我們都知道電壓互感器不能短路運(yùn)行,而電流互感器不能開路運(yùn)行,電壓互感器一旦短路或者電流互感器一旦開路運(yùn)行都將損壞互感器或者產(chǎn)生危險(xiǎn)。
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(gè)不能短路運(yùn)行一個(gè)不能開路運(yùn)行呢?
正常運(yùn)行時(shí),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(shí),阻抗ZL迅速減小到幾乎為零,這時(shí)二次回路會(huì)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(yùn)行時(shí),阻抗ZL很小,相當(dāng)于二次線圈在短路狀態(tài)下運(yùn)行。二次電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)對(duì)一次電流產(chǎn)生的磁勢(shì)起去磁作用, 勵(lì)磁電流甚小,鐵芯中的總磁通很小,二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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?lì)磁電流,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(huì)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(duì)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(yùn)行,電壓互感器不能短路運(yùn)行呢?
在正常運(yùn)行時(shí),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(duì)較高,電流非常小,正常運(yùn)行時(shí)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(gè)相對(duì)平衡。當(dāng)二次側(cè)阻抗迅速減小到短路時(shí),因?yàn)棣?保持不變,勢(shì)必會(huì)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(yùn)行時(shí),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(duì)較高,電壓非常小,正常運(yùn)行時(shí)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(gè)平衡。當(dāng)二次回路阻抗迅速增大到開路時(shí),二次電流迅速降為0,一次電流全部轉(zhuǎn)化為勵(lì)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(jì):
如果電源電壓非常高,直接測(cè)量比較困難,說設(shè)計(jì)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(cè)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(huì)非常少,這樣幾乎是沒有什么內(nèi)阻的,一定要求二次測(cè)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(cè)的電流比較小,避免變換功率過高。如果二次測(cè)短路了,相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻很小的電壓源短路,二次側(cè)電流會(huì)非常大,線圈設(shè)計(jì)時(shí)候只能承載一定大小的電流,這時(shí)候線圈會(huì)發(fā)熱,引起電壓互感器燒毀,這時(shí)候如果讓高壓端絕緣也因?yàn)楦邷囟鴵舸?,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(jì):
直接測(cè)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(cè)量,所以設(shè)計(jì)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(huì)非常多,這樣電流互感器相當(dāng)于一個(gè)升壓型的變壓器。
因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫蝹?cè)的匝數(shù)多,所以內(nèi)阻會(huì)非常大,要求儀表和測(cè)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(yùn)行的,壓降絕大部分落在二次測(cè)內(nèi)阻上。如果讓互感器開路運(yùn)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(cè)輸出電壓會(huì)非常高,人如果碰上了,就會(huì)有生命危險(xiǎn),或者因?yàn)殡妷禾吡耍ジ衅鞅旧斫^緣層也可能會(huì)被擊穿而燒掉互感器。
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