自饱和式直流互感器 - 了解它的作用和优势

利用自饱和电抗器线路，可以组成直流互感器，这时，控制绕组匝数为1，如图5.35所示。

直流母线穿过两个环形铁心，其中流过被测直流电流，因此直流互感器相当于控制回路中阻抗值很高的饱和电抗器。

每个铁心上绕有工作绕组Ng与一个二极管串联作为一个桥臂，组成单相可控桥式整流电路，交流电源由单独的变压器供给，经整流输出，流经负载RL的电流与直流母线中被测电流的大小成正比。

图5.35中与工作绕组Ng串联的两个二极管上并联电阻R0，通常选取R0＝5～50RL，在铁心饱和以后，流经Ng的电流大小取决于R0值，为限制这一电流，所以应使R0≫RL，R0的作用实际上是降低了自饱和电抗器整流管的反向电阻，保证输出电流与控制电流Ik成线性比例关系，因此在整流管上并联R0以后自饱和式直流互感器的性能接近于一个工作绕组并联的饱和电抗器，如图5.36所示。

图5.35　自饱和式直流互感器

图5.36　R0大小对输出特性影响

在晶闸管整流装置中，可应用直流互感器作为电流测量元件和反馈元件，实现自动稳流，并可得到陡降的输出伏安特性，实现自动保护（电流截止）。

图5.37表示直流调速系统中用直流互感器测量直流电机的电枢电流，在某些要求快速反应的系统中，直流互感器的交流电源频率应适当提高。

直流互感器的特点是：简单可靠，输出功率大，一次、二次电绝缘隔离，线性度或测量准确度较高等。例如，用分流器测量直流电流，输出电压最大为75m V；而用直流互感器，则输出电压可达15V。

由于被测直流电路是用母线穿过直流互感器铁心中，因而不像分流器那样，需要螺栓压接，可避免接触电压降和能量损失，用直流互感器代替2000A 以上分流器可以节省大量锰铜与紫铜。

直流互感器的主要技术数据举例如下：交流电源电压55 V，负载电阻150Ω，直流电流在400 A 以下时输出电流0.1 A，400～1000 A 时，输出电流为0.5 A，短期过载倍数2～2.5倍；当电源电压变化±5%，负载电阻变化±25%时，输出电流误差为1%。(www.xing528.com)

图5.38表示100/0.1直流互感器的特性，R0＝1.2kΩ，横坐标为一次电流I1，纵坐标为二次直流电压UL，输出端并联电容约130μF。

图5.37　直流调速系统中用直流互感器做测量元件

图5.38　100/0.1直流互感器特性

【注释】

[1]如果取ikNk为正，则总激磁安匝在负半周为∑i N＝－igNg＋ikNk，正半周为∑i N＝igNg＋ikNk，可见并无实质差别，铁心激磁状态与ikNk为负时相同。