電流互感器簡稱CT,代號TA,是變換電流的設備,它將一次側的大電流,按比例變為適合通過儀表或繼電器使用的小電流,額定電流為5A或1A。
CT:Current transformer
一、工作原理
電流互感器原理是依據電磁感應原理從而研發出來的,由閉合鐵心與繞組組成。它的一次側繞組匝數很少,則連接在電源線上,線電流是互感器的一次電流。電流互感器二次側繞組匝數較多,外部電路與測量儀表,儀表或繼電保護及自動控制裝置相連。
二、為什么二次側不能斷路
電流互感器是升壓變壓器,n1小,n2大。接入電路時,電流互感器是和要測量電流的回路串聯的。因為一次側一般僅有1到3匝(電纜或母線直穿或繞2~3匝),可以想象其反映在一次側的阻抗很小。因此,原邊的電流與電流互感器一次阻抗無關,等于被測量電路的電流。根據變壓器原理可知,此時原邊電流等于副邊電流的n2/n1倍,因為n1小,所以實現了把大電流按比例縮小,從而方便測量的目的。例如500/5的電流互感器,n1/n2=I2/I1=1/100,副邊電流是原邊的百分之一。如果互感器是原邊直接穿母線或者電纜的話,原邊相當于1匝,副邊有100匝。因為原邊電流I1不由互感器決定,所以副邊電流I2也不由互感器決定,可見,電流互感器是電流源。
當電流互感器的二次負載是10VA的測量儀表時,副邊負載阻抗約10/(5*5)=0.4歐姆。根據電流源的定義,可以認為互感器本身是一個5A的理想電流源和一個阻值較大的內阻的并聯,內阻起到了分流的作用。
我們測量時,希望的是無論測量儀表的阻抗怎么變,只要在互感器負載范圍內,電流大小都是恒定的,就是說變化量在精度范圍內。這就要求并聯內阻的阻值要遠大于負載阻抗。同樣假設精度0.5%,則副邊內阻需在0.4/0.5%=80歐姆以上。此時負載阻抗只要在0.4歐姆之內變化(二次輸出小于10VA),電流可認為基本恒定不變(等于原邊被測量電流的百分之一)。
為方便計算,我們假設實際產品精度更好,內阻是100歐姆。
此時,反映在副邊上的電壓U2等于測量儀表兩端電壓,即U2=5*0.4=2V。電流源的并聯內阻上也是2V。損耗=2*2/100=0.04瓦。以上為正常運行情況。
如果二次側開路,即儀表阻抗為無窮大,則內阻R0上電流為5A,其兩端電壓U2=5*100=500V,損耗=5*5*100=2500W。
此時,互感器會嚴重發熱,并因為電壓太高,可能擊穿損壞。
所以,電流互感器不能開路。但二次側短路是可以的,因為如果短路,輸出電流不變,仍為5A,內阻上電流為0,損耗為0。互感器不受影響。