 空心变压器空心变压器 不含铁心不含铁心(或磁芯或磁芯)的耦合线圈称为空心变压器，它在的耦合线圈称为空心变压器，它在电子与通信工程和测量仪器中得到广泛应用。由于空芯变压电子与通信工程和测

2、量仪器中得到广泛应用。由于空芯变压器属于一种线性变压器，所以，它可以由图所示电路的虚线器属于一种线性变压器，所以，它可以由图所示电路的虚线方框所围部分作为它的电路模型。方框所围部分作为它的电路模型。9.3 9.3 空心变压器空心变压器R22IZl2j L1j LR11IsU9.3 9.3 空心变压器空心变压器R22IZl2j L1j LR11IsU9.3 9.3 空心变压器电路的分析空心变压器电路的分析 一、一、 网孔电流法网孔电流法 二、二、 戴维南等效电路戴维南等效电路 9.3 9.3 空心变压器电路的分析空心变压器电路的分析9.3 9.3 空心变压器空心变压器11121222s(j)jj

3、(j)0lRL IM IUM IRLZI1Ig2IgR22IZl2j L1j LR11IsU9.3 9.3 空心变压器空心变压器22121122221122ss(j)(j)(j)()j(j)(j)()lllRLZ UIRLRLZMMUIRLRLZM1Ig2IgR22IZl2j L1j LR11IsU9.3 9.3 空心变压器空心变压器22s1111111122221()()jjiflUMMZRLZZZRLZZI1I2122()fMZZ9.3 9.3 空心变压器空心变压器2122()fMZZ20I 9.3 9.3 空心变压器空心变压器1I1IR1sU9.3 9.3 空心变压器空心变压器11222

4、22jjjlM IM IIRLZZ2IR11j M I9.3 9.3 空心变压器空心变压器2IR220I 2j L1j LR11IsU.ocUocU9.3 9.3 空心变压器空心变压器s11UZR220I 2j L1j LR11IsU.ocUs11MZUZs1oc11jjjMUUM IRL9.3 9.3 空心变压器空心变压器R2I2j L1j LR11IU2eq2211()UMZRj LRj LI9.3 9.3 空心变压器空心变压器R22IRl2j L1j LR11IsU.9.3 9.3 空心变压器空心变压器R22IRl2j ()LM1j ()LMR11IsU.j M.9.3 9.3 空心变压

5、器空心变压器R1R21j ()LM2j ()LM.j MeqZ11eq2211jj ()j ()j ()jM RLMZRLMRLMM22211()jjMRLRL9.4 9.4 理想变压器理想变压器 一、一、 理想变压器理想化条件理想变压器理想化条件 二、二、 理想变压器的分析理想变压器的分析 三、三、 理想变压器的电路模型理想变压器的电路模型 四、四、 理想变压器的作用理想变压器的作用 五、五、 理想变压器的特点理想变压器的特点 六、六、 耦合电感和理想变压器的比较耦合电感和理想变压器的比较 七、七、 空心变压器和理想变压器的比较空心变压器和理想变压器的比较9.4 9.4 理想变压器理想变压器

6、一、一、 理想变压器理想化条件理想变压器理想化条件 理想变压器也是一种磁耦合元件，它是实际铁心变压理想变压器也是一种磁耦合元件，它是实际铁心变压器的理想化模型，是一种无损耗的全耦合变压器。器的理想化模型，是一种无损耗的全耦合变压器。理想变压器应当满足下列三个条件：理想变压器应当满足下列三个条件：1、变压器本身无损耗；变压器本身无损耗；2、k=1，即为全耦合；即为全耦合；3、 均为无穷大，但均为无穷大，但 。12LLM、 、 、1122LNnLN9.4 9.4 理想变压器理想变压器9.4 9.4 理想变压器理想变压器12111N1i.1u.2u21222iLR2N1111222221二、分析二、

7、分析9.4 9.4 理想变压器理想变压器9.4 9.4 理想变压器理想变压器111112222ddd,ddduNuNuNntttuN112222222j1jjjjM IUM IL IIULL 12ML L122,LLnL 21InI 9.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U2U1I2I12unu121iin 12UnU121IIn 三、理想变压器的电路模型三、理想变压器的电路模型9.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U2U1I2I12()UnU121IIn 9.4 9.4 理想变压器理想变压器12UnU12211()IIInn .1U2U1I2I 1221niinuu得含受控源的等效电得含

8、受控源的等效电路如右所示：路如右所示：9.4 9.4 理想变压器理想变压器.四、四、理想变压器的理想变压器的作用作用 1 1、变压、变压 12unu12UnU12UnU一般原边接电源，副边接负载。一般原边接电源，副边接负载。 当当 n1 U2U1 降压变压器降压变压器； nU1 升压变压器升压变压器； n=1 U1=U2 隔离变压器隔离变压器。 9.4 9.4 理想变压器理想变压器2 2、变流、变流 121iin 121IIn 121IIn n1 I2I1 电流增大；电流增大； n1 I2I1 电流减小电流减小。 n=1, I2=I1 9.4 9.4 理想变压器理想变压器9.4 9.4 理想变

9、压器理想变压器11221,UnUIIn .1U2U1I2IZ2.2I21112222222111()()UUUIIIInZnnZnn Z 3 3、变阻抗、变阻抗 9.4 9.4 理想变压器理想变压器112212211()UIIIIn Znn .1U2U1I2In2Z2.1I9.4 9.4 理想变压器理想变压器1211211IIUZ InUn ，.1U2U1I2IZ11U9.4 9.4 理想变压器理想变压器12212221112211()UnUZ InUZ In UZ InUnn.1U2U1I2I2U121Zn9.4 9.4 理想变压器理想变压器21n阻抗匹配，以使负载获得最大功率。阻抗匹配，以

10、使负载获得最大功率。 9.4 9.4 理想变压器理想变压器.Z1Z29.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U2U1I20I Z2.2IZ19.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U2U1I20I n2Z2.10I Z1.1U1In2Z2Z12in12ZZn Z9.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U20U 1I2IZ1Z29.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U20U 1I2IZ1n2Z210U .1U1In2Z2Z12in12ZZn Z9.4 9.4 理想变压器理想变压器Z1Z2.1U2U1I2IZ2.Z19.4 9.4 理想变压器理想变压器.1U2U1I2IZ2.n2Z1.1U2U1

11、I2I.n2Z1n2Z2解：直接接入解：直接接入 21()81.98W20008P 例：图示电路，已知例：图示电路，已知Us=1V，电源内阻电源内阻Ri=2K，负载负载电阻电阻RL=8，直接接入时直接接入时RL得多大功率？经变压器接得多大功率？经变压器接入，入，RL最大功率可得多少？最大功率可得多少？ +_SU RiRLn:19.4 9.4 理想变压器理想变压器例：图示电路，已知例：图示电路，已知Us=1V，电源内阻电源内阻Ri=2K，负载电阻负载电阻RL=8，直接接入时直接接入时RL得多大功率？经变压器接入，得多大功率？经变压器接入，RL最最大功率可得多少？大功率可得多少？ 接入变压器后接入

12、变压器后，调节变比使调节变比使RL获得最大功率获得最大功率 2Lin RR 200015.88iLRnR +_SU RiRLn:19.4 9.4 理想变压器理想变压器例：图示电路，已知例：图示电路，已知Us=1V，电源内阻电源内阻Ri=2K，负载电阻负载电阻RL=8，直接接入时直接接入时RL得多大功率？经变压器接入，得多大功率？经变压器接入，RL最最大功率可得多少？大功率可得多少？ 接入变压器后接入变压器后，调节变比使调节变比使RL获得最大功率获得最大功率 +_SU RiRLn:12max1()2000125W20002000P9.4 9.4 理想变压器理想变压器五、理想变压器特点五、理想变压

13、器特点 既不耗能，也不贮能的二端口元件。既不耗能，也不贮能的二端口元件。 1 12 2222 21()0pu iu inuiu in理想变压器起着传递能量的桥梁作用。理想变压器起着传递能量的桥梁作用。 9.4 9.4 理想变压器理想变压器 耦合电感和理想变压器是两种电路元件，一个是双口耦合电感和理想变压器是两种电路元件，一个是双口动态元件，另一个是电阻双口元件，它们都是从具有互感动态元件，另一个是电阻双口元件，它们都是从具有互感耦合的线圈抽象出的理想电路元件。耦合的线圈抽象出的理想电路元件。六、耦合电感和理想变压器的比较六、耦合电感和理想变压器的比较9.4 9.4 理想变压器理想变压器.9.4 9.4 理想变压器理想变压器.伏安关系伏安关系 tiLtiMutiMtiLudddddddd22122111 1221niinuu七、空心变压器和理想变压器的比较七、空心变压器和理想变压器的比较1、骨架：、骨架：a非导磁材料；非导磁材料； b导磁率很高的材料。导磁率很高的材料。2、参数：、参数：aR1、R2、L1、L2、M； bn；3、VAR：a求导和积分的关系，故为线性记忆元件，求导和积分的关系，故为