線圈同名端判定方法探討(18)

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1、引言同名端在電路理論中是一個重要的概念。我們在電工實驗和實際操作中也常常要對耦合電感元件(線圈)的同名端進行判定,例如電動機定子繞組首尾端(即同名端)的判斷等。判斷線圈的同名端不僅在理論分析中很有必要,在處理實際問題上也是很重要的,如果同名端判斷錯了,不僅達不到預(yù)期的工作目的,甚至?xí)斐蓢乐氐暮蠊?一、同名端的定義載流線圈之間通過彼此的磁場相互聯(lián)系的物理現(xiàn)象稱為磁耦合。根據(jù)兩個線圈的繞向、施感電流的參考方向和兩線圈的相對位置，按右螺旋法則確定施感電流產(chǎn)生的磁通方向和彼此交鏈的情況，如圖1：線圈L中電流穿越自

2、身所產(chǎn)生的磁通鏈為Q11，即自感磁通鏈；Q11中的一部分或者全部交鏈線圈K時產(chǎn)生的磁通鏈為Q21，即互感磁通鏈；同樣線圈K中的電流產(chǎn)生的自感磁通鏈為Q22和互感磁通鏈Q12，這就是彼此的耦合情況。圖1多繞組變壓器假設(shè)兩電流分別從兩個有磁耦合線圈各自的某端同時流入(或流出)，如果交鏈各線圈的自磁通與互磁通方向一致，則這兩端稱為該耦合線圈的同名端(或同極性端)，通常用“.”或“*”表示。在使用變壓器或者其他有磁耦合的互感線圈時，要注意線圈的正確連接。比如，一臺變壓器的原繞組有相同的兩個繞組，如2圖中(a)1-2和

3、3-4端，當接到220V的電源上時，兩繞組串聯(lián)如圖(b)所示；接到110V的電源上時，兩繞組并聯(lián)如圖(c)所示。如果連接錯誤，即串聯(lián)時將2和4兩端連在一起，將1和3兩端接電源，這樣，兩個繞組的磁動勢就互相抵消，鐵心中不產(chǎn)生磁通，繞組中也就沒有感應(yīng)電動勢，繞組中將流過很大的電流，把變壓器燒毀。為了正確連接，我們必需在線圈上正確標以記號“.”，標有“.”號的兩端稱為同名端（又稱為同極性端)。圖(a)中的1和3是同極性端，當然,2和4也是同極性端。當電流從兩個線圈的同極性端流入(或流出)時，產(chǎn)生的磁通和方向相同；或

4、者當磁通變化(增大或減小8。上圖繞組中的電流正在增大，感應(yīng)電動勢c的極性(或方向)如圖所示。如果將其中一個線圈反繞，如圖(d)所示。則1和4兩端應(yīng)為同名端。串聯(lián)時應(yīng)將2和4兩端連在一起，而并聯(lián)時則應(yīng)將1和4兩端相連?？梢娡伺c線圈繞向有關(guān)。只要線圈繞向知道，同名端就不難確定。圖2二、兩個線圈同名端的判別（一）、已知耦合線圈的位置和繞向如圖2(a)(b)所示，常用以下兩方法判斷其同名端。方法一：在圖2(a)中，設(shè)電流i1從L1線圈的a端流入，則按右手螺旋關(guān)系確定它所激勵的磁通為Ф1方向用實線表示，假定i1是隨

5、時間而減小的，則i1所產(chǎn)生的磁通也隨時間而減小，這時L1要產(chǎn)生自感電動勢,L2要產(chǎn)生互感電動勢，(這兩個電動勢都是由Ф1的變化所引起的)，它們的感應(yīng)電流都要產(chǎn)生與Ф1方向相同的磁通用虛線表示以反對Ф1的減少。因此，用右手螺旋關(guān)系可確定線圈L2中所產(chǎn)生感應(yīng)電壓的正端為d端，所以a、d兩端為同名端;b、c兩端也為同名端。（二）、變壓器同名端的判別如果已經(jīng)制成的變壓器或電動機，由于經(jīng)過浸漆或其他工藝處理，從外觀已無法辨認兩線圈的具體繞向，同名端也就無法看出，這就要用實驗的方法來測定同名端了。1、交流電壓法如圖3所示

6、,將兩個繞組L1和L2的任意兩端(如2、4端)聯(lián)在一起,在其中的一個繞組(如L1)的兩個端鈕之間加一個低電壓,用交流電壓表分別測出端電壓U1、U2和U3。若U3是兩個繞組端電壓之差,即U3=U1-U2,則1、3為同名端,當然2、4也為同名端；若U3為兩繞組端電壓之和,即U3=U1+U2,則1、4為同名端,當然2、3也為同名端。8圖3交流電壓判別法示意圖2、直流法判別的原理：如圖4所示，規(guī)定UM2和i1的參考方向相對星號端一致，設(shè)i1>0,且i1增大,即di1/dt>0,則UL1=L1di1/dt>0,UM2=

7、Mdi1/dt>0,因此L1的端鈕1和L2的端鈕3為高電位。同理,若i1<0且i1減小,即di1/dt<0,則UL1<0,UM2<0,于是端鈕1和3均變成低電位端。說明不論i1如何變化,兩線圈同名端總是由這一電流引起的感應(yīng)電動勢的同極性端。判別的方法：干電池一節(jié),萬用表一塊接成如圖4所示電路。將萬用表檔位打在直流電壓低檔位(如5V以下),或者直流電流的低檔位(如5mA),當開關(guān)S閉合的瞬間,如果萬用表的指針正向偏轉(zhuǎn)(或斷開開關(guān)S時,萬用表指針負向偏轉(zhuǎn)),說明L2中的3端鈕為高電位,根據(jù)判別原理可以斷定1、3為

8、同名端,同時2、4也為同名端；同理,如果指針反向偏轉(zhuǎn)(或指針正向偏轉(zhuǎn)),說明此時L2中的4端鈕為高電位,所以1、4為同名端,同時2、3也為同名端。注意的是S不可以長時間的接通。圖4直流判別法原理圖3、測電筆法8為了提高感應(yīng)電動勢,使測電筆的氖管發(fā)光,可將電池接在匝數(shù)較少的繞組L1上,測電筆接在匝數(shù)較多的繞組L2上,按下按鈕S突然斷開,在匝數(shù)較多的繞組L2中會產(chǎn)生非常高的感應(yīng)電動勢,使氖管發(fā)光。注意觀