變壓器的同名端和異名端的由來與磁棒繞線法

理解磁性元器件的同名端和異名端的本質(zhì)含義。首先要明確一點(diǎn)，所謂同名端和異名端的定義，研究對象一定是針對兩個或者兩個以上的線圈而言的，因?yàn)檫@個涉及到的本質(zhì)問題是線圈的磁耦合，既然是耦合，當(dāng)然是相互的兩者或者是兩者以上產(chǎn)生的關(guān)系。對于磁場耦合的介質(zhì)可以是具體的磁性材料也可以是空氣。

1、磁棒繞線法分析

常見的封閉磁芯，想象把磁芯展開，就得到磁棒，將涉及到的所有線圈按照實(shí)際繞線排布在磁棒上，然后標(biāo)定電流方向，隨之利用右手螺旋定則判斷并畫出穿梭在磁芯中的磁力線—這就是磁棒繞線分析法。

2、同名端和異名端的由來

為了使得這個問題直觀明了，我們采用磁棒繞線法分析問題，如下圖是在一根磁棒上繞制兩個線圈，電流i1和i2分別從如下圖的兩個線圈N1和N2的繞線端流入，利用“右手螺旋定則”可判定兩個線圈的磁通在磁棒中如圖中“藍(lán)色”和“紅色”表示的路徑方向，這里我們并沒有考慮感應(yīng)磁場的問題，只是為了說明何為同名端。

（1）同名端：即“源電流或外供電源電流”從不同線圈流入的結(jié)果總是起到加強(qiáng)源磁場的作用，正如下圖“藍(lán)色箭頭”和“紅色箭頭”磁感線方向是同方向，磁場或磁通密度是得到增強(qiáng)的；

若從物理結(jié)構(gòu)或下圖我們也可以得出，同名端，也就是在同一個磁介質(zhì)上繞線方向總是相同的—同進(jìn)或同出，同樣可以把圖中線圈右端定義為同名端，這個要靈活理解。

（2）再引出異名端，如下圖，還是利用繞線磁棒法，當(dāng)i1電流從線圈N1流入，i2從線圈N2流入時，利用“右手螺旋定則”，i1產(chǎn)生的磁通方向如圖中“紅色箭頭方向”，i2產(chǎn)生的磁通方向如圖中“藍(lán)色箭頭方向”，這兩個磁通方向是相反的，因此源磁場或源磁通密度是被相互削弱的，因此異名端的實(shí)質(zhì)是，“源電流或外供電源電流”產(chǎn)生的源磁場在同一系統(tǒng)中是被削弱的，從物理結(jié)構(gòu)或下圖來看，異名端是在同一介質(zhì)上繞線方向總是相反的。

綜上所述：利用磁棒繞線分析法，同名端是源磁場相互增強(qiáng)的電流流入線圈端口，異名端是源磁場被削弱的電流流入線圈端口。

3、典型的磁耦合磁性元器件—變壓器

變壓器是電能通過“電—磁—電”轉(zhuǎn)化進(jìn)行傳輸，其本質(zhì)不通過能量存儲來傳遞能量，對負(fù)載來說它只是起到能量傳輸?shù)淖饔茫瑢?shí)際中原邊存在勵磁電感，所以會存儲勵磁能量，勵磁能量和負(fù)載沒有關(guān)系，它只是變壓器建立傳遞能量的一個基礎(chǔ)條件，即在原邊產(chǎn)生激磁磁通，通過磁芯傳遞到副邊線圈（磁傳遞—磁耦合），最終原邊和副邊建立基礎(chǔ)的電壓關(guān)系，因此除了勵磁能量，由負(fù)載因素產(chǎn)生的磁場在原邊和副邊線圈中是時刻相互抵消的。

變壓器同名端，如下圖，是一個變壓器，線圈繞在同一個閉合的磁芯上，當(dāng)電流從兩個端子流入時，磁通方向均為順時針，所以這兩個端子1和4“互為同名端”。

注：變壓器磁芯打開后，變?yōu)榇虐簦涂梢杂么虐舴治龇?/p>

實(shí)際當(dāng)中，變壓器總是有一個“源端—能量輸入”和“負(fù)載端—能量消耗”，這樣才能保持磁平衡，不至于出現(xiàn)無限度的飽和問題。

所以如果把Np當(dāng)做源端線圈，電流從1腳流入和2腳流出以及與外圍電路形成回路，那么電流一定是從負(fù)載端線圈Ns的4腳流出與負(fù)載形成回路。

所以，變壓器同名端兩端電位保持同極性，如下圖所示，關(guān)于同極性，我們也可以通過楞次定理去判斷，同名端記憶更加簡單一些，但本質(zhì)還是磁力線表現(xiàn)的性質(zhì)。

圖中Ip是輸入電流，Is是感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的電流，是負(fù)載決定的電流，Ip和Is總是通過安匝（i*N）抵消的，所以磁場也是抵消的，工作過程一直保持平衡。電流從原邊同名端流入，則在副邊電流從同名端流出。

綜上，判斷同名端，我們首先得從磁場角度明確它的本質(zhì)（利用好“右手螺旋定則”），從物理結(jié)構(gòu)看繞線方式，這樣我們對理解變壓器的同名端就很容易了。
編輯：lyn