Эквивалентная замена индуктивно связанных цепей

Часто для упрощения расчетов часть схемы заменяют эквивалентной схемой без индуктивных связей. Такой приём ещё называют развязкой индуктивных связей.

Рассмотрим эквивалентную замену для схемы, приведённой на (рис. 4.8). Здесь токи и одинаково ориентированы относительно одноимённых зажимов, поэтому включение катушек согласное.

Запишем выражение для напряжений между выводами 1,3 и 2,3:

; (4.20)

. (4.21)

Верхние точки «+» относятся к согласному включению катушек, а нижние - к встречному. Далее этот порядок будет сохраняться.

Согласно первому закону Кирхгофа имеем:

. (4.22)

Выразив из этого равенства токи и и подставив их, соответственно, во: второе и первое уравнения (4.20 и 4.21), получим:

;

Причем:

Эти уравнения справедливы для схемы показанной на (рис. 4.9а,б), которая и является искомой эквивалентной схемой без индуктивных связей.

Таким образом, при устранении индуктивной связи к сопротивлениям и добавляется (, верхний знак «-» - при согласном включении, нижний знак «+» - при встречном включении катушек), а между узлами появляется элемент .

Если две индуктивно связанные катушки соединены последовательно (рис. 4.10а), то при замене на эквивалентную схему без индуктивной связи получается схема, показанная на (рис. 4.10б).

В данном случае катушки соединены согласно.

4.5 Трансформатор. Вносимое сопротивление. Векторная диаграмма

Трансформатор - это устройство с двумя или более обмотками для преобразования напряжения. Обмотка, присоединённая к источнику называется первичной, соединённая с нагрузкой - вторичная.

На (рис. 4.11) изображена схема для магнитно-связанных катушек в режиме трансформатора.

Для этой схемы по второму закону Кирхгофа для первичного и вторичного контуров можно записать:

(4.23)

где

Построим векторную диаграмму для первичной и вторичной цепей. Зададим для этого вектор тока . Отложим векторы ,, , и (рис 4.12), причем примем , то есть (рис. 4.12). Соединив конец вектора с началом векторной диаграммы, получим, как следует из второго уравнения 4.23, вектор . Разделив напряжение на , определим значение тока . Вектор отложим под углом (в сторону опережения) к вектору. Затем построим векторы , и

Решив уравнения 4.23 относительно тока

, получим:

где ;

;

Сопротивления и называют вносимыми (из второго контура в первый) активными и реактивными сопротивлениями.

С помощью эквивалентной замены индуктивно связанных катушек цепь на (рис. 4.11) можно представит в виде цепи, изображенной на (рис. 4.13).

Если при любых сопротивлениях нагрузки отношение первичного и вторичного комплексных токов равны друг другу и равны постоянному действительному числу, то есть трансформатор называется идеальным.

. (4.24)