同名端

同名端

物理現象
載流線圈之間通過彼此的磁場相互聯系的物理現象稱為磁耦合。根據兩個線圈的繞向、磁感電流的參考方向和兩線圈的相對位置,按右螺旋法則确定施感電流産生的磁通方向和彼此交鍊的情況,如概述圖所示:線圈L中電流穿越自身所産生的磁通鍊為Q11,即自感磁通鍊;Q11中的一部分或者全部交鍊線圈K時産生的磁通鍊為Q21,即互感磁通鍊;同樣線圈K中的電流産生的自感磁通鍊為Q22和互感磁通鍊Q12,這就是彼此的耦合情況。[1]
  • 中文名:同名端
  • 外文名:
  • 适用領域:物理
  • 所屬學科:
  • 别名:磁耦合
  • 類型:物理術語
  • 性質:概念

定義

耦合線圈中的磁通鍊等于自感磁通鍊和互感磁通鍊兩部分的代數和,則線圈L和K中的磁通鍊分别為:

Q1=Q11+/-Q12 Q2=Q22+/-Q21 ....................................................(1)

當周圍空間是各向同性的線性磁介質時,每一種磁通鍊都與産生它的施感電流成正比即自感磁通鍊

Q11=i1*L Q22=i2*K .....................................................(2)

互感磁通鍊:

Q12=M12*i2 Q21=M21*i1 .....................................................(3)

上式中M12和M21稱為互感系數,簡稱互感。互感用符号M表示,單位為H,M一般為正值。可以證明M12=M21,所以當隻有兩線圈(電感)有耦合時,可以略去M的下标,即可令M=M12=M21。

所以(1)又可以寫成:

Q1=L*i1+/-M*i2 Q2=K*i2+/-M*i1

變壓器同名端定義的理解:電路圖中用圓點表示變壓器的同名端。若初級和次級繞線方向一緻(規定在矩形鐵芯的兩個對邊分别繞制初級和次級,開始繞線時,兩導線皆從觀察者視角穿入鐵芯為繞線方向一緻),則兩線圈繞線的起始端互為同名端,兩線圈繞線的終止端也互為同名端。

聯系

上式表明,耦合線圈中的磁通鍊與施感電流成線性關系,是各施感電流獨立産生的磁通鍊疊加的效果。M前的正負号說明磁耦合中,互感作用的兩種可能性。正号表示互感磁通鍊與自感磁通鍊方向一緻,稱為互感的“增助”作用;負号則相反,表示互感的“削弱”作用。為了便于反映“增助”或“削弱”作用和簡化圖形表示,采用同名端标記方法。對兩個有耦合的線圈名取一個端子,并用相同的符号标記,如小圓點或“*”号等。這一對端子稱為“同名端”。若規定:一次線圈首端标為L1,末端為L2。二次線圈首端标為K1,末端為K2。接線圖中,L1和K1、L2和K2均稱為同名端。當一對施感電流I1和I2從同名端流進(或流出)各自的線圈時,互感起增助作用。如果電流I1從端子L1進,而電流I2從端子K1出,則互感将起削弱作用。引入同名端的概念後,兩個耦合線圈可以用帶有同名端标記的電感L和K來表示。兩個有耦合的線圈的同名端可以根據它們的繞向和相對位置判别,也可以通過實驗方法來确定。

判别

在變壓器、互感器中,一次側與二次側存在着同名端的關系,預試驗收規程嚴格要求投運前和檢修後,一定要進行極性試驗。同樣,在三相電機中,如果把同名端一接錯,就會産生大問題,三相電流在電機中形成不了旋轉磁場,電機不但不能正常運轉,而且三相電流嚴重不對稱,對電機影響很大,導緻發熱甚至燒壞電機。相反,隻要同名端不接錯,三相電流通入,電機隻存在正轉與反轉的差别(電壓為電機的額定電壓和頻率),隻要把AB(或BC、CA)二線交換一下,電機就會按你的要求正常運行。因此,三相電機的同名端測試非常重要。

1.測試方法

先用萬用表電阻檔測出三相繞組的A1、A2,B1、B2,C1、C2。再把三個不同繞組的線頭(如A1、B1、C1)聯在一起,然後把另三個不同繞組的線頭(如A2、B2、C2)也聯在一起。接着用萬用表的毫安檔(直流)把 (A1、B1、C1)聯在一起的頭和(A2、B2、C2)聯在一起的頭進行搭接 ,同時用手把電機的轉子轉起來,看毫安表的指針是否擺動。若有較大擺動,先把A1與A2對換一下,再試一次;若還是有較大擺動,先把A1與A2換回來,再把B1、B2(或C1、C2)對換一下,再試一次; 若還是有較大擺動,先把原來換過的線頭換回來,再把未換過的二線頭對換一下,直到轉子轉動時,毫安表隻有微小擺動,那是連在一起的頭是三個同名端(另三個也是同名端)。

2.理論分析

由于三相電機的三個繞組隻在繞組位置的布置上相差120°/極對數,所以三個繞組的電氣參數基本一緻。此外,三相電機的轉子有一定的剩磁,在轉子轉動時,三個繞組上就會産生感生電動勢,産生感生電動勢為:

Ua=Em*sin(εt+φ)

Ub=Em*sin(εt+φ-120)

Uc=Em*sin(εt+φ+120)

如果把X、Y、Z連在一起,把A、B、C也連在一起,再用毫安表測(X、Y、Z)流向(A、B、C)的電流,設三個繞組的電抗與毫安表的電抗合成為Z,則 I=0,如果有一相同名端接反,設為A相接反,則:

I=2Em*sin(εt+φ)/Z

由于手去推動轉子轉動,它的(比較小,因此毫安表會出現擺動。同樣B相或C相同名端接反,流過毫安表的電流為: , 同樣會産生指針擺動。

3.主要結論

如果電機的同名端已明确表明,把X、Y、Z與A、B、C連起來,再測其流過毫安表的電流,這時指針擺動越小的電機,其三相電氣參數的對稱性越好。

判定

所謂變壓器的同名端,就是在兩個繞組中分别通以交流電(或者直流電産生靜止磁場),當磁通方向叠加(同方向)時,兩個繞組的電流流入端就是它們的同名端,兩個繞組的電流流出端是它們的另一組同名端. 簡單判斷方法如下:将變壓器的兩個繞組并聯,再與一個燈泡串接在交流電源上.這個交流電源的頻率要與變壓器磁芯相适應,鐵芯變壓器用工頻,開關變壓器用開關電源供電.調換其中任一繞組的兩個頭,并好後與燈泡相串通電.比較兩種接法時,會發現亮度不同,亮度較暗的那一種接法,變壓器相并的端子即是同名端.

在變壓器中一次繞組和二次繞組按照同名端的接法輸出電壓較小,反之亦然

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