什么是磁性元器件的同名端和异名端,其本质是什么?
什么是磁性元器件的同名端和异名端,其本质是什么?
引言:基础但重要,理解磁性元器件的同名端和异名端的本质含义。
首先要明确一点,所谓同名端和异名端的定义,研究对象一定是针对两个或者两个以上的线圈而言的,因为这个涉及到的本质问题是线圈的磁耦合,既然是耦合,当然是相互的两者或者是两者以上产生的关系。对于磁场耦合的介质可以是具体的磁性材料也可以是空气。
1、磁棒绕线法分析
常见的封闭磁芯,想象把磁芯展开,就得到磁棒,将涉及到的所有线圈按照实际绕线排布在磁棒上,然后标定电流方向,随之利用右手螺旋定则判断并画出穿梭在磁芯中的磁力线—这就是磁棒绕线分析法。
2、同名端和异名端的由来
为了使得这个问题直观明了,我们采用磁棒绕线法分析问题,如下图是在一根磁棒上绕制两个线圈,电流i1和i2分别从如下图的两个线圈N1和N2的绕线端流入,利用&34;可判定两个线圈的磁通在磁棒中如图中&34;和&34;表示的路径方向,这里我们并没有考虑感应磁场的问题,只是为了说明何为同名端。
(1)同名端:即&34;从不同线圈流入的结果总是起到加强源磁场的作用,正如下图&34;和&34;磁感线方向是同方向,磁场或磁通密度是得到增强的;
若从物理结构或下图我们也可以得出,同名端,也就是在同一个磁介质上绕线方向总是相同的—同进或同出,同样可以把图中线圈右端定义为同名端,这个要灵活理解。
再引出异名端,如下图,还是利用绕线磁棒法,当i1电流从线圈N1流入,i2从线圈N2流入时,利用&34;,i1产生的磁通方向如图中&34;,i2产生的磁通方向如图中&34;,这两个磁通方向是相反的,因此源磁场或源磁通密度是被相互削弱的,因此异名端的实质是,&34;产生的源磁场在同一系统中是被削弱的,从物理结构或下图来看,异名端是在同一介质上绕线方向总是相反的。综上所述:利用磁棒绕线分析法,同名端是源磁场相互增强的电流流入线圈端口,异名端是源磁场被削弱的电流流入线圈端口。
典型的磁耦合磁性元器件—变压器变压器是电能通过“电—磁—电”转化进行传输,其本质不通过能量存储来传递能量,对负载来说它只是起到能量传输的作用,实际中原边存在励磁电感,所以会存储励磁能量,励磁能量和负载没有关系,它只是变压器建立传递能量的一个基础条件,即在原边产生激磁磁通,通过磁芯传递到副边线圈(磁传递—磁耦合),最终原边和副边建立基础的电压关系,因此除了励磁能量,由负载因素产生的磁场在原边和副边线圈中是时刻相互抵消的。
变压器同名端,如下图,是一个变压器,线圈绕在同一个闭合的磁芯上,当电流从两个端子流入时,磁通方向均为顺时针,所以这两个端子1和4&34;。
注:变压器磁芯打开后,变为磁棒,就可以用磁棒分析法
实际当中,变压器总是有一个&34;和&34;,这样才能保持磁平衡,不至于出现无限度的饱和问题。
所以如果把Np当做源端线圈,电流从1脚流入和2脚流出以及与外围电路形成回路,那么电流一定是从负载端线圈Ns的4脚流出与负载形成回路。
所以,变压器同名端两端电位保持同极性,如下图所示,关于同极性,我们也可以通过楞次定理去判断,同名端记忆更加简单一些,但本质还是磁力线表现的性质。
图中Ip是输入电流,Is是感应电动势产生的电流,是负载决定的电流,Ip和Is总是通过安匝(i*N)抵消的,所以磁场也是抵消的,工作过程一直保持平衡。电流从原边同名端流入,则在副边电流从同名端流出。
综上,判断同名端,我们首先得从磁场角度明确它的本质(利用好“右手螺旋定则”),从物理结构看绕线方式,这样我们对理解变压器的同名端就很容易了。