仿真电流荷箱的结构设计

仿真电流负荷箱有电流源和电压源两种，无论是电流源还是电压源，电流或电压都必须与二次电流成正比，可调电压Δ.U一般做成直角坐标式的，由同相分量ΔUx和正交分量ΔUy构成，即

1．电流源仿真负荷箱

电流源仿真负荷箱由电流互感器T以及可调电导G、可调电容C和可调电感L并联组成，其原理线路如图4-7所示。

电流互感器的一次绕组N1接上述辅助互感器的二次，仿真负荷箱的电流源就是电流互感器的二次电流。二次绕组N2并联接可调电导、可调电容和可调电感。三次绕组N3产生的感应电势就可作为负荷电压，即，当略去可调电感的电阻不计时，由原理线路图4-7可见：

图4-7　电流源仿真电流负荷原理线路

式中 k1——互感器T的电流比，k1=N2/N1。

调节G，C和L的大小，就可得到不同大小和功率因数的阻抗Zi，改变N3绕组的极性，就可以得到正和负的阻抗。

由于电流互感器二次绕组内阻R′2以及电感元件电阻的存在，使得这种仿真负荷箱的相位不能在360°范围内调节，而在正交y轴两侧有±15°～25°的死角，即当阻抗的功率因数cosφ＜0.4时无法调节。一般电流互感器二次负荷的功率因数不会低于0.5，所以这种仿真负荷箱一般还是满足使用要求的。

这个仿真负荷箱对于电流互感器Tx来说是仿真负荷，而对辅助互感器Ta来说却是真负荷，其阻抗值为

这时仿真负荷箱实际上是一个可调阻抗大小和相位的真负荷箱。但是作为仿真负荷箱时不仅可调阻抗大小和相位，而且还可调阻抗的正负号，以及根据需要按比例放大或缩小阻抗值。(www.xing528.com)

2．电压源仿真负荷箱

电压源仿真负荷箱是由电压互感器P，极性开关Kx和Ky以及电阻R，可调电导G和可调电容C组成，其原理线路如图4-8所示。

检定电流互感器时，需要调压器提供可调电源，调压器的输出电源同时可作为仿真负荷箱的电压源，接电压互感器P的一次绕组N1。互感器P的二次绕组N2接可调电导G，通过开关Kx改变二次电压U2的极性。三次绕组N3接可调电容C，通过开关Ky改变三次电压U3的极性。U2和U3分别加在可调电导和可调电容上产生的电流.Ix和.Iy通过电阻R得到压降。

由原理线路可得：

式中，≈复数常数。

绕组匝数N1、N2、N3和电阻R是仿真负荷箱的结构参数，由设计时确定，均为固定数值。k2为线路系数，由检定电流互感器时所需的电源电压.U1与.I2的比值确定。k2随着电流互感器容量的大小以及升流器的电压比等试验线路参数的改变而改变。

图4-8　电压源防真电流负荷原理线路

调节G和C以及开关Kx和Ky的极性，就可以得到正或负的不同大小和功率因数的阻抗Zi，由于R≪1/ωC可略去不计，因此Δ.U即Zi可以在360°内调节。

由此可见，电压源仿真负荷箱比电流源仿真负荷箱使用方便，但电压源仿真负荷箱必须在检定电流互感器即有电压源时使用，而电流源仿真负荷箱可以与辅助互感器一起作为电流互感器的附件，使主互感器在任意负荷（在仿真负荷箱范围内）下工作。

电压源仿真负荷箱可以在360°范围内调节阻抗的相位，因而用来调节零磁通电流互感器，特别是调节零磁通双级电流互感器都很方便。

上述电流源和电压源仿真负荷箱可以在其工作范围内提供相应的仿真负荷，但是都不能直接读出其仿真负荷值，一般主要作为调零装置用来调节零磁通互感器，而作为实际负荷使用还不很方便。