電流互感器主要由一次繞組、二次繞組及鐵芯組成。當一次繞組中流過電流i1時,在一次繞組上就會存在一次磁動勢i1 n1。根據(jù)電磁感應和磁動勢平衡原理,在二次繞組中就會產(chǎn)生感應電流i2,并以二次磁動勢i2n2去抵消一次磁動勢i1n1。
在理想情況下,存在磁動勢平衡方程式i1n1+i2n2=0。此時,電流互感器不存在誤差,稱為理想互感器。根據(jù)上式可推算出電流比與匝數(shù)成反比,以上,就是電流互感器的基本工作原理。
在實際中,要使電磁感應這一能量轉(zhuǎn)換形式持續(xù)存在,就必須持續(xù)供給鐵芯一個激磁磁動勢i0nl,方程式變?yōu)閕1nl+i2n2=i0nl。
可見,激磁磁動勢的存在,是電流互感器產(chǎn)生誤差的主要原因。
雖然實際電流互感器的二次電流與一次電流基本成正比,但由于電流互感器本身的勵磁損耗和磁路飽和等因素的影響,測量所得的二次電流2與一次電流1在數(shù)值和相位上都存在著一定的差異,這就是電流互感器的誤差。
1.電流誤差
電流互感器在測量電流時所產(chǎn)生的數(shù)值誤差稱為電流誤差,它取二次電流測量值與額定電流比相乘所得的乘積與實際一次電流之差,并用后者的百分數(shù)表示,即
(1)
將ki的關系式代入后,得
(2)
當i2n2大于i1n1時,電流誤差為正,反之為負。
2.相位差
旋轉(zhuǎn)了180°的二次電流相量-2和一次電流相量1間的夾角稱為電流互感器的相位差δi,當-2超前于1時,相位差δi為正值,反之為負值,通常以(′)分表示。
3.復合誤差
電流互感器在額定電流附近工作時,一次及二次電流都非常接近正弦波,電流互感器的誤差是額定頻率和正弦波下的誤差。但對于保護用電流互感器來說,當系統(tǒng)發(fā)生短路后,由于短路電流很大,鐵芯趨向飽和,勵磁電流和二次電流的波形都不再是正弦波,而含有一系列的高次諧波,這時就不能用電流誤差和相位差來描述了,而要引入復合誤差這個概念。復合誤差εc是指在穩(wěn)態(tài)情況下,折算到一次側(cè)的二次電流瞬時值與一次電流瞬時值之差的有效值與一次電流有效值之比,以百分值表示,即
(3)
式中:i1為一次電流的有效值;i1、i2分別為一、二次電流的瞬時值;t為一個周波的時間。
復合誤差這樣定義既適合于正弦電流,也適合于非正弦電流,主要用于衡量保護用電流互感器(p級)的準確限值特性。
為減小電流互感器的誤差,常采取各種補償措施,如整數(shù)匝補償、分數(shù)匝補償、磁分路補償?shù)取?br>