仿真负荷箱电压转换器原理及误差分析

仿真负荷箱电压转换器，是按照仿真电压负荷箱的原理，将额定电压为Un=100V的普通电压负荷箱，通过电压转换器，转换成具有相同容量和功率因数的其他额定电压为U2n的负荷箱。而仿真电压负荷箱的原理，就是在被检电压互感器及其同电压比的辅助互感器的二次，输入一个二次负荷电流，在被检互感器的二次电压下，获得相应的负荷容量和功率因数。因此，仿真负荷箱电压转换器就是将原来额定电压Un下，负荷箱的电流，通过电流互感器转换为，并令

电压转换器即电流互感器的电流比应为仿真负荷箱的额定电压与原电压负荷箱的额定电压之比，即

原理线路如图3-10所示。图中Px为被检互感器，其二次电压U2不等于100V，Pa为辅助互感器，其电压比与Px相同，同时二次还有电压为Un的抽头，接额定电压为Un的负荷箱Y产生负荷箱电流；TZ为电压转换器，将电流转换为，通过Px和Pa的二次；使Px得到仿真负荷。而辅助互感器的仿真负荷为还有通过负荷箱的真负荷和两电流方向相反，容量相等相反，这时辅助互感器的负荷近似为零。

图3-10　仿真负荷箱电压转换器原理线路

电压转换器给负荷箱带来的误差主要有附加阻抗和附加负荷容量两项：

1.转换器附加阻抗即一次输入阻抗

转换器即电流互感器一次串联在100V电压负荷箱回路，其输入阻抗ZP即一次内阻抗与折算至一次的二次内阻抗之复数和，使负荷箱的负荷导纳Y减小，规定ZP最大不超过0.5Ω，负荷箱导纳最大为Y=0.01S（即100VA），因此ZP带来的最大误差为

即导纳Y减小了0.5%，可略去不计。随着容量下降即Y减小，误差εZ按比例减小。如Y=0.001S（即10VA），εZ=-0.05%，更可略去不计。

采用自耦式电流互感器，可以减小内阻抗ZP。

2.转换器附加负荷容量即电流比的误差

转换器附加负荷容量与检定电压互感器时差压回路附加负荷相同，即对于0.5级

式中 ΔU——被检互感器与辅助互感器的差压；

ΔI——差压回路电流即转换器铁心的励磁电流；

Ym——转换器励磁导纳。(www.xing528.com)

当被检互感器的准确级为0.5级，且辅助互感器空载误差小于0.1%时，差压ΔU≤0.5%U2n；0.5级互感器的负荷容量一般不低于20VA，如附加负荷容量ΔS＜0.1VA，带来的误差小于0.5%，即可略去不计。

由式（3-20）得到转换器的励磁导纳：

式中折算至U2n=100V，Ym＜0.002S。

当被检互感器为0.2级，差压ΔU≤0.2%U2n，附加负荷容量为：

在最小负荷5VA下，带来的误差为0.8%，也可略去不计。

转换器实际上是一台电流互感器，励磁电流就是其误差电流，折算至二次IP=1A（相当于U2n=100V，容量100VA）的励磁电流，由式（3-20）和（3-21）得到：

这时电流互感器的等值二次负荷阻抗为

电流互感器的误差

即当折算至二次电流为1A时，电流互感器的等值二次负荷为0.5Ω，在此负荷下，电流互感器的误差应小于0.1%。

当负荷箱容量为20VA，即二次电流为0.2A时，电流互感器的等值二次负荷为2.5Ω，在此负荷下，电流互感器的误差εI＜0.5%。

同样，当被检互感器为0.2级，容量为5VA时，电流互感器二次电流为0.05A，等值二次负荷为4Ω，ΔI＜0.0004A，在此负荷下，电流互感器的误差εI＜0.8%。

从以上可见，用附加负荷容量计算转换器的误差与计算电流互感器的误差，结果完全相同，因为二者都取决于励磁电流ΔI。

采用高导磁的铁镍合金铁心，不仅可减小励磁电流ΔI，而且其线性度也好。