Последовательное соединение индуктивно связанных элементов цепи
Предположим, что две катушки или два каких-либо элемента цепи с сопротивлениями и
, индуктивностями
и
и взаимной индуктивностью М соединены последовательно.
Рис. 6.7
Возможны два вида их включения - согласное (рис. 6.7, а) и встречное (рис. 6.7, б). При согласном включении токи в обоих элементах в любой момент времени направлены одинаково относительно одноименных выводов, поэтому магнитные потоки самоиндукции (или
) и взаимной индукции
(или
), сцепленные с каждым элементом, складываются. При встречном включении токи в обоих элементах цепи в любой момент времени направлены противоположно относительно одноименных выводов, поэтому магнитные потоки самоиндукции и взаимной индукции, сцепленные с каждым элементом, вычитаются.
Индуктивность двух последовательно соединенных индуктивно связанных элементов
где и
- потокосцепления первого и второго элементов, причем
;
. Знак плюс относится к согласному, а знак минус к встречному включению. Следовательно,
В предельном случае идеальной связи (при k = 1) имеем . Если, кроме того,
, то при согласном включении
, а при встречном L=0 (при k<1 всегда L>0).
Полное сопротивление при согласном включении больше, чем при встречном. Этим можно пользоваться для определения опытным путем одноименных выводов индуктивно связанных элементов цепи, например, по показаниям вольтметра и амперметра.
Напряжения на элементах имеют по три составляющие:
Если индуктивность одного из элементов меньше взаимной индуктивности, то при встречном включении наблюдается своеобразный "емкостный" эффект. Пусть, например, , при этом в выражении
имеем , и, следовательно, напряжение
отстает по фазе от тока
, как в случае емкостного сопротивления. Конечно, реактивное сопротивление всей цепи в целом индуктивное, так как
и ток
отстает по фазе от напряжения
.
Рис. 6.8
На рис. 6.8 показаны векторные диаграммы для согласного и встречного включений при одинаковом значении тока в обоих случаях.
Входное комплексное сопротивление цепи получаем, учитывая (6.6):
где