COUPLED INDUCTORS

Klik of Tik op de onderstaande Voorbeeldcircuits om TINACloud op te roepen en selecteer de interactieve DC-modus om ze online te analyseren.
Krijg een goedkope toegang tot TINACloud om de voorbeelden te bewerken of om uw eigen circuits te maken

Twee inductoren of spoelen die zijn verbonden door elektromagnetische inductie zijn gekoppelde inductoren. Wanneer een wisselstroom door één spoel stroomt, zet de spoel een magnetisch veld op dat is gekoppeld aan de tweede spoel en induceert een spanning in die spoel. Het fenomeen van één inductor die een spanning induceert in een andere inductor staat bekend als wederzijdse inductie.

Gekoppelde spoelen kunnen worden gebruikt als basismodel voor transformatoren, een belangrijk onderdeel van stroomverdeelsystemen en elektronische schakelingen. Transformatoren worden gebruikt voor het veranderen van wisselspanningen, stromen en impedanties, en om het ene deel van een circuit van het andere te isoleren.


Drie parameters zijn vereist om een ​​paar gekoppelde inductors te karakteriseren: twee zelfinducties, L1 en ik2En wederzijdse inductie, L12 = M. Het symbool voor gekoppelde smoorspoelen is:

Circuits die gekoppelde inductors bevatten, zijn ingewikkelder dan andere circuits omdat we de spanning van de spoelen alleen kunnen uitdrukken in termen van hun stromen. De volgende vergelijkingen zijn geldig voor het bovenstaande circuit met de puntlocaties en referentierichtingen weergegeven:

In plaats daarvan gebruikmakend van impedanties:

De termen voor wederzijdse inductie kunnen een negatief teken hebben als de punten verschillende posities hebben. De regel is dat de geïnduceerde spanning op een gekoppelde spoel dezelfde richting heeft ten opzichte van zijn punt als de inducerende stroom heeft zijn eigen punt op de gekoppelde tegenhanger.

De T - equivalent circuit


is erg handig bij het oplossen circuits met gekoppelde spoelen.

Als u de vergelijkingen schrijft, kunt u eenvoudig de gelijkwaardigheid controleren.

Laten we dit met enkele voorbeelden illustreren.

Voorbeeld 1

Zoek de amplitude en initiële fasehoek van de stroom.

vs (t) = 1cos (b ×t) V w= 1kHz


Klik / tik op het bovenstaande circuit om online te analyseren of klik op deze link om op te slaan onder Windows

De vergelijkingen: VS = Ik1*j w L1 - Ik * j w M

0 = I * j w L2 - Ik1*j w M

Vandaar: ik1 = I * L2/ M; en

i (t) = 0.045473 cos (b ×t - 90°) Een



Klik / tik op het bovenstaande circuit om online te analyseren of klik op deze link om op te slaan onder Windows

{Oplossing door de tolk van TINA}
OM: = 2 * pi * 1000;
Sys I1, I
1 = I1 * j * OM * 0.001-I * j * OM * 0.0005
0 = Ij * * OM * 0.002-I1 * j * OM * 0.0005
einde te maken;

abs (I) = [45.4728m]
radtodeg (arc (I)) = [- 90]
#Oplossing door Python!
importeer wiskunde als m, cmath als c, numpy als n
#Laten we de afdruk van complex vereenvoudigen
#nummers voor meer transparantie:
cp= lambda Z: “{:.4f}”.format(Z)
om=2000*c.pi
#We hebben een lineair systeem
#van vergelijkingen die
#we willen oplossen voor I1, I:
#1=I1*j*om*0.001-I*j*om*0.0005
#0=I*j*om*0.002-I1*j*om*0.0005
#Schrijf de matrix van de coëfficiënten op:
A=n.array([[1j*om*0.001,-1j*om*0.0005],
[-1j*om*0.0005,1j*om*0.002]])
#Schrijf de matrix van de constanten op:
b=n.matrix([1,0])
I1,I= n.linalg.solve(A,b)
print(“abs(I)=”,cp(abs(I)))
print(“fase(I)=”,n.graden(c.fase(I)))

Voorbeeld 2

Vind de equivalente impedantie van de tweepolige bij 2 MHz!


Klik / tik op het bovenstaande circuit om online te analyseren of klik op deze link om op te slaan onder Windows

Eerst laten we de oplossing zien die is verkregen door de lusvergelijkingen op te lossen. We veronderstellen dat de impedantiemeterstroom 1 A is, zodat de meterspanning gelijk is aan de impedantie. U kunt de oplossing zien in TINA's Interpreter.

{Oplossing door de tolk van TINA}
{Gebruik loop-vergelijkingen}
L1: = 0.0001;
L2: = 0.00001;
M: = 0.00002;
OM: = 2 * pi * 2000000;
Sys Vs, J1, J2, J3
J1*(R1+j*om*L1)+J2*j*om*M-Vs=0
J1 + J3 = 1
J2*(R2+j*om*L2)+J1*om*j*M-J3*R2=0
J3*(R2+1/j/om/C)-J2*R2-Vs=0
einde te maken;
Z: = Vs;
Z = [1.2996k-1.1423k * j]
#Oplossing door Python
importeer wiskunde als m
importeer cmath als c
#Laten we de afdruk van complex vereenvoudigen
#nummers voor meer transparantie:
cp= lambda Z: “{:.4f}”.format(Z)
#Gebruik lusvergelijkingen
L1=0.0001
L2=0.00006
M = 0.00002
om=4000000*c.pi
#We hebben een lineair systeem van vergelijkingen
#die we willen oplossen voor Vs,J1,J2,J3:
#J1*(R1+j*om*L1)+J2*j*om*M-Vs=0
#J1+J3=1
#J2*(R2+j*om*L2)+J1*om*j*M-J3*R2=0
#J3*(R2+1/j/om/C)-J2*R2-Vs=0
importeer numpy als n
#Schrijf de matrix van de coëfficiënten op:
A=n.array([[-1,R1+1j*om*L1,1j*om*M,0],
[0,1,0,1],
[0,om*1j*M,R2+1j*om*L2,-R2],
[-1,0,-R2,R2+1/1j/om/C]])
#Schrijf de matrix van de constanten op:
b=n.matrix([0,1,0,0])
Vs,J1,J2,J3=n.linalg.solve(A,b)
Z=Vs
print(“Z=”,cp(Z))
print(“abs(Z)=”,cp(abs(Z)))

We kunnen dit probleem ook oplossen met het T-equivalent van de transformator in TINA:


Klik / tik op het bovenstaande circuit om online te analyseren of klik op deze link om op te slaan onder Windows

Als we de equivalente impedantie met de hand zouden willen berekenen, zouden we wye naar delta-conversie moeten gebruiken. Hoewel dit hier mogelijk is, kunnen schakelingen in het algemeen erg gecompliceerd zijn, en is het handiger om de vergelijkingen te gebruiken voor gekoppelde spoelen.