电流互感器原理

　　电磁式电流互感器原理

　　电流互感器的主要所用是用来将交流电路中的大电流转换为一定比例的小电流（我国标准为5安倍），以供测量和继电保护只之用。大家应该知道在发电、变电、输电、配电过程中由于用电设备的不同，电流往往从几十安到几万安都有，而且这些电路还可能伴随高压。那么为了能够对这些线路的电路进行监控、测量，同时又要解决高压、高电流带来的危险，这时就需要用到电流互感器了。有些人可能见过电工用的钳形表，这是一种用来测量交流电流的设备，它那个“钳”便是穿心式电流互感器。

　　电流互感器

　　电流互感器的结构如下右图所示，可用它扩大交流电流表的量程。在使用时，它的原线圈应与待测电流的负载线路相串联，副边线圈则与电流表串接成闭合回路，如图中右边的电路图所示。

　　电流互感器的原线圈是用粗导线绕成，其匝数只有一匝或几匝，因而它的阻抗极小。原线圈串接在待测电路中时，它两端的电压降极小。副线圈的匝数虽多，但在正常情况下，它的电动势E2并不高，大约只有几伏。

　　1普通电流互感器结构原理

　　电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。（〕其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流()通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流()；二次绕组的匝数(N2)较多，与

　　仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路，见图1。

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　图1普通电流互感器结构原理图

　　由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比：。电流互感器实际运行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。

　　穿心式电流互感器结构原理

　　穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流(负荷电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路，见图2。

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　穿心式电流互感器结构原理图

　　由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比：。〔)

　　式中I1——穿心一匝时一次额定电流；

　　n——穿心匝数。

　　3特殊型号电流互感器

　　3.1多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，见图3。

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　图3多抽头电流互感器原理图

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　例如二次绕组增加两个抽头，K1、K2为100/5，K1、K3为75/5，K3、K4为50/5等。〔]此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比，调换二次接线端子的接线来改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。

　　3.2不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组，而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组，以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要，见图4。

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　图4不同变比电流互感器原理图

　　例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准确，要求变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右)，准确度等级高一些(如1K1、1K2为200/5、0.2级)；而用电设备的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大，则要求变比较大一些，准确度等级可以稍低一点(如2K1、2K2为300/5、1级)。

　　3.3一次绕组可调，二次多绕组电流互感器。这种电流互感器的特点是变比量程多，而且可以变更，多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段，分别穿过互感器的铁心，二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接，通过变更连接片的位置，使一次绕组形成串联或并联接线，从而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组，随着一次绕组连接片位置的变更，一次绕组匝数相应改变，其变比也随之改变，这样就形成了多量程的变比，见图5(图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连接片)。

　　互感器原理电流互感器结构及原理

　　带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级，可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等，以满足各自不同的使用要求。（）例如当电流互感器一次绕组串联时(图5a)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为300/5，1K1、1K3，2K1、2K3为150/5；当电流互感器一次绕组并联时(图5－5b)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为600/5，1K1、1K3，2K1、2K3为300/5。其接线图和准确度等级标准在铭牌上或使用说明书中。

　　零序电流互感器原理

　　电子式电流互感器原理

　　一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能，主要包含电压传感器与电流传感器。

　　单独用于测量电流的电子式互感器就称为电子式电流互感器。

　　电子式电流互感器可分为以下几类:

　　(1)光学电流互感器。是指采用光学器件作被测电流传感器，光学器件由光学玻璃、全光纤等构成。传输系统用光纤，输出电压大小正比于被测电流大小。由被测电流调制的光波物理特征，可将光波调制分为强度调制、波长调制、相位调制和偏振调制等。

　　(2)空心线圈电流互感器。又称为Rogowski线圈式电流互感器。空心线圈往往由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非铁磁材料，其相对磁导率与空气的相对磁导率相同，这是空心线圈有别于带铁心的电流互感器的一个显著特征。

　　(3)铁心线圈式低功率电流互感器(LPCT)。它是传统电磁式电流互感器的一种发展。其按照高阻抗电阻设计，在非常高的一次电流下，饱和特性得到改善，扩大了测量范围，降低了功率消耗，可以无饱和的高准确度测量高达短路电流的过电流、全偏移短路电流，测量和保护可共用一个铁心线圈式低功率电流互感器，其输出为电压信号。

　　电容式互感器

　　电容式电压互感器利用若干个电容器串联，利用电容器串联分压的原理（等同于电阻串联分压），抽取某个电容器上的电压，再经变压器变压，以电容比换算出电压比。