當(dāng)一線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在臨近的另一線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,叫做互感現(xiàn)象。互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間,而且也可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間
基本原理
它的基本原理就是磁的耦合。
無論在何處,只要存在兩個(gè)電流回路,就會有互感。一個(gè)回路的電流產(chǎn)生一個(gè)磁場,而該磁場會影響第二個(gè)回路。兩個(gè)回路相互作用,其相互作用的系數(shù)隨距離的增加快速地減小。兩個(gè)回路之間相互作用的系數(shù)稱為它們的互感,單位是亨利(H),或伏-秒/安培。兩個(gè)電路之間的互感耦合相當(dāng)于一個(gè)連接在電路A和電路B之間的微小變壓器。無論何處,對于兩個(gè)相鄰電流回路的相互作用,可以看成是一個(gè)變壓器的初級和次級,從面得到互感。
應(yīng)用
互感現(xiàn)象在電子和電子技術(shù)中應(yīng)用很廣,通過互感,線圈可以使能量或信號由一個(gè)線圈很方便的傳遞到另外一個(gè)線圈。利用互感現(xiàn)象原理我們可以制成變壓器,感應(yīng)圈等。但是自感在某些情況下也會帶來不利的影響,在這種情況下我們應(yīng)該設(shè)法減少互感的耦合。
互感器是一種特殊變壓器,廣泛用于配電裝置的交流電工測量和繼電保護(hù)中?;ジ衅鞣譃閮纱箢悾阂活悶殡娏骰ジ衅饕步袃x用變流器,用途是將交流大電流變換為標(biāo)準(zhǔn)的小電流(5安培或1安培),供電給測量儀表和保護(hù)裝置的電流線圈;另一類是電壓互感器也叫儀用變壓器,用途是將交流高電壓變換為標(biāo)準(zhǔn)的低電壓。
電壓互感器的作用是:把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓,供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。同時(shí),使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備,但它的電磁結(jié)構(gòu)關(guān)系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路,二次電流的大小由回路的阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時(shí),二次電流增大,使得一次電流自動增大一個(gè)分量來滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系??梢哉f,電壓互感器是一個(gè)被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。
電壓互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電和供電系統(tǒng)不可缺少的一種電器。
精密電壓互感器是電測試驗(yàn)室中用來擴(kuò)大量限,測量電壓、功率和電能的一種儀器。
電壓互感器和變壓器很相象,都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位;而電壓互感器變換電壓的目的,主要是給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電,用來測量線路的電壓、功率和電能,或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器,因此電壓互感器的容量很小,一般都只有幾伏安、幾十伏安,最大也不超過一千伏安。
線路上為什么需要變換電壓呢?這是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)電、輸電和用電的不同情況線路上的電壓大小不一,而且相差懸殊,有的是低壓220V和380V,有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓,就需要根據(jù)線路電壓的大小,制作相應(yīng)的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會給儀表制作帶來很大的困難,而且更主要的是,要直接制作高壓儀表,直接在高壓線路上測量電壓。那是不可能的,而且也是絕對不允許的。
如果在線路上接入電壓互感器變換電壓,那么就可以把線路上的低壓和高壓電壓,按相應(yīng)的比例,統(tǒng)一變換為一種或幾種低壓電壓,只要用一種或幾種電壓規(guī)格的儀表和繼電器,例如通用的電壓為100V的儀表,就可以通過電壓互感器,測量和監(jiān)視線路上的電壓。
電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流,用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。如變比為400/5的電流互感器,可以把實(shí)際為400A的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?A的電流。
安在開關(guān)柜內(nèi),是為了要接電流表之類的儀表和繼電保護(hù)用。
每個(gè)儀表不可能接在實(shí)際值很大的導(dǎo)線或母線上,所以要通過互感器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次值,在通過變比來反映一次的實(shí)際值。
電流互感器 工作原理、等值電路與一般變壓器相同,只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中,且匝數(shù)很少;副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載,近似短路。原邊電流(即被測電流)和副邊電流取決于被測線路的負(fù)載,與電流互感器副邊負(fù)載無關(guān)。電流互感器運(yùn)行時(shí),副邊不允許開路。因?yàn)樵谶@種情況下,原邊電流均成為勵(lì)磁電流,將導(dǎo)致磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身及設(shè)備安全。因此,電流互感器副邊回路中不允許接熔斷器,也不允許在運(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆卸電流表及繼電器等設(shè)備。
電流互感器的特點(diǎn)是:
(1)一次線圈串聯(lián)在電路中,并且匝數(shù)很少,因此,一次線圈中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流.而與二次電流無關(guān);
(2)電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小,所以正常情況下,電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。
電流互感器一、二次額定電流之比,稱為電流互感器的額定互感比:kn=I1n/I2n
因?yàn)橐淮尉€圈額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化,二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5(1或0.5)安,所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比,即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。
電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。
互感線圈的串聯(lián)電路
由于同名端的存在,具有互感的兩個(gè)線圈串聯(lián)的電路,就有兩種接法: 即一種是順向串聯(lián),如圖(a)所示,另一種是反向串聯(lián),如圖(b)所示。
如圖(a)所示。把兩線圈的異名端相連,此時(shí)兩個(gè)線圈流過同一電流,且電流都是由線圈的同名端流入(或流出),這種連接方式稱為順向串聯(lián)。
串聯(lián)后電路兩端總電壓為
圖(b)所示為反向串聯(lián),其電流都是由線圈的異名端流入(或流出),當(dāng)電流與電壓參考方向如圖所示時(shí),則在正弦交流電路就有
串聯(lián)后電路兩端總電壓為
其中
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