相信很多的电工朋友们都听过“同名端”这个词,但是它具体指的是什么,大家又有没有真正的了解过呢?特别的对变压器或电机接触较多的那些人,对“同名端”的接触应该是比较多的。反正大家不了解也没关系,这次就让我来带领大家认识一下它吧!
在《电工基础》中,曹老师就是以变压器为例讲述了同名端的知识内容。在这里我就不再赘述相关的案例分析,仅是抽取部分理论,大家感兴趣的赶紧打开曹老师的《电工基础》课程进行学习吧~
变压器极性是用来标志在同一时刻初级绕组的线圈端头与次级绕组的线圈端头彼此点位的相对关系。因为电动势的大小与方向随时变化,所以某一时刻,初、次级两个线圈必定会出现同时为高电位的两个端头,和同时为低电位的两个端头,这种同时刻为高电位的对应端叫变压器设备的同名(同极性)端。变压器设备的极性决定线圈绕向,绕向改变了,极性也改变。在实用中,变压器设备的极性是变压器设备并联的依据,按极性可以组合接成多种电压形式,如果极性接反,往往会出现很大的短路电流,以致烧坏变压器设备。三相变压器的高低压绕组应按星形(Y)或三角形(D)连接起来。基本的三相连接方式有Y/y连接、Y/d连接、D/y连接、D/d连接四种。连接组别就是反映变压器高、低侧绕组的连接方式,以及高低压侧绕组对应线电势的相位关系。对于以上几点内容,可能很多人都是处于一知半解的状态。不过曹老师在《电工基础》中已经讲得相当清楚了,如果大家还是不懂的话,可以在我们技成官网的论坛进行提问哦!
同名端,是互感线圈之间的电流或电动势相位判别的依据。具体指的是:当两个互感线圈通入电流,所产生的磁通方向相同时,两个线圈的电流流入端称为同名端(又称同极性端),反之为异名端。
▲图20-1
有两个磁通相交链的线圈,分别通以交变电流i1、i2,在某一时刻,它们的方向如图20-1所示。此时,1端子为电流i1流入端,根据右手螺旋定则,此时线圈L1产生的磁通方向向上;
同时,3端子为电流i2流入端,根据右手螺旋定则,此时线圈L2产生的磁通方向向下。在同一磁路中,显然两个线圈所产生的磁通方向相同。
所以图20-1所示的两个线圈,端子“1”和端子“3”为一对同名端,端子“2”和端子“4”为一对同名端;而端子“1”和端子“4”为一对异名端,端子“2”和端子“3”也是一对异名端。
同名端可以用不同符号进行标记,如图20-1中的“·”、“*”或“△”均可。当然,可能有的电工朋友们还见过其它的标记符号,这也是很正常的。另外,图20-1中左边的两个互感线圈还可以用右边的电路模型表示。
在这里很有必要提醒大家有一点,上文同名端定义中所提到的电流,是产生磁通的电流,确切地说,包括产生原磁通的原电流和产生感应磁通的感应电流。在前几次的学习中,特别是学习了的自感和互感的内容后,学员们很容易就会把之前所学的感应电流和这次的产生磁通的电流弄混,所以不得不提醒一下大家。
而且在接下来要学到的同名端测定方法中,学员们也很容易对原电流和感应电流混淆不清,致使学习进程被耽误。总之,在磁与电磁的学习过程中,尽量不要有概念不清楚、模棱两可等情况的存在,这样对之后的学习无任何益处。
▲图20-2
在知道了什么是同名端之后,我们来尝试一下分析一个图例。图20-2中有两个线圈,它们的额定电压均为u,如图20-2所示,把两个线圈的一对异名端连接起来,此时两个线圈组成的串联电路所能承受的最大电压为多少?
对于这个问题 ,抛开我们目前所学的电磁知识,回顾之前所学的电感的知识,电感的串、并联关系是怎样的?虽然不能等同于图20-2中的问题(因为有互感的存在),但是它们的实质基本是一样的,都是感应电动势的存在使得回路中存在压降,所以,显然两个线圈组成的串联电路所能承受的电压为2u。
在《电工基础》的第33课时中,曹老师提到的变压器案例中就有图20-2这个问题的相关讲述。其实图20-2的电感线圈串联的情况,可以类似于变压器分接抽头的设计制作。
在双绕组变压器的高压绕组或三绕组变压器的高压绕组及中压绕组引出若干抽头,通过改变绕组匝数的方法来改变绕组的端电压,以达到电压调节的目的。这就是举一反三的思维,从所学的知识联相到其它相关的知识或实例,这也是我们在学习过程中能够达到更好效果的思维。
▲图20-3
同样的,我们再来尝试分析一下图20-3的例子,同样的两个线圈,它们的额定电压均为u,现把两个线圈的同名端两两相连在一起,此时两个线圈组成的并联电路所能承受的最大电压又为多少?结论两个例子,我相信大家很快就会得出结果,图中也已经给出的答案,在这里也不再赘述。
那么,大家有没有想过,在图20-2中,如果把两个线圈的另外两个异名端也连在一起会有什么样的结果?答案就在曹老师的《电工基础》的第33课时中。
同名端的测定,我们除了用右手螺旋定则外,亦可应用楞次定律,即在同一变化磁通的作用下,感应电动势极性相同的端点叫同名端,感应电动势极性相反的端点叫异名端。关于楞次定律的应用,其实和上次学习分享中的自感、互感内容差不多,在这里我也不再赘述。
我们接着来学习同名端的其它测定方法。无论是根据右手螺旋定则亦或是楞次定律,它们都是基于线圈的绕制方向已知的条件下的。可是,若不知道线圈的具体绕法,我们又怎样判定线圈的同名端呢?显然,我们可以采用实验法进行判定,常用的判别方法有直流判别法和交流判别法两种。
所谓直流判别法,是指给两个线圈中的任一个线圈串接一直流回路,然后在另一个线圈外部串接一个检流计用于判断电流的流向。直流判别法是依据同名端定义以及互感电动势参考方向标注原则来判定
如图20-4所示为判定同名端的实验电路,线圈L1外接一直流电路,线圈L2外接一检流计,“3”端子接到检流计的正极,“4”端子接到检流计的负极。现在我们就以此为例再次分析一下是怎么根据该实验电路测定线圈的同名端的。
▲图20-4
我们先不看图(b),仅看图(a)部分的电路图,假设此时我们并未知道“1”、“3”端子为同名端,忽略图(a)中的同名端标号。当直流回路开关S闭合的瞬间,如果线圈L2中有电流流过且检流计指针正偏,此时就可以测定“1”、“3”端子为同名端。
这是因为:开关S闭合瞬间,线圈L1中有电流i1流过,即线圈L1中的电流从0增至i1。线圈L1会产生感应磁通φ并呈增大趋势,并穿过线圈L2;此时线圈L2中就会产生感应电动势,与检流计形成的回路从而流过感应电流。根据楞次定律,感应电流产生的磁通会阻碍原磁通的变化,即感应磁通与原磁通的方向相反。
我们知道,当产生的磁通方向相同时,两个互感线圈的电流流入端为同名端。那么,反过来想,如果它们产生的磁通方向相反,显然两个互感线圈的电流流入端为异名端。上图20-4中,两个互感线圈产生的磁通方向相反,而“1”端为电流流入端,而检流计正偏,证明“3”端为电流流出端,所以,“1”、“3”端子为同名端。如果大家还是不是很理解,那么就可以结合图(b)的图例来重新分析一次,显然结果还是一样的,这里我也不再赘述了。
同名端的另外一种实验判别法:就是在两个互感线圈中任意各取一个接线端子连接起来,即把两个线圈串接;然后给其中一个线圈加上交流电压后,
如图20-5所示,将两个线圈各取一个接线端连接在一起,如图中的2和4。此时,在一个线圈上(图中为线圈L1)加一个较低的交流电压,再用交流电压表分别测量U12、U13、U34的值。
l 如果测量结果为U13=U12-U34,则说明绕组为反极性串联,故1和3为同名端。
l 如果U13=U12 U34,则1和4为同名端。
▲图20-5
交流判别法的原理其实和图20-2中的例子差不多,在这里也不再赘述。大家也可以多看几次曹老师的课程以加深理解。技成培训原创,作者:杨思慧,未经授权不得转载,违者必究!)
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