電流互感器的工作原理

電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器是把一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來(lái)測(cè)量，二次側(cè)不可開(kāi)路。

電流互感器的主要所用是用來(lái)將交流電路中的大電流轉(zhuǎn)換為一定比例的小電流(我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為5安倍)，以供測(cè)量和繼電保護(hù)之用。大家應(yīng)該知道在發(fā)電、變電、輸電、配電過(guò)程中由于用電設(shè)備的不同，電流往往從幾十安到幾萬(wàn)安都有，而且這些電路還可能伴隨高壓。那么為了能夠?qū)@些線路的電路進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量，同時(shí)又要解決高壓、高電流帶來(lái)的危險(xiǎn)，這時(shí)就需要用到電流互感器了。有些人可能見(jiàn)過(guò)電工用的鉗形表，這是一種用來(lái)測(cè)量交流電流的設(shè)備，它那個(gè)“鉗”便是穿心式電流互感器。

電流互感器由一次線圈、二次線圈、鐵心、絕緣支撐及出線端子等組成。電流互感器的鐵心由硅鋼片疊制而成，其一次線圈與主電路串聯(lián)，且通過(guò)被測(cè)電流I1，它在鐵心內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，使二次線圈感應(yīng)出相應(yīng)的二次電流I2。如將勵(lì)磁損耗忽略不計(jì)，則I1n1=I2n2，其中n1和n2分別為一、二次線圈的匝數(shù)。電流互感器的變流比K=I1/I2=n2/n1。

由于電流互感器的一次線圈連接在主電路中，所以一次線圈對(duì)地必須采取與一次線路電壓相適應(yīng)的絕緣材料，以確保二次回路與人身的安全。二次回路由電流互感器的二次線圈、儀表以及繼電器的電流線圈串聯(lián)組成。電流互感器大致可分為兩類(lèi)，測(cè)量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。

電流互感器的原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理，它的一次繞組經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。

在理想的電流互感器中，如果假定空載電流Ⅰ0=0，則總磁動(dòng)勢(shì)Ⅰ0N0=0，根據(jù)能量守恒定律，一次繞組磁動(dòng)勢(shì)等于二次繞組磁動(dòng)勢(shì)，即Ⅰ1NI=-Ⅰ2N2。即電流互感器的電流與它的匝數(shù)成反比，一次電流對(duì)二次電流的比值Ⅰ1/Ⅰ2稱(chēng)為電流互感器的電流比。當(dāng)知道二次電流時(shí)，乘上電流比就可以求出一次電流，這時(shí)二次電流的相量與一次電流的相量相差1800。

電流互感器的特點(diǎn)

所謂的電流互感器，一般是由閉合鐵心、繞組根據(jù)電磁感應(yīng)原理構(gòu)成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)相對(duì)較少，需要串聯(lián)在電流線路中，所有電流從一次側(cè)繞組流過(guò)。而二次側(cè)繞組的匝數(shù)較多，其串聯(lián)于回路保護(hù)和儀表測(cè)量時(shí)，電流互感器的二次測(cè)回路形式為閉合狀態(tài)。所以能夠看出，較低的串聯(lián)線圈阻抗存在于測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，類(lèi)似于變壓器的短路運(yùn)行。實(shí)際上就相當(dāng)于將一次側(cè)大電流通過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)化為二次側(cè)小電流，同時(shí)能夠充分利用，不允許二次側(cè)中存在有開(kāi)路問(wèn)題。通常5A或1A的額定電流存在于電流互感器的二次側(cè)中。由于二次側(cè)開(kāi)路會(huì)有較高的電壓產(chǎn)生，對(duì)運(yùn)行人員和設(shè)備產(chǎn)生直接影響，所以運(yùn)行中的電流互感器二次回路不允許開(kāi)路。

為了使工作人員在接觸繼電器和測(cè)量?jī)x表的安全性得到保障，需要將可靠的接地置于電流互感器二次側(cè)內(nèi)，一般情況下斷開(kāi)電流互感器的二次回路前，需要用銅線短接二次端子。電流互感器通常分為兩種形式，一種是電磁式，另一種是電容式，它的一次繞組在電力線路中直接串聯(lián)，被測(cè)線路的電流直接影響著一次繞組中的電流。電力部門(mén)要將短路開(kāi)關(guān)預(yù)留在二次側(cè)，假如出現(xiàn)開(kāi)路，需要將電路負(fù)載及時(shí)撤掉，隨后停電進(jìn)行處理，等處理完以后才能夠進(jìn)行使用。與此同時(shí)，根據(jù)串聯(lián)原則，電流互感器的接線必須將二次繞組串聯(lián)于繼電器或測(cè)量?jī)x表的電流線圈中。

審核編輯黃昊宇