电流互感器磁分路的测量和计算吴激扬王积成林芳锐丁恬

1、VoJ. J J No. I汕头大学学报(自笊科学版0ip n电流互感器磁分路的测量和计算林苦汀Trn（汕头互感器厂汕头.rdr.'）2J）Journal of Sbantou University (Matural Scicocc?吴激扬 王积成汕头大学物理学系汕头.515063）A摘要本文补充了电说互惑器遊分路补偿的理论导出了一个便干利用互感器佼竝仪百接测就的补偿公式并详细介绍如何运用这个公式逬厅测虽和计算关键词 电流互感器；迸分路I比差&角基一训量，缺心补传1引言安匝数低的电流互感器在小电流区，例如在5%10%额定电流下工作时除了减匝 补偿外还必须增加磁分路补偿.才能使产

2、品的技术指标达到合格的要求这是由十铁心 磁化的非线性特性引起的.当电流降低时，一次电流用于激磁的成分增大，所以导致课 差变得大到不合格的程度.安匝数越低.单匝上所要求的感应电势越大.问题也就变得 更为突出.为此，常用磁分路来作小电流运转时的误差补偿.2磁分路补偿的理论分析图1 <b）是和图1 3等效的实际电路.图1 （a能更形象地说明磁分路补偿的原 理.从图中可以看出.当二次电流在反绕的N&匝中流过时.-Z2M充当激磁的方问，和 一次电流成分人M充当激磁的方向是一致的.这时二次线圈提供二次电流的磁通匝锂 数将等于主铁心和磁分路匝链数之和t%=銘 + 4式中4.是二次线圈给二次负荷

3、提供给定电流必不可少的磁通匝链数.它是个确定值. 有补偿时是那样，没有补偿时匾是那样.没有补偿时全部由一次电流成分激磁产生. 即磁通匝链数全部由主铁心提供.有补偿时，这时只有 此由一次电流成分激磁，代 表磁通匝链数主铁心提供的分量.由二次电流本身激磁.它代表磁通匝琏数由磁分路 提供的分童，所以心 U. = M US" +（汕一凡）HHSbNJeSeHeJ_ N怡eSHe （Nz N。）兀SNA收稿日期，19953213J2池从大学学报i自然利学版）第11总心凶I式中人和仏分別为上铁心和磁分路的磁路平均氏度S“和S.分别为主铁心和磁分路的 懂傲而积根据安培定律.有(1)N, ZuNt

4、GM = aV. Zt0G.- Z-NJ 7.A-； U式中6为主铁心的磁导弘为磁分路的磁导分别等于6 =孕 =孕宀=口厂几Cut! tu0=晋=牢广心=（d-g仃 16S和分别代农王铁心和磁分路的损耗的于是式1便可简化为;入；（M NJI/Nb Gb -八严Z0A） /.nA|x7 * L“7“（M 一 M）人M G； 叫叮人小产人汕十瓦丘根据电流互感器盪羡的定义，得补偿后的复数误差g为. 人N IN ZZd 7n Gh = = *Am In7、nz 厲Y.HH瓦足主铁心不加磁分路时电流互感器存在的固有复数谍差是加磁分路以后.对误菱 的补偿百分数、它昱一个复数井等于“（M NJ（九一呗、k

5、严 eIyN.N.5（入M）人M （几拠f3=K、共川广2Z 一 A)M.NTk(3)汕头大学学报（自然科版）第】卷式2是常被JTI来计算磁分路补偿方分数的理论丧达式但是在这个表达式中出现的参数 很不便干利用互感器校验仪胃接测量所以还要作如15勺转换因为(j“丫 »HS BST = 厂=了 所以主饮心和磁分路的磁导对以分别表示成G,警(5>III5 T人=NJ I由电磁感应定律可以求得By同主铁心咆匝感应电动孙和B,同磁分路单匝感应电动 孙&的关系分别为口 j ” 10”八B，n" 2228 MGO 心、10°八B222ST乩将乩和&的关系分

6、别代入式4和式5.得八 12 氐G"=222 -T 仏=世孕"222 人这样-来式2就可化成能用互感器校验仪直接測握的形式虫=X吿”务-心f ： =g（u* 宀）尊式6右边的第二和第三乘积项，分别由主铁芯和磁分路各自所属的激磁电流、单匝感 应电动势和扼耗角三个参数构成，它们可以很容易地用互感器狡验仪-次阀出.现介绍 如下.3主铁芯和磁分路的测试方法根拯式6可以设计出图2的测试电路测试应在吕或10%百分点上进行由于 和耳分别出现在式6的分母和分子上故它们可以同步地都采用mV为单位图2中的 TS为校验仪.在对主铁芯CTC进行测量时单匝导线穿过CTC接入校脸仪的【钮晶 体管伏持表

7、丁VM和4并联.測览之前要用下式计算出单匝感应电动势的崔伏数：Ef=Z°2Y0 "%）一.（7>式中为互感器二次回路总阻抗的模数.5是额定二次电流.单位为安是给定0分 点的百分数.N为二次线圈的匝数.测量时.旋转丁的转盘，令TVM的楷示达到式7给定的亳伏数E“.寸.记下丁SII 分表指示的电流即人（小电流时可由申入的小駅程电流表读取.同时调节TS的同相盘 和正交盘.当TS的检流计指琴时记下同相盘的读数尺和正交盘的读数？C由下式，可 算得几为R0-=堆7 牙<8>由此便得到主铁芯的三个参数 以,、人和必.因此，对主铁芯的测疑可归纳成一句话，即 在式7给定的氏

8、,条件下测虽人和J磁分路的测星和主铁芯有点不同即用图2 （虚线所示）在给定的你条件下测量E” 和A值的确定.可根据和都达到最大时来读取.在大批量的生产中，主铁芯和磁分路的嵐性能都有很大的离散性.甚至有不少的废 品夹杂其中.所以在“主分"配对的测量中只能巧妙地运用上述理论来对各自所属的三 个参数作岀合理的选择以得最佳补偿的“主分”对.为此.下面将举一个实际测量和计 算的例子.4测量和计算实例现举一个150/5的电流互感器磁分路补偿测最的例子来说明上述理论的运用.实际 上，测皇只须在5%或10%任一个百分点上进行.为了全面了解补偿的效果，所以J00% 和120%两个百分点也列入本例的内容

9、.1.1主铁芯的计算及参数的测量（1）用直流屯桥测量二次线圈的电阻人2 = 0 052H（2）计算额定负荷和下限负荷时.二次回路的总阻抗额定负倚0.20cosv?=0. 8） =16 + 0. 052 + 2 = 0.24429. 5°下限负荷（0.cosq=0. 8）：Zu2 = 0. 124-0. 0524-/O. 09=0. 194/27. 6°<3）用式7计算测试百分点的E“，120%：E“ = 0. 244,6 + 3O，OJ=48. 8 （mV）第】期电流互感器磁分路的测量和计貝1510%：E祕=0 2MX0. 5一30><0' = 4

10、 J :mV)100%：E“ = 0 194X5一3OXO' = 32 (mV)10%：Em< = 0. J94X0- 54-30X0=3. 2 (mV)(4按图2分别在以上四个E初上测量主表1主铁心的测数据铁芯的/。和护十记入表1中.Z/ ifl>2Ex.mV、 /u (A)（5用表1的数据及公式0. 201Z048. K).5559. 00.20)04 J0. 243EK%】50九=qsin(天+ a)0.10U32.0. J553.8& = ccos(W- + a) X0.】5J03. 20. 20537. 6计算主饮芯的课望.其结果如农2所示.衰2由主铁心数

11、提计算的A和丸Zi(n>%嗨+川to 1% 丿/u爲0. 20J 2029-559. 088-50. 86-0- 86+ ).00.20 1029.538868.3).60】49+ 20. 80. J5)0027. 653.88】40- 770- 76十4C0. 15JO27.fi37.665.2】37J. 24+ 久74.2磁分路的测量在生产中作批量磁分路可否使用的鉴别时.可如图2 （虚线那样联接电路.测虽只 须给激磁线提供激磁电流人=3A即可.由TVM的指示即 爲的大小可立即作岀如下的 归类，100/5的磁分路：&>4mV150/5的磁分路：£>3mV2

12、00/5的磁分路：心>2mV无用的磁分路；£<2mV这个结论是在10%的百分点上导出的.这时72 = 0.54. M=Rm）5 = 6实验证明 血越 大也越大此外主铁芯也要作适当的配合，例如150/5的主铁芯，人不得大于0. 28A.本例的测凰.有五个N&和三个百分点其数据如表3所示.表3磁分路的测数据10%10%10%10%10%100%100%J00$>JOO%】00%)20%120产120%120%/r <A)0.50.50.50.50. 55J556666A45678456784Jfi78h (A)22.53.03.54. 0202530354

13、0243036424«Eb (mV).83.24.35.06.012.513.214. 0)4.5)5-0)3.0M.O)46)5.3】60035.841. 642. 745.047.723-720.819. 017.516821. 019. 017.016.55. 04.3误差的计算将表1和表3同一百分点的Zo, g 和E®. g 仇代入式6的实部和虚部分别 计算：16汕头大学学报i自黴料学版）第门卷 / =COS (辺一望 5=Hsin (V，一 g y 3438rN；/., E“将该计算值加上表2同一百分点主铁芯没有补偿的固有误差儿和&即得补偿洽在这个 百分点

14、上的最终误差值f7+Zb=g+ 4&表彳列岀了计算的杲终误差（/、+/九+/）及校验仪测虽值"、弘）.以便 比较.衣1 比差和角差计舜值和枚验仪测值对照表NiZ/.(n>%/.(?；)3. <* J/ <%>3人+M/. i 知2, Ci40. 15100U 758+ 4. h0 223+ 4 5订.£3+ «. r. 0.49-1 401j10+ 】970 667+ 0 7-G. 574 JO- 4-U 4J-314Uyo?o-0. 860d-1 - UU. t574 4.2-0.70+ r- 2一 0.7T 740. 2010-

15、I.F2Q+ 20.«0. 6Q8+ LC-0.91+ 22.U ii. 817450. 151000. 758+ $ UO.22i+ 4.90. S4H 8. 9-U. 49+ 1150. 15io-1. 241+ 19?1. 136-2.70. 11+ i7e0T15十175020120-0. 8604-1.U0.158+ 4.6-0. 704二6 0. 72+ 750. 2010-1-520+ 20.8L040亠】7-0. 4«4-19.0-0. 534-2760- 15100一0 758+ J.00.220+ 5i0. 5493-0- 49+ 1160. 1510一

16、 b 241+ 19.71.395430 15475. 4亠015+ jr.6020120-0. 860+ 1.06 153+ 4 8(J- 70-4-5. K一0 75+ 766 2010-1.5204-ZU. 81-270-3. uU- 35-t 17.S0. 304-1870. 15100-0. 7S84 4.00, 215+ ：10：4十94-(«. 504 120. IS101. 2471- 620-7. 24- O- 3812- ng 4Cd】a70. 2U1200. 8G0+ 1.00. 153十4y7u卄g0- 754 770.2010-1.520+ 2rt. k1.

17、 48056一 0 04+ 15.0-0. 15H 1680. 15lg0. 7K5+ 4U0-2104-5 50. 5G+ 9.5-0.5U4-1280. 151U-1.241+ 】971.850-H3-0.61+ R"+ 06S+ 680. 20120一认 860+ 1-0U 147+ 5-0.714 6-U-0-75+ 780. 20IO-1.5204-20.8h 700一 93-0. 18+ 11.4+ 0 30+ *5结论表彳的实验结果证明.式6的理论表达式是正确的式6指明的用枝验仪对主铁芯 和逆分路进行测凰、鉴别和配对的方法是易行的，是准确的.但是.当主铁芯和磁分路 受到

18、应力时，情况就大不相同了、因为它们的磁性能在应力的作用下都会有不同程度的 减弱.故在鉴别时应根据不同的工艺条件留有不同的余量、此外，表彳的数据不仅指岀第1期电流互感器磁分跑的沏量和计貝)7实验和计算的方法.而且还有很多的暗示.例如.在100% . 207r k的白分点上懣介路 也有补偿.对角差的影响如何？减匝分数补偿宦作几股为最佳？不同规倍的感器X & 于儿匝最好？大批量测毘中.主铁芯10%的上仁的下限为多大？誹等苗说者徃阅 思考.参考文献1 吴激扬、王积成.电说互感器恢芯的測量和设计计算汕头尢学学报I门件|版)川"IU (1)： 88922陈剑华.小凹电流互感器环形恢心的磁性能矩制及误碧？卜偿.变圧器、山27(7>： 373赵修民.测量用互感器北京：机械工业岀版社.1986>1赵修民.电流互感器太原：山西科学教育岀版社19S0Measurement and c