互感电路测量
测量互感的方案
测量互感的方案在电路领域中，互感是指在电流变化时，由于两个（或多个）线圈直接或间接地通过磁场相互影响而产生的电感应现象。
互感是许多电路和设备中关键的物理特性之一。
测量互感的方法可以帮助我们了解电磁场的相互作用，并进一步研究和设计各种电路。
本文将介绍几种常见的测量互感的方案，并分析其优缺点。
1. 通过自感测量法自感测量法是一种广泛使用的测量互感的方法。
它基于自感现象，即线圈中的电流变化会产生磁场，自身的磁场又会影响自身产生电动势。
通过测量线圈中的自感现象，可以间接地获得互感的测量值。
测量步骤：1.准备一个已知自感L1的线圈作为参考线圈，接入一个恒定频率的电压源。
2.将待测线圈（互感线圈）接入同一个电压源。
3.测量待测线圈和参考线圈的电流波形，并记录两个线圈的自感现象。
4.根据待测线圈和参考线圈的自感现象，计算出互感的测量值。
优点：•简单易行，无需特殊设备。
•测量结果较为准确。
缺点：•由于自感的影响，测量结果可能会受到误差的影响。
•测量结果受频率限制，只适用于恒定频率的电压源。
2. 通过互感电桥测量法互感电桥测量法是另一种常见的测量互感的方法。
它基于互感现象，通过调节电桥的平衡条件，可以间接地获得互感的测量值。
测量步骤：1.准备一个已知互感M1的参考电感线圈，将其接入一个电桥电路中。
2.将待测的互感线圈接入另一侧的电桥电路中。
3.调节电桥中的电阻和电容，直到电桥平衡，即电桥中无电流流过。
4.测量此时的电桥参数，并记录互感线圈的测量值。
优点：•测量结果较为准确。
•不受频率限制，适用于不同频率的电路。
缺点：•需要特殊的电桥设备。
•调节电桥平衡需要一定的实验经验。
3. 通过相位测量法相位测量法是另一种测量互感的常见方法。
它基于互感现象，通过测量电流和电压之间的相位差，可以间接地获得互感的测量值。
测量步骤：1.准备一个已知自感L1的参考电感线圈，接入一个交流电源。
2.将待测的互感线圈接入同一个交流电源。
3.测量互感线圈上的电流和电压，并记录相位差。
电流互感器检测项目及试验
电流互感器检测项目及试验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、电压、电流互感器的概述典型的互感器是利用电磁感应原理将高电压转换成低电压，或将大电流转换成小电流，为测量装置、保护装置、控制装置提供合适的电压或电流信号。
电力系统常用的电压互感器，其一次侧电压与系统电压有关，通常是几百伏～几百千伏，标准二次电压通常是100V和100V/ 两种；而电力系统常用的电流互感器，其一次侧电流通常为几安培～几万安培，标准二次电流通常有5A、1A、0.5A等。
1.电压互感器的原理电压互感器的原理与变压器相似，如图1.1所示。
一次绕组(高压绕组)和二次绕组(低压绕组)绕在同一个铁芯上，铁芯中的磁通为Ф。
根据电磁感应定律，绕组的电压U与电压频率f、绕组的匝数W、磁通Ф的关系为：图1.1 电压互感器原理2.电流互感器的原理在原理上也与变压器相似，如图1.2所示。
与电压互感器的主要差别是：正常工作状态下，一、二次绕组上的压降很小（注意不是指对地电压），相当于一个短路状态的变压器，所以铁芯中的磁通Ф也很小，这时一、二次绕组的磁势F （F=IW）大小相等，方向相反。
即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比。
图1.2 电流互感器的原理3.互感器绕组的端子和极性电压互感器绕组分为首端和尾端，对于全绝缘的电压互感器，一次绕组的首端和尾端可承受的对地电压是一样的，而半绝缘结构的电压互感器，尾端可承受的电压一般只有几kV左右。
常见的用A和X分别表示电压互感器一次绕组的首端和尾端，用a、x或P1、P2表示电压互感器二次绕组的首端或尾端；电流互感器常见的用L1 、L2分别表示一次绕组首端和尾端，二次绕组则用K1、K2或S1、S2表示首端或尾端，不同的生产厂家其标号可能不一样，通常用下标1表示首端，下标2表示尾端。
当端子的感应电势方向一致时，称为同名端；反过来说，如果在同名端通入同方向的直流电流，它们在铁芯中产生的磁通也是同方向的。
常用的电流互感器检测电路分析
常用的电流互感器检测电路分析在高频开关电源中，需要检测出开关管、电感等元器件的电流提供给控制、保护电路使用。
电流检测方法有电流互感器、霍尔元件和直接电阻取样。
采用霍尔元件取样，控制和主功率电路有隔离，可以检出直流信号，信号还原性好，但有μs级的延迟，并且价格比较贵；采用电阻取样价格非常便宜，信号还原性好，但是控制电路和主功率电路不隔离，功耗比较大。
电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率电路隔离等诸多优点。
在Push-Pull、Bridge等双端变换器中，功率变压器原边流过正负对称的双极性电流脉冲，没有直流分量，电流互感器可以得到很好的应用。
但在Buck、Boost 等单端应用场合，开关器件中流过单极性电流脉冲；原边包含的直流分量不能在副边检出信号中反映出来，还有可能造成电流互感器磁芯单向饱和；为此需要对电流互感器构成的检测电路进行一些改进。
2 电流互感器检测单极性电流脉冲的应用电路分析根据电流互感器磁芯复位方法的不同，可有两种电路形式：自复位与强迫复位。
自复位在电流互感器原边电流脉冲消失后，利用激磁电流通过电流互感器副边的开路阻抗产生的负向电压实现复位，复位电压大小与激磁电流和电流互感器开路阻抗有关。
强迫复位电路在原边直流脉冲消失期间，外加一个大的复位电压，实现磁芯短时间内快速复位。
2.1 电流互感器检测电路常用的电流互感器检测电路如图1(a)所示。
图1(b)表示原边有电流脉冲时的等效电路，电流互感器简化为理想变压器与励磁电感m模型，s为取样电阻。
当占空比<0.5时，在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯依靠励磁电流流过采样电阻s产生负的伏秒值，实现自复位〔如图1（d1）～（i1）所示〕，由于采样电阻s很小，所以负向复位电压较小；当电流脉冲占空比很大时(>0.5)，复位时间很短，没有足够的复位伏秒值，使得磁芯中直流分量d增大，有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和〔如图1（d2）～（i2）所示〕，失去检测的作用，所以自复位只能应用于电流脉冲占空比<0.5的场合。
实验八 互感电路的测量
实验八 互感电路的测量一．实验目的1.学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。
2.通过两个耦合线圈顺向串联和反向串联实验，加深理解互感对电路等效参数以及电压、电流的影响。
二．实验基本知识1.判断互感线圈同名端的方法 （1）直流法为了正确判断互感电动势的方向，必须首先判断两个具有互感耦合线圈的同名端，判断互感电路同名端的方法是：用一直流电源开关瞬间与互感1接通（图8-1）在线圈2回路中接一直流毫安表，在开关K 闭合的瞬间，线圈1回路中的电流I 1通过互感耦合将在线圈2中产生一互感电势并在线圈2回路中产生一电流I 2使所接毫安表发生偏转，根据愣次定律及图示所假定的电流方向，当毫安表正向偏转时，线圈1与电源正极相接的端点1与线圈2直流毫安表正极相接的端点2′和线圈1与电源正极相接的端1为同名端，(注意上述判定同名端的方法在开关K 闭合的瞬间才成立)。
图8-1 图8-2（2）交流法互感电路同名端也可利用交流法来测定，将线圈1的一个端子1`与线圈2的一个端子2′用导线连接（如图8-2中虚线所示）在线圈1两端加以交流电压，用电压表分别测1及1′两端与２、2′两端的电压，设分别为U 11′与U 12，如果U 12>U 11′`,则用导线连接的两个端点（1′与2′）应为异名端（也即1′与2′以及1与2′为同名端），因为如果假定正方向为U 11′，当1与2′为同名端时，线圈2中互2′21感电压的正方向为U 2′2,所以U 12=U 11′+U 2′`2,U 12(因1′与2′相联)必然大于电源电压U 11′,同理，如果1，2两端电压的读数U 12小于电源电压（即U 12<U 11′）此时1′与2′即为同名端。
2.系数的测定方法在互感电路的分析计算时，除了需要考虑线圈电阻、电感等参数的影响外，还应分别注意互感电势（或互感电压降）的大小及方向的正确判定，为了测定互感电势的大小，可将两个具有互感耦合的线圈中的一个线圈（例如线圈2）开路而在另一线圈（线圈1）上加以一定电压，用电流表测出这一线圈中的电流I 1，同时用电压表测出线圈2的端电压U 1，如果所用的电压表内阻很大，可近似的认为I 2=0（即线圈可看作开路），这时电压表的读数就近似的等于线圈2中互感电动势E 2M ，即U 2≈E 2M =ωMI 1。
互感器测电流原理
互感器测电流原理
互感器是一种用于测量电流的设备。
它基于电磁感应原理工作。
互感器的基本原理是：当电流通过主线圈（也称为一次线圈）时，通过主线圈产生的磁场也穿过互感线圈（也称为二次线圈）。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场发生变化时，会在互感线圈中产生感应电动势。
该感应电动势的大小与主线圈中的电流成正比。
互感器的结构一般包括主线圈、互感线圈、铁芯和外壳。
主线圈通电时，产生的磁场穿过互感线圈，使互感线圈中产生感应电动势。
互感线圈中的感应电动势通过测量电路进行测量，从而得知通过主线圈的电流大小。
通过互感器可以实现非接触式的电流测量，同时由于没有电气连接，可以实现高电压电流的测量，具有电气隔离作用，提高了测量的安全性。
总之，互感器通过电磁感应原理测量电流，通过在主线圈中产生磁场，使互感线圈中产生感应电动势，并通过测量电路进行测量，从而得知通过主线圈的电流大小。
实验十 互感电路参数的测量
实验十互感电路参数的测量一、实验目的1. 掌握互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。
2. 观察用不同材料作线圈芯以及两个线圈相对位置改变时，对互感的影响。
二、原理说明1. 判断互感线圈同名端判断两个耦合线圈的同名端在理论分析和实际工程中都具有重要的意义。
如电话机或变压器各绕组的首、末端等，都是根据同名端进行联接的。
⑴直流判别法如图10-1所示，当开关K闭合或断开瞬间，在L2中产生互感电势电压表指针会偏转。
若K闭合瞬间指针正偏，说明b端为高电位端，则L1的a端与L2的b端为同名端；若指针反偏，则a、b为异名端。
⑵等效阻抗判别法将两个耦合线圈L1和L2分别做两种不同的串联(a′与b和a′与b′相联)，用交流电桥重新测量不同串联方式的等效电感，阻抗较大的一种是顺向串联，相连的两个端点为异名端；反之，是反向串联，相连的两端点为同名端。
⑶交流判别法如图10-2所示，将两个绕组L1和L2的任意两端（如a′、b′端）联在一起，在其中的一个绕组（如L1）两端加一个低电压，另一绕组（如L2）开路，用交流电压表分别测出三个端电压U1、U2和U，若U=U1+U2，表明L1和L2为顺向串联，则a与b为异名端；若U=｜U1－U2｜，表明L1和L2为反向串联，a与b为同名端。
2. 两线圈互感系数M的测定(1)互感电势法在图10-2所示的L1侧施加低压交流电压U1，线圈L2开路，测出I1及U2。
根据互感电势E2M≈U20＝ωMI1，可求得互感系数为M＝U2 / ωI1(2)等效电感法将两个线圈分别做顺向和反向串联，并通以正弦电流，如图10-3所示，则()()[]()()[]⎩⎨⎧-+++'='++++=2M L L j ωr r I U 2M L L j ωr r I U 21212121令等效电感L=L 1+L 2+2M,L ’=L 1+L 2-2M 则互感系数M=(L-L ’)/4ω其中r 1和r 2可用欧姆表测得，再求出等效阻抗Z=I U 和z ’=''I U 从而求得等效电感L 和L ′，即可求出互感系数M 。
互感电路的测量数据处理
互感电路的测量数据处理一、引言互感电路是电子工程中常见的电路之一，它在各种电子设备中都有广泛的应用。
在实际应用中，我们需要对互感电路进行测量和数据处理，以确保其正常工作。
本文将介绍互感电路的测量数据处理方法。
二、互感电路的基本概念1. 互感器互感器是一种用于测量电流和磁场的传感器。
它由一个铁芯和线圈组成。
当通过线圈中的电流变化时，铁芯内部的磁场也会发生变化，从而产生一个感应电动势。
2. 互感互感是指两个线圈之间相互作用而产生的电压或电流变化。
当一个线圈中有交变电流时，它会产生一个交变磁场，这个磁场会穿过另一个线圈并在其中产生一个交变电动势。
3. 互感系数互感系数是指两个线圈之间相互作用时所产生的比例关系。
它等于两个线圈之间所产生的磁通量与其中一个线圈所通过的磁通量之比。
三、测量方法1. 串联法测量互感系数串联法是一种常用的测量互感系数的方法。
它利用串联电路中的电流和电压关系来计算互感系数。
具体实验步骤如下：（1）将两个线圈串联在一起，并连接到交流电源上。
（2）通过一个示波器观察两个线圈中的电压波形。
（3）通过一个电流表测量两个线圈中的电流大小。
（4）根据测得的电流和电压数据，计算出互感系数。
2. 感应法测量互感系数感应法是另一种常用的测量互感系数的方法。
它利用一个线圈产生磁场，另一个线圈在其中产生感应电动势来计算互感系数。
具体实验步骤如下：（1）将一个线圈连接到交流电源上，产生磁场。
（2）将另一个线圈放置在磁场中，并通过一个示波器观察其产生的感应电动势波形。
（3）根据观察到的波形数据，计算出互感系数。
四、数据处理方法1. 去除噪声在进行数据处理前，需要先对原始数据进行去噪处理。
可以使用数字滤波器或模拟滤波器来去除噪声。
2. 数据分析数据分析是指对测量数据进行分析和处理，以获取有用的信息。
可以使用各种数学方法来分析数据，如傅里叶变换、小波变换、自相关函数等。
3. 数据可视化数据可视化是指将处理后的数据以图形的形式呈现出来，以便更好地理解和分析。
8.1.5互感电路的基本概念 - 同名端的测量
+
V -
2'
如图电路，当闭合开关S时，i 增加：
di dt
>
0，u;
0
电压表正偏。
当2个线圈装在黑盒里，只引出 4 个端子，要确
定其同名端，就可以利用上面的结论来加以判断。
4.同名端的实验测定二：
1i
*2
*
1'
2'
对上述四个端子采用串联的方式测量，将不在同 一绕组两端的端子连接，以上图为例，将1ˊ分别与2 、2ˊ串联时，测量此时电感，比较两个电感的大小 ，若1ˊ与2ˊ串联时电感大于1ˊ与2串联时电感，则1ˊ 与2ˊ为同名端。
实验室同名端的测量
1.同名端测量的必要性
实验室中变压器经常采用手工绕制，有时，拿到 别人制作的变压器时只有四个出线端子，此时判断 同名端就显得尤为重要。
2.绕组判断
针对手工绕制的变压器四个出线端，可以采用万 用表测量出四个端子中哪两个端子为同一绕组。
3.同名端的实验测定一：
R S1i *
1'
*2
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实验八 互感电路测量
一、实验目的
1、学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。
2、理解两个线圈相对位置的改变，以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。
二、实验设备和器材
数字直流电压表 0～200 V
数字直流电流表 0～200 mA
交流电压表 0～500 V
交流电流表 0～5 A
空心互感线圈 N 1为大线圈，N 2为小线圈
自耦调压器 0～250 V
直流稳压电源 0～30 V
电阻器 30Ω/8W ，500Ω/2W
发光二极管 红或绿
粗、细铁棒、铝棒
变压器 36 V/220 V
三、实验原理与说明
1、判断互感线圈同名端的方法
（1）直流法：如实验图8-1所示，当开关K 闭合瞬间，若毫安表的指针正偏，则可断定“1”、“3”为同名端；指针反偏，则“1”、“4”为同名端。
（2）交流法：如实验图8-2所示，将两个绕组N 1和N 2的任意两端（如2、4端）连在一起，在其中一个绕组（如N 1）两端加一个低电压，另一绕组（如N 2）开路。
用交流电压表分别测出端电压U 13、U 12和U 34。
若U 13是两个绕组端电压之差，则1、3是同名端；若U 13是两绕组端电压之和，则1、4是异名端。
2、两线圈互感系数M 的测定
在实验图8-2的N 1侧施加低压交流电压U 1，测出I 1及U 2。
根据互感电势E 2M ≈U 2 = wMI 1，可算得互感系数为：1
2wI U M 。
3、耦合系数k 的测定
两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数k 来表示：
21L L M k
如实验图8-2所示，先在N 1侧加低压交流电压U 1，测出N 2侧开路时的电流I 1；然后再在N 2侧加电压U 2，测出N 1侧开路时的电流I 2，求出各自的自感L 1和L 2，即可算得k 值。
四、实验内容与步骤
1、分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名端
（1）直流法：实验线路如实验图8-3所示。
先将N 1和N 2两线圈的四个接线端子编以1、2和3、4序号。
将N 1、N 2同心地套在一起，并放入细铁棒。
U 为可调直流稳压电源，调至10 V 。
流过N 1侧的电流不可超过0.4 A （选用5 A 量程的数字电流表）。
N 2侧直接接入2 mA 量程的毫安表。
将铁棒迅速地拔出和插入，观察毫安表读数正、负的变化，来判定N 1和N 2两个线圈的同名端。
（2）交流法：本方法中，由于加在N 1上的电压仅2 V 左右，直接用屏内调压器很难调节，因此采用实验图8-4的线路来扩展调压器的调节范围。
图中W 、N 为主屏上的自耦调压器的输出端，B 为升压铁心变压器，此处作降压用。
将N 2放入N 1中，并在两线圈中插入铁棒。
A 为2.5 A 以上量程的交流电流表，N 2侧开路。
接通电源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约12 V 左右），使流过电流表的电流小于1.4 A ，然后用0～30 V 量程的交流电压表测量u 13、u 12和u 34，然后判定同名端。
拆去2、4连线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。
2、求互感系数M
拆除2、3连线，测u 1、i 1和u 2，计算出M 。
3、测电压和电流
将低压交流加在N2侧，使流过N2侧电流小于1 A ，N1侧开路，按步骤（2）测出u 2、i 2和u 1。
4、求耦合系数k
用万用表的R ×1挡分别测出N1和N2线圈的电阻值R1和R2，计算k 值。
5、观察互感现象
在实验图8-4中的N 2侧接入LED 发光二极管雨500Ω（电阻箱）串联的支路。
（1）将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察LED 亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。
（2）将两线圈改为并排放置，并改变其间距，以及分别或同时插入铁棒，观察LED 亮度的变化及仪表读数。
（3）改用铝棒替代铁棒，重复①、②的步骤，观察LED 的亮度变化，记录现象。
五、实验注意事项
1、整个实验过程中，注意流过线圈N 1的电流不得超过1.4 A ，流过线圈N 2的电流不得超过1 A 。
2、测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈N 2套在大线圈N 1中，并插入铁心。
3、作交流试验前，首先要检查自耦调压器，要保证手柄置在零位。
因实验时加在N 1上的电压只有2～3 V 左右，因此调节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。
六、预习思考题
1、用直流法判断同名端时，可否根据开关K 断开瞬间毫安表指针的正、反偏来判断同名端？
2、本实验用直流法判断同名端使用插、拔铁心时观察电流表的正、负读数变化来确定的（应如何确定），这与实验原理中所叙述的方法是否一致？
七、实验报告
1、总结对互感线圈同名端、互感系数的实验测试方法。
2、自拟测试数据表格，完成计算任务。
3、解释实验中观察到的互感现象。