本文來自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/李寧遠(yuǎn)。
互感器是很多電氣設(shè)備中用于檢測電流、電壓和功率的電子元件，還可以做保護(hù)用，在電力系統(tǒng)中有著不可或缺的作用。互感器又分為電流互感器與電壓互感器，二者都是依據(jù)電轉(zhuǎn)磁再轉(zhuǎn)電的原理進(jìn)行工作的。
其中，電流互感器利用電磁感應(yīng)原理能夠通過將大電流轉(zhuǎn)換為小電流來進(jìn)行檢測，在大型電氣設(shè)備的電流檢測中十分關(guān)鍵，電壓互感器則與常見的變壓器類似，也能夠用來變換線路上的電壓。
簡化電流測量的電流互感器
在大型的電氣系統(tǒng)，如發(fā)電側(cè)、變電側(cè)、輸電側(cè)、配電側(cè)等等環(huán)境中，流經(jīng)其中的電流通常都很大，而且不同端側(cè)電流大小懸殊，不便于測量，而且此時(shí)直接進(jìn)行電流測量非常危險(xiǎn)。為便于測量、保護(hù)和控制就需要將這些電流轉(zhuǎn)換進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且確保安全，電流互感器正好起到了電流變換和電氣隔離的作用。
電流互感器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，殼內(nèi)是鐵芯和繞組。電流互感器有兩個(gè)繞組，當(dāng)交流電源通過初級繞組時(shí)，就可以產(chǎn)生交變磁通量，然后在次級繞組內(nèi)感應(yīng)出交流電。初級繞組需要與被測電路串聯(lián)，次級繞組則與計(jì)量表串聯(lián)。
根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況，互感器的額定電流比會(huì)有所不同，確定這個(gè)電流比是選取合適電流互感器的關(guān)鍵。電流互感器的額定電流比由兩個(gè)繞組上的匝數(shù)確定，超過這個(gè)額定值，互感器長期過載運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。
此外，為了實(shí)現(xiàn)低磁化安匝數(shù)，電流互感器的鐵芯材料在不斷提升低損和低磁阻特性，這些需要從材料上進(jìn)行優(yōu)化。
大電流、高電壓的場合無法直接用電流表來測量回路的電流大小，必須通過電流互感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再去測量。除了測量用途，電流互感器還經(jīng)常被用于電路保護(hù)。
電流互感器加繼電裝置的組合在大型電氣系統(tǒng)中十分常見，電氣系統(tǒng)線路發(fā)生短路或者過載等故障時(shí)，電流互感器監(jiān)測到電流的異常變化，然后向繼電裝置發(fā)送信號(hào)使其切斷故障電路，從而達(dá)到保護(hù)供電系統(tǒng)安全的目的。
保護(hù)用的電流互感器，追求可靠和穩(wěn)定，要在確保足夠大的準(zhǔn)確限制系數(shù)的同時(shí)保證足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。
現(xiàn)在電子式的電流互感也很流行，穩(wěn)定性高、不易飽和、線性識(shí)別好，傳統(tǒng)的電磁電流互感器和電子式互感器各有應(yīng)用優(yōu)勢。
變換電壓的電壓互感器
電壓互感器同樣利用電磁感應(yīng)原理工作，不過變換的是電壓。它和另一個(gè)為人熟知的變換電壓的裝置——變壓器類似，但是二者功能并不一樣，而且電壓互感器的容量通常不會(huì)太大。
電壓互感器同樣有兩個(gè)繞組，但線圈匝數(shù)的多少正好與電流互感器相反，接入方式和電流互感器也不同。電壓互感器的初級繞組匝數(shù)更多，要并聯(lián)接在線路上，次級繞組匝數(shù)較少，也并聯(lián)接在儀表、繼電裝置上。
電壓互感器變換電壓將高電壓按照比例變換成適合測量的低電壓，避免測量設(shè)備和保護(hù)裝置受高電壓威脅。同時(shí)，電壓互感器也能和保護(hù)繼電器配合使用，監(jiān)測異常電壓狀況，并觸發(fā)后續(xù)的保護(hù)功能。
目前主要應(yīng)用的有電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器兩種，電容式是在電磁式互感的基礎(chǔ)上，串聯(lián)了電容器進(jìn)行分壓繼而再進(jìn)行降壓的互感器。電容的應(yīng)用是為了分壓，控制電氣系統(tǒng)的諧波水平。
此外，還有電子式、光電式電壓互感器，結(jié)構(gòu)簡單不少，在數(shù)字化、自動(dòng)化系統(tǒng)中也大有用武之地。
小結(jié)
電流互感器和電壓互感器有很多相似卻又不同的地方，也都發(fā)揮著不可或缺的作用，靈活地應(yīng)用互感器能在電氣系統(tǒng)的電壓/電流變換中方便很多，同時(shí)還能保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。
