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同名端

同名端

載流線圈之間通過彼此的磁場相互聯繫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,按右螺旋法則確定施感電流產生的磁通方向和彼此交鏈的情況,如圖:線圈L中電流穿越自身所產生的磁通鏈為Q11,即自感磁通鏈;Q11中的一部分或者全部交鏈線圈K時產生的磁通鏈為Q21,即互感磁通鏈;同樣線圈K中的電流產生的自感磁通鏈為Q22和互感磁通鏈Q12,這就是彼此的耦合情徠況。

定義


同名端
同名端
耦合線圈中的磁通鏈等於自感磁通鏈和互感磁通鏈兩部分的代數和,則線圈L和K中的磁通鏈分別為:
Q1=Q11+/-Q12 Q2=Q22+/-Q21(1)
當周圍空間是各向同性的線性磁介質時,每一種磁通鏈都與產生它的施感電流成正比即自感磁通鏈
Q11=i1*L Q22=i2*K(2)
互感磁通鏈:
Q12=M12*i2 Q21=M21*i1 (3)
上式中M12和M21稱為互感係數,簡稱互感。互感用符號M表示,單位為H,M一般為正值。可以證明M12=M21,所以當只有兩線圈(電感)有耦合時,可以略去M的下標,即可令M=M12=M21。
徠所以(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 繞線方向一致(規定在矩形鐵芯的兩個對邊分別繞制初級和次級,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致),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。

聯繫


上式表明,耦合線圈中的磁通鏈與施感電流成線性關係,是各施感電流獨立產生的磁通鏈疊加的效果。M前的正負號說明磁耦合中,互感作用的兩種可能性。正號表示互感磁通鏈與自感磁通鏈方向一致,稱為互感的“增助”作用;負號則相反,表示互感的“削弱”作用。為了便於反映“增助”或“削弱”作用和簡化圖形表示,採用同名端標記方法。對兩個有耦合的線圈名取一個端子,並用相同的符號標記,如小圓點或“*”號等。這一對端子稱為“同名端”。若規定:一次線圈首端標為L1,末端為L2。二次線圈首端標為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K2出,則互感將起增強作用。引入同名端的概念后,兩個耦合線圈可以用帶有同名端標記的電感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別,也可以通過實驗方法來確定。

判別


在變壓器、互感器中,一次側與二次側存在著同名端的關係,預試驗收規程嚴格要求投運前和檢修后,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,就會產生大問題,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,導致發熱甚至燒壞電機。相反,只要同名端不接錯,三相電流通入,電機只存在正轉與反轉的差別(電壓為電機的額定電壓和頻率),只要把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。接著用萬用表的毫安檔(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,毫安表只有微小擺動,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
由於三相電機的三個繞組只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致。此外,三相電機的轉子有一定的剩磁,在轉子轉動時,三個繞組上就會產生感生電動勢,產生感生電動勢為:
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
由於手去推動轉子轉動,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: , 同樣會產生指針擺動。
3.主要結論
如果電機的同名端已明確表明,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別通以交流電(或者直流電產生靜止磁場),當磁通方向迭加(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:將變壓器的兩個繞組並聯,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適應,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,並好后與燈泡相串通電。比較兩種接法時,會發現亮度不同,亮度較暗的那一種接法,變壓器相併的端子即是同名端.
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