变压器性能：互感现象的应用和影响因素

8.1 什么叫自感现象和互感现象？

答：一个线圈中电流变化在其自身两端产生感应电压，这种现象称为自感现象。

一个线圈中电流变化在另一个线圈中产生感应电压，这种现象称为互感现象。

8.2 互感线圈之间的互感系数M与那些因素有关？

答：两线圈间的互感系数M是线圈的固有参数，它取决于两线圈的匝数、几何尺寸、相对位置和线圈内的介质。当介质为铁磁性材料时，M将不是常数。

8.3 怎样才能使互感线圈耦合系数增大？

答：两个线圈同轴、间绕时，耦合系数K最大；

两个线圈轴心相互垂直时，耦合系数K明显减小；

两个线圈距离无限远时，K→0。

8.4 ，中的正负号如何取法？

答：当互感磁链与施加电流符合右手螺旋关系，即ψ₂₁与i₁、ψ₁₂与i₂符合右手螺旋关系时取“+”；否则取“-”号。实际应用中，是否符合右手螺旋关系，常用同名端标志确定。

8.5 什么叫同名端？为什么要引入同名端？

答：两个互感线圈中，实际极性始终一致的两个端点，称为同名端。电流若同时从两个互感线圈同名端流入，则两个电流所产生的磁通相互增强。

互感线圈在实际应用时，一方面用右手螺旋法则判定较繁琐，有些互感线圈是密封的，无法判定其绕向；另一方面，在电路图中画出每个线圈的绕向和线圈间相对位置，也不现实。因此，为了表达互感线圈磁通与施感电流是否符合右手螺旋关系，引入同名端概念。

8.6 如何用右手螺旋法则判断线圈电流与磁通φ的关系？

答：右手抓拳握住线圈，大拇指伸直。四指方向为电流方向，大拇指方向为该电流产生的磁通方向。

8.7 具有分支的磁路，若绕有三个或三个以上线圈，应如何判断其同名端？

答：具有分支的磁路，若绕有三个或三个以上互感线圈时，应每两个互感线圈间分别判断。

8.8 什么叫去耦？

答：把互感耦合电路等效变换成无耦合的电路称为去耦。

8.9 试比较两个互感线圈同名端顺向串联和反向串联时等效电感的大小。

答：互感线圈同名端顺向串联时的等效电感：L_F=L₁+L₂+2M；反向串联时的等效电感：L_R=L₁+L₂-2M。很明显，L_F＞L_R。利用这一特性，可求得互感系数。

8.10 什么叫反射阻抗？一次回路的阻抗能否反射到二次回路？(www.xing528.com)

答：二次回路阻抗Z₂₂通过互感作用反射到一次回路的等效阻抗Z_R称为反射阻抗。

反射阻抗具有改变阻抗性质的作用。即若Z₂₂为感性，Z_R就变为容性；若Z₂₂为容性，Z_R就变为感性。

同理，一次回路的阻抗也能反射等效到二次回路。

8.11 什么叫理想变压器？有什么条件？

答：理想变压器是变压器电路的理想模型，是为了便于分析计算变压器而抽象出来的，实际并不存在。空心变压器同时满足下述三个条件，即可认为是理想变压器。

（1）无耗损。空心变压器一次和二次线圈绕组的直流电阻R₁=0、R₂=0。

（2）ωL₁、ωL₂均为无穷大，且保持为定值不变。

（3）全耦合。即耦合系数K=1，。

理想变压器的参数只有一个：变比n。

8.12 理想变压器有什么特性？

答：（1）一、二次线圈绕组电压比等于匝数比：

（2）一、二次线圈绕组电流比等于匝数比的倒数：

（3）一、二次阻抗比等于匝数比的平方：

8.13 如何才能使一般变压器接近理想变压器特性？

答：理想变压器是一种理想元件模型，实际上并不存在。但可采取措施，使实际变压器的性能尽量接近理想变压器。工程上一般可采取下列措施：

（1）采用具有高磁导率的铁磁性材料作为线圈介质（芯子），即将空心变压器转变为铁心变压器。

（2）在保持一、二次匝数比不变情况下，尽量增大一次线圈匝数（即增大L₁、L₂）。

（3）采用紧耦合，使耦合系数K尽量接近于1。

（4）在可能条件下，提高输入信号频率。频率越高（ωL₁、ωL₂越大），越易实现理想化。

一般来说，高频互感耦合电路和铁心变压器等，接近于理想变压器的特性。

8.14 理想变压器一、二次线圈吸收功率为0，表示什么含义？

答：理想变压器是一个传递能量，变换电压、电流、阻抗的理想元件。