带有互感线圈的基本串并联问题
这个文章最终完成请参见: 无线节能线圈参数初步测试
▌01 线圈互感
对于没有互感的线圈,它们串联、并联之后的电感计算公式与电阻的串、并联的计算公式相类似。
▲ 电感串联
Leq=L1+L2+L3+⋯+LnL_{eq} = L_1 + L_2 + L_3 + \cdots + L_nLeq=L1+L2+L3+⋯+Ln
▲ 电感并联
1Leq=1L1+1L2+1L3+⋯+1Ln{1 \over {L_{eq} }} = {1 \over {L_1 }} + {1 \over {L_2 }} + {1 \over {L_3 }} + \cdots + {1 \over {L_n }}Leq1=L11+L21+L31+⋯+Ln1
对于之间有互感的电感的串联、并联,在网络文章 Mutually coupled inductors. Coupling coefficient. Power and energyof mutually coupled inductors. Analysis of circuits with mutuallycoupled inductor. 中,给出了线圈互感的一些基本结论。
为了便于对于 第16届全国大学生智能车竞赛中的 节能信标组 设计与调试,将相关结论整理在这儿。
对于有互感的M两个线圈L1,L2,可以列些出它们之间的等效电路:
▲ 两个有互感的线圈等效电路
1.线圈的串联
两个线圈L1,L2L_1 ,L_2L1,L2之间存在着互感MMM,当它们同相串联的时候,对应的电感量为:
LE=L1+L2+2ML_E = L_1 + L_2 + 2MLE=L1+L2+2M
▲ 两个电感同相串联
可以可跟KVL定理,列些出串联支路电压方程,可以证明该公式:
如果是反相串联的时候,按照相同的方式,可以证明对应的等效电感量为:LE=L1+L2−2ML_E = L_1 + L_2 - 2MLE=L1+L2−2M
▲ 两个电感线圈异向串联
根据这个公式,可以来测量两个线圈之间的互感量M。也就是通过分别测量L1,L2,然后在分别测量他们同相和反相串联后的电感,便可以计算出它们之间的互感M。
2.线圈并联
当两个有互感M的线圈L1,L2并联时,对应的等效电感分别为:
(1) 同相并联
LE=L1⋅L2−M2L1+L2−2ML_E = {{L_1 \cdot L_2 - M^2 } \over {L_1 + L_2 - 2M}}LE=L1+L2−2ML1⋅L2−M2
▲ 带有互感的线圈并联
左:同相并联;右:反向并联
(2) 反相并联
LE=L1⋅L2−M2L1+L2+2ML_E = {{L_1 \cdot L_2 - M^2 } \over {L_1 + L_2 + 2M}}LE=L1+L2+2ML1⋅L2−M2
证明过程参见前面 论文中的求解过程。
3.消除互感变换
可以将两个互感的线圈使用T型电路来进行等效。下面给出了同相和反向互感电路的等效变换。
▲ 同相互感等效变换
▲ 反相互感等效转换
这个文章对应的公众号的推文: 有互感的电感的串并联
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