第五章互感现象及变压器.pptx

第五章 互感现象及变压器 Chapter 5 Chapter 5 5.1 互感及互感电压 一、互感的基本概念 电磁感应的基本知识 由于磁通变化而在导体或线圈中产生感应电动势的现象，称为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势，由感应电动势产生的电流称为感应电流。 线圈中感应电动势的大小与通过同一线圈的磁通变化率（即变化快慢）成正比 Chapter 5 2、自感 电磁感应分为自感和互感，由流过线圈本身的电流发生变化而产生感应电动势的现象称为自感现象，简称自感。由自感现象产生的感应电动势称为自感电动势，eL表示，即 自感电动势的大小与线圈的电感量L和线圈中电流的变化率△i/△t 成正比。自感电动势的方向用楞次定律来判断，其表达式中的负号表示自感电动势的方向与外电流变化的方向相反，自感电动势是阻碍线圈中电流变化的。 Chapter 5 磁场是由线圈本身的电流产生的，当电流增加时，自感电动势的方向阻碍电流增加，因此其方向为a→b，即自感电压的极性为b（+）和a（－）；而当电流减小时，自感电动势的方向为b→a，即自感电压的极性为a（+）和b（－）。 自感电动势表达式中的电感量也被称为自感系数，它等于线圈中通过单位电流时所产生的自感磁链，即 Chapter 5 3、互感现象及互感原理 Chapter 5 实验证明，比例系数M12和M21的数值相等。一般用符号M表示，即 我们把M称为两个回路的互感系数。它的数值由两回路的几何形状、大小，匝数、两回路的相对位置以及周围磁介质的磁导率决定；在数值上等于其中一个回路为单位电流时，其磁场穿过另一个回路的磁链数；在没有铁磁质的情况下，其数值与电流无关。互感系数的大小反映一个线圈的电流在另一个线圈中产生磁链的能力。互感系数的单位是亨利(H)。 Chapter 5 由互感现象产生的感应电动势称为互感电动势 线圈中互感电动势的大小与互感系数及另一线圈中电流的变化率成正比。互感电动势的方向可由楞次定律来判断。 如果选择互感电压的参考方向与互感磁通的参考方向符合右手螺旋法则，则根据电磁感应定律，有 Chapter 5 当线圈中的电流为正弦交流时，如 则有 Chapter 5 二、互感线圈的同名端 当电流从a 端流入并增大时，由于N2的绕向不同而在其上产生的互感电压的方向也不相同；图（a）中互感电压的方向由c→d；而图b）中互感电压的方向由d→c。 由此可见，要知道互感电压的方向须要知道线圈相互间的实际绕向。 Chapter 5 1、同各端的标记原则 在我们引入同名端的概念后，互感电压的极性（或方向）可以由产生互感电压的线圈的自感电压的极性来判断，即变化电流引起的感应电压（自感电压与互感电压）在线圈的同名端引起的感应电压的极性是相同的。 Chapter 5 例5.1 在图5-3所示电路中，标出相互联系的线圈的同名端。 解：根据同名端的意义，在图5-3（a）中，当电流从线圈N1的“4”端和线圈N2的“1”端流入时，在线圈中产生的磁场是互相增强的，因此“4”和“1”互为同名端。 同理，在图5-3（b）中，“1”和“4”互为同名端。 Chapter 5 2、同名端的测定 一般对于互感线圈，在制造完成后需在密封外壳标注同名端；对于同名端标注不清或没有同名端标注的互感线圈，则可以通过图示的实验电路来确定同名端。 电路中，当开关S突然闭合瞬间，电流增加，电感线圈中产生的自感电压为上正下负（图示），若此时电压表正向偏转，则说明线圈L2中电流是从C经电压表流向d，由此可知互感电压的极性是C（+）、d（－）；根据同名端的定义可知a、c互为同名端；若电压表反向偏转，则说明互感电压的极性为C（－）、d（+），可见a、d互为同名端。 Chapter 5 三、互感现象的应用 电压互感器 高压电很危险，所以在测量 高压电路的电压时，往往须 要把电压按一定比例降到一定值（低压）再进行测量。 正弦交流电路高压侧电压有效值U1与低压侧电压有效值U2之间有以下关系 k称为电压比 Chapter 5 2.电流互感器 电流互感器则可以将电路中的大电流转变为小电流，是一种进行电流变换的器件 k称为电流比 电流互感器的结构与电压互感器基本相同，电流互感器的原边匝数少、导线粗，而付边则匝数多、导线细；使用时原边串入被测电路中，副边则接相应的仪器或仪表。图中电流与匝数之间存在以下关系 Chapter 5 在电力电路中，直接用电流表测量电流时，需要切断电源将电流表串入电路中，这样既不方便也不安全；因此工程上通常用钳形电流表来进行电流测量 钳形电流表的工作原理与 前述的电流互感相同，在 测量时可用手柄将钳口 （铁芯）张开，把需要测量 电流的导线套入钳形铁芯内（如图所示），被测量的导线就