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1、电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量学习情境四耦合线圈与磁路分析项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量 电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量职业技能目标：职业技能目标：项目教学目标项目教学目标* *能用直流法和交流法测定耦合线圈的同名端能用直流法和交流法测定耦合线圈的同名端；* *会设计出测定耦合线圈互感的实验线路图，并会设计出测定耦合线圈互感的实验线路图，并用实验方法测定其互感用实验方法测定其互感；* *会正确使用兆欧表测量电气设备的绝缘电阻。会正确使用兆欧表测量电气设备的绝缘电阻。电路分
2、析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量职业知识目标：职业知识目标：项目教学目标项目教学目标* *理解互感现象及其在实际中的应用；理解互感现象及其在实际中的应用；* *理解并掌握互感线圈的顺串与反串及其特点；理解并掌握互感线圈的顺串与反串及其特点；* *理解互感线圈的同名端并联和异名端并联及其去耦理解互感线圈的同名端并联和异名端并联及其去耦等效电路；等效电路；* *掌握耦合线圈同名端的测定方法；掌握耦合线圈同名端的测定方法；* *掌握耦合线圈互感的测量方法；掌握耦合线圈互感的测量方法；* *掌握兆欧表、接地电阻测量仪的正确使用。掌握兆欧表、接地电阻测量仪的正确
3、使用。电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量职业素质目标：职业素质目标：* *具有认真仔细的学习态度、工作态度和严格的组具有认真仔细的学习态度、工作态度和严格的组织纪律。织纪律。* *具有规范意识、安全生产意识和敬业爱岗精神。具有规范意识、安全生产意识和敬业爱岗精神。* *具有独立学习能力、拓展知识能力以及承受压力具有独立学习能力、拓展知识能力以及承受压力能力。能力。* *具有良好沟通能力、良好团队合作能力和创新精具有良好沟通能力、良好团队合作能力和创新精神。神。项目教学目标项目教学目标电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线
4、圈的分析与测量任务一任务一耦合线圈同名端耦合线圈同名端的测定的测定电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量一、任务导入一、任务导入提出问题提出问题:电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施 一一、直流法直流法 按图按图4-1-14-1-1接线，当开关接线，当开关S S合上瞬间，如电压表指针合上瞬间，如电压表指针正偏，则变压器一次侧与电源正极相连的（正偏，则变压器一次侧与电源正极相连的（A A）端和变压）端和变压器二次侧与电压表器二次侧与电压表“+”“+”接线柱相连的（接线柱相连的（a a
5、）端是同名端；）端是同名端；把电压表两接线柱反接，观测其偏转，确定此时两线圈把电压表两接线柱反接，观测其偏转，确定此时两线圈的同名端。的同名端。图图4 4- -1 1-1-1电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施 二、二、交交流法流法 1.1.交流电流法交流电流法（1 1）按图）按图4-1-24-1-2（a a）接线（）接线（X X接接x x），调压器输出电压取为），调压器输出电压取为220V220V，记，记录电流表读数于表录电流表读数于表4-1-14-1-1中；中；（2 2）按图）按图4-1-24-1-2（b b）接线（）接
6、线（X X接接a a），调压器输出电压同样取为），调压器输出电压同样取为220V220V，记录电流表读数于表记录电流表读数于表4-1-14-1-1中，确定线圈中，确定线圈AXAX与与ax ax 的同名端。（注的同名端。（注意换接时先断电源）。意换接时先断电源）。图图4 4- -1 1- -2 2电路电路分析与实践分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施表表4-1-1 4-1-1 交流电流法测定耦合线圈同名端交流电流法测定耦合线圈同名端电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施 二、二
7、、交交流法流法 2.2.交流电压法交流电压法图图4 4- -1 1- -3 3 按图按图4-1-34-1-3接线，将接线，将X X、x x短接。合上电源开关短接。合上电源开关S S，用万用表交流，用万用表交流电压档分别测量变压器电压电压档分别测量变压器电压U UAaAa、U UAxAx、U Uaxax，将测量结果记录于表，将测量结果记录于表4-4-1-21-2的实测值一栏中。如果三个电压满足的实测值一栏中。如果三个电压满足U UAaAa=U=UAxAx-U-Uaxax，则所标，则所标A A、a a为为同名端，变压器为减极性的。如果三个电压满足同名端，变压器为减极性的。如果三个电压满足U UAa
8、Aa=U=UAxAxU Uaxax，则所，则所标标A A、a a为异名端，变压器为加极性的。为异名端，变压器为加极性的。电路电路分析与实践分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施表表4-1-2 4-1-2 交流电压法测定耦合线圈同名端交流电压法测定耦合线圈同名端电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量仪器设备仪器设备1 1、直流稳压源实验台、直流稳压源实验台 2 2、单相调压器实验台、单相调压器实验台3 3、直流电压表、直流电压表 0-1V DS-C32 0-1V DS-C32 4 4、交流电流表、交流电流
9、表 0-100 mA 0-100 mA DS-C31 DS-C31 5 5、交流电流表、交流电流表 1-2A DS-C05 1-2A DS-C05 6 6、开关、开关 电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量注意事项注意事项 1 1、理解图、理解图3-2-13-2-1接线中，当开关接线中，当开关S S合上瞬间和打开瞬间合上瞬间和打开瞬间检流计的偏转情况是不一样的。检流计的偏转情况是不一样的。2 2、学会单相调压器的接线，分清输入端与输出端。、学会单相调压器的接线，分清输入端与输出端。电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的
10、分析与测量三、知识链接三、知识链接一、互感与互感电压一、互感与互感电压1.1.互感互感2.2.互感电压互感电压二、同名端及其测定二、同名端及其测定（一）同名端（一）同名端（二）同名端的测定（二）同名端的测定1.1.直流法直流法2.2.交流法交流法电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量1、自感：、自感：一个一个孤立线圈孤立线圈由于由于自身电流变化自身电流变化引起线圈中引起线圈中磁链变化磁链变化从而从而产生感应电压产生感应电压的现象。其电路模型的现象。其电路模型电电感元件感元件。tiLuiLdd,iuL2、互感：、互感：当两个或多个线圈彼此接近时，无论哪一
11、个当两个或多个线圈彼此接近时，无论哪一个线线圈电流变化圈电流变化，除存在自感现象外，还会，除存在自感现象外，还会在其他线圈产生在其他线圈产生感应电压的现象感应电压的现象。它们称为。它们称为耦合线圈耦合线圈，其电路模型，其电路模型耦合电感元件耦合电感元件。3、为便于讨论，规定每个线圈的电流、电压参考方向为、为便于讨论，规定每个线圈的电流、电压参考方向为关联参考方向关联参考方向，与其产生的磁链参考方向符合，与其产生的磁链参考方向符合右手螺旋右手螺旋法则法则，也为，也为关联参考方向关联参考方向。一、互感与互感电压一、互感与互感电压电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的
12、分析与测量1.互感（一）互感（一）（a a）两线圈绕向）两线圈绕向相同相同时时互感电动势的实际方向互感电动势的实际方向（b b）两线圈绕向）两线圈绕向相相反反时时互感电动势的实际方向互感电动势的实际方向图图4-1-4 4-1-4 互感电动势互感电动势电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量线圈线圈： i1自感磁链自感磁链11L1i1，互感磁链互感磁链21i112121iMdef定义定义线圈线圈对线圈对线圈的互感的互感 21与与i1为关联参考方向为关联参考方向（a a）自感磁链与互感磁链方向相同自感磁链与互感磁链方向相同（b b）自感磁链与互感磁链方向相反
13、）自感磁链与互感磁链方向相反图图4-1-5 4-1-5 耦合线圈耦合线圈(4-1-1)(4-1-1)1.互感（二）互感（二）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量线圈线圈： i2自感磁链自感磁链22L2i2，互感磁链互感磁链12i221212iMdef定义定义线圈线圈对线圈对线圈的互感的互感 22与与i2为关联参考方向为关联参考方向（a a）自感磁链与互感磁链方向相同自感磁链与互感磁链方向相同（b b）自感磁链与互感磁链方向相反）自感磁链与互感磁链方向相反图图4-1-5 4-1-5 耦合线圈耦合线圈(4-1-(4-1-2 2) )1.互感（三）互感（三
14、）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量互感的性质互感的性质1212121221iiMMM互感的互感的SI单位与自感的单位与自感的SI单位相同，也是单位相同，也是H。线性电感线性电感 互感互感 M 只与两个线圈的几何尺寸、匝数只与两个线圈的几何尺寸、匝数 、 相互位相互位置置 和周围的磁介质有关，如其他条件不变时，有和周围的磁介质有关，如其他条件不变时，有M N1N2 （L N2）耦合系数耦合系数 k：表征耦合线圈耦合的紧密程度。：表征耦合线圈耦合的紧密程度。21LLMkdef(4-1-(4-1-3 3) )(4-1-(4-1-4 4) )1.互感（四
15、）互感（四）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量10 k210LLM k的大小的大小 与两个线圈的结构、相互位置与两个线圈的结构、相互位置 以及磁介质有关。以及磁介质有关。(4-1-(4-1-5 5) )1.互感（五）互感（五）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量自感电压自感电压互感电压互感电压2211,uu1221,uu,dd1111tiLu tiLudd2222i1*L1L2+_u1+_u2i2M2122212111uuuuuu图中 感应电压感应电压2.互感电压（一）互感电压（一）（1 1）自感电压）自
16、感电压相量关系式相量关系式1111LI jU2222LI jU电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量(a)(a)参考方向对同名端参考方向对同名端一致一致(b)(b)参考方向对同名端参考方向对同名端非一致非一致图图4 4- -1 1- -6 6 耦合电感耦合电感i1*L1L2+_u12+_u21i2M*L1L2+_u12+_u21i2Mi1(a)关联参考方向关联参考方向：互感：互感电压与电压与另一线圈另一线圈中引起中引起它的电流的参考方向对它的电流的参考方向对同名端同名端一致一致(b)非关联参考方向非关联参考方向：互：互感电压与感电压与另一线圈另一线圈中
17、引中引起它的电流的参考方向起它的电流的参考方向对同名端对同名端非一致非一致（2 2）互感电压的两种情况）互感电压的两种情况dtdiMudtdiMu212121MI jUMI jU212121dtdiMudtdiMu212121MIjUMIjU2121212.互感电压（二）互感电压（二）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、同名端及其测定二、同名端及其测定同名端同名端：若一对磁耦合线圈同时通入电流，每个线圈中：若一对磁耦合线圈同时通入电流，每个线圈中自感磁链和互感磁链自感磁链和互感磁链方向一致方向一致（或者说自感磁链和互感（或者说自感磁链和互感磁链相
18、助），则磁链相助），则流入电流流入电流的两个端钮称为的两个端钮称为同名端同名端。（一）同名端（一）同名端（一）（一）图图4-1-5 4-1-5 耦合线圈耦合线圈（a a） （b b） 同名端同名端说明耦合说明耦合线圈的相对绕向线圈的相对绕向！电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量 i1122*例例112233* 注意：线圈的同名端必须两两确定。注意：线圈的同名端必须两两确定。（一）同名端（一）同名端（二）（二）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量结论结论：当开关：当开关闭合瞬间闭合瞬间，如果电压表，如果电压表
19、正偏正偏，则端钮，则端钮1、2为同名端。为同名端。分析：楞次定律分析：楞次定律图图4 4- -1 1- -7 7 直流法测定同名端的电路图直流法测定同名端的电路图1.1.直流法直流法（二二）同名端）同名端的测定（一）的测定（一）电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量2.2.交流法交流法图图4-1-8 交流法测定同名端的电路图交流法测定同名端的电路图（a a） （b b）方法方法：把耦合线圈的任意两端（把耦合线圈的任意两端（X-X-x x）连结起来，在）连结起来，在AXAX端端加一交流电压加一交流电压u u，用交流电压表测量，用交流电压表测量，、Aaax
20、AXUUU如果如果，axAXAaUUUX X与与x是异名端。如果是异名端。如果，axAXAaUUUX X与与x x是是同同名端。名端。电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量对对图图4-1-84-1-8（a a），有，有（a a） （b b）图图4-1-8 交流法测定同名端的电路图交流法测定同名端的电路图MLAaAaXI jUXI jUUUUuuu2111121112111，对对图图4-1-84-1-8（b b），有，有MLAaAaXI jUXI jUUUUuuu2111121112111，axAXAaUUU相量图：相量图：图图4-1-4-1-9 9（a
21、 a）图图4-1-4-1-9 9（b b）加极性加极性,A,A、x x是同名端是同名端减减极性极性,A,A、x x是异名端是异名端axAXAaUUU分析：分析：电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量图图4-1-9 4-1-9 交流法测定同名端的相量关系交流法测定同名端的相量关系图图电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量任务二任务二耦合线圈互感的耦合线圈互感的测量测量电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量一、任务导入一、任务导入提出问题提出问题:电路分析与实践电路分析与
22、实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量二、任务实施二、任务实施 按图按图4-1-15 (a)4-1-15 (a)接线（此时线圈接线（此时线圈AXAX与与axax应为顺应为顺串），调压器输出电压取为串），调压器输出电压取为220V220V，记录电压表、电流表读，记录电压表、电流表读数于表数于表4-1-34-1-3中；按图中；按图4-1-15 (b)4-1-15 (b)接线（此时线圈接线（此时线圈AXAX与与axax应为反串），记录电压表、电流表、瓦特表读数于同应为反串），记录电压表、电流表、瓦特表读数于同一表中。应用表中公式计算一表中。应用表中公式计算M M、L L1 1、L
23、 L2 2值。值。图图4-1-15 4-1-15 测定耦合线圈互感的电路图测定耦合线圈互感的电路图电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量表表4-1-3 4-1-3 测量耦合线圈互感数据表测量耦合线圈互感数据表电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量三、知识链接三、知识链接一、耦合电感的串联一、耦合电感的串联二、耦合电感的并联二、耦合电感的并联三、空芯变压器互感的测定三、空芯变压器互感的测定电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量MLLL221 顺1.1.耦合电感的耦合电感
24、的顺向串联顺向串联 顺向串联：两线圈的异名端顺向串联：两线圈的异名端相连。相连。IMLLjILjIMjIMjILjUUUUUUU)2()()()()(21212221121121 将其写为将其写为ILjU(a)顺向串联顺向串联图图4 4- -1 1-1-16 6 耦合电感的串联耦合电感的串联一一、耦合电感的串联耦合电感的串联(4-1-12)(4-1-12)电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量MLLL221 反2 2. .耦耦合电合电感的反向串联感的反向串联 反向串联：两线圈的同名端反向串联：两线圈的同名端相连。相连。IMLLjILjIMjIMjILj
25、UUUUUUU)2()()()()(21212221121121 将其写为将其写为ILjU(b)反向串联反向串联图图4 4- -1 1-1-16 6 耦合电感的串联耦合电感的串联电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量3.耦合电耦合电感串联时的去耦等效电路感串联时的去耦等效电路（a a）顺串）顺串 （b）反串）反串 图图4-1-17 4-1-17 耦合电感串联时的去耦等效耦合电感串联时的去耦等效电路电路电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量4.用用实验方法判断耦合电感的同名端实验方法判断耦合电感的同名端：顺向串联
26、时磁场：顺向串联时磁场增强，等效电感增大，反向串联时磁场减弱，等效电感增强，等效电感增大，反向串联时磁场减弱，等效电感减小。减小。 若图若图4 4- -1 1- -1515中，中，(a)(a)图电流表的读数图电流表的读数远大于远大于 (b)(b)图电图电流表的读数，则流表的读数，则A A、a a为同名端；反之，为同名端；反之， A A、x x为同名端。为同名端。图图4 4- -1 1- -1515电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量* 顺串一次，反串一次，就可以测出互感：顺串一次，反串一次，就可以测出互感：4反反顺顺LLM 5.耦耦合电感互感的测量方
27、法合电感互感的测量方法MLLL2 21顺MLLL2 21 反反注意注意：02 21MLL)(21 21LLM电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 交流铁芯线圈的分析与测量交流铁芯线圈的分析与测量【例例4-2-14-2-1】图图4-1-184-1-18中两个耦合线圈反向串联，已知中两个耦合线圈反向串联，已知两线圈的参数两线圈的参数为为,5,10,3,1002121HMHLHLRR电源电压电源电压，sradVU/314,220试求通过两线圈的电流试求通过两线圈的电流及两线圈的电压。及两线圈的电压。图图4-1-18 4-1-18 例例4-1-14-1-1图图AjMLLjRRUI78228. 0)
28、52103(314)100100(0220)2()(2121电流为电流为电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量)(15914578228. 0)53(314100)(111VjIMLjRU两线圈的电压分别为两线圈的电压分别为)(4 . 835978228. 0)510(314100)(222VjIMLjRU电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量1. 同名端相连同名端相连211IMjILjU则则122IMjILjU211221,IIIIIIIII11111)()(IMLjIMjIIMjILjU22222)()(I
29、MLjIMjIIMjILjU二、二、耦合电感的并联耦合电感的并联电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量1. 同名端相连同名端相连得耦合电感并联的等效电路得耦合电感并联的等效电路去耦等效电路去耦等效电路11111)()(IMLjIMjIIMjILjU22222)()(IMLjIMjIIMjILjU(a)同名端相连同名端相连 对应的去耦等效电路对应的去耦等效电路电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量1. 同名端相连（续）同名端相连（续）同名端相连的去耦等效电路同名端相连的去耦等效电路左图的等效阻抗左图的等效阻抗ML
30、LMLLjMLjMLjMLjMLjMjZ2)()()()(212212121等效电感为等效电感为 221221MLLMLLL磁场增强，磁场增强，L电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量2. 异名端相连异名端相连同理得异名端相连耦合电感并联的等效电路同理得异名端相连耦合电感并联的等效电路去耦等效电路去耦等效电路(b)异名端相连异名端相连 对应的对应的去耦等效电路去耦等效电路等效电感为等效电感为 221221MLLMLLL磁场消弱，磁场消弱，L电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量三、三、空芯变压器互感的测定空芯变
31、压器互感的测定空芯变压器空芯变压器：不含铁芯（或磁芯）的耦合线圈不含铁芯（或磁芯）的耦合线圈。空芯变压器可采用与耦合线圈相同的电路模型空芯变压器可采用与耦合线圈相同的电路模型，其同，其同名端和互感的测定方法与耦合电感相同。名端和互感的测定方法与耦合电感相同。电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量3. 有一个公共端的耦合电感的等效电路有一个公共端的耦合电感的等效电路(b)异名端相连异名端相连 (a)同名端相连同名端相连图图49 有一个公共端的耦合电感有一个公共端的耦合电感(a)同名端相连同名端相连(b)异名端相连异名端相连 图图410 有一个公共端的耦合电感的等效电路有一个公共端的耦合电感的等效电路电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一耦合线圈的分析与测量耦合线圈的分析与测量
