西门子1FK7103-2AF71-10A0

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CT、PT的二次侧为什么不能开路、短路

电力系统可以分为一次系统和二次系统,就像继电控制电路可以分为主回路和控制回路一样。电力系统中,联系一次系统和二次系统的关键设备是互感器,分为电压互感器和电流互感器,简称CT和PT。


互感器其实就是一种特殊的变压器,它们用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围,还可以与主电路绝缘,有利于设备与人身的安全。其中电流互感器的作用是将大电流变成小电流,电压互感器的作用就是将高电压变成低电压。


既然互感器也是一种变压器,显然它们的工作原理和变压器是一样的。而变压器的工作原理,在这里我也简单地说一下。


如上图所示,变压器的一、二次绕组绕在同一个铁芯上,所以它们穿过的磁场是同一个。这个磁场就由一次电流产生(假设变压器二次侧空载),而电流是交变的,所以磁场也是交变的。也就是说,一、二次绕组穿过了交变磁场,显然它们都会产生感应电压。


一二次绕组的匝数分别为N1和N2,假设每一匝绕组产的感应电压是U,那么一次绕组产生的总感应电压就是N1个U,同理,二次绕组产生的总感应电压是N2个U。综上,我们就可以得出一、二次电压的比值等于它们的匝数比,即U1/U2=N1/N2。


另外,若变压器二次侧负载运行,就有了二次电流,显然,二次电流也会产生磁场,那这个磁场是否会改变铁芯中原本的磁场呢?答案是不会。


因为在二次电流产生的同时,一次电流也增大了,所以一次电流产生的磁场也增大,且增大的部分恰好抵消二次电流所产生的磁场,终使得铁芯中的原磁场保持不变。依此,我们可以发现,一次电流是随二次电流的变化而变化的,在忽略励磁电流的情况下,可以得出一、二次绕组的电流比I1/I2=N2/N1。


看到这,想来大家已经明白了变压器的工作原理,接下来我就来给大家解释一下,为什么电流互感器的二次侧严禁开路、电压互感器的二次侧严禁短路吧。







电流互感器的作用是将一次大电流变成二次小电流,且一次电流为二次电流的十几倍甚至百倍不等。在接线时,一次绕组其实就是负载线路,直接穿过互感器,这意味着一次绕组的匝数为N1=1,根据电流比与匝数比的关系,可以得出二次绕组匝数为一次绕组匝数的十几倍甚至百倍不等。


电流互感器在正常工作时,其一次电流为负载电流,这个电流是用电器设备的工作电流,是不可以人为改变的,而二次电流随一次电流的变化而变化。换言之,和前述的变压器有所差别,电流互感器的一次电流产生的原磁场很强(因为一次电流很大),而二次电流产生的磁场用于抵消部分一次电流产生的磁场,终使得铁芯中剩余的磁场很小。

 
此时,二次回路基本上呈短路状态,所以即使二次绕组匝数较多,二次电压也很低。


如果电流互感器二次回路断线(开路),二次电流直接为零,不能产生磁场,显然一次电流产生的强磁场全部在铁芯中流通,从而导致铁芯过饱和,铁损耗急剧增大,引起互感器发热。另外,由于二次绕组的匝数比一次绕组的匝数多很多倍,所以二次绕组将感应出比原来大很多倍的高电压,对设备和人身带来极大危险。


而电压互感器就更简单了,它的运行状态其实类似降压变压器,将高电压变为低电压进行测量,所以二绕组的匝数小于一次绕组的匝数。一般测量用电压互感器的二次侧额定电压为100V。

 
电压互感器在正常工作时,一次绕组与被测电压并联,二次绕组与仪表、继电器等的电压绕组并联形成回路,且这些电压绕组的内阻很大,根据欧姆定律,在电压一定时,二次电流就很小,所以电压互感器接近空载运行状态下,如上图所示。


当互感器二次发生短路时,意味着二次电阻很小,接近为零,由于一次电压不变,所以二次绕组端电压也基本不变,根据欧姆定律,此时二次电流将急剧增大,引起绕组发热,可能破坏绝缘,导致高电压侵入低圧回路,危害人身与设备的安全。



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发布时间
2024-05-14 10:53
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