電路分析與應(yīng)用 教學(xué)PPT課件

電路分析與應(yīng)用 教學(xué)PPT課件,電路分析與應(yīng)用,教學(xué)PPT課件,電路,分析,應(yīng)用,教學(xué),PPT,課件 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院電路分析與應(yīng)用電路分析與應(yīng)用精精品品教教材材學(xué)習(xí)情境四學(xué)習(xí)情境四 變壓器的應(yīng)用與測(cè)試變壓器的應(yīng)用與測(cè)試 項(xiàng)目項(xiàng)目1 1 變壓器的結(jié)構(gòu)與特性變壓器的結(jié)構(gòu)與特性 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系引入：變壓器的應(yīng)用(a)電阻器分壓供電方案電阻器分壓供電方案 (b)變壓器降壓供電方案變壓器降壓供電方案 圖圖4.1.1 兩種供電方案兩種供電方案上一頁(yè)下一頁(yè)返 回實(shí)例：市電給6V小燈泡供電方案江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系引入：變壓器的結(jié)構(gòu)(a)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 (b)符號(hào)符號(hào)圖圖4.1.2 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號(hào)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號(hào) 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系目目 錄錄互感互感電壓與與同名端同名端1互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)2空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器3江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系1111y y y y2121y y y y+1 1111111u u一、互感電壓一、互感電壓1 1i i22+2121u u2 2 電與磁是密不可分的，電與磁是密不可分的，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)變電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)變化則感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)?；瘎t感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。自感現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、自感電壓自感電壓互感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象、互感電壓互感電壓 互感電動(dòng)勢(shì)的大小和方向分別滿足法拉弟電磁感應(yīng)定互感電動(dòng)勢(shì)的大小和方向分別滿足法拉弟電磁感應(yīng)定律和楞次定律。律和楞次定律。磁耦合線圈磁耦合線圈任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端1.互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 2.互感系數(shù)和耦合系數(shù)互感系數(shù)和耦合系數(shù) (1)(1)互感系數(shù)互感系數(shù) 在非鐵磁性的介質(zhì)中，電流產(chǎn)生的磁通與電流成正比。若在非鐵磁性的介質(zhì)中，電流產(chǎn)生的磁通與電流成正比。若電流的參考方向與它產(chǎn)生的磁通的參考方向滿足右手螺旋法電流的參考方向與它產(chǎn)生的磁通的參考方向滿足右手螺旋法則，則互感系數(shù)定義為則，則互感系數(shù)定義為 式中，式中，是線圈是線圈2對(duì)線圈對(duì)線圈1的互感，的互感，是線圈是線圈1對(duì)線對(duì)線圈圈2的互感。可以證明的互感?？梢宰C明 ，所以，所以單位單位:亨利亨利(H)。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 互感的大小反映了一個(gè)線圈在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生互感的大小反映了一個(gè)線圈在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生磁鏈的能力。磁鏈的能力?；ジ谢ジ蠱取決于兩個(gè)耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相取決于兩個(gè)耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相對(duì)位置和媒介質(zhì)。對(duì)位置和媒介質(zhì)。當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時(shí)，當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時(shí)，M為常數(shù)。為常數(shù)。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 (2)(2)耦合系數(shù)耦合系數(shù) 為了為了表明兩個(gè)線圈耦合的緊密程度表明兩個(gè)線圈耦合的緊密程度，通常用耦合系，通常用耦合系數(shù)來(lái)表示，并定義為數(shù)來(lái)表示，并定義為 式中，式中，分別是線圈分別是線圈1 1和線圈和線圈2 2的自感。的自感。(0K1)即：若即：若K=1時(shí)叫做全偶合；若時(shí)叫做全偶合；若K=0時(shí)叫做無(wú)耦合。時(shí)叫做無(wú)耦合。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系3.互感電壓互感電壓根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知可見，可見，互感電壓與產(chǎn)生它的相鄰線圈的電流變化率成正比?；ジ须妷号c產(chǎn)生它的相鄰線圈的電流變化率成正比。任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系當(dāng)當(dāng)則則互感電壓用相量可表示為互感電壓用相量可表示為式中，式中，稱稱為為互感抗互感抗，單位為歐，單位為歐（）任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端二、同名端二、同名端1同名端的概念同名端的概念 同名端是用來(lái)反映磁耦合線圈的相對(duì)繞向，從而在分析互同名端是用來(lái)反映磁耦合線圈的相對(duì)繞向，從而在分析互感電壓時(shí)不需要考慮線圈的實(shí)際繞向和相對(duì)位置。感電壓時(shí)不需要考慮線圈的實(shí)際繞向和相對(duì)位置。同名端同名端：當(dāng)電流從兩個(gè)繞組的某一接線端流進(jìn)或流出時(shí)，：當(dāng)電流從兩個(gè)繞組的某一接線端流進(jìn)或流出時(shí)，若兩個(gè)繞組的若兩個(gè)繞組的自感磁通和互感磁通方向一致自感磁通和互感磁通方向一致，相互增強(qiáng)，則這，相互增強(qiáng)，則這兩個(gè)繞組的電流流進(jìn)端或流出端就稱為同極性端。兩個(gè)繞組的電流流進(jìn)端或流出端就稱為同極性端。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端同名端的表示法：同名端的表示法：常用一對(duì)符號(hào)常用一對(duì)符號(hào)“”或或“*”或或“”標(biāo)出。標(biāo)出。耦合電感的電路模型耦合電感的電路模型江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端2同名端的測(cè)定同名端的測(cè)定(1)交流法交流法 (2)直流法直流法江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系A(chǔ)Xax若若 說(shuō)明說(shuō)明 A 與與 a 或或 X 與與 x 為同為同 極性端。極性端。把兩個(gè)線圈的任意兩端把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連連接接,然后在然后在 AX 上加一小電壓上加一小電壓 u。測(cè)量：測(cè)量：若若 說(shuō)明說(shuō)明 A 與與 x 或或 X 與與 a 是同是同 極性端；極性端；結(jié)論：結(jié)論：交流法交流法(1)交流法交流法任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流從線圈的端點(diǎn)閉合時(shí)，電流從線圈的端點(diǎn)1流入，且電流流入，且電流隨時(shí)間在增大。若此時(shí)電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，隨時(shí)間在增大。若此時(shí)電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明則說(shuō)明1與與3是同名端，否則是同名端，否則1與與3是異名端。是異名端。(2)直流法直流法江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 同名端確定后，互感電壓的極性就可以由電流與同名端同名端確定后，互感電壓的極性就可以由電流與同名端的方向來(lái)確定。我們可以的方向來(lái)確定。我們可以選定電流和互感電壓對(duì)同名端一致。選定電流和互感電壓對(duì)同名端一致。0時(shí)，互感電壓的實(shí)際方時(shí)，互感電壓的實(shí)際方向與參考方向相反。向與參考方向相反。0時(shí)，互感電壓的實(shí)際方時(shí)，互感電壓的實(shí)際方向與參考方向相同；向與參考方向相同；3.同名端的應(yīng)用同名端的應(yīng)用任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端 若線圈若線圈1與線圈與線圈2的電流的電流均為正弦電流，用相量表均為正弦電流，用相量表示為示為江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系例例 如圖所示的電路中，已知如圖所示的電路中，已知試求互感電壓試求互感電壓u21解解 選擇參考方向選擇參考方向任務(wù)一任務(wù)一 互感電壓與同名端互感電壓與同名端江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系一、互感線圈的串聯(lián)一、互感線圈的串聯(lián) 把兩個(gè)互感線圈串聯(lián)起來(lái)有兩種不同的接法。異名端把兩個(gè)互感線圈串聯(lián)起來(lái)有兩種不同的接法。異名端相接稱為相接稱為順向串聯(lián)順向串聯(lián)，同名端相接稱為，同名端相接稱為反向串聯(lián)反向串聯(lián)。1.順向串聯(lián)順向串聯(lián)任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系2.反向串聯(lián)反向串聯(lián)通通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)實(shí)驗(yàn)分分別測(cè)別測(cè)得得L順順和和L反反，就可，就可計(jì)計(jì)算出互感系數(shù)算出互感系數(shù)M。任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 例例 兩個(gè)磁耦合線圈串聯(lián)，接到兩個(gè)磁耦合線圈串聯(lián)，接到220V的工頻正弦電壓源的工頻正弦電壓源上，測(cè)得順向串聯(lián)時(shí)的電流為上，測(cè)得順向串聯(lián)時(shí)的電流為2.7A，功率為，功率為218.7W，反向，反向串聯(lián)時(shí)電流為串聯(lián)時(shí)電流為7A。試求互感。試求互感M。解解 設(shè)兩個(gè)線圈的電阻分別為設(shè)兩個(gè)線圈的電阻分別為R1，R2，根據(jù)交，根據(jù)交流電流中只有電阻元件吸收功率的特點(diǎn)，得順向串聯(lián)流電流中只有電阻元件吸收功率的特點(diǎn)，得順向串聯(lián)時(shí)電路等效阻抗時(shí)電路等效阻抗任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 對(duì)于反向串聯(lián)，由于線圈的電阻不變，故采用相同對(duì)于反向串聯(lián)，由于線圈的電阻不變，故采用相同的計(jì)算方法，得的計(jì)算方法，得任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)二、互感線圈的并聯(lián)二、互感線圈的并聯(lián)分為分為同側(cè)并聯(lián)同側(cè)并聯(lián)和和異側(cè)并聯(lián)異側(cè)并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 同側(cè)并聯(lián)的等效電感為：同側(cè)并聯(lián)的等效電感為：異側(cè)并聯(lián)的等效電感為：異側(cè)并聯(lián)的等效電感為：同名端并聯(lián)時(shí)，磁場(chǎng)增強(qiáng)，等效電感增大，分母取負(fù)號(hào)；同名端并聯(lián)時(shí)，磁場(chǎng)增強(qiáng)，等效電感增大，分母取負(fù)號(hào)；異名端并聯(lián)時(shí)，磁場(chǎng)削弱，等效電感減小，分母取正號(hào)。異名端并聯(lián)時(shí)，磁場(chǎng)削弱，等效電感減小，分母取正號(hào)。任務(wù)二任務(wù)二 互感線圈的串并聯(lián)互感線圈的串并聯(lián)江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器一、空心變壓器一、空心變壓器1.空心變壓器的概念空心變壓器的概念 變壓器是利用互感原理實(shí)現(xiàn)從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳變壓器是利用互感原理實(shí)現(xiàn)從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳輸電磁能量或信號(hào)的電氣設(shè)備。輸電磁能量或信號(hào)的電氣設(shè)備?？招淖儔浩骺招淖儔浩骶褪怯镁褪怯梅氰F磁材料作心子非鐵磁材料作心子的變壓器，廣泛應(yīng)用的變壓器，廣泛應(yīng)用于電子、通信工程和測(cè)量?jī)x器中。于電子、通信工程和測(cè)量?jī)x器中。初級(jí)線圈初級(jí)線圈-與電源相聯(lián)與電源相聯(lián)次級(jí)線圈次級(jí)線圈-與負(fù)載相聯(lián)與負(fù)載相聯(lián)空心變壓器的電路模型空心變壓器的電路模型江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器2.空心變壓器的電路方程空心變壓器的電路方程初級(jí)回路自繞組；初級(jí)回路自繞組；次級(jí)回路自繞組；次級(jí)回路自繞組；初、次級(jí)回路間互繞組。初、次級(jí)回路間互繞組。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器-稱為次級(jí)回路在初級(jí)回路中反射阻抗。稱為次級(jí)回路在初級(jí)回路中反射阻抗。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器3.空心變壓器的等效電路空心變壓器的等效電路 互感作用使閉合的次級(jí)回互感作用使閉合的次級(jí)回路中產(chǎn)生了次級(jí)電流。該電流路中產(chǎn)生了次級(jí)電流。該電流又影響了初級(jí)回路，從初級(jí)回又影響了初級(jí)回路，從初級(jí)回路來(lái)看，次級(jí)回路的作用可以路來(lái)看，次級(jí)回路的作用可以看作是在初級(jí)回路中增加了一看作是在初級(jí)回路中增加了一個(gè)阻抗。個(gè)阻抗?？招淖儔浩鞒?、次級(jí)等效電路空心變壓器初、次級(jí)等效電路江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 理想變壓器是一種特殊的、理想變壓器是一種特殊的、無(wú)損耗無(wú)損耗的、的、全耦合全耦合的變的變壓器。它滿足以下壓器。它滿足以下條件：條件：（1）全耦合，耦合系數(shù)）全耦合，耦合系數(shù)K=1（2）無(wú)損耗，即初級(jí)線圈和次級(jí)線圈沒(méi)有電阻，鐵）無(wú)損耗，即初級(jí)線圈和次級(jí)線圈沒(méi)有電阻，鐵心中無(wú)渦流和磁滯現(xiàn)象。心中無(wú)渦流和磁滯現(xiàn)象。（3）線圈的自感系數(shù)與互感系數(shù)等于常數(shù)。）線圈的自感系數(shù)與互感系數(shù)等于常數(shù)。二、理想變壓器二、理想變壓器任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器1.何謂理想變壓器何謂理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系2.理想變壓器的外特性理想變壓器的外特性（1）理想變壓器的電壓變換）理想變壓器的電壓變換n稱為變壓比。變壓器原副線圈的端電壓之比等于匝數(shù)比。稱為變壓比。變壓器原副線圈的端電壓之比等于匝數(shù)比。如果如果N1 N2，K N2，K 1，電壓下降，稱為，電壓下降，稱為降壓變壓器降壓變壓器。鐵芯變壓器鐵芯變壓器任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器（2）理想變壓器的電流變換）理想變壓器的電流變換 可可見見，變壓變壓器工作器工作時(shí)時(shí)原、副原、副線線圈的圈的電電流流跟跟線線圈的圈的匝匝數(shù)成反比數(shù)成反比。高。高壓線壓線圈通圈通過(guò)過(guò)的的電電流小，用流小，用較細(xì)較細(xì)的的導(dǎo)線繞導(dǎo)線繞制；制；低低壓線壓線圈通圈通過(guò)過(guò)的的電電流大，用流大，用較較粗的粗的導(dǎo)線繞導(dǎo)線繞制。制。這這是在外是在外觀觀上區(qū)上區(qū)別變壓別變壓器高、低器高、低壓饒組壓饒組的方法。的方法。江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系(3)理想變壓器的阻抗變換理想變壓器的阻抗變換將將代入，得代入，得因因?yàn)闉?所以所以 設(shè)變壓器初級(jí)輸入阻抗為設(shè)變壓器初級(jí)輸入阻抗為|Z1|，次級(jí)負(fù)載阻抗為，次級(jí)負(fù)載阻抗為|Z2|，則，則任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 可見，次級(jí)接上負(fù)載可見，次級(jí)接上負(fù)載|Z2|時(shí)，相當(dāng)于電源接上阻抗時(shí)，相當(dāng)于電源接上阻抗為為n2|Z2|的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電的負(fù)載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來(lái)子線路中常用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號(hào)源內(nèi)阻相等，使實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和信號(hào)源內(nèi)阻相等，使負(fù)載上獲得最大功率負(fù)載上獲得最大功率。任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系 解：次級(jí)對(duì)初級(jí)的折合阻抗為：解：次級(jí)對(duì)初級(jí)的折合阻抗為：根據(jù)最大功率傳輸定律，當(dāng)外接電阻等于電源的內(nèi)電根據(jù)最大功率傳輸定律，當(dāng)外接電阻等于電源的內(nèi)電阻時(shí)，負(fù)載可獲得最大功率，由此得：阻時(shí)，負(fù)載可獲得最大功率，由此得：例例3-1 3-1 電路如圖所示，已知電路如圖所示，已知 。若要。若要使電阻獲得最大功率，理想變壓器變比為多少使電阻獲得最大功率，理想變壓器變比為多少?任務(wù)三任務(wù)三 空心變壓器和理想變壓器空心變壓器和理想變壓器江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電系