磁路与变压器

磁路与变压器1磁路在工程实际中，很多电工设备与电路和磁路都有关系，如变压器、电动机、电磁铁以及继电器等。实际电路中有大量电感元件，电感线圈中有铁心，线圈通电后铁心就构成磁路，磁路受电路影响，同时磁路又影响电路。因此在电工技术中不仅要讨论电路问题，还要讨论磁路问题。我们知道，通电导体周围存在磁场。在变压器、电动机、电磁铁以及继电器等电气设备中，为了用较小的电流产生较大的磁场，一般把采用磁性能良好的铁磁材料做成一定形状的铁心。当有电流通过线圈时，电流产生的磁通绝大部分通过铁心而形成一个闭合的通路，通过铁心的磁通称为主磁通（mainflux）；还有一少部分通过空气等非磁性材料而闭合，这部分磁通称为漏磁通（leakflux），由于漏磁通很小，常省略。(a)电磁铁的磁路(b)变压器的磁路(c)直流电机的磁路图1.1常见的几种电气设备的磁路主磁通通过的闭合路径称为磁路，用以产生磁场的电流称为励磁电流。常见的几种电气设备的磁路如图1.1所示。1.1磁路的基本物理量1.磁感应强度B（magneticinductionintensity）磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。B的大小可以用通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线的数目表示，也可以用通电直导体在该处所受的力的大小来衡量。B是一个矢量，它的方向与励磁电流的方向之间符合右手螺旋定则。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），简称特。1T=1Wb/m22.磁通Φ（magneticflux）均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，或所以磁感应强度B又称为磁通密度。在国际单位制中，磁通的单位是韦伯（Wb）。3.磁场强度H（magneticfielintensity）磁场强度H是计算磁场时引入的一个物理量，也是矢量。磁场中任意一点的磁感应强度B与该点的磁导率的比值定义为该点的磁场强度H，即在国际单位制中，磁场强度的单位是安培/每米（A/m）。4.磁导率磁导率是表示物质的导磁性能的物理量，在国际单位制中，磁导率的单位是亨/米（H/m）。的单位实验证明：真空中的磁导率为为了便于比较各种物质的导磁能力，通常把任一物质的磁导率与真空磁导率的比值，称为该物质的相对磁导率，即上式说明，在同样电流的情况下，磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关。1.2磁路基本定律磁路和电路一样它的分析与计算，也需要通过一些基本定律来进行。1.安培环路定律（Ampere’scircuitallaw）安培环路定律，又称为全电流定律，是对磁路进行分析与计算的基本定律。安培环路定律指出：在磁场中，沿任一个闭合路径，磁场强度的线积分等于该闭合路经所包围面的电流的代数和，即式中电流的正负是这样规定的：电流参考方向与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。在均匀磁场中，常常遇到闭合回路上各点的磁场强度相等并且其方向与闭合回路的切线方向一致的情况，这时安培环路定律可简化为：其中，l为磁路的平均长度。由于电流和闭合回路绕行方向符合右手螺旋定则，线圈有N匝，电流就穿过回路N次，因此则称为磁动势，单位是安（A）。2.磁路欧姆定律（Ohm’slawofmagneticcircuit）磁路的欧姆定律是分析与计算磁场的基本定律。设磁路由单一铁磁材料构成，其横截面为S，磁路的平均长度为l，因此通过截面的磁通为：对于均匀磁路，或代入可得：该式在形式上与电路的欧姆定律相似，称为磁路欧姆定律。其中称为磁阻（magneticresistance），表示对磁通的阻碍作用，单位是亨-1（H-1）。磁路与电路有很多相似之处，为便于比较，列表如下：表1磁路与电路的比较项目磁路电路基本结构基本物理量磁动势F磁通磁感应强度B磁阻电动势E电流I电流密度电阻欧姆定律形式3.电磁感应定律当通过线圈的电流发生变化时，线圈中的磁通也随之变化，并在线圈中出现感应电流，这表明线圈中感应了电动势。即当，即穿过线圈的磁通增加时，e<0，这时感应电动势的方向与参考方向相反，表明感应电流产生的磁场要阻止原磁场的增加；当，即穿过线圈的磁通减少时，e>0，这时感应电动势的方向与参考方向相同，表明感应电流产生的磁场要阻止原磁场的减少。1.3物质的磁性能自然界的所有物质可根据磁导率的大小分为磁性材料和非磁性材料两大类，一类是磁性材料，如铁、钴等，磁性材料的相对磁导率，导磁性能远比真空好，常用来做成铁心；另一类是非磁性材料，如各种气体、非金属材料等，非磁性材料的相对磁导率，导磁性能与真空接近。其中磁性材料具有下列磁性能：1.高导磁性磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通。在实际工程中通常利用磁性材料的高导磁性，如在变压器、电动机、电磁铁等电气设备的线圈中放入铁心，这样只要在线圈中通入较小的励磁电流，就可产生足够大的磁通和磁感应强度。2.磁饱和性磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当磁场强度H（或励磁电流I）增大到一定程度时，磁感应强度B不会随H的增大而无限增大，这时的磁感应强度B将达到饱和值。磁性材料的磁化特性通常用磁化曲线表示，即B-H曲线，如图1.2所示。图1.2磁化曲线磁化曲线可分为三段：在oa段曲线，磁感应强度B随着磁场强度H的增大而几乎是线性增大，磁导率很大；在ab段曲线，随着H的增大，B的增大缓慢，趋向饱和，在b点附近，达最大值；在b点以后的曲线，H增大，B几乎不再增大，这说明磁路已达饱和。磁性物质不同，磁化曲线也不同，几种常用磁性材料的磁化曲线如图1.3所示。图1.3磁化曲线3.磁滞性实际工程中的励磁电流是大小和方向都随时间往复变化的交流电流，线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都会改变，这时铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁化的过程中，B的变化总是滞后于H的变化，铁磁材料的这种特性称为磁滞性，其曲线称为磁滞回线如图1.4所示。图1.4磁滞回线由图可见，当H减小时，B也随之减小。但当H=0时，铁心在磁化时所获得的磁性还未完全消失，这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁Br。若要去掉剩磁，需要在反方向增加外磁场，通常是加反向励磁电流。这种使B=0的磁场强度HC称为称为矫顽磁力。根据铁磁物质的磁滞回线和磁化曲线，铁磁材料可分为三种：（1）软磁材料：矫顽力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。常用来制造变压器、电机和接触器等的铁心。（2）硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁滞回线较宽。常用来制造永久磁铁。（3）矩磁材料：只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎成矩形。剩磁大，矫顽力小，常在电子技术和计算机技术中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。（a）（b）（c）图1.5不同材料的磁滞回线2电磁铁一个绕有线圈的闭合铁心称为铁心线圈电路，其中既有电路又有磁路，相互影响。工作时线圈中通入励磁电流以产生磁场，按励磁电流种类的不同可分为直流铁心线圈电路和交流铁心线圈电路。铁心线圈电路是研究电磁铁、变压器、电机等电器设备的基础。2.1直流电磁铁电磁铁电路的分析比较简单，因为励磁是直流，产生的磁通是恒定的，所以不会产生感应电动势。在一定的电压U下，线圈电流I只与线圈的R有关，即电流通过线圈时，将在电阻上产生功率损耗，称为铜损。即由此可见，铜损也只与有关。2.2交流电磁铁交流电磁铁电路的分析比直流电磁铁电路复杂得多，因为铁心线圈电路中的励磁电流为交流，产生的磁通是交变的，所以会产生感应电动势。下面我们就来讨论交流铁心线圈电路。1.电磁关系在如图2.1所示交流铁心线圈电路中，当它接入交流电压u时，线圈中将产生电流i，若线圈的匝数为N，则磁动势将在线圈中产生磁通、，这两个磁通将在线圈中产生感应电动势和，其中为主磁电动势（mainemf），为漏磁电动势（leakemf）。图2.1交流铁心线圈电路设电压u、电流i、磁通Φ、电动势和的参考方向如图所示。则由KVL得：其中R为铁心线圈的电阻。先来分析漏磁通产生的感应电动势：由于漏磁通经过的路径主要是非铁磁材料，其磁导率和磁阻一般为常数，则漏磁通产生的感应电动势为：其中漏磁通对应的电感为在交流电路中的漏磁感抗为它是由漏磁通产生的。因此，电压方程变为由KVL的相量形式得其中，，称为漏磁阻抗。然后再来分析主磁通产生的感应电动势：感抗不是常数应按以下方法计算：设，则式中是主磁电动势的最大值，则有效值为通常线圈的电阻R很小，漏磁通也远远小于主磁通，因此可忽略它们的影响。则其有效值该式是分析研究电磁铁变压器和交流电动机等电气设备常用的重要公式。在U和f一定时，交流铁心线圈电路中基本不变。2.功率损耗交流铁心线圈中消耗的损耗有两种：一部分是线圈电阻上消耗的功率，称为铜损；另一部分是铁心上消耗的损耗，称为铁损，它包括磁滞损耗和涡流损耗。（1）铜损(copperloss)式中R为线圈的电阻，I是线圈的电流。（2）铁损(coreloss)在交变电路中的铁损主要是由磁滞和涡流产生的。①磁滞损耗(hysteresisloss)由磁滞所产生的铁损称为磁滞损耗。它是由于在反复磁化过程中，磁感应强度B落后于磁场强度H的变化而产生的。实验证明：磁滞损耗与铁心磁滞损耗回线包围的面积成正比。为了减小磁滞损耗，应选用磁滞回线狭小的铁磁材料制造铁心，其中硅钢就是变压器和电机中常用的铁心材料，其磁滞损耗较小。②涡流损耗(eddycurrentloss)由涡流所产生的铁损称为涡流损耗。当线圈绕在铁心上并且通有交变电流时，铁心在交变磁通作用下产生感应电动势，从而在铁心平面内产生漩涡状的感应电流，称为涡流，它在垂直于磁通方向的平面内环流着。涡流损耗可引起铁心严重发热，因此为减小涡流损耗，多数电气设备的铁心都采用电祖率较大的硅钢片叠成，同时两面涂有绝缘漆，以限制涡流。在交流磁通的作用下，铁心内的这两种损耗合称铁损。铁损与铁心内磁感应强度的最大值Bm的平方成正比，因此Bm不宜选得过大。3变压器变压器（transformer）是一种利用电磁感应原理传递交流信号和能量的电气设备。它的功能是变换电压、变换电流和变换阻抗，在电力系统和电子技术中的各个领域有着极其广泛的应用。在电力系统中，发电厂的电功率要实现远距离的输送，在、为一定值时，若采用的电压U越高，输电线路中的电流I越小，所以在输电方面利用变压器升高电压可以减小输电线路上的损耗，节约导电材料。目前，我国交流输电的电压最高已达500kV。这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产。发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5kV、175kV等几种，因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。在配电方面，为了适应用电设备的电压要求，可以利用变压器降低电压为各类电气设备所需要的电压值。在电子技术中，测量和控制系统中也广泛使用一些专用变压器，如整流变压器等。此外，还可以用变压器传递信号和变换阻抗等。变压器种类很多，按其用途分：电力变压器、控制变压器、电焊变压器、自耦变压器、仪用互感器等；按其功能分：电力变压器、电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、高频变压器、特殊变压器等；按其电压高低分：升压变压器、降压变压器；按其铁心或线圈结构分：心式、壳式；按其相数分：单相变压器、三相变压器、多相变压器。3.1变压器的基本结构变压器种类虽多，但结构和基本原理是一样的，主要由铁心和绕组两个基本部分组成。（a）心式（b）壳式图3.1变压器外形结构图1.铁心铁心是变压器的磁路部分，为了减少磁通变化时所引起的铁损以及提高磁路的导磁能力，变压器的铁心要用厚度为0.35～0.5mm的硅钢片交错叠装而成，片间用绝缘漆隔开。2.绕组绕组即线圈，是变压器的电路部分，其中与电源相连的线圈称为原绕组（或原边、初级绕组），用下标1表示；和负载相连的线圈称为副绕组（或副边、次级绕组），用下标2表示。绕组通常用绝缘的圆形铜线或扁形铝线绕制而成，绕组与绕组及绕组与铁心之间都是互相绝缘的。3.其它此外，变压器一般都有一个外壳，用来保护绕组以及散热和屏蔽的作用。变压器工作时，铁心和绕组都要发热，为防止变压器过热，必须采用适当的冷却方式。小容量的变压器可以通过直接散热到空气中，称为空气自冷式。较大容量的变压器，还具有冷却系统。大容量变压器通常都是三相变压器。3.2变压器的工作原理如图3.2所示为变压器原理图，为便于分析，图中把原绕组和副绕组分别画在铁心的两侧。（a）变压器结构示意图（b）变压器的符号图3.2变压器原理图当原绕组两端加上交流电压u1时，绕组中便会产生交流电流i1，在铁心中产生既与原绕组交链，又与副绕组交链的主磁通。还会产生少量的漏磁通。主磁通除了在原绕组中产生电动势e1，还会在副绕组中产生电动势e2，从而在副绕组中产生电流i2，电流i2通过负载时产生压将u2，通过副绕组时产生漏磁通。1.电压变换（1）电压关系由交流铁心线圈电路分析得：原绕组的电压方程：其相量形式为：其中R1、、Z1是原绕组的电阻、漏磁感抗和漏磁阻抗。副绕组的电压方程：其相量形式为：其中R2、、Z2是副绕组的电阻、漏磁感抗和漏磁阻抗，ZL是副绕组的阻抗。（2）变换电压变压器原、副绕组电动势的有效值为：变压器原、副绕组的电动势的之比称为变压器的电压比（volatageradio），用k表示。在忽略Z1、Z2的情况下，因此原、副绕组的电压比近似等于电动势的比，特别是当变压器空载运行，即副绕组开路时，此时副绕组中的电流I2=0，变压器原绕组电流称为空载电流I0，它的数值一般不超过额定电流的10%，可忽略。这时原、副绕组的电压之比更接近于电压比，即其中k称为变压器原、副绕组的变比。该式表明，变压器原、副绕组的电压比等于匝数比，k>1，变压器起降压作用，称为降压变压器；k<1，变压器起升压作用，称为升压变压器。2.电流变换当变压器负载运行时，副绕组接有负载。由可知，U1和f不变时，铁心中主磁通的最大值基本保持不变，磁动势F也基本不变。因此，有负载时产生主磁通的原、副绕组的合成磁通势和空载时原绕组的磁通势基本相等，即：其相量形式为：由于空载电流很小，所以可忽略不计。则其有效值的关系为：该式表明，变压器原副绕组的电流比与匝数比成反比，3.阻抗变换变压器不仅可以变换电压和变换电流，还可以变换阻抗。在电子技术中为了获得最大功率，常用变压器来变换阻抗。在图3.3所示电路中，变压器原绕组接电源U1，副绕组接负载阻抗，其阻抗模为，对于电源来说，图中虚线框中的电路可以等效为一个阻抗，其阻抗模为，下面来分析两者间的关系。（a）变压器电路（b）等效电路图3.3变压器的阻抗变换由图（a）得：由图（b）得：由前面电压和电流变换分析可得：，则由此可见，通过选择合适的变比k可以把实际的负载阻抗变换为所需要的、比较合适的数值，这种变换阻抗的方法称为阻抗匹配。【例1】一只扬声器电阻为10Ω，通过变压器接到电动势，内阻Ω的交流信号源上，为了使负载获得最大功率，阻抗需要匹配，求（1）变压器变比是多少？（2）将负载直接和信号源连接，负载获得的功率是多少？（3）经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？（1）变压器变比（2）将负载直接和信号源连接，负载获得的功率（3）经变压器进行阻抗匹配后，求负载获得的最大功率是多少？3.3变压器的额定值及型号变压器的外壳上都有一个铭牌，上面标注出了变压器的型号和额定值，是合理、安全地使用变压器的主要依据。1.型号变压器的型号表示变压器的结构和规格，我国电力变压器主要有SJL1、SJ1、SJ6、SJ7、SLZ7、S6、S9。如SJL―500/10，其中S表示三相（D表示单相），J表示油浸自冷式，L表示铝线，500表示容量为500kVA，10表示高压侧线电压为10kV。2.额定值（1）额定电压额定电压U1N是指原绕组上应加的电源电压或输入电压，U2N是指原绕组加上额定电压时副绕组的空载电压，即三相变压器铭牌上给出的额定电压是指线电压。（2）额定电流额定电流是原绕组加额定电压U1N时，原、副绕组允许长期通过的最大电流值。三相变压器铭牌上给出的额定电流是指线电流。（3）额定容量变压器的额定容量是指在额定工作条件下，变压器输出能力的最大值。忽略变压器的损耗，对于单相变压器，；对于三相变压器，。（4）额定频率额定频率是指变压器接入的电源频率，我国规定的额定频率为50HZ。3.4变压器的外特性变压器的外特性是指电源电压U1为额定电压、负载功率因数一定时，副绕组输出电压U2和电流I2的关系，即，称为变压器的外特性（externalcharacteristic），外特性曲线如图3.4所示图3.4外特性曲线由图可知，对于电阻性或电感性负载来说，U2随着I2的增加而下降，其下降程度与负载的功率因数有关，功率因数越低，U2下降越大。U2随着I2变化的程度用电压变化率表示，电压变化率是指变压器原绕组接额定电压，负载功率因数一定，空载与负载时副绕组额定电压之差与副绕组额定电压之比的百分数。电压变化率表征了电网电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。一般希望U2的变动愈小愈好，一般变压器的电压变化率约在5%左右。3.5变压器的功率与效率1.功率变压器工作时是有损耗的，损耗主要是由铁心和绕组产生的，即铁损和铜损，即：铁损是主磁通在铁心中交变时所产生的磁滞损耗和涡流损耗，它与铁心材料、电源电压U1频率f有关，与负载电流无关。铜损是变压器运行时电流流经绕组电阻R1、R2所消耗的功率，它与负载电流大小有关。2.效率因为变压器有损耗，变压器从电源输入的有功功率比变压器输出给负载的有功功率大，所以变压器的效率为一般变压器的效率很高，在95%以上，小容量变压器效率约为70%～80%，大容量变压器可高达99%。另外，变压器还与负载有关，轻载或空载时效率低，因此应合理选用变压器的容量，避免轻载或空载运行。3.6变压器绕组的极性变压器一般有两个或两个以上的绕组，在使用时会遇到绕组的连接问题，为了正确使用变压器，必须清楚地了解变压器绕组的同极性端，并掌握其测定方法。1.同极性端的概念当变压器绕组两端加交变电压时，原、副绕组中产生的感应电动势和电流也是交变的。当电流流入（或流出）两个绕组时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端（或两个流出端）称为同极性端（同名端）。或者说，当铁心中磁通增大或减小时，在两绕组中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。通常在同极性端旁标注符号“·”或“*”若产生的磁通方向相反，则两端为异极性端（异名端）。如图3.5（a）所示电路中，变压器的两个绕组绕在同一个铁心柱上，并且绕制方向相同。当交变电流从1、3端流入，用右手螺旋法则可知它们产生的磁通方向一致，因此1、3端为同极性端，2、4端也为同极性端。如图3.5（b）所示电路中，变压器的两个绕组绕在同一个铁心柱上，并且绕制方向相反。由上述分析可知，1、4端为同极性端，2、3端也为同极性端。可见，同极性端与绕组在铁心柱上的绕向有关。（a）绕向相同时（b）绕向相反时图3.5变压器绕组的同极性端2.绕组的连接变压器在使用时有时需要串联、并联以提高电压和电流，应根据同极性端正确连接。串联时应将异极性端相连；并联时应将同极性端分别相连，如图3.6所示。但只有额定电流相同的绕组才能串联，否则额定电流小的就会过载；额定电压相同的绕组才能并联，否则额定电压低的就会过载。（a）串联（b）并联图3.6变压器绕组的连接若连接错误，两绕组中的磁动势方向相反，相互抵消，铁心磁通为零，两个绕组均不产生感应电动势，绕组中会产生很大的电流，烧坏绕组。3.同极性端的测定方法对于一台已经制造好的变压器，由于经过浸漆或其他工艺处理，从外观上不能辨认绕组的具体绕向，如果引出线上没有标明，就无法确定同极性端，因此可以通过实验的方法。（1）直流法图3.7直流法测定绕组极性如图3.7所示电路中，1、2绕组通过开关S接一个直流电源，当开关S闭合瞬间，若毫安表的指针正向偏转，则1、3是同极性端；反向偏转则2、4是同极性端。这是因为S闭合瞬间，1、2绕组中的电流由1流向2并逐渐增长，则该绕组中感应电动势的方向应该从2指向1，与电流方向相反。若毫安表的指针正向偏转，表明3、4绕组中的电流由4流向3端，绕组中感应电动势的实际方向与电流的方向一致，也是由4指向3端。（2）交流法如图3.8所示电路中，将两个绕组的任意两端（如2和4）连在一起，在其中一个绕组的两端加一个较低的交流电压，用交流电压表分别测量U13、U12、U34，若，则1、3是同极性端，2、4也是同极性端；若，则1、4是同极性端，2、3也是同极性端。图3.8交流法测定绕组极性3.8特殊变压器变压器的种类很多，在实际应用中还有一些特殊用途的变压器，它们的工作原理与一般变压器相似，但各自具有不同的特点，下面来分析常用的特殊变压器。1.自耦变压器前面分析的普通变压器有两个绕组，称为双绕组变压器，它的原绕组和副绕组是相互绝缘的，它们之间没有电的直接关系。而这里要介绍的自耦变压器只有一个绕组，副绕组取自原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系，如图3.9所示。实验室里常用的调压器就是一种利用滑动触头可改变副绕组匝数的自耦变压器。图3.9自耦变压器自耦变压器的工作原理与普通变压器基本相同，即只不过这里的变比k>1。使用自耦变压器时应注意以下几点：（1）原、副绕组不能对调使用。若电源接到副绕组上，由于副绕组匝数少，会使电源短路或烧坏自耦变压器。（2）调压器在接通电源前，应将滑动触头调至零位，以免接通电源瞬间产生高电压。（3）接电源时，原绕组火线和地线不能接错。若将地线误接到火线时，当人触及到副绕组的任一端时均有触电的危险。因此，自耦变压器不允许作为安全变压器使用。2.仪用互感器在直流电路中，测量较大的电流常并联分流电阻，测量较高的电压常串联分压电阻。在交流电路中，测量大电流和高电压要用仪用互感器。仪用互感器的工作原理与变压器相同，但它们的外形结构、电压等级和用途等不同。（1）电流互感器电流互感器是一种用小电流测量大电流的特殊变压器。其原理图如图3.10所示。它的原绕组线径较粗，匝数很少，有时只有一匝，与被测量的负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表、功率表等的电流线圈串联，通常副绕组额定电流设计成标准值5A。图3.10电流互感器一般电流表线圈电阻很小，所以电流互感器副绕组相当于短路。则或式中称为电流互感器的变流比。当时，很大，，因此利用电流互感器可以用小电流来测量大电流。如果选用与电流互感器变流比相配合的专用电流表，可以直接将对应的值标于电流表刻度盘上。就可以直接从表盘上读出被测大电流的数值。使用电流互感器时应注意以下几点：①正常运行时副绕组不允许开路，以防产生高电压。因为正常运行时，原绕组的磁动势和副绕组的磁动势基本相互抵消。当副绕组开路时，副绕组的电流和磁动势立即消失，主磁通将急剧增加，铁损巨增，使铁心过热而烧坏绕组，同时由于，副绕组会产生很高的感应电动势，危及人身和设备安全。②铁心、副绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在副绕组出现高电压。在实际工作中，经常使用钳形电流表，它是电流互感器的另一种形式，如图3.11。图3.11钳形电流表它的副绕组绕在铁心上并与电流表接成闭合回路，其铁心像把钳子，可以开合。测量时，先按下扳手，张开可动铁心，纳入待测电流的一根导线后闭合铁心，则待测导线称为电流互感器的原绕组，只有一匝，从电流表读出待测导线的电流数值，十分方便。（2）电压互感器电压互感器是一种用低电压测量高电压的特殊变压器。其原理图如图3.12所示。它的原绕组的导线细且匝数很多，并联在所测的高压电路中；副绕组匝数较少，与电压表、功率表等的电压线圈并联，通常副绕组的额定电压规定为100V。图3.12电压互感器由于电压表的阻抗很大，所以在正常运行时，电压互感器副绕组电流很小，相当于工作在空载运行状态。则或式中，称为电压互感器的变压比。当时，很大，，因此利用电压互感器可以用低电压来测量高电压。如果选用与电压互感器变压比相配合的专用电压表，可以直接将对应的值标于电压表刻度盘上。就可以直接从表盘上读出被测高电压的数值。使用电流