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山东睿姆电力讲解电流互感器的原理

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点击次数:130 更新时间:2022年11月02日16:53:20 打印此页 关闭

电流互感器简称CT,代号TA,是变换电流的设备,它将一次侧的大电流,按比例变为适合通过仪表或继电器使用的小电流,额定电流为5A或1A。

CT:Current transformer

一、工作原理

电流互感器原理是依据电磁感应原理从而研发出来的,由闭合铁心与绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,则连接在电源线上,线电流是互感器的一次电流。电流互感器二次侧绕组匝数较多,外部电路与测量仪表,仪表或继电保护及自动控制装置相连。

二、为什么二次侧不能断路

电流互感器是升压变压器,n1小,n2大。接入电路时,电流互感器是和要测量电流的回路串联的。因为一次侧一般仅有1到3匝(电缆或母线直穿或绕2~3匝),可以想象其反映在一次侧的阻抗很小。因此,原边的电流与电流互感器一次阻抗无关,等于被测量电路的电流。根据变压器原理可知,此时原边电流等于副边电流的n2/n1倍,因为n1小,所以实现了把大电流按比例缩小,从而方便测量的目的。例如500/5的电流互感器,n1/n2=I2/I1=1/100,副边电流是原边的百分之一。如果互感器是原边直接穿母线或者电缆的话,原边相当于1匝,副边有100匝。因为原边电流I1不由互感器决定,所以副边电流I2也不由互感器决定,可见,电流互感器是电流源

当电流互感器的二次负载是10VA的测量仪表时,副边负载阻抗约10/(5*5)=0.4欧姆。根据电流源的定义,可以认为互感器本身是一个5A的理想电流源和一个阻值较大的内阻的并联,内阻起到了分流的作用。

我们测量时,希望的是无论测量仪表的阻抗怎么变,只要在互感器负载范围内,电流大小都是恒定的,就是说变化量在精度范围内。这就要求并联内阻的阻值要远大于负载阻抗。同样假设精度0.5%,则副边内阻需在0.4/0.5%=80欧姆以上。此时负载阻抗只要在0.4欧姆之内变化(二次输出小于10VA),电流可认为基本恒定不变(等于原边被测量电流的百分之一)。

为方便计算,我们假设实际产品精度更好,内阻是100欧姆。

此时,反映在副边上的电压U2等于测量仪表两端电压,即U2=5*0.4=2V。电流源的并联内阻上也是2V。损耗=2*2/100=0.04瓦。以上为正常运行情况。

如果二次侧开路,即仪表阻抗为无穷大,则内阻R0上电流为5A,其两端电压U2=5*100=500V,损耗=5*5*100=2500W。

此时,互感器会严重发热,并因为电压太高,可能击穿损坏。

所以,电流互感器不能开路。但二次侧短路是可以的,因为如果短路,输出电流不变,仍为5A,内阻上电流为0,损耗为0。互感器不受影响。

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