关于自感和互感在现实生活中的应用与防护

其中的比例系数 M21 叫做回路 L1 对回路 L2 的互感系数，它取决于两个 回路的几何形状、相对位置、它们各自的匝数以及它们周围磁介质的 分布。可以证明，对于一对导体回路，有 M12=M21=M,M 就叫做这两个导 体回路的互感系数， 简称它们的互感。 和自感类似， 在国际单位制中， 互感单位名称是亨利，符号 H。 2 互感的应用与防护 2.1 互感现象的应用 互感现象可以把能量从一个线圈传递到
2.2 互感的防护 因为互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且也 可发生于任何两个相互靠近的电路之间。 所以在电力工程和电子电路 中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的 互 感 。 如 下 图 所 示 的 电 路 板
中的情况，如果电路中互感现象太严重，电路将会烧毁。由此我们可 以知道在现实生活中预防互感的危害有多么的重要。 综上，我们可以发现自感和互感在现实生活中应用是非常广泛 的。但是在享受它们带来的方便的同时，我们也要注意防护。
随 i1 的变化而变化，磁链
也随之变化，从而在二次绕组中产生感应电动势。如果二次绕组接有 负载，有负载电流 i2 产生。 互感现象-应用 互感现象在电子和电子技术中应用很广，通过互感，线圈可以使 能量或信号由一个线圈很方便的传递到另外一个线圈。 利用互感现象 原理我们可以制成变压器，感应圈等。
在电流互感器中应用 一、电流互感器结构原理 1 电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、 铁心以及构架、 壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本 相同，一次绕组的匝数(N1)较少，直 接串联于电源线路中，一次负 荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按 比例减小的二 次电流；二次绕组的匝数(N2)较多，与仪表、继电器、变送器等电流 线 圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路， 普通电流互感器由于一次绕 组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流 比。 电流互感器实际运行中负荷阻抗很小， 二次绕组接近于短路状态， 相当于一个 短路运行的变压器。 2 穿心式电流互感器结构原理穿心式电流互感器其本身结构不设一 次绕组，载流(负荷电流)导线由 L1 至 L2 穿过 由硅钢片擀卷制成 的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。 二次绕组直接均匀地缠绕 在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联 形成闭合回路， 穿心式电流互感器结构由于穿心式电流互感器不设 一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心 匝数越多， 变比越小； 反之， 穿心匝数越少， 变比越大， 额定电流比： 式中 I1——穿心一 匝时一次额定电流； n——穿心匝数。 3 特殊型号电流互感器 3.1 多抽头电流互感器。 这种型号的电流互感器， 一次绕组不变， 在
绕制二次绕组时， 增加几个抽头， 以获得多个不同变比。 它具有一 个 铁心和一个匝数固定的一次绕组， 其二次绕组用绝缘铜线绕在套装 于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端 子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，多 抽头电流互感器例如二次绕组增加两个抽头， K1、 K2 为 100/5， K1、 K3 为 75/5， K1、 为 50/5 等。 K4 此种电流互感器的优点是可以 根据负荷电流变比， 调换二次接线端子的接线来改变变比，而不需 要更换电流互感器，给 使用提供了方便。 3.2 不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心 和一次绕组，而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组，以 满足同一负荷电流情况下不同变比、 不同准确度等级的需要， 不同 变比电流互感器例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准确，要 求变比较小 一些(以满足负荷电流在一次额定值的 2/3 左右)， 准 确度等级高一些 (如 1K1、1K2 为 200/5、0.2 级)；而用电设备的 继电保护， 考虑到故 障电流的保护系数较大， 则要求变比较大一些， 准确度等级可以稍低 一点(如 2K1、2K2 为 300/5、1 级)。 3.3 一次绕组可调， 二次多绕组电流互感器。 这种电流互感器的特 点 是变比量程多， 而且可以变更， 多见于高压电流互感器。 其一次绕 组 分为两段， 分别穿过互感器的铁心， 二次绕组分为两个带抽头的、 不 同准确度等级的独立绕组。 一次绕组与装置在互感器外侧的连接片 连接，通过变更连接片的位置，使一次绕组形成串联或并联接线，从 而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身
分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组， 随着一次绕组连接片 位 置的变更，一次绕组匝数相应改变，其变比也随之改变，这样就 形成 了多量程的变比，带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准 确度等级， 可以分别 应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保 护等，以满足各自不同 的使用要求。例如当电流互感器一次绕组串 联时 1K1、1K2， 1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3 为 300/5，1K1、 1K3， 2K1、 2K3 为 150/5； 当电流互感器一次绕组并联时(图 5－5b)， 1K1、1K2，1K2、 1K3，2K1、2K2，2K2、2K3 为 600/5，1K1、1K3， 2K1、2K3 为 300/5。 (a)一次串联(两匝) (b)一次并联(一匝) 一 次绕组匝数可调、二次多绕组的电流互感器原理图 3.4 组合式电流电压互感器。组合式互感器由电流互感器和电压互 感器组合而成，多安装于高压计量箱、柜，用作计量电能或用作用电 设备继电保护装置的电源。 组合式电流电压互感器是将两台或三台 电流互感器的一次、 二次 绕组及铁心和电压互感器的一、 二次绕 组及铁心， 固定在钢体构架上， 浸入装有变压器油的箱体内， 其一、 二次绕组出线均引出，接在箱体 外的高、低压瓷瓶上，形成绝缘、 封闭的整体。一次侧与供电线路连 接，二次侧与计量装置或继电保 护装置连接。根据不同的需要，组合 式电流电压互感器分为 V/V 接 线和 Y/Y 接线两种， 以计量三相负荷平 衡或不平衡时的电能，两 台电流互感器和电压互感器 V/V 接线 三台电流互感器和电压互感 器 Y/Y 接组合式电流电压互感器、电流互感器。
由电磁感应定律可以得到，在 L 一定的情况下，自感电动势为 L=-dψ dt = −L di ∕ dt (2)
由上式可以知道， 自感电动势的方向总是要使它阻碍回路本身电流的 变化。 （注意： “阻碍”不是“阻止” ，电流原来怎么变化还是怎么 变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用） 。这个我们可以 通过实验来演示：
参考文献：百度百科
《大学物理学》张三慧第三版
论文网
当电路图开关闭合后， 首先接通的是由镇流器和启辉器所组成的电路。 电源电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生 的热量使 U 形触片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流 器的线圈和灯管的灯丝中有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气 停止放电，U 形触片冷却收缩，两个接触片分离，电路自动断开。在 电路断开的瞬间，由于自感现象，镇流器的两端就产生一个瞬间高电 压，这个电压和电源电压都加在灯管两端，使灯管中的水银蒸汽开始 导电，于是接通了日光灯和镇流器所组成的电路，日光灯管成为电流 的通路开始发光。在日光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起降 压限流作用，保证日光灯的正常工作。
式中的比例系数 L 叫做回路的自感系数（简称自感） ，它取决于回路 的大小、形状、线圈的匝数以及它周围的磁介质的分布。另外，带有 铁芯的线圈比没有铁芯的线圈的自感系数大得多。 可以用下面的图片 形 象 的 说 明 。
图1 在国际单位制中，自感系数的单位是：亨利，简称亨，符号是 H。 常 用单位：毫亨（m H） 微亨（μ H）
日光灯的电路图主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带 铁心的线圈。启辉器它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电 极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的 U 形触片。日光
灯灯管内充有稀薄的水银蒸汽。当水银蒸汽导电时，就发出紫外线， 使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。 日 光 灯 得 的 工 作 原 理
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自感现象实验演示
如图二所示，当 K 闭合后，A 灯比 B 灯先亮，就是因为在合 上开关后，A,B 两支路同时接通，但 B 灯的支路中有一自感线圈，自 感系数较大，因而电流增长较慢，因此，A 灯比 B 灯先亮；在图三中 打开 K 时，灯泡突然强烈地闪亮一下然后再熄灭，这是因为多匝线圈 支路中的较大的电流在 K 打开后通过灯泡而又逐渐消失的缘故。 以上 两实验能够充分的表现“阻碍”的含义。 2．自感现象的应用与危害 2.1 自感现象应用：自感现象在各种电器设备和无线电技术等领域有 着广泛的应用。其中，日光灯的镇流器就是利用线圈自感现象的一个 例 子 。
2.2 自感现象的危害：在大型电动机的定子绕组中，定子绕组的自感 系数很大， 而且定子绕组中流过的电流又很强， 当电路被切断的瞬间， 由于电流在很短的时间内发生很大的变化， 会产生很高的自感电动势， 在断开处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。 因此，切断这类电路时必须采用特制的安全开关。 II. 互感 1 互感的本质 当其中的电流随时间变化时，它周围的磁场也随时间变化，在它附 近的导体回路中就会产生感应电动势。 这种感应电动势叫做互感电动 势这种现象也被称作互感现象。由毕奥-萨伐尔定律可知，电流 i1 产 生的磁场正比于 i1，因而通过 L2 所围成面积的、由 i1 所产生的全磁 通21 也应该和 i1 成正比，即 21=M21i1 （ 2）
另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是 利 用 互 感 现 象 制 成 的 。
变压器是利用互感现象制成的一种电气设备,在电力系统和电子线路 中广泛应用。大家收录机常用的稳压电源，就是变压器的一种。变压 器与电源相联的称为一次绕组,与负载相联的称为二次绕组。一次绕 组、二次绕组的匝数分别为 N1 和 N2，并且靠得很近。当变压器的一次 绕组接上交流电压 U1 时，一次绕组中便有电流 i1 通过。电流 i1 所产生 得磁通 产生磁链 ，有一部分穿过二次绕组，用 。磁通 表示，它在二次绕组中
关于自感和互感在现实生产生活中的应用与防护
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摘要：自 1831 年法拉第发现了电磁感应现象后，也标志着人类生活 电气化时代的到来。 在电工技术中的自感与互感现象在现代生产生活 中的应用更是日益广泛。 本论文将从自感与互感现象的本质出发来讨 论自感与互感现象在现实生产生活中的应用与防护。 关键字：自感、互感、应用、防护 I. 自感的本质 1.1. 自感现象与自感电动势 自感现象是电磁感应现象中的一种特殊情形。 如果流过导线或线圈的 电流发生变化，电流所产生的磁通也发生变化，于是在导线或线圈中 因交链的磁通变化而产生感应电动势。 这种由于流过线圈本身电流变 化引起感应电动势的现象，称为自感现象。这个感应电动势称为自感 电动势。在这里，磁通与回路中的电流成正比，即 Li （1）