變壓器同名端的5種實驗判定方法

張立新 沙書俊

（如皋高等師范學校數理系 江蘇南通 226500）

變壓器同名端的5種實驗判定方法

張立新 沙書俊

（如皋高等師范學校數理系 江蘇南通 226500）

同名端是變壓器理論與實踐中常用的基本概念．若已知原線圈輸入電壓的交流瞬時極性，通過同名端標記能夠推斷出副線圈輸出電壓的交流瞬時極性．同名端的判斷在電工和電子技術中特別重要．筆者探索研究了5種實驗判定方法，既可以作為課堂演示實驗或學生分組實驗，也可作為電工技術的實踐應用．實驗需要的儀器比如可拆變壓器、交直流低壓電源、多用電表、雙蹤示波器等都是基本教學儀器，各學校實驗室均有配置．

1 從線圈繞向結構來判定

電工實踐表明，變壓器的線圈繞向確定之后同名端也就隨之確定．如果兩個線圈的繞向結構完全相同，則處于空間對稱位置的兩個端線就是同名端，在能觀察到原線圈與副線圈繞向結構的情況下，可直接判定它們的同名端．如圖1（a）所示，從原副線圈的繞向看，兩個線圈對稱端頭是1與3，它們分別是兩線圈的“頭”，即1和3為同名端，一般用黑圓點表示．因此，若原線圈端頭1的交流極性是“＋”，那么副線圈端頭3的極性也是“＋”．當然另外兩個端頭，即兩線圈的“尾”——2和4也是同名端．如果將副線圈轉移到鐵芯的另一側，那么兩線圈的同名端應該如圖1（b）所示．

圖1 從線圈繞向結構判定同名端

2 用直流穩態過程判定

一般情況下變壓器線圈處于包封狀態，看不到線圈結構，此時可用直流電源來判定同名端．現采用J2426型可拆變壓器來做該實驗，電路如圖2所示．首先閉合開關S1，原線圈產生磁通量Φ1，在變壓器硅鋼片的端頭產生了較強磁場，可以吸住一串回形針；然后閉合副線圈開關S2，在S2閉合的瞬刻，如果懸掛的回形針“嘩啦”一下全部脫落至桌面，表明合磁場變弱，即Φ1與Φ2的方向相反，此時兩組電池正極接觸的是異名端，即1與3是異名端．若合上S2后，不但原來的回旋針不脫落，而且還能加掛更多回形針，表明Φ1與Φ2的方向相同，那么兩組電池正極所接觸的是同名端．上述判定方法概括為，“合磁場加強，兩電池正極接觸的是同名端；合磁場減弱，兩電池正極接觸的是異名端．”

圖2 直流穩態過程判定電路圖

3 用直流暫態過程判定

所需實驗儀器為J2426型可拆變壓器、MF47型多用電表、一號電池（1．5 V）．變壓器有3個線圈可供選擇，分別是60匝、120匝、240匝，我們選用240匝與120匝的組合進行實驗．

按圖3連接好電路，將多用表的量程置于直流1 V擋．在原線圈電路中，當閉合開關S時，如果多用表指針向正方向偏轉（右偏），那么電池正極接觸的端頭與紅表棒接觸的端頭是同名端．若指針左偏，則電池正極接觸的端頭與紅表棒接觸的端頭是異名端這是一個暫態過程實驗中注意，如果匝數較多的繞組接電池，匝數較少的繞組接多用表，則多用表的電壓量程要選小一些，使指針偏轉較大便于觀察；若匝數較少繞組接電池，匝數較多的繞組接多用表，則量程要選大一些，防止損壞電表．實驗時還要注意，若接通電池時指針向右偏，那么斷開時指針會向左偏．當接通和斷開電池的時間間隔太短時，有可能只看到斷開時的指針左偏現象，容易導致判定錯誤．因此接通電池后指針偏轉，要等待指針返零后再斷開電池以保證判定的準確性．

圖3 直流暫態過程判定電路圖

4 用交流電判定

在變壓器原線圈兩端輸入交流電壓，則副線圈就有交流電壓輸出．由于同名端與異名端的存在，原線圈的“輸入電壓”與副線圈的“輸出電壓”二者串聯后，總電壓會出現“相長”或“相消”的結果．這是因為兩電壓同相位時，它們的電壓相量是同方向的，總電壓等于兩者之和；兩電壓反相位時，兩電壓相量也是反方向的，總電壓等于兩者之差．利用這個規律可以判定變壓器的同名端．

圖4 交流電判定電路圖

實驗仍用J2426變壓器．參見圖4，用導線把端頭1和4連接起來，原線圈（240匝）接低壓電源10 V交流電壓，副線圈（120匝）輸出交流電壓5 V．如果多用表交流電壓擋測得端頭2與3之間的總電壓是10 V＋5 V＝15 V，則端頭2與3是異名端；如果測得總電壓是10 V-5 V＝5 V，則端頭2與3是同名端．以上判定方法概括為，“總電壓兩者之和，兩表棒接觸異名端；總電壓兩者之差，兩表棒接觸同名端”．

5 用雙蹤示波器判定

用雙蹤示波器判定變壓器的同名端可作為課堂演示實驗．我們采用上海某電子教學儀器廠的J2472雙蹤示波器、杭州某無線電廠的J2465信號源、J2426變壓器來完成這個演示實驗．按照圖5的電路，將信號源發出的正弦電壓輸入變壓器原線圈，同時把原線圈連接到示波器的輸入端Y1與地之間；并且將副線圈連接到Y2與地之間．調節示波器的相關旋鈕，使熒光屏出現兩個穩定的正弦波．如果熒光屏顯示輸入電壓u1和輸出電壓u2是同相位，參見圖6（a），那么示波器的Y1與Y2接觸變壓器的兩端頭是同名端．如果兩個交流電壓波形是反相位，參見圖6（b），那么Y1與Y2接觸的兩端頭是異名端．

圖5 雙蹤示波器判定電路圖

圖6 顯示波形

2014- 04- 08）