励磁安匝（HI） H * Lc 29.7 * 87.92 2611ma 0
互感器工作原理
计算比差和角差（相位差） (HI) 0 2611 10 3 εi sin（α θ ） 100 sin（34.9 36） 100 0.4% (NI)1 600
(HI) 0 2611 10 3 δi cos（α θ ） 3440 cos（34.9 36） 3440 5， (NI)1 600
2n 2n 2n
互感器工作原理
四 额定电流及额定负荷时的二次感应电势
E 51.41 7.05 V
2
五 额定电流及额定负荷时的磁密
B 45 7.05 0.2564T 12010.31
互感器工作原理
六 由磁化曲线查得磁场强度为7.2mA/cm铁损角为31 七 计算励磁安匝
.
( NI )。 7.287.92 633mA

xf
UC 2 C1 K fy U x C1 C2
UC 2 C0 C1 Ux U x K fyU x C2 C1 C2
RYH原理接线图
互感器工作原理
电容式电压互感器有以下优点：
①绝缘可靠性高：RYH的电容分压器多由数个瓷件堆 叠而成，每个瓷件内装有若干个串联电容元件，而且 瓷件内充满绝缘油，因此其耐压高，故障少。 ②价格低：线路电压等级愈高，应用RYH的经济效果 愈明显。 ③可以兼作载波通信或线路高频保护的耦合电容。
二 估算铁芯截面积 额定工作电流下工作磁密范围为 0.1T~0.5T本例中初步选定为0.3T
Ac 451.1 51.2 8.25cm 120 0.3
2
估算铁芯截面积
互感器工作原理
初选铁芯尺寸为 铁芯有效截面积为 平均磁路长 四 二次阻抗计算 二次导线总长=120×(35+60)×2=22.8m 电磁线为φ1.68 截面积为2.2mm2 φ220×φ340×35
2n 2n
X 2n 二次回路阻抗角α arctan R2 n
1.59 Ω 0.92 arctan 34.9。 1.3
互感器工作原理
额定电流及额定负荷时的二次感应电势
E2 I 2 n Z 2 n 5 1.59 7.95V
额定电流及额定负荷时的工作磁密 E2 7.95 B 10 4 0.05T 4.44 fN 2 n Ac 4.44 * 50 *120 * 57.6 由B=0.05T查磁化曲线得磁场强度H=29.7ma/cm 铁损角θ=36度
d i (t ) u 0 R0 i2 (t ) K dt
互感器工作原理
解决相位差问题——积分环节：常用的有两种，一是RC积
分电路，另一个是通过电压频率变换实现。 若将已求导出的 u 0与i (t )关系等式改写为复数形式，则有：
RL i2
L R
i0
e(t )
R0
u0
uc
U 0 j K I 1 c U0 又因为 U 1 j RC C c j K I 所以 U 1 j RC
互感器工作原理
铁心电流互感器的输入输出特性
互感器工作原理
空心电流互感器在大电流时的输入输出特性
互感器工作原理
1.2.2 霍尔电流、电压传感器
霍尔传感器利用霍尔效应，可实现电流、电压变换 和被测电路与控制电路间的电气隔离。 它的核心元件是霍尔元件，一种对磁场敏感的元 件，利用磁场作为介质，可以实现多种物理量，如位置、 速度、加速度、流量、电流、电功率等的非接触式测量。
电流互感器
互感器工作原理
（1） 铁心电流互感器
L1
I1 I2
K1
W1 L2
W2 K2
电流互感器原理图
F1 I1W1 F2 I 2W2
F1 F2

I1W1 I 2W2
I1 W2 Ki I 2 W1
互感器工作原理
铁心电流互感器缺点：
①体积、重量随电流等级升高而增加，价格上升也很快。 ②在高压输电线路中铁心式互感器必须充油，防爆困难， 安全系数下降。 ③传统的电器设备二次测量和保护电路中，采用了具有线 圈的各种仪表及电磁式继电器，需要从互感器中汲取能 量，所以铁心电磁式互感器必须有相应负载能力。 ④互感器铁心磁化曲线线性范围有限，影响测量范围和保 护精度。
互感器工作原理
一 确定产品型号 二 产品参数 额定变比 额定容量 仪表保安系数 精度等级 如：LVQB-110 可知二次绕组成品的尺 寸要求 内径×外径 Φ205 ×Φ355 如：600/5 0.2S 30VA 铁芯一般选用非晶材料
4 Α K I Z 10 4.44fN B
2z 2n 2n c 2n n
互感器工作原理
1.2.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器
2.电流互感器：铁心式和空心式
（1）铁心电流互感器： 电力系统中主要的电流检测工具，其基本工作原理与铁心 电磁式电压互感器相似。 （2）空心电流互感器： 目前在智能电器中应用比较多的一种电流传感器，其结构 简单、输入电流变化范围宽、线性度好、性能价格比好。
互感器工作原理
1% ε δ 0.5 5% 0.42 20% 0.24 6.49 100% 0.13 1.12 120% 0.13 0.88
22.53 15.76
互感器工作原理
（2）空心电流互感器（Rogowski线圈）
d dB(t ) e(t ) NA dt dt
0 i (t ) B(t ) 2r
额定工作电流下 工作磁密 估算铁芯截面积 Bn=电工钢带饱和磁密/保护倍数 Bn=1.6/30=0.05T
K 2Z I 2n Z 2n 10 4 AC= 4.44 fN 2 n B n
初选铁芯尺寸 铁芯有效截面积和平均 磁路长
1.15 5 1.2 10 4 =51.8cm2 AC= 4.44 50 120 0.05
霍尔电流传感器
霍尔电压传感器
互感器工作原理
1.霍尔效应基本原理
对于垂直置于磁感应 强度为B的磁场中的霍尔元 件H，当按图示方向输入电 流IC 时，将引起H内部载流 子数量的变化，从而有电 势EH ：
B
IC
d
H
EH
霍尔效应原理图
令 K H RH / d
RL
L

i2 (t ) e(t ) / Rh
i2
0 NA d i (t ) d B (t ) e(t ) NA dt 2r d t 0 NA d i (t ) i2 (t ) 2rRh d t

e(t )
R0
u0
测量回路等效电路图
u0与i (t )之间存在 / 2的相位差
加入RC积分电路后的等效电路图
c K I 若 jRC 1 则 U RC
互感器工作原理
空心电流互感器具有以下5个优点：
①测量范围宽、线性精度高。 ②因为不用铁心进行磁耦合，从而消除了磁饱和、铁磁 谐振现象，使其运行稳定性好，保证系统运行的可靠性。 ③频率响应范围宽。一般可设计到0～1MHz。 ④重量轻、成本较低、性能价格比高，更符合环保要求。 ⑤易实现互感器数字化输出。
1.电压互感器：电磁式和电容式
（1）电磁式电压互感器：电力系统中应用最多。 （2）电容式电压互感器：简称RYH，广泛用于110KV及以上超 高压电力系统中。
电磁式电压互感器
电容式电压互感器
互感器工作原理
（1）电磁式电压互感器
Φ
I0
U1
W1
12
W2
U 20
变压器空载 运行原理图
2n 2n 2n
然后按4 5 6 7 8的步骤计算
互感器工作原理
1% ε 0.27 5% 0.27 20% 0.17 100% 0.1 120% 0.09
δ
12.53 11.82
5.57
1.44
1.14
初选磁密值过大则误差可能不满足要求 本例B值初选0.4则初选铁芯尺寸φ220×φ340×25
计算值如下
极限感应电动势（拐点电压）E=KALFI2nZ2n=238.5V 保护倍数电流下磁感应强度 E 238 .5 B 10 4 1.5T 4.44 fN 2 n Ac 4.44 * 50 *120 * 57.6 由B=1.5T查磁化曲线得磁场强度H=600ma/cm 计算励磁安匝（HI）0=HLc=600*87.92=52752ma 复合误差εc= （HI）0/I1ALF=52.752/600*30=0.29%
Φ220 ×Φ340 ×100 AC=120/2 ×100 ×0.96 =57.6cm2
22 34 *3.14 87 .92cm LC= 2
互感器工作原理
二次阻抗计算
二次导线长度 120 100 60） 2 10 3 38.4m （
电磁线规格Φ1.68 截面积=（1.68/2）2 ×π=2.2mm2 电磁线电阻r2=ρｌ/s=0.02 ×38.4/2.2=0.34Ω CT线圈漏抗X2=0.2Ω 额定二次负荷时二次回路阻抗和阻抗角 R2n=1.2 ×cosφ+r2=1.2 ×0.8+0.34=1.3Ω X2n=1.2 ×sinφ+x2=1.2 ×0.6+0.2=0.92Ω Z2n= R 2 X 2 1.32 0.92 2
Lc 225 335 87.92cm 2
A Ac 0.75 10.31cm
2
2
r 0.02 22.8 0.2 2 .2
互感器工作原理
漏抗x=0.1Ω
额定负荷时的二次回路阻抗和阻抗角
R 1.2 cos 0.2 1.16 X 1.2 sin 0.1 0.82 Z 1.162 0.822 1.41 0.82 35。 a arctan 1.16