互感器二次侧允不允许开路或短路,结果可能都知道,但原因真的清楚吗?

百科   2024-10-10 10:46   贵州  

     学过电路的朋友应该都知道,变压器是一个可以变换电压和电流的设备,互感器究其本质也就是一个变压器,不过是二次侧可能多了几个抽头或是触点。互感器可分为电压互感器和电流互感器,能够将一次侧的高电压或大电流(相对而言)变换为测控或保护装置等设备可承受的低电压或小电流,以供测量与信号输入等。

电压互感器
电流互感器
     实际应用中,电压互感器二次侧不允许短路,电流互感器二次侧不允许开路。不过,当我看到这一句话时,虽知道答案的确如此,但头脑里面总是感觉不能很清晰地知道为什么不能开路或短路,下面和大家一起学习。
     解释之前,我们需明确一点,以电流互感器为例:设计适合的匝数比,虽然电流互感器能够将一次侧大电流转换为小电流,但与此同时一次侧的高电压却会变换成更高的电压。

1、从能量守恒角度

     首先,根据能量守恒定律,能量不会凭空消失,互感器作为一个传递能量的媒介,当然也得满足该定律。
     当电流互感器二次侧开路时,倘若一次侧电压和电流不发生变化,由于二次侧开路导致电流为0,那么电压则需要趋向变大才能满足能量守恒,而本身互感器二次侧电压相较于一次侧便很高,此时则会出现更高,即使受限于线圈饱和等实际情况不可能无限变大,但也会比正常情况电压大很多,足以损坏设备或危及人身安全,同时高电压可能会影响测量精度,导致保护装置误动等。
2、从电磁感应角度
     理想情况下,存在磁动势平衡方程:i1N1+i2N2=0,在实际应用中要使得电磁感应这一能量转换形式存在,那就必须持续提供给铁芯一个激磁磁动势i0NI,此时方程应为:i1N1+i2N2=i0NI。所以也正因为存在激磁磁动势,这也解释了为什么电流互感器存在误差。
     当二次侧开路时,i2=0,这时迫使i0=i1,而i1是一次电路的负荷电流,只取决于一次电路的负荷,与互感器二次负荷变化无关,从而使i0将突然增大到i1,比正常工作时增大几十倍,此时励磁磁动势i0NI也会增大几十倍。一次侧的大电流容易引起铁芯饱和,进而引发铁芯发热,可能烧毁设备甚至引起火灾。
     综上,为了防止电流互感器二次侧开路,应采取相应的措施。例如,使用合适的保护装置如继电保护装置、断路器等,以确保在二次侧开路时能够及时切断电路,避免事故发生。此外,定期检查和维护电流互感器的接线和绝缘情况,确保其处于良好状态,也是预防二次侧开路的重要措施。
     电压互感器对比分析即可,在此便不赘述。
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