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[導讀]兩個或多個電感器通過電磁感應連接在一起。當交流電流過線圈時，它會產(chǎn)生一個磁場，該磁場從第一個線圈流向第二個線圈，并在該線圈中感應出電壓。這就是互感(或互感)現(xiàn)象。耦合線圈可用作變壓器仿真的基本模型。制作變壓器時，建議指定電感器的電感值而不是匝數(shù)比。在 LTspice 中，您可以通過按鍵盤上的“L”鍵將電感器放置在電路圖中。在其屬性中，還可以決定是否顯示其電流的相位點，如圖 1 所示。該元件的主要參數(shù)是電感，以 H(亨利)、mH、uH、nH 等表示。其他參數(shù)如下：

在本文中，我們將探討將電感器拉近以建立磁耦合的可能性。利用這種可能性，可以模擬變壓器、自耦變壓器和許多其他需要互感的電子元件。

介紹

兩個或多個電感器通過電磁感應連接在一起。當交流電流過線圈時，它會產(chǎn)生一個磁場，該磁場從第一個線圈流向第二個線圈，并在該線圈中感應出電壓。這就是互感(或互感)現(xiàn)象。耦合線圈可用作變壓器仿真的基本模型。制作變壓器時，建議指定電感器的電感值而不是匝數(shù)比。在 LTspice 中，您可以通過按鍵盤上的“L”鍵將電感器放置在電路圖中。在其屬性中，還可以決定是否顯示其電流的相位點，如圖 1 所示。該元件的主要參數(shù)是電感，以 H(亨利)、mH、uH、nH 等表示。其他參數(shù)如下：

· 電感;

· 峰值電流;

· 串聯(lián)電阻;

· 并聯(lián)電阻;

· 并聯(lián)電容。

圖 1：在 LTspice 中放置電感器

如果不設置互感會發(fā)生什么

如果不指定互感，則兩個電感器即使設計得非?？拷膊粫ハ嘤绊?，如圖2所示。

該方案包含以下元素：

· V1：230 VRMS(325 V0p)正弦交流電壓發(fā)生器;

· L1：15mH電感;

· L2：5mH電感;

· R1：50歐姆負載電阻。

盡管兩個電感器設計得彼此接近，但模擬器認為它們是獨立的，不相互耦合。有必要明確指定它們的耦合比，如下一段所示。盡管電感器 L1 上施加了高壓信號，但電感器 L2 上沒有任何相關信號的痕跡，其電位為 0 V。

圖 2：通常，兩個電感器即使靠得很近也不會互相影響

互感

在 LTspice 中，指定兩個或多個電感器之間的互感非常簡單。必須遵循以下規(guī)則：

· 指定相互感應命令(K);

· 指定要電感耦合的電感器的名稱;

· 指定耦合系數(shù)，該系數(shù)必須介于 -1 和 1 之間。

只有滿足這三個條件，電感器才能相互影響，即使它們在電氣圖上畫在很遠的位置。對上一個方案所做的修改非常簡單，只需添加以下指令即可：

K L1 L2 1

它規(guī)定了兩個電感之間的互感系數(shù)。在特定情況下，互感系數(shù)等于1，即兩個電感完全耦合且同相。指定參數(shù)如下：

· “K”：是實際指令;

· “L1”：是涉及的第一個電感器的名稱;

· “L2”：是涉及的第二個電感器的名稱;

· “1”：為互感系數(shù)。

添加“K”指令可以自動顯示電感中的相位點，如圖 3 所示，以及相應的信號圖。現(xiàn)在，從第二個電感器 L2 可以獲取電感器 L1 感應傳輸?shù)恼倚盘枴ｋ姎鈭D上的位置無關緊要，因此電感器也可以彼此相距一定距離。有時，需要提供與電感器 L1 串聯(lián)的電阻值，因為可能會發(fā)生嚴重的并聯(lián)連接和與發(fā)電機的短路。

圖 3：兩個電感器利用“K”指令相互耦合

互感系數(shù)為 1 表示兩個電感器完全耦合?；ジ邢禂?shù)不為 1 表示兩個電感器部分耦合。圖 4 顯示了耦合系數(shù)變化時 L1 和 L2 的電壓。在模擬中，提供了系數(shù) 1、0.7、0.3、0、-0.3、-0.7 和 -1?？梢钥闯觯瑢τ诰哂胸撎柕南禂?shù)，信號的相位是反轉(zhuǎn)的。

圖 4：改變耦合系數(shù)的值也會改變感應傳輸?shù)念愋?

使用 Ltspice 設計變壓器

變壓器的模擬非常簡單，參考圖 5 中的電氣圖。要執(zhí)行的第一步是為變壓器的每個繞組(在本例中為初級和次級)繪制一個電感器。初級電感器的串聯(lián)電阻值為 1 毫歐姆。出于圖形和美觀目的，還可以在兩個電感器之間的中心繪制變壓器磁芯，并添加一條或兩條虛線。然后，必須使用之前已經(jīng)見過的以下“K”指令耦合電感器：

K L1 L2 1

耦合系數(shù)為 1 表示沒有電感泄漏。對于實際電路，始終建議從耦合系數(shù) 1 開始，因為數(shù)學處理(尤其是在高頻下)要快得多。