变压器同名端的5种实验判定方法

张立新 沙书俊

（如皋高等师范学校数理系 江苏南通 226500）

变压器同名端的5种实验判定方法

张立新 沙书俊

（如皋高等师范学校数理系 江苏南通 226500）

同名端是变压器理论与实践中常用的基本概念．若已知原线圈输入电压的交流瞬时极性，通过同名端标记能够推断出副线圈输出电压的交流瞬时极性．同名端的判断在电工和电子技术中特别重要．笔者探索研究了5种实验判定方法，既可以作为课堂演示实验或学生分组实验，也可作为电工技术的实践应用．实验需要的仪器比如可拆变压器、交直流低压电源、多用电表、双踪示波器等都是基本教学仪器，各学校实验室均有配置．

1 从线圈绕向结构来判定

电工实践表明，变压器的线圈绕向确定之后同名端也就随之确定．如果两个线圈的绕向结构完全相同，则处于空间对称位置的两个端线就是同名端，在能观察到原线圈与副线圈绕向结构的情况下，可直接判定它们的同名端．如图1（a）所示，从原副线圈的绕向看，两个线圈对称端头是1与3，它们分别是两线圈的“头”，即1和3为同名端，一般用黑圆点表示．因此，若原线圈端头1的交流极性是“＋”，那么副线圈端头3的极性也是“＋”．当然另外两个端头，即两线圈的“尾”——2和4也是同名端．如果将副线圈转移到铁芯的另一侧，那么两线圈的同名端应该如图1（b）所示．

图1 从线圈绕向结构判定同名端

2 用直流稳态过程判定

一般情况下变压器线圈处于包封状态，看不到线圈结构，此时可用直流电源来判定同名端．现采用J2426型可拆变压器来做该实验，电路如图2所示．首先闭合开关S1，原线圈产生磁通量Φ1，在变压器硅钢片的端头产生了较强磁场，可以吸住一串回形针；然后闭合副线圈开关S2，在S2闭合的瞬刻，如果悬挂的回形针“哗啦”一下全部脱落至桌面，表明合磁场变弱，即Φ1与Φ2的方向相反，此时两组电池正极接触的是异名端，即1与3是异名端．若合上S2后，不但原来的回旋针不脱落，而且还能加挂更多回形针，表明Φ1与Φ2的方向相同，那么两组电池正极所接触的是同名端．上述判定方法概括为，“合磁场加强，两电池正极接触的是同名端；合磁场减弱，两电池正极接触的是异名端．”

图2 直流稳态过程判定电路图

3 用直流暂态过程判定

所需实验仪器为J2426型可拆变压器、MF47型多用电表、一号电池（1．5 V）．变压器有3个线圈可供选择，分别是60匝、120匝、240匝，我们选用240匝与120匝的组合进行实验．

按图3连接好电路，将多用表的量程置于直流1 V挡．在原线圈电路中，当闭合开关S时，如果多用表指针向正方向偏转（右偏），那么电池正极接触的端头与红表棒接触的端头是同名端．若指针左偏，则电池正极接触的端头与红表棒接触的端头是异名端这是一个暂态过程实验中注意，如果匝数较多的绕组接电池，匝数较少的绕组接多用表，则多用表的电压量程要选小一些，使指针偏转较大便于观察；若匝数较少绕组接电池，匝数较多的绕组接多用表，则量程要选大一些，防止损坏电表．实验时还要注意，若接通电池时指针向右偏，那么断开时指针会向左偏．当接通和断开电池的时间间隔太短时，有可能只看到断开时的指针左偏现象，容易导致判定错误．因此接通电池后指针偏转，要等待指针返零后再断开电池以保证判定的准确性．

图3 直流暂态过程判定电路图

4 用交流电判定

在变压器原线圈两端输入交流电压，则副线圈就有交流电压输出．由于同名端与异名端的存在，原线圈的“输入电压”与副线圈的“输出电压”二者串联后，总电压会出现“相长”或“相消”的结果．这是因为两电压同相位时，它们的电压相量是同方向的，总电压等于两者之和；两电压反相位时，两电压相量也是反方向的，总电压等于两者之差．利用这个规律可以判定变压器的同名端．

图4 交流电判定电路图

实验仍用J2426变压器．参见图4，用导线把端头1和4连接起来，原线圈（240匝）接低压电源10 V交流电压，副线圈（120匝）输出交流电压5 V．如果多用表交流电压挡测得端头2与3之间的总电压是10 V＋5 V＝15 V，则端头2与3是异名端；如果测得总电压是10 V-5 V＝5 V，则端头2与3是同名端．以上判定方法概括为，“总电压两者之和，两表棒接触异名端；总电压两者之差，两表棒接触同名端”．

5 用双踪示波器判定

用双踪示波器判定变压器的同名端可作为课堂演示实验．我们采用上海某电子教学仪器厂的J2472双踪示波器、杭州某无线电厂的J2465信号源、J2426变压器来完成这个演示实验．按照图5的电路，将信号源发出的正弦电压输入变压器原线圈，同时把原线圈连接到示波器的输入端Y1与地之间；并且将副线圈连接到Y2与地之间．调节示波器的相关旋钮，使荧光屏出现两个稳定的正弦波．如果荧光屏显示输入电压u1和输出电压u2是同相位，参见图6（a），那么示波器的Y1与Y2接触变压器的两端头是同名端．如果两个交流电压波形是反相位，参见图6（b），那么Y1与Y2接触的两端头是异名端．

图5 双踪示波器判定电路图

图6 显示波形

2014- 04- 08）