在變壓器、互感器以及功率表等的原理接線圖中,經常會在看到“﹡”或“•”符號,如下圖1-1所示。這些符號不是別的,正是同名端的標志。那么,什么是同名端呢?
圖1-1
如果大家再仔細一點就會發現,凡涉及到同名端的線圈,必是以兩個或兩個以上的形式出現,而線圈之間又存在互感現象,所以同名端其實和互感有關。
一、線圈的互感現象
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,對應線圈稱為耦合電感。也就是說,耦合電感間必存在磁場的相互影響,若在一個線圈通以電流后產生的磁場隨時間變化時,其耦合線圈中會產生感應電壓,這就是互感現象。例如下圖1-2所示的兩個線圈繞在通過一個鐵芯上,那么它們必定存在磁耦合。
圖1-2
歸功于互感現象,兩個沒有直接電聯系的線圈間也能進行能量的傳遞。例如變壓器,一次線圈與二次線圈之間沒有電路的直接聯系,而是通過鐵芯中的磁場交鏈,以電能——磁場能——電能的形式進行功率傳輸。
如上文所述,一個線圈通以交變電流,另一個線圈中就會產生感應電壓。一方面,施加交變電流的線圈會產生自感現象,該線圈本身會產生感應電壓;另一方面,耦合線圈也會因互感現象產生感應電壓。換言之,兩個線圈都產生了感應電壓,而電壓存在正負極,那么問題來了,兩個感應電壓的正負極是否存在某種聯系?
二、線圈的同名端
其實,兩個互感線圈之間的感應電壓正負極關系就是通過同名端來判斷的。同名端又稱同極性端,這里的極性,就是感應電壓的極性。
所謂同名端,可以這樣理解:當兩個線圈都通電流,它們所產生的磁場方向相同時,兩個線圈的電流流入端稱為同名端。而同極性端的含義在于,該兩個電流流入端的電壓極性相同,同為正極或同為負極。
例如下圖1-3所示,變壓器鐵芯中繞有兩個線圈,它們在某一時刻的電流方向如箭頭所示。根據右手螺旋定則,兩個線圈產生的磁通沿鐵芯流通,且方向相同,所以兩個電流流入端就是同名端,用符號“•”加以標注。同理,另一對未被標記的接線端也是同名端,因為若在另一對端子上同時通入電流,兩線圈產生的磁場方向也相同。
圖1-3
同名端即同極性端,如下圖1-4所示,兩個同極性端的電壓極性相同。其實,這個極性可以通過楞次定律自行判斷。例如左邊的線圈通以電流(原電流),右邊的線圈不通電,在某一時刻,若電流在變大,那么鐵芯中的磁場也在變大。根據楞次定律,兩個線圈都會產生反向磁場,以阻礙原磁場的變大,這個反向磁場由兩個線圈的感應電流產生(感應電流不是原電流)又根據右手螺旋定則,就可以得到兩個線圈的感應電壓極性,即感應電流流出端為感應電壓的正極。
圖1-4
另外,在電流互感器中,兩個線圈是以減極性的方式接線的,因為只有這樣,才能在一次電流(即電源線電流)從P1穿過時,二次電流通S1端流出,如下圖1-5所示。一次電流從P1穿過,產生逆時針方向的磁場,為了阻礙原磁場的變化,二次線圈的感應電流會產生順時針方向的磁場,即此時二次線圈的感應電流從S2端流入,從S1端流出。
圖1-5
上文說到,耦合電感又是會有兩個以上,例如三個或四個,當有兩個以上電感彼此之間存在耦合時,同名端應用不同符號一對一對地加以標記。例如其中一對用“﹡”標記,另一對用“•”標記。
以上就是同名端的相關內容,你學會了嗎?