電流互感器產(chǎn)生的輸出與流過(guò)初級(jí)繞組的電流成比例，這是由于初級(jí)電壓上的恒定電位

電流互感器（CT），是一種“儀表變壓器”，設(shè)計(jì)用于在其次級(jí)繞組中產(chǎn)生交流電流，該交流電流與其初級(jí)繞組中測(cè)量的電流成比例。 電流互感器將高壓電流降低到更低的值，并提供一種使用標(biāo)準(zhǔn)電流表安全監(jiān)控AC傳輸線中流動(dòng)的實(shí)際電流的便捷方式。基本電流互感器的工作原理與普通電壓互感器略有不同。

典型電流互感器

與之前看到的電壓或電源變壓器不同，電流互感器僅包含一個(gè)或幾個(gè)匝數(shù)作為其初級(jí)繞組。該初級(jí)繞組可以是單個(gè)扁平繞組，纏繞在磁芯上的重型繞線圈，也可以是通過(guò)中心孔放置的導(dǎo)體或匯流條，如圖所示。

由于這種類(lèi)型的布置，電流互感器通常也被稱(chēng)為“串聯(lián)變壓器”，因?yàn)槌跫?jí)繞組從不超過(guò)很少的匝數(shù)，與供電負(fù)載的載流導(dǎo)體串聯(lián)。

次級(jí)然而，繞組可能有大量的線圈匝纏繞在低損耗磁性材料的疊片鐵芯上。該磁芯具有較大的橫截面積，因此使用小得多的橫截面積導(dǎo)線產(chǎn)生的磁通密度較低，這取決于在試圖輸出恒定電流時(shí)必須降低多少電流，而與連接無(wú)關(guān)。負(fù)載。

次級(jí)繞組將以電流表的形式向短路或電阻負(fù)載提供電流，直到次級(jí)繞組中感應(yīng)的電壓大到足以使磁芯飽和或?qū)е逻^(guò)電壓擊穿失敗。

與電壓互感器不同，電流互感器的初級(jí)電流不依賴(lài)于次級(jí)負(fù)載電流，而是由外部負(fù)載控制。對(duì)于較大的初級(jí)電流額定值，次級(jí)電流通常額定為標(biāo)準(zhǔn)1安培或5安培。

有三種基本類(lèi)型的電流互感器：傷口，環(huán)形和bar。

繞組電流互感器 - 變壓器初級(jí)繞組與導(dǎo)體串聯(lián)連接，導(dǎo)體承載在電路中流動(dòng)的測(cè)量電流。次級(jí)電流的大小取決于變壓器的匝數(shù)比。

環(huán)形電流互感器 - 這些不包含初級(jí)繞組。相反，承載在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的電流的線穿過(guò)環(huán)形變壓器中的窗口或孔。一些電流互感器有一個(gè)“分裂鐵芯”，可以打開(kāi)，安裝和關(guān)閉，而無(wú)需斷開(kāi)它們所連接的電路。

棒式電流互感器 - 這電流互感器的類(lèi)型使用主電路的實(shí)際電纜或母線作為初級(jí)繞組，相當(dāng)于單匝。它們與系統(tǒng)的高工作電壓完全絕緣，通常用螺栓固定在載流裝置上。

電流互感器可降低或“降壓”電流水平從數(shù)千安培下降到已知比率的標(biāo)準(zhǔn)輸出，正常運(yùn)行時(shí)為5安培或1安培。因此，小型且精確的儀器和控制設(shè)備可以與CT一起使用，因?yàn)樗鼈兣c任何高壓電力線絕緣。電流互感器有各種計(jì)量應(yīng)用和用途，例如瓦特表，功率因數(shù)表，電能表，保護(hù)繼電器，或磁路斷路器或MCB的跳閘線圈。

電流互感器

通常，電流互感器和電流表一起用作匹配對(duì)，其中電流互感器的設(shè)計(jì)是例如，提供對(duì)應(yīng)于電流表上的滿量程偏轉(zhuǎn)的最大二次電流。在大多數(shù)電流互感器中，初級(jí)和次級(jí)繞組中的兩個(gè)電流之間存在近似的反向匝數(shù)比。這就是為什么CT的校準(zhǔn)通常用于特定類(lèi)型的電流表。

大多數(shù)電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)額定值為5安培，初級(jí)和次級(jí)電流表示為比例如100 / 5。這意味著初級(jí)電流比次級(jí)電流大20倍，因此當(dāng)100安培流入初級(jí)導(dǎo)體時(shí)，它將導(dǎo)致5安培流入次級(jí)繞組。比如500/5的電流互感器，在初級(jí)導(dǎo)體中將產(chǎn)生5安培的500安培，大于100倍。

通過(guò)增加次級(jí)繞組的數(shù)量，Ns，二次電流可以是比測(cè)量的初級(jí)電路中的電流小得多，因?yàn)楫?dāng)Ns增加時(shí)，Is下降了一定比例的量。換句話說(shuō)，初級(jí)和次級(jí)繞組中的匝數(shù)和電流以反比例相關(guān)。

電流互感器與任何其他變壓器一樣，必須滿足安匝方程式，我們從雙繞組電壓互感器教程中知道這個(gè)匝數(shù)比等于：

我們得到：

當(dāng)前比率將設(shè)定匝數(shù)比和主要通常由一個(gè)或兩個(gè)匝組成，而次要匝數(shù)可以有幾百匝，初級(jí)和次級(jí)之間的比例可能非常大。例如，假設(shè)初級(jí)繞組的額定電流為100A。次級(jí)繞組的標(biāo)準(zhǔn)額定值為5A。然后，初級(jí)和次級(jí)電流之間的比率為100A至5A，或20：1。換句話說(shuō)，初級(jí)電流比次級(jí)電流大20倍。

但應(yīng)注意，額定電流為100/5的電流互感器與額定電流為20/1的電流互感器不同。細(xì)分為100/5。這是因?yàn)?00/5的比率表示“輸入/輸出電流額定值”而不表示初級(jí)電流與次級(jí)電流的實(shí)際比率。另請(qǐng)注意，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組中的匝數(shù)和電流是相反的比例。

但是，通過(guò)修改初級(jí)繞組匝數(shù)比可以實(shí)現(xiàn)電流互感器匝數(shù)比的相對(duì)較大的變化。 CT的窗口，其中一個(gè)主要轉(zhuǎn)彎等于一次通過(guò)并且多次通過(guò)窗口導(dǎo)致電氣比率被修改。

因此，例如，具有300 / 5A關(guān)系的電流互感器如圖所示，通過(guò)使主要主導(dǎo)體穿過(guò)其內(nèi)部窗口兩到三次，可以將其轉(zhuǎn)換為150 / 5A或甚至100 / 5A中的另一個(gè)。這允許更高值的電流互感器在較小的初級(jí)電流線上使用時(shí)為電流表提供最大輸出電流。

電流互感器初級(jí)匝數(shù)比

電流互感器示例No1

條形電流互感器，其初級(jí)繞組為1匝，次級(jí)繞組為160匝，用于標(biāo)準(zhǔn)范圍的電流表，內(nèi)阻為0.2Ω。當(dāng)初級(jí)電流為800安培時(shí)，電流表需要提供滿量程偏轉(zhuǎn)。計(jì)算電流表上的最大次級(jí)電流和次級(jí)電壓。

次級(jí)電流：

電流表電壓：

我們可以看到，由于電流互感器的次級(jí)連接電流表，它有一個(gè)非常小的在整個(gè)初級(jí)電流下，次級(jí)繞組兩端的電壓降僅為1.0伏。

然而，如果電流表被移除，則次級(jí)繞組有效地變?yōu)殚_(kāi)路，因此變壓器用作升壓變壓器。這部分是由于二次磁芯中磁化磁通量的非常大的增加，因?yàn)榇渭?jí)漏電抗會(huì)影響次級(jí)感應(yīng)電壓，因?yàn)榇渭?jí)繞組中沒(méi)有相反的電流來(lái)防止這種情況。

結(jié)果在次級(jí)繞組中感應(yīng)的非常高的電壓等于：在次級(jí)繞組上產(chǎn)生的Vp（Ns / Np）。因此，例如，假設(shè)我們上面的電流互感器用于480伏地對(duì)三相電力線。因此：

這種高電壓是因?yàn)槌跫?jí)和次級(jí)繞組的每匝電壓比幾乎是恒定的并且當(dāng)Vs = Ns * Vp時(shí)，Ns和Vp的值是高值，因此Vs非常高。

因此，電流互感器不應(yīng)保持開(kāi)路或在無(wú)負(fù)載情況下運(yùn)行當(dāng)主要初級(jí)電流流過(guò)它時(shí)，就像變壓器不應(yīng)該短路一樣。如果要拆除電流表（或負(fù)載），應(yīng)首先在次級(jí)端子之間進(jìn)行短路，以消除電擊風(fēng)險(xiǎn)。

這種高電壓是因?yàn)榇渭?jí)開(kāi)路時(shí)變壓器的鐵芯工作在高飽和度，沒(méi)有任何阻止它，它產(chǎn)生一個(gè)異常大的二次電壓，在我們上面的簡(jiǎn)單例子中，這是在76.8kV !.如果意外觸碰CT的端子，這種高次級(jí)電壓可能會(huì)損壞絕緣層或?qū)е掠|電。

手持式電流互感器

現(xiàn)在有許多特殊類(lèi)型的電流互感器可供選擇。可用于測(cè)量電路負(fù)載的流行和便攜式稱(chēng)為“鉗形表”，如圖所示。

鉗形儀表在載流導(dǎo)體周?chē)蜷_(kāi)和關(guān)閉，并通過(guò)確定其周?chē)拇艌?chǎng)來(lái)測(cè)量其電流通常在數(shù)字顯示器上提供快速測(cè)量讀數(shù)而無(wú)需斷開(kāi)或打開(kāi)電路。

除了手持式鉗式CT，還提供分體式電流互感器，其一端可拆卸，以便負(fù)載導(dǎo)體或匯流條不必?cái)嚅_(kāi)連接即可安裝。這些可用于測(cè)量100至5000安培的電流，方形窗口尺寸從1“到超過(guò)12”（25到300mm）。

然后總結(jié)一下，電流互感器， （CT）是一種儀器變壓器，用于通過(guò)磁介質(zhì)將初級(jí)電流轉(zhuǎn)換為次級(jí)電流。其次級(jí)繞組提供大大降低的電流，可用于檢測(cè)過(guò)流，欠流，峰值電流或平均電流條件。

電流互感器初級(jí)線圈始終與主導(dǎo)線串聯(lián)連接它也被稱(chēng)為串聯(lián)變壓器。額定二次電流額定值為1A或5A，便于測(cè)量。結(jié)構(gòu)可以是一個(gè)單一的初級(jí)轉(zhuǎn)彎，如環(huán)形，圓環(huán)式或棒型，或少數(shù)繞組初級(jí)繞組，通常用于低電流比。

電流互感器旨在用作比例電流裝置。因此，電流互感器的次級(jí)繞組不應(yīng)該在開(kāi)路中工作，就像電壓互感器不應(yīng)該短路一樣。

通電的二次回路開(kāi)路會(huì)產(chǎn)生很高的電壓電流互感器，如果要在移除系統(tǒng)之前移除電流表或不使用CT時(shí)，必須將其端子短路。

在下一個(gè)關(guān)于變形金剛的教程中，我們將看看會(huì)發(fā)生什么當(dāng)我們將星形或三角形配置的三個(gè)變壓器連接在一起時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)更大的電力變壓器，稱(chēng)為三相變壓器，用于提供三相電源。