Примеры расчета цепей Трехфазные цепи Резонанс токов Метод двух узлов Метод эквивалентного генератора Расчет цепей при наличии взаимной индуктивности Высшие гармоники в трехфазных цепях Расчет переходных процессов

Примеры расчета электрических и магнитных цепей

Расчет разветвлённых цепей при наличии взаимной индуктивности

Расчёт разветвлённых цепей при наличии взаимной индуктивности представляется более сложным этапом. Он осуществляется с помощью законов Кирхгофа либо методов контурных токов. Отметим, что метод узловых потенциалов в данном случае не применим, поскольку токи в ветвях определяются не только разностью потенциалов соседних узлов, но и токами других ветвей, с которыми они связаны индуктивно. Пусть имеются три индуктивно связанные катушки, намотанные на общий сердечник, выполненный из немагнитного материала, и подключённые к двум источникам ЭДС. Получим электрическую схему по рис.6.10.

Выберем в качестве расчётного метод контурных токов и составим систему уравнений относительно заданных на схеме контурных токов.

  .

Решив систему, получим: ; ; .

Рис.6.10. Электрическая схема с индуктивно
связанными катушками

"Развязывание" магнитосвязанных цепей

Отличительной особенностью расчёта цепей со взаимной индуктивностью является то, что приходится одновременно учитывать электрические и магнитные связи. Расчёт цепей упростится, если теми или иными методами исключить магнитную связь и свести данную цепь к чисто электрической. Это возможно, если прибегнуть к «развязыванию» магнитных связей, при этом в составе цепи появятся новые дополнительные элементы.

В схеме рис.6.11 катушки L1 и L2 индуктивно связаны. Рассмотрим два варианта их соединения. В узле С они могут соединяться как одноименными, так и разноименными зажимами.

1) Пусть в узле С катушки соединены разноимёнными зажимами. Составим уравнения по законам Кирхгофа с учётом индуктивной связи.

Рис.6.11. Исходная цепь

Преобразуем систему уравнений к следующему виду:

или

 

Рис.6.12. Схема после "развязывания" магнитных связей при соединении катушек в узле разноименными зажимами

2) Если в узле С катушки соединены одноимёнными зажимами, аналогичные рассуждения позволили бы получить другую схему, см. рис. 6.13.

 

Рис.6.13. Схема после «развязывания» магнитных связей при
соединении катушек в узле одноименными зажимами

Для обоих случаев определим выражения  при условии, что . Тогда получим , .

Для разноимённого способа соединения, получим

  . (6.14)

Для одноимённого способа соединения будет

.  (6.15)

Оставаясь неизменным по модулю , в первом случае напряжение отстаёт на определённый угол, а во втором варианте - опережает ток . При этом модуль тока  не зависит от способа соединения катушек

.

Появление параметра М в процессе процедуры «развязывания» говорит о том, что в состав цепи искусственно вводится некоторая дополнительная индуктивность М. Для рис. 6.12 введенный элемент с сопротивлением (- jωM) имеет емкостной характер, для рис.6.13 – индуктивный ( jωM).


Примеры расчета электрических и магнитных цепей