电压负荷箱的基本原理及应用

根据变压器阻抗折算原理，只要用一个负荷导纳组合元件，加上一个多变比的电压互感器，通过不同的电压比和相应的导纳折算关系，就可制成具有多种额定电压的电压负荷箱，这就是互感器式电压负荷箱，其原理线路如图3-3所示，实际上也就是电压互感器的原理线路。图中T为电压互感器，U1、U2分别为互感器的一次和二次电压，YD为导纳元件，接在互感器的二次。如果略去电压互感器给负荷箱带来的误差，那么二次负荷YD通过互感器的折算关系，在一次得到折算后的导纳Y，就是电压负荷箱的负荷导纳，电压互感器的额定一次电压就是电压负荷箱的额定电压。改变二次绕组N2的匝数，即改变折算系数，就可以得到不同的负荷导纳值；改变一次绕组N1的匝数，就可以改变负荷箱的额定电压，也相应改变了负荷导纳值，但是负荷箱的容量不变。

图3-4为互感器式电压负荷箱的等值电路，也就是电压互感器的等值线路。图中和分别为互感器的一次电压、一次电流和二次电压、二次电流；Z1、Z′2为一次绕组和二次绕组的内阻抗；、Ym为励磁电流和励磁导纳；其中除Ym随电压上升小于按比例上升）而减小外，Z1、Z′2和YD均为常数。右上角“′”为二次折算一次之值，对于阻抗，折算系数为一次绕组匝数与二次绕组匝数平方之比值，即对于导纳，折算系数KY为了减小负荷箱的误差，要求Z1≪1/Ym，I0Z1≪I2ZD。这样，图3-4的等值电路可以简化为图3-5。两图符号意义相同，其中ZD为负荷阻抗，ZD=1/YD。

由图3-5可见：

将电压互感器的空载复数误差εk=-Z1Ym，负荷复数误差εf=-（Z′1+Z2）YD，代入式（3-7），得到：

图3-4　互感器式电压负荷箱等值电路(www.xing528.com)

图3-5　互感器式电压负荷箱简化等值电路

如果εk=0，εf=0，则

为了满足电压负荷箱±3%的准确度，要求负荷箱互感器负荷误差和励磁导纳均小于1%。但是在负荷箱的最大容量100VA或150VA下，要求εf＜1，就必需减小绕组匝数，从而使Ym增大，在负荷箱最小容量1.25VA下，就无法满足Ym＜1%Y′D。反之，如果增加绕组匝数，满足Ym＜1%Y′D，则无法满足εf＜1。

如果Z′1和Z2固定不变，那么可以将它们在ZD中扣除，但是随着互感器匝数的改变，一次绕组内阻R′1按等值电阻设计，可保持常数，而Z2近似与二次绕组匝数成正比，不可能保持常数。

这就给互感器式电压负荷箱的实际应用带来了一定的困难。