电流互器电流互感器原理

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电流互器电流互感器原理

2020-03-03 07:25:14 来源：朵拉利品网

1, 电流互感器原理

作用
电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。
使用
1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载串联
2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故
3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。电流互感器在正常工作时，二次侧近似于短路，若突然使其开路，则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值，铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波，其值可达到数千甚至上万伏，危机工作人员的安全及仪表的绝缘性能。另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。如图l中K0，在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。
4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2~8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置
5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中
6）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧
7）为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
互感器原理
在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
较早前，显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。现在的电量测量大多数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。）
微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。如图绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。
微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。
Kn=I1n/I2n
微型电流互感器大致可分为两类，测量用电流互感器和保护用电流互感器。

2, 求电流互感器的计算公式

互感器的变流比为60/5，就是说一次电流为60A的时候，产生的二次电流为5A，这是一次导线穿绕圆环形的铁心为一匝的时候。
现在二次所接的电流表为15/5A，就是通入表中的电流为5A的时候，表盘的指示数为满偏转15A，这应该是一次线路实际应有的电流值。
但是，该电流互感器在60A的时候，才能产生二次电流5A，在一次为15A的时候，它只能产生15*(5/60)=5/4A的电流，这样小的电流显然不能使电流表发生满偏转，不能指示到15A的位置上。
怎么能做到满偏转15A呢？这时一次就需要有60A的电流流过，这可以把一次导线穿过环形铁心60/15=4次（匝）来达到（因为电流互感器，I1w1=I2w2，一次与二次的磁势平衡，匝数w1增大了，电流I1就下降了）。就是，虽然线路上实际只有15A的电流，但是在电流互感器的一次绕组中相当有60A的电流，其二次绕组中就会出现5A的电流，于是表针就满偏转了，就指示到15A的位置上了。
计算：一次导线穿过环形铁心的次数（匝数）=电流互感器的一次额定电流（穿入1匝的时候）/电流表的满偏转电流标示值。本例：60/15=4匝。希望您能理解。

3, 电流互感器的作用是什么？

电流互感器的作用为了保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流，供给测量仪表和保护装置使用。
在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。
所以电流互感器会分为测量用电流互感器和保护用电流互感器；测量用电流互感器的作用是用来计量（计费）和测量运行设备电流的；保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。
电流互感器使用注意事项电流互感器运行时，副边不允许开路。原因如下： 1、电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通Φ1; 2、电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通Φ2; 3、电流互感器铁芯合磁通： Φ = Φ1 + Φ2; 4、因为Φ1、Φ2方向相反，大小相等，互相抵消，所以 Φ = 0; 5、若二次开路，即 I2 = 0 ，则：Φ = Φ1，电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电； 6、若二次开路，即 I2 = 0 ，则：Φ = Φ1，Φ在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作人员生命安全； 7、电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危险而采取的保护措施；
因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。

名词解释

电流

科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培（安德烈·玛丽·安培，1775年—1836年，法国物理学家、化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名），简称“安”，符号 “A”，也是指电荷在导体中的定向移动。导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电子数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。