在變壓器、互感器以及功率表等的原理接線(xiàn)圖中,經(jīng)常會(huì)在看到“﹡”或“?”符號(hào),如下圖1-1所示。這些符號(hào)不是別的,正是同名端的標(biāo)志。那么,什么是同名端呢?
如果大家再仔細(xì)一點(diǎn)就會(huì)發(fā)現(xiàn),凡涉及到同名端的線(xiàn)圈,必是以?xún)蓚(gè)或兩個(gè)以上的形式出現(xiàn),而線(xiàn)圈之間又存在互感現(xiàn)象,所以同名端其實(shí)和互感有關(guān)。
一、線(xiàn)圈的互感現(xiàn)象
載流線(xiàn)圈之間通過(guò)彼此的磁場(chǎng)相互聯(lián)系的物理現(xiàn)象稱(chēng)為磁耦合,對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈稱(chēng)為耦合電感。也就是說(shuō),耦合電感間必存在磁場(chǎng)的相互影響,若在一個(gè)線(xiàn)圈通以電流后產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí),其耦合線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這就是互感現(xiàn)象。例如下圖1-2所示的兩個(gè)線(xiàn)圈繞在通過(guò)一個(gè)鐵芯上,那么它們必定存在磁耦合。
歸功于互感現(xiàn)象,兩個(gè)沒(méi)有直接電聯(lián)系的線(xiàn)圈間也能進(jìn)行能量的傳遞。例如變壓器,一次線(xiàn)圈與二次線(xiàn)圈之間沒(méi)有電路的直接聯(lián)系,而是通過(guò)鐵芯中的磁場(chǎng)交鏈,以電能——磁場(chǎng)能——電能的形式進(jìn)行功率傳輸。
如上文所述,一個(gè)線(xiàn)圈通以交變電流,另一個(gè)線(xiàn)圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。一方面,施加交變電流的線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生自感現(xiàn)象,該線(xiàn)圈本身會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓;另一方面,耦合線(xiàn)圈也會(huì)因互感現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電壓。換言之,兩個(gè)線(xiàn)圈都產(chǎn)生了感應(yīng)電壓,而電壓存在正負(fù)極,那么問(wèn)題來(lái)了,兩個(gè)感應(yīng)電壓的正負(fù)極是否存在某種聯(lián)系?
二、線(xiàn)圈的同名端
其實(shí),兩個(gè)互感線(xiàn)圈之間的感應(yīng)電壓正負(fù)極關(guān)系就是通過(guò)同名端來(lái)判斷的。同名端又稱(chēng)同極性端,這里的極性,就是感應(yīng)電壓的極性。
所謂同名端,可以這樣理解:當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈都通電流,它們所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同時(shí),兩個(gè)線(xiàn)圈的電流流入端稱(chēng)為同名端。而同極性端的含義在于,該兩個(gè)電流流入端的電壓極性相同,同為正極或同為負(fù)極。
例如下圖1-3所示,變壓器鐵芯中繞有兩個(gè)線(xiàn)圈,它們?cè)谀骋粫r(shí)刻的電流方向如箭頭所示。根據(jù)右手螺旋定則,兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通沿鐵芯流通,且方向相同,所以?xún)蓚(gè)電流流入端就是同名端,用符號(hào)“?”加以標(biāo)注。同理,另一對(duì)未被標(biāo)記的接線(xiàn)端也是同名端,因?yàn)槿粼诹硪粚?duì)端子上同時(shí)通入電流,兩線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相同。
同名端即同極性端,如下圖1-4所示,兩個(gè)同極性端的電壓極性相同。其實(shí),這個(gè)極性可以通過(guò)楞次定律自行判斷。例如左邊的線(xiàn)圈通以電流(原電流),右邊的線(xiàn)圈不通電,在某一時(shí)刻,若電流在變大,那么鐵芯中的磁場(chǎng)也在變大。根據(jù)楞次定律,兩個(gè)線(xiàn)圈都會(huì)產(chǎn)生反向磁場(chǎng),以阻礙原磁場(chǎng)的變大,這個(gè)反向磁場(chǎng)由兩個(gè)線(xiàn)圈的感應(yīng)電流產(chǎn)生(感應(yīng)電流不是原電流)又根據(jù)右手螺旋定則,就可以得到兩個(gè)線(xiàn)圈的感應(yīng)電壓極性,即感應(yīng)電流流出端為感應(yīng)電壓的正極。
另外,在電流互感器中,兩個(gè)線(xiàn)圈是以減極性的方式接線(xiàn)的,因?yàn)橹挥羞@樣,才能在一次電流(即電源線(xiàn)電流)從P1穿過(guò)時(shí),二次電流通S1端流出,如下圖1-5所示。一次電流從P1穿過(guò),產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻拇艌?chǎng),為了阻礙原磁場(chǎng)的變化,二次線(xiàn)圈的感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻拇艌?chǎng),即此時(shí)二次線(xiàn)圈的感應(yīng)電流從S2端流入,從S1端流出。
上文說(shuō)到,耦合電感又是會(huì)有兩個(gè)以上,例如三個(gè)或四個(gè),當(dāng)有兩個(gè)以上電感彼此之間存在耦合時(shí),同名端應(yīng)用不同符號(hào)一對(duì)一對(duì)地加以標(biāo)記。例如其中一對(duì)用“﹡”標(biāo)記,另一對(duì)用“?”標(biāo)記。
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