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1、第 。卷 第期 汕头大学学报自然科学版 门目 加目,行 曰 峨 电流互感器铁芯的测量和设计计算 吴激扬王积成 汕头大学物理学系 , 汕头 , 林芳 锐 汕头互感器厂 , 汕头 , 摘要本文详细介绍测试电流互感器铁芯的一种较好的方法方法的基本点是 , 测出二次 线圈电阻后 , 计算二次回路总阻抗 , 求出给定电流流过该阻抗的电位降落值此值除以二次 线圈的匝数则得单匝应有的感应电动势侧出产生这个电动势的激磁电流及损耗角后 , 给定 级别电流互感器的设计计算便可顺利完成 关彼词磁性材料激磁电流损耗角感应电动势 电气设备如变压器 、 电机 、 继 电器及测量仪表等 , 都要用铁磁材料构成磁通回路因 此
2、 , 在设计这些电器时 , 铁磁材料的磁化曲线和损耗角关系曲线就成了设计和计算的主 要依据 几 并 今 自 图 互感器制造行业中 , 对所用铁磁材料以下简称铁芯的测量 , 只要利用互感器校 验仪就可以全部完成互感器校验仪的内部结构原理是一种基于比较法的电桥电路图 是对电流互感器作比差和角差测量的联接法图中 了 。 为标准互感器 , 宕 为被测互感 器 了 。 和 二 的二次线圈通过端钮 二 与校验仪 内部电桥 中的同相盘和正交盘的激 励 电路连成通路流过其中二次电流有效值 , 可以从面板下端的百分表读出当 。 和 二次 电流 的差值在端钮内部电阻上产生的电位降落和两个相盘感生电压矢量和 收稿日
3、期一。工一修改稿一一 第期电流互感器铁芯的测量和设计计算 衡时 , 校验仪面板上部的零示表将指示零这时 , 两个相盘的刻度和 , 代表互感 器的比差 , 代表互感器的角差 占 如果将两个端钮的短路片去掉并接入被测 电 二岁落 小 或屠止 图 羚 国 压 口 , 又在 。孔 端注入激磁电流当两盘感生电压矢量和与被测电压平衡时 , 零 示表亦将指零这时 , 由同相盘的刻度乘以激磁电流 。 和校验仪的常数后 , 便可计算 出被测 电压 口与 。 的同相分量同样 , 由正交盘的刻度亦可算出口与 。 的正交分 量这就是用校验仪测定未知电压的原理本文介绍的对铁芯的测量就是基于用校验仪 如 图那样 , 读取
4、和 。 的有效值和损耗 人本法不同于一般测曲线的方法它 的优点是读出的参数就是计算公式中出现的参数最大优点除了对误差的计算非常准确 外 , 就是如图虚线所示那样可以批量快速进行 , 即能对每个产 品所用铁芯在不同容量 下能达到的准确级别作出准确的判断 测量的理论根据是感应电动势和激磁 电流大小及其相位关系 , 即 玄一 汽 在图的电路 中 , 了 , 二一 同时 武氏 故有 它一乙 。 其中氏为磁导 , 并等于 , 一巫一 典 一 、一氏 。一 、 人为铁芯的损耗角 , 将式代人式有 它一 ,一 。 一 人一必 护 , 由图可知 人 一凡 了 门 门于 升, 八 在一个测量点上需要记录 的三个
5、参数 , 。 和汽都可在校验仪上读出 但是在端钮 上又并联一个晶体管毫伏表以便直读它的有效值在 。 线上 串入一个电流表 以便改变量程读取 。 的小电流有效值在给定的条件下 , 测得某个样品的 。 和人后 , 汕头大学学报自然科学版第卷 就可用以下几个公式算出用该样品作成的电流互感 器在上的误差 、居产 、 了 通 任比 、了侣、 人 心 了 了宜一 一一一一 凡厂 古 凡 人 这里的 凡 称为 电流互感器的复数误差是给定的 百分点上一次 电流有效值是二次回路 总阻抗的 阻抗角这就是说 , 由诸式所算得的 误差值是某给定百分点上的误差值所谓百分点是指一次电流为额定 电流多少百分数的 那个点一般
6、规定 的百分点有 , 肠 , 弘 , 铸等在不同的百 分点上 , 将有不同 的凡因此 , 在测量时必须首先计算出的有效值然后 , 根据图 的电路调节调压器使晶体管毫伏表指示到的计算值 再调节校验仪的同 相盘和正交盘 , 平衡后记下 。, 和刻度值 , 由式求得人这样一来 , 在任一 百分点的上只要测出了它的 。 和人 , 就可根据一三式计算出该点的比差 和角差承 测量点的计算是根据一次线圈消耗电流 。 激磁 , 在二次匝上感应 电势能 为二次总阻抗提供给定百分点二次电流来考虑的一般情况二次额定电流是因 此 , 肠百分点 二一 铸百分点 。 以此类推 、,产、产 月了八 了、了、 由此可知百分点
7、上测量 电压为 。 二次回路总阻抗丸为二次负荷艺一加线圈电阻 , 可表示为 艺一一亿 ,尹一 尹 。 一 了左 , 天二干衷夏 因为图的测量 电路 , , 和都为 , 所以应化成单匝感应电势 , 并用毫伏数表示 , 则 ,二、 兰 旦 之票兰丝 。 。 。 、一 热 式分母中的是电流互感器二次线圈匝数这时 , 。就是图中 示的毫伏数 所应指 现举一个电流互感器在铸的百分点和 口测 量和计算的 例子 , 来说明本方法的实际应用 第一步 , 用直流电桥测量二次线圈的直流电阻本例实测值为 第二步 , 将 , 代入式 和式 , 计算和 , 得 第期电流互感器铁芯的测量和设计计算 一 第三步 , 计算
8、。呱百分点上测量点的电势毫伏数招 将 , 匝代 入式得 二” 、 生丛澳擎卫犯鱼 一 第四步 , 用 图的电路 , 在测量点 留 上测量铁芯的 。 和人调节调压 器 , 使晶体管毫伏表的指示达到随即由电流表读取 。 得 同时 , 再调节校验仪的同相盘和正交盘 , 电路平衡后读取和 , 由式算得 人 。 第五步 , 计算互感器的比差和角差将 、 。 、 人 。分别代入 式 、 式 、 式得 一一一 一一 占 这个结果是在 。铸的百分点上求得的 , 它是未作减匝补偿的结果如果将这同一个 样品在互感器校验仪上进行比差和角差的测量 , 可以说前者要比后者准确得多因为后 者不外是用比较法由此可见 , 前
9、者就排除了后者所属诸种产生误差的因数如连接导 线的电阻 , 标准互感器的误差 、 校验仪本身的误差 、 特别是夹件的接触电阻和剩磁等可 以证明 , 前者因测量仪表带来的误差是很小的运用互感器校验仪作互感器比差和角差 的测定时 , 必须备有高一个数量级的标准在没有这种标准的情况下 , 当然可采用此法 来作高级别产品的鉴定对高安匝只作减匝补偿的电流互感器特别有效 由所举例子的数据可以看出 , 如果不作补偿 , 用该铁芯作成的的电流互感器 是达不到 。 级规格的 , 所以必须补偿最简单的补偿方法就是减匝补偿所谓减匝补 偿即应绕 匝的二次线圈少绕从匝 , 等于 只绕 一 二 匝 少绕 二 匝的效果实
10、际上等于图那样 , 绕 匝后再反向绕 二 匝于是 , 在 反向的 二 匝中给铁芯提供了一人从的激磁电流从而 , 减 少了一次所应提供的激磁电流在给定的测量点上 , 铁芯 的激磁电流是由铁芯的质量来决定的 , 并不 因补偿而 改变所谓减匝补偿 , 就是利用二次的部分安匝来充当激 磁 , 即 。, 一 这就是说 , 电流互感器作减匝补偿以后 , 一次所应提供的 激磁 电流将由 减小为 , 误差表示式则相应地变为 二。, 乓 一一不灭丁一 。, 二 一 , , , 一 。勺沛 图 二 万 二, , 、 二 二 , 二 局十又厂 一场 气甲用十少 卞下下一声 。、甲 一“ , 三, 汕头大学学报自然科
11、学版 第卷 一凡 八十 十护 , 由此可见 , 减匝 只能补偿比差 , 而对角差则不给补偿 可由给定级别的限值了面算出应予减绕的来 运用式减匝补偿的原理 , 就 , , 夕十 友 上例为级 。 , 故有 。 一。 。 鉴 一 所以 浑 式中为下限负荷 。呱百分点上比差 的计算值 , 并且为负值了益是给定级别的 士 限值 , 计算时取正值为了给后继工艺造成的误差损失留有余量 , 从 应选在接近于 不等式的限值以免在额定负荷呱百分点上负超差本例故取半匝补偿 在铸或铸等低电流的百分点上 , 光靠减匝补偿是不行的 , 还必须附加对低电流 端的补偿这种补偿最常用的方法是磁分路补偿关于磁分路 的分析 、 测量和计算 , 我 们将在另文 “ 电流互感器磁分路 的测量和计算 ” 中再作详细的介绍 参考文献 吴激扬 、 王积成电流互感器复合误差的准确间接测试法汕头大学学报自然科学版 , 一 陈剑华小型电流互感器环形铁心的磁性能控制及误差补偿变压器 , 。 , 赵修民测量用互感器北京机械工业出版社 , 赵修民电流互感器太原山西科学教育出版社 , 。 中华人民共和国国家标准 , 一北京中国标准出版社 , 、 氏僻 七”。 , 恤 比 , 加 , 叨 皿 , 肠 。 , , ,