仪器用互感器的应用和特点

仪用互感器是一种专供测量仪表、控制设备和保护设备中使用的变压器，可分为电压互感器和电流互感器两种。仪用互感器与测量仪表配合使用时，用于测量电力线路的高电压和大电流起隔离作用；在自动控制系统中，可作为电压和电流的检测、控制及保护器件。

1.电压互感器

使用时，电压互感器的高压绕组跨接在需要测量的供电线路上；低压绕组与电压表、功率表和继电器的电压线圈相连。电压互感器如同一台单相双绕组变压器，如图6.6.3 所示为电压互感器的接线图及符号。其高压绕组的匝数多，与被测的交流高电压U1 并联；低压绕组匝数少，与电压表组成闭合回路。电压表阻抗很大，所以电压互感器副绕组的电流很小，近似于变压器的空载状态，原、副绕组中的阻抗电压降均可忽略不计，因此可得

式中，KU 为电压互感器的变换系数。

可见，利用电压互感器能用低量程的电压表去测量高电压，将电压表的读数U2 乘以常数KU 就等于被测电压U1。通常电压互感器副绕组的额定电压均设计为标准值100 V 或50 V 等。

为了保证运行安全，使用电压互感器的注意事项主要有：

（1）副绕组不许短路。由于电压互感器正常运行时是接近空载，如果副绕组短路，电流会变得非常大，则绕组会因过热而烧坏。

（2）电压互感器的铁心及副绕组的一端必须接地。这样，当互感器绕组的绝缘层损坏时，在副绕组上出现对地的高电压时，不会危及工作人员的安全。

（3）副绕组接的阻抗不能太小，即不能多带电压表，否则原、副绕组上流过的电流都将增大，原、副边的漏磁通增加，进而降低了电压互感器的精度等级。

2.电流互感器

图6.6.4　所示的是电流互感器的接线图及符号，其原绕组只有一匝或几匝，与被测电流的电路串联，故原绕组流过的电流与被测电路的电流相等，其副绕组的匝数较多，它与电流表相连接。由于电流表的阻抗很小，因此，根据变压器原理可认为：

式中，KI 称为电流互感器的变换系数。

图6.6.3　电压互感器的接线图及符号(www.xing528.com)

图6.6.4　电流互感器的接线图及符号

可见，利用电流互感器可以用小量程的电流表去测量大电流，将电流表的读数乘以常数KI 即等于被测的电路电流I1。通常，电流互感器副绕组的额定电流均设计为5 A 或1A 等。

电流互感器在运行中，副绕组电路是不允许断开的。因为其原绕组是与负载串联的，电流I1 的大小只取决于线路上的负载，不受I2 的影响。当副绕组电路开路时，I2=0，I2N2 的去磁作用消失，而I1 仍然不变，这时原绕组的磁动势I1N1 全部用于产生磁通。这样使得铁心损耗增大，铁心将过度发热，使互感器绝缘烧毁。同时，由于副绕组匝数较多，随着磁通的增加，副绕组将感应出很高的电势，这对工作人员是很危险的。在使用时，常在副边与电流表并联一开关S（如图6.6.4 所示），以便在更换仪表时作为短接副绕组之用。电流互感器不使用时或换接时，为防止开路而把开关S 闭合，正常工作时开关S 断开。

使用电流互感器的注意事项主要有：

（1）绝对不能让电流互感器的副边开路，否则易造成危险。

图6.6.5　钳形电流表

（2）铁心和副绕组一端均应可靠接地。

（3）为了不致使励磁电流增加，副边回路串入的阻值不能超过有关技术标准的规定。

常用的钳形电流表也是一种电流互感器。测量时，把待测电流的一根导线放入钳口中，这时该导线为一次绕组，匝数为一匝。这样可从安培表上直接读出被测电流的数值。电流表一般有几个量程，使用时应注意，被测电流不能超过最大量程，如图6.6.5 所示。

若要检查电气设备运行时的某一相电流，通常可用钳形电流表，以免去停机接入一般电流表测电流的麻烦，从而可很方便地测出被测线路中的电流。

6.6　测试题及答案