电工电子技术 课件 3任务四、互感线圈电路的研究实验

任务四、互感绕组电路的研究实验电工电子技术

黄燕华任务导学什么是绕组的同名端？为什么要规定绕组的同名端？

任务导学同名端是指在同一交变磁通的作用下任一时刻两个（或两个以上）绕组中都具有相同电势极性的端头彼此互为同名端。在三相电机中，如果把同名端一接错，就会产生大问题，三相电流在电机中形成不了旋转磁场，电机不但不能正常运转，而且三相电流严重不对称，对电机影响很大，导致发热甚至烧坏电机。任务情境要正确使用变压器，或者有磁耦合的互感绕组进行绕组的串并联时，必须清楚各绕组的同极性端(同名端)的概念，根据实验步骤完成绕组同名端的测定。根据电磁感应原理，一个绕组因另一个绕组中电流变化而产生感应电动势的现象称为互感现象，根据实验步骤完成互感系数的测定。任务实施1、准备好实验所需设备：直流数字电压表、毫安表；交流数字电压表、电流表；互感线圈、铁、铝棒；EEL-51组件（含100Ω/3W电位器、510Ω/8W线绕电阻）。2、测定互感线圈的同名端（1）直流法实验电路如图３-２６所示，将绕组Ｎ１、Ｎ２同心式套在一起，并放入铁心。Ｕ１为可调直流稳压电源，调至６Ｖ，然后改变可变电阻器Ｒ(由大到小调节)，使流过Ｎ１侧的电流不超过0.４Ａ(选用５Ａ量程的数字电流表)，Ｎ２侧直接接入２ｍＡ量程的毫安表ꎮ将铁棒迅速地拔出和插入，观察毫安表正负数的变化，来判断Ｎ１和Ｎ２两绕组的同名端。将结果记录至表３-１中。直流法测定绕组同名端电路同名端

表3-1绕组同名端的测定结果（直流法）（2）交流法实验电路如图３-２７所示，将绕组Ｎ２套在绕组Ｎ１中。Ｎ１串接电流表(选０~５Ａ的量程)后接至自耦调压器的输出，并在两绕组中插入铁棒。接通电源前，首先应检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压(约２Ｖ)，使流过电流表的电流小于１.５Ａ，Ｎ２侧接入发光二极管(ＬＥＤ)与５１０Ω的电阻串联支路。１)将铁棒慢慢地从两绕组中抽出和插入，观察ＬＥＤ亮度及各仪表读数的变化，记录变化现象。２)改变两绕组的相对位置，观察ＬＥＤ亮度及各电表读数的变化，记录变化现象。３)改用铝棒替代铁棒，重复１)、２)两个步骤，观察ＬＥＤ亮度及各仪表读数的变化，记录变化现象。4）用0~20V量程的交流电压表测量U13、U12、U34，判断同名端。拆去2、4联线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。并将结果填入表3-2中。（2、4相接）同名端

（2、3相接）同名端绕组同名端的测定结果（交流法）交流法测定绕组同名端电路3、测定两线圈的互感系数M如图3-28所示，在互感绕组的Ｎ２侧开路，Ｎ１侧施加２Ｖ左右的交流电压Ｕ１，测出并记录参数Ｕ１、Ｉ１、Ｕ２。将数值填入表３-３中，根据互感电动势：可得互感系数M为：互感系数参数4、实验注意事项（1）整个实验过程中，注意流过线圈的电流不超过1.5A，流过线圈的电流不得超过1A；（2）测定同名端及其它的测量数据的实验中，都应将小线圈套在大线圈中，并行插入铁芯；（3）实验前，首先检查自耦调压器，要保证手柄置于零位，因实验时所加的电压只有2~3V左右。因此调节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。两线圈互感系数M的测定电路知识链接一、变压器绕组的极性二、互感系数

一、变压器绕组的极性电工电子技术

黄燕华变压器绕组的极性同名端同极性端绕在同一铁心上的两个绕组，在任何瞬时都极性相同的两个对应端。同名端用“·”标出。②①③④⑤⑥ⅡⅢ··绕组Ⅱ和Ⅲ的③和⑤(或④和⑥)是同名端。(1)对于已知绕向的两个绕组从他们的任意二端通入电流,如果电流在铁心中产生的磁通方向一致,这两端就是同名端。反之，这两端就不是同名端，并称之为异名端。②①③④·i1i2φ1φ2··②①③④·i1i2φ1φ2一.同名端的判别方法(2)对于已经制成的变压器，已无法辨认其绕向的绕组，则只能用实验法确定绕组的同名端。+－U①③④②ⅠⅡ交流法将绕组Ⅰ、Ⅱ的任意两端，如②和④连在一起。然后在一个绕组的二端（如绕组Ⅰ）加入交流电源，其有效值U较低。测量各段电压如果U13=U12－U34则①、③是同名端。如果U13=U12+U34则①、③是异名端。二.绕组的串联和并联绕组的串联使一次绕组适应较高的电源电压;使二次绕组输出较高的电压。绕组串联连接的方法两个绕组的异名端相连。绕组的另外二端一次绕组接交流电源；二次绕组接负载。如接错，对于一次绕组将立即烧毁；对于二次绕组，将使输出电压降低，甚置为零。····绕组的并联使绕组通过较大的电流。绕组并联连接的方法两个绕组的同名端对应相连。如接错，绕组将立即烧毁。二、互感系数电工电子技术

黄燕华一个线圈因另一个线圈中电流变化而产生感应电动势的现象称为互感现象。这两个线圈称为互感线圈，用互感系数（简称互感）M来衡量互感线圈的这种性能。互感的大小除了与两线圈的几何尺寸、形状、匝数及导磁材料的导磁性能有关外，还与两线圈的相对位置有关。如图3-31所示，在互感线圈的N1侧施加低压交流电压U1，测出I1及U2。根据互感电动势可算得互感系数为互感系数测定任务实施1、准备好实验所需设备：直流数字电压表、毫安表；交流数字电压表、电流表；互感线圈、铁、铝棒；EEL-51组件（含100Ω/3W电位器、510Ω/8W线绕电阻）。2、测定互感线圈的同名端（1）直流法实验电路如图３-２６所示，将绕组Ｎ１、Ｎ２同心式套在一起，并放入铁心。Ｕ１为可调直流稳压电源，调至６Ｖ，然后改变可变电阻器Ｒ(由大到小调节)，使流过Ｎ１侧的电流不超过0.４Ａ(选用５Ａ量程的数字电流表)，Ｎ２侧直接接入２ｍＡ量程的毫安表ꎮ将铁棒迅速地拔出和插入，观察毫安表正负数的变化，来判断Ｎ１和Ｎ２两绕组的同名端。将结果记录至表３-１中。直流法测定绕组同名端电路同名端

表3-1绕组同名端的测定结果（直流法）（2）交流法实验电路如图３-２７所示，将绕组Ｎ２套在绕组Ｎ１中。Ｎ１串接电流表(选０~５Ａ的量程)后接至自耦调压器的输出，并在两绕组中插入铁棒。接通电源前，首先应检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压(约２Ｖ)，使流过电流表的电流小于１.５Ａ，Ｎ２侧接入发光二极管(ＬＥＤ)与５１０Ω的电阻串联支路。１)将铁棒慢慢地从两绕组中抽出和插入，观察ＬＥＤ亮度及各仪表读数的变化，记录变化现象。２)改变两绕组的相对位置，观察ＬＥＤ亮度及各电表读数的变化，记录变化现象。３)改用铝棒替代铁棒，重复１)、２)两个步骤，观察ＬＥＤ亮度及各仪表读数的变化，记录变化现象。4）用0~20V量程的交流电压表测量U13、U12、U34，判断同名端。拆去2、4联线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。并将结果填入表3-2中。（2、4相接）同名端

（2、3相接）同名端绕组同名端的测定结果（交流法）交流法测定绕组同名端电路3、测定两线圈的互感系数M如图3-28所示，在互感绕组的Ｎ２侧开路，Ｎ１侧施加２Ｖ左右的交流电压Ｕ１，测出并记录参数Ｕ１、Ｉ１、Ｕ２。将数值填入表３-３中，根据互感电动势：可得互感系数M为：互感系数参数4、实