第二章-電流互感器原理

1、0第二章電流互感器原理電流互感器是一種專門用作變換電流的特種變壓器。在正常工作條件下，其二次電流實(shí)質(zhì)上與一次電流成正比，而且在連接方向正確時，二次電流對一次電流的相位差接近于零。電流互感器的工作原理示于圖2?1?；ジ衅鞯囊淮卫@組串連在電力線路中，線路電流就是互感器的一次電流。互感器的二次繞組外部回路接有測量儀器、儀表或繼電保護(hù)、自動控制裝置。在圖2?1中將這些串聯(lián)的低電壓裝置的電流線圈阻抗以及連接線路的阻抗用一個集中的阻抗Zb表示。當(dāng)線

2、路電流，也就是互感器的一次電流變化時，互感器的二次電流也相應(yīng)變化，把線路電流變化的信息傳遞給測量儀器、儀表和繼電保護(hù)、自動控制裝置。根據(jù)電力線路電壓等級的不同，電流互感器的一、二次繞組之間設(shè)置有足夠的絕緣，以保證所有低壓設(shè)備與高電壓相隔離。電力線路中的電流各不相同，通過電流互感器一、二次繞組匝數(shù)比的配置，可以將不同的線路電流變換成較小的標(biāo)準(zhǔn)電流值，一般是5A或1A，這樣可以減小儀表和繼電器的尺寸，簡化其規(guī)格。所以說電流互感器的主要作用是

3、：①給測量儀器、儀表或繼電保護(hù)、控制裝置傳遞信息；②使測量、保護(hù)和控制裝置與高電壓相隔離；③有利于測量儀器、儀表和繼電保護(hù)、控制裝置小型化、標(biāo)準(zhǔn)化。第一節(jié)基本工作原理1.磁動勢和電動勢平衡方程式從圖2?1看出，當(dāng)一次繞組流過電流時，由于電磁感應(yīng)，在二次繞組中感應(yīng)出電1I?動勢，在二次繞組外部回路接通的情況下，就有二次電流流通。此時的一次磁動勢為2I?一次電流與一次繞組匝數(shù)N1的乘積，二次磁動勢為二次電流與二次繞組匝數(shù)1I?11NI?2I

4、?N2的乘積。根據(jù)磁動勢平衡原則，一次磁動勢除平衡二次磁動勢外，還有極小的一22NI?部分用于鐵心勵磁，產(chǎn)生主磁通。因此可寫出磁動勢平衡方程式m??，A(2?1)102211NININI?????式中?一次電流，A；1I??二次電流，A；2I??勵磁電流，A；0I?N1?一次繞組匝數(shù)；圖2?1電流互感器工作原理圖1?一次繞組2?鐵心3?二次繞組4?負(fù)荷2S??S1??1I?P1P22I?S1S2Zb2U?1U?3214m??2在二次負(fù)荷

5、一定的條件下，互感器的一次電流變化時，二次電流必然變化。當(dāng)一次電流增加時，鐵心中的主磁通增加，二次感應(yīng)電動勢增加使得二次電流增加，反之，若一次電流減小時，二次感應(yīng)電動勢減小，二次電流也相應(yīng)減小。鐵心主磁通變化所需之勵磁電流將依鐵心材料的磁化特性曲線而變化。簡單說來，電流互感器的一次電流取決于一次線路，互感器二次負(fù)荷的變化只引起一次繞組端電壓的變化，而不會引起一次電流的改變。這就是電流互感器的工作特點(diǎn)。所以在很多情況下可以把電流互感器看成

6、是恒電流源。在分析電流互感器的誤差特性時，我們注意的是一、二次電流的關(guān)系，而不考慮一次端電壓的變化。假如在鐵心中建立主磁通不需要勵磁電流，則式（2?1）變成，A02211??NINI??從而得出(2?5)1221NNII?這里的一次電流與二次電流之比稱為電流比，二次匝數(shù)與一次匝數(shù)之比稱為匝數(shù)比。式（2?5）說明電流互感器的電流比等于匝數(shù)比。當(dāng)然這是在忽略掉很小的勵磁電流的前提下成立的。將電流和匝數(shù)都用額定值表示，則額定電流比等于額定匝數(shù)

7、比，即(2?6)n12n2n1nnNNIIK??式中Kn?額定電流比；I1n、I2n?額定一次電流和額定二次電流，A；N1n、N2n?額定一次匝數(shù)和額定二次匝數(shù)。2.電流互感器的相量圖和等效電路圖圖2?2繪出了比較完整的電流互感器相量圖。這個相量圖是根據(jù)前面所述的工作原理繪出的，并將一次側(cè)各量折算到二次側(cè)，折算關(guān)系如下AAn00n11KIIKII????????VV1n11n1EKEUKU??????????????12n112n1XK