载流线圈之间通过彼此的磁场相互联系的物理现象称为磁耦合。根据两个线圈的绕向、施感电流的参考方向和两线圈的相对位置,按右螺旋法则确定施感电流产生的磁通方向和彼此交链的情况,如图:线圈L中电流穿越自身所产生的磁通链为Q11,即自感磁通链;Q11中的一部分或者全部交链线圈K时产生的磁通链为Q21,即互感磁通链;同样线圈K中的电流产生的自感磁通链为Q22和互感磁通链Q12,这就是彼此的耦合情况。耦合线圈中的磁通链等于自感磁通链和互感磁通链两部分的代数和,则线圈L和K中的磁通链分别为:
Q1=Q11+/-Q12 Q2=Q22+/-Q2 ....................................................(1)
当周围空间是各向同性的线性磁介质时,每一种磁通链都与产生它的施感电流成正比即自感磁通链
Q11=i1*L Q22=i2*K .....................................................(2)
互感磁通链:
Q12=M12*K Q21=M21*L .....................................................(3)
上式中M12和M21称为互感系数,简称互感。互感用符号M表示,单位为H,M一般为正值。可以证明M12=M21,所以当只有两线圈(电感)有耦合时,可以略去M的下标,即可令M=M12=M21。
所以(1)又可以写成:
Q1=L*i1+/-M*i2 Q2=K*i2+/-M*i1
上式表明,耦合线圈中的磁通链与施感电流成线性关系,是各施感电流独立产生的磁通链叠加的效果。M前的正负号说明磁耦合中,互感作用的两种可能性。正号表示互感磁通链与自感磁通链方向一致,称为互感的“增助”作用;负号则相反,表示互感的“削弱”作用。为了便于反映“增助”或“削弱”作用和简化图形表示,采用同名端标记方法。对两个有耦合的线圈名取一个端子,并用相同的符号标记,如小圆点或“*”号等。这一对端子称为“同名端”。若规定:一次线圈首端标为L1,末端为L2。二次线圈首端标为K1,末端为K2。接线图中,L1和K1、L2和K2均称为同名端。当一对施感电流I1和I2从同名端流进(或流出)各自的线圈时,互感起增助作用。如果电流I1从端子L1进,而电流I2从端子K2出,则互感将起削弱作用。引入同名端的概念后,两个耦合线圈可以用带有同名端标记的电感L和K来表示。两个有耦合的线圈的同名端可以根据它们的绕向和相对位置判别,也可以通过实验方法来确定。
同名端就是原边绕组电流流入端与副边绕组电流流入端同相位、同方向。
同名端:载流线圈之间通过彼此的磁场相互联系的物理现象