我們都知道電壓互感器不能短路運行,而電流互感器不能開路運行,電壓互感器一旦短路或者電流互感器一旦開路運行都將損壞互感器或者產(chǎn)生危險。
從原理上講,我們都知道無論是電壓互感器還是電流互感器都是變壓器,只是關(guān)注的參數(shù)不一樣。那么為什么同樣是變壓器一個不能短路運行一個不能開路運行呢?
正常運行時,電壓互感器二次線圈相當(dāng)于開路,阻抗ZL很大,若二次回路短路時,阻抗ZL迅速減小到幾乎為零,這時二次回路會產(chǎn)生很大的短路電流,將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下,一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。
電流互感器在正常運行時,阻抗ZL很小,相當(dāng)于二次線圈在短路狀態(tài)下運行。二次電流產(chǎn)生的磁通勢對一次電流產(chǎn)生的磁勢起去磁作用, 勵磁電流甚小,鐵芯中的總磁通很小,二次繞組的感應(yīng)電動勢不超過幾十伏。如果二次側(cè)開路,二次電流等于零,去磁作用消失,但是一次線圈的ε1保持不變,其一次電流完全變?yōu)閯畲烹娏?,引起鐵芯內(nèi)磁通量Φ劇增,鐵芯處于高度飽和狀態(tài),加之二次繞組的匝數(shù)很多,就會在二次繞組兩端產(chǎn)生很高(甚至可達(dá)數(shù)千伏)的電壓,不但可能損壞二次繞組的絕緣,而且將嚴(yán)重危及人身安全。因此,電流互感器二次側(cè)開路是絕對不允許的。
電壓互感器和電流互感器原理上都是變壓器,電壓互感器關(guān)注電壓的變化,電流互感器關(guān)注電流的變化。那么為什么同樣是變壓器,電流互感器不能開路運行,電壓互感器不能短路運行呢?
在正常運行時,ε1和ε2保持不變。電壓互感器一次側(cè)并聯(lián)在回路中,電壓相對較高,電流非常小,正常運行時二次側(cè)的電流也非常小幾乎為0,在二次回路中與開路無限大阻抗形成一個相對平衡。當(dāng)二次側(cè)阻抗迅速減小到短路時,因為ε2保持不變,勢必會導(dǎo)致二次電流迅速增大,燒壞二次線圈。
同樣的道理,在正常運行時,ε1和ε2保持不變。電流互感器一次側(cè)串聯(lián)在回路中,電流相對較高,電壓非常小,正常運行時二次側(cè)的電壓也非常小幾乎為0,在二次回路中與短路無限小阻抗形成一個平衡。當(dāng)二次回路阻抗迅速增大到開路時,二次電流迅速降為0,一次電流全部轉(zhuǎn)化為勵磁電流,導(dǎo)致磁通迅速增大達(dá)到飽和燒壞互感器。
電壓型互感器是本質(zhì)是降壓設(shè)計:
如果電源電壓非常高,直接測量比較困難,說設(shè)計了電壓互感器,目的是讓高電壓值,變成低電壓值,方便人用來間接測量變送比較高的電源電源。所以電壓互感器的一次側(cè)(輸入)的線圈匝數(shù)要遠(yuǎn)大于二次側(cè)(輸出)的線圈匝數(shù),這樣才可以形成了大幅度的降壓功能。
電壓互感器的二次側(cè)的線圈匝數(shù)會非常少,這樣幾乎是沒有什么內(nèi)阻的,一定要求二次測的儀表負(fù)載阻抗很大,接近“開路”的狀態(tài)來工作,確保二次測的電流比較小,避免變換功率過高。如果二次測短路了,相當(dāng)于一個內(nèi)阻很小的電壓源短路,二次側(cè)電流會非常大,線圈設(shè)計時候只能承載一定大小的電流,這時候線圈會發(fā)熱,引起電壓互感器燒毀,這時候如果讓高壓端絕緣也因為高溫而擊穿,還可能引起人身安全事故。
電流型互感器本質(zhì)是升壓設(shè)計:
直接測量電源的大電流不方便也不安全,同樣要讓大電流變成小電流來測量,所以設(shè)計出來電流互感器,這樣輸入端的線圈匝數(shù)非常少,而輸出端的線圈匝數(shù)會非常多,這樣電流互感器相當(dāng)于一個升壓型的變壓器。
因為電流互感器二次側(cè)的匝數(shù)多,所以內(nèi)阻會非常大,要求儀表和測量回路這邊元件的阻抗非常小,這樣看起來負(fù)載這邊是“短路”運行的,壓降絕大部分落在二次測內(nèi)阻上。如果讓互感器開路運行,相當(dāng)于互感器輸出側(cè)的阻抗遠(yuǎn)大于輸出側(cè)線圈內(nèi)阻,互感器二次測輸出電壓會非常高,人如果碰上了,就會有生命危險,或者因為電壓太高了,互感器本身絕緣層也可能會被擊穿而燒掉互感器。
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