耦合電感的基本概念和應用

　 ?耦合電感

　　耦合是指兩個或兩個以上的電路元件或電網(wǎng)絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合電路就是指參與耦合過程的電路。

　　耦合電感是耦合線圈的理想化模型。當線圈通過變化的電流時，它的周圍將建立感應磁場。如果兩個線圈的磁場存在相互作用，就稱這兩個線圈具有磁耦合。具有磁耦合的兩個或兩個以上的線圈，稱為耦合線圈。

　　耦合電感元件

　　設(shè)兩個線圈N1和N2，當其中 一個線圈通入交變電流時，在本線圈產(chǎn)生交變 自磁通，及相應的自磁鏈，并引起自感電壓；同時，自磁通的一部分（互磁通）穿過另一個線圈，產(chǎn)生相應的互磁鏈，并引起互感電壓。 這種現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，這樣兩線圈稱為耦合線圈或互感線圈。如果我們忽略耦合電感的電阻，僅根據(jù)耦合電感的主要物理特征，電磁感應建立的電路模型稱為耦合電感元件。

　　耦合電感元件用三個參數(shù)表征：自感 L1、L2和互感系數(shù)M。互感系數(shù)M的大小與兩 線圈的匝數(shù)、幾何尺寸、相對位置及媒介有關(guān)，而與電流無關(guān)。

　　耦合電感元件正確使用的前提是：必須清楚耦合線圈的對應關(guān)系端——同名端。同 名端的含義是：當兩個耦合線圈通入的電流使耦合線圈中產(chǎn)生的磁通方向相同而相互加強時，電流所流入（或流出）的兩個端鈕，稱為同名端。

　　反映兩個耦合線圈的耦合松緊程度用耦合系數(shù)k來表示。說明耦合系數(shù)M與自感L1、L2和互感系數(shù)M有關(guān)。一般情況 0≤K≤1。當K=0時，L1和L2無耦合關(guān)系；當 K≈1為緊耦合；當K≤1為松耦合；當K1為全耦合。

　　耦合電感的伏安關(guān)系

　　總結(jié)：當耦合線圈的電流均從同名端流進（或流出）時，互感電壓取“+”，反之取“-”。3耦合電感的電路計算

　　一、去耦等效電路

　　當耦合電感的兩線圈串聯(lián)、并聯(lián)或各有一端相連成為三端元件時，其電路可以等效為無互感（無耦合）的等效電路，我們稱這種等效電路為去耦合等效電路。

　　二、耦合電感的串聯(lián)等效

　　1．順串：

　　2．反串：

　　圖1 耦合電感的串聯(lián)

　　三、耦合電感的并聯(lián)等效

　　1．同側(cè)：

　　2．異側(cè)：

　　圖2 耦合電感的并聯(lián)

　　4耦合電感和理想變壓器

　　耦合電感和理想變壓器是電路中的兩種元件，同屬于磁耦合元件，它們在實際中有著廣泛的應用。所謂磁耦合，是指載流線圈通過彼此的磁場而相互關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。但耦合電感和理想變壓器又有各自的特點，耦合電感是動態(tài)元件，能夠儲存能量，而理想變壓器既不儲存能量也不消耗能量，只是按照一定的變比傳遞能量。

　　理想變壓器是實際鐵心變壓器的理想化模型。

　　設(shè)變壓器電路的初級線圈的匝數(shù)為N1，次級線圈的匝數(shù)為N2

　　N1/N2=n 變壓器的變比

　　將實際變壓器理想化，要滿足的三個條件：

　　1、 初級和次級線圈無電阻損耗，即R1=0=R2；

　　2、 耦合系數(shù)k=1，即全耦合；

　　3、 線圈的感抗為無限大，即L1、L2、M→∞。

　　理想變壓器的電路模型：