互感器式电流负荷箱基本原理及等效电路分析

不同的额定电流必须配以不同阻抗值的电流负荷箱。因此使电流负荷箱需要由很多电阻元件和感抗元件组成，这不仅给负荷箱的制作带来了困难，而且使用也不方便。

根据变压器阻抗折算原理，只要用一个负荷阻抗组合元件，加上一个多变比的电流互感器，通过不同的电流比和相应的阻抗折算关系，就可制成具有多种额定电流和不同负荷的电流负荷箱，这就是互感器式电流负荷箱，其原理线路如图4-2所示，实际上也就是电流互感器的原理线路。图中T为互感器，和分别为一次和二次电流，ZP为阻抗元件，接在互感器的二次。如果略去电流互感器的误差和内阻抗不计，那么二次负荷ZP通过互感器的折算关系，在一次得到折算后的阻抗Z，就是电流负荷箱的负荷阻抗。电流互感器的额定一次电流就是电流负荷箱的额定电流。改变二次绕组匝数N2，即改变折算系数，就可得到不同的负荷阻抗值Z。改变一次绕组匝数N1，就可以改变负荷箱的额定电流，也相应改变了负荷阻抗值Z，但负荷的容量不变。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、Z2为一次绕组和二次绕组的内阻抗；、Zm为励磁电流和励磁阻抗；其中除Zm随电流上升而增大外，Z1、Z′2和Z′P均为常数。右上角“′”为二次折算一次之值，折算系数为一次绕组匝数与二次绕组匝数平方之比值，即

图4-2　互感器式电流负荷箱原理线路

图4-3　电流互感器等值线路

图4-3为互感器式电流负荷箱的等值电路，也就是电流互感器的等值线路。图中

由等值电路即可求得负荷阻抗Z与阻抗元件ZP之间的关系。(www.xing528.com)

式中 ε——电流互感器的复数误差。

电流负荷箱的准确度为±3%，如果设计电流互感器的误差ε≤1%，这是比较容易做到的，那么ε可略去不计，式（4-6）就简化为：

如果设计时，能够做到Z1≪Z′P，Z2≪ZP，则式（4-8）又可进一步简化为：

这样，设计和制作互感器式电流负荷箱就非常方便。

但是，实际上由于互感器要有—定的准确度，且体积又不能太大，所以N1和N2的匝数不能太少，也不能用很粗的导线绕制，Z1和Z′2的阻抗值就不可能太小。Z1和Z′2的存在，且其阻抗折算值随着绕组匝数的改变而改变，这就给互感器式电流负荷箱的实际应用带来了困难。