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第二章 电流互感器原理
电流互感器是一种专门用作变换电流的特种变压器。在正常工作条件下，其二次电流实质上与一次电流成正比，而且在连接方向正确时，二次电流对一次电流的相位差接近于零。
P1P2S1S2Zb电流互感器的工作原理示于图
P1
P2
S1
S2
Z
b
回路接有测量仪器、仪表或继电保护、自动控制装
置。在图2?1中将这些串联的低电压装置的电流线圈阻抗以及连接线路的阻抗用一个集中的阻抗 Z表
b
示。当线路电流，也就是互感器的一次电流变化时，互感器的二次电流也相应变化，把线路电流变化的信息传递给测量仪器、仪表和继电保护、自动控制装置。
根据电力线路电压等级的不同，电流互感器的一、二次绕组之间设置有足够的绝缘，以保证所有低压设备与高电压相隔离。
电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器
一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的线路电
1
2
3
4
图2?1 电流互感器工作原理图
1?一次绕组 2?铁心
3?二次绕组 4?负荷
流变换成较小的标准电流值，一般是 5A或1A，这样可以减小仪表和继电器的尺寸，简化其规格。所以说电流互感器的主要作用是：①给测量仪器、仪表或继电保护、控制装置传递信息；② 使测量、保护和控制装置与高电压相隔离；③ 有利于测量仪器、仪表和继电保护、控制装置小型化、标准化。
第一节 基本工作原理
磁动势和电动势平衡方程式
从图2?1看出，当一次绕组流过电流I?
1
时，由于电磁感应，在二次绕组中感应出电
动势，在二次绕组外部回路接通的情况下，就有二次电流 I?流通。此时的一次磁动势为
2
一次电流I?
1
与一次绕组匝数 N
1
的乘积I?N
1 1
，二次磁动势为二次电流 I?
2
与二次绕组匝数
N的乘积I?N
2 2 2
。根据磁动势平衡原则，一次磁动势除平衡二次磁动势外，还有极小的一
部分用于铁心励磁，产生主磁通??
m
。因此可写出磁动势平衡方程式
I?N?I?N?I?N，A
(2?1)
11 2 2 0 1
式中 I?
1
I?
2
I?
0
?一次电流，A；
?二次电流，A；
?励磁电流，A；
N1?一次绕组匝数；
N2?二次绕组匝数；
式（2?1）还可写成
N2I??I? N
N2
1 2
1
?I?，A
0
或者写成
I??I???I?，A (2?2)
1 2 0
在电流互感器中，通常又将电流与匝数的乘积称为安匝，I?N
1 1
称为一次安匝，I?N称
2 2
为二次安匝，I?
0
N称为励磁安匝。
1
从图2?1还可看出，一次绕组和二次绕组都有漏磁通，分别为 ?? 和?? 。由漏磁通
S1 S2
感应的电势实际上就是绕组本身的电抗压降，再考虑绕组电阻压降，就可以和电压互感
器一样写出电流互感器一次电动势平衡方程式
U???E???E? ?E? ???E??I??R?jX?，V
(2?3)
1 1 R1 S1 1 1 1 1
式中U?1?一次绕组端电压，V；
E??主磁通在一次绕组中感应出的电动势， V；
1
R?一次绕组电阻，?；
1
?X?一次绕组漏电抗，?。它是由一次漏磁通? 而引起的。
?
S1
电流互感器二次电动势平衡方程式为
E? ?U? ?I??R?jX?，V
2 2 2 2 2
式中 E?
2
U?
2
?二次绕组感应电动势，V；
?二次绕组端电压，V；
R?二次绕组电阻，?；
2
?X?二次绕组漏电抗，?。它是由二次漏磁通? 而引起的。
?
S2
二次端电压为
U? ?I?Z ?I??R?jX?，V
2 2 b 2 b b
式中R?二次负荷电阻，?；
b
X?二次负荷电抗，?。
b
(2?4)
电流互感器的磁动势平衡方程和电动势平衡方程与电压互感器是一样的，但是必须注意到，与线路阻抗相比，电流互感器的阻抗小到可以忽略不计，电流互感器一次电流的变化只取决于电力线路负载的变化，而与电流互感器的二次负荷无关。在一次电流已定的条件下改变电流互感器的二次负荷，为了维持磁动势平衡，二次端电压必定要相应变化以使二次电流不变。二次端电压的变化是靠二次感应电势的变化和感应此电动势的主磁通的变化而实现的，所以当二次负荷增加或降低时，铁心中的主磁通也相应增加或降低，从而一次感应电动势也增加或降低。为了维持电动势平衡，一次端电压必然要增加或降低。
在二次负荷一定的条件下，互感器的一次电流变化时，二次电流必然变化。当一次