标签: 电流互感器

01 物联网系统中为什么要使用电流互感器 物联网系统中使用电流互感器的原因主要体现在以下几个方面： 1、精确测量电流 高精度转换：电流互感器能够将高电流线路中的电流通过电磁感应原理转换成相应的低电流信号，这一过程保持了电流之间的比例关系，使得测量更加精确。 电气隔离：电流互感器不仅提供电流转换功能，还实现了电气隔离，保护了测量设备不受高电压或高电流的直接影响，增加了系统的安全性和可靠性。 2、实时监测与保护 异常检测：通过监测电流互感器的输出信号，物联网系统可以快速检测到异常电流、短路或过载情况，并及时触发保护装置，避免电气设备和系统受损或发生事故。 故障诊断：电流互感器提供的数据还可以用于识别电路中的故障，提供有关故障类型及位置的信息，便于进行故障诊断和及时修复。 3、能源管理与优化 能耗分析：电流互感器提供的实时电流数据是能源管理的重要组成部分，它有助于进行详细的能耗分析，从而优化电力系统的效率和可靠性。 负载管理：通过监测电流互感器反馈的电流信息，物联网系统可以实时调整负载分配，确保电力系统的稳定运行，并避免过载导致的能源浪费和设备损坏。 4、数据集成与智能控制 数据收集：电流互感器是物联网系统中数据采集的重要节点之一，其提供的电流数据可以与系统中的其他传感器数据一起被收集、处理和分析。 智能决策：基于电流互感器提供的数据，物联网系统可以做出更加智能的决策，如自动调节设备运行状态、优化能源分配等，以实现更高效的能源利用和更智能的运维管理。 5、适应多种应用场景 广泛应用：电流互感器适用于各种电力系统、工业自动化、智能电网等场景，为物联网系统提供了灵活的数据采集和监测手段。 高可靠性：电流互感器能够在恶劣的工作环境中稳定工作，如高温、高湿、强电磁干扰等场景，确保物联网系统的稳定性和可靠性。 6、具体应用场景 电力系统 ：电流互感器在电力系统中扮演着至关重要的角色。它们被广泛应用于变电站、配电室、发电厂等场所，用于测量高压线路中的电流，并将高电流转化为低电流，以便于变压器、电能计量器、保护继电器和自动控制装置等电气设备的使用。通过电流互感器的准确测量，可以及时发现电流异常，从而保护设备的安全运行。 通讯系统 ：在通讯系统中，电流互感器主要用于防雷和抗干扰，确保通讯的稳定性和可靠性。 计算机室 ：计算机等设备对电压要求较高，电流互感器在此被用于电源监控和故障检测。它们能够将高电流降为可测或可控的低电流，以保证设备的安全稳定运行，同时提高计算机室的运行效率和安全性。 轨道交通 ：电流互感器在轨道交通领域也有广泛应用，主要用于列车接触网的监测和控制。通过电流互感器，可以将高电流降为可测或可控的低电流，保证列车接触网的正常运行，并实现远程监视和控制，提高轨道交通的安全性和可靠性。 工业自动化 ：在工业生产过程中，电流互感器被用于监测和控制电机的电流，及时发现电机运行异常，避免设备故障和生产事故的发生。此外，它们还用于电流反馈控制系统，实现对电机速度和转矩的精确控制。 新能源领域 ：电流互感器在光伏发电和风力发电系统中被用于电流监测和控制，确保新能源设备的稳定运行。 综上所述，电流互感器在物联网系统中扮演着至关重要的角色，它通过精确测量电流、实时监测与保护、能源管理与优化、数据集成与智能控制以及适应多种应用场景等方面的功能，为物联网系统的稳定运行和高效管理提供了有力支持。 本文会再为大家详解电量计量器件家族中的一员——电流互感器。 02 电流互感器的定义 电流互感器是一种能将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的设备。它的内部是由闭合的铁心和绕组组成的，如图所示为电流互感器的内部概述图，左侧线圈较少，通常串在需要测量电流的线路中，称为一次侧；右侧线圈较多，通常串接在测量仪表（通常是电流表）的回路中。 03 电流互感器的原理 在电力供电线路中，一次（干线）电流大小非常悬殊，从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制，需要将一次电流转换为比较统一的二次电流，另外一次线路上的电压一般都比较高，如直接测量是非常危险的。 电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。 电流互感器接被测电流的绕组（匝数为N1），称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；接测量仪表的绕组（匝数为N2）称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。 对于指针式的电流表，电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。 04 电流互感器的分类 按用途分类： 测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组）：主要用于测量交流电的大电流，并将其转化为一种比较统一的电流，从而方便进行标准化的测量。这种互感器在电气隔离方面起到关键作用，使得直接测量线路上的电流电压变得安全。 保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组）：通常与继电装置一起使用，当线路发生故障时，会向继电装置发出信号，从而切断电路，起到保护供电系统的作用。 按绝缘介质分类： 干式电流互感器：使用普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。 浇注式电流互感器：用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型。 油浸式电流互感器：由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，一般为户外型，在我国各种电压等级中均为常用。 气体绝缘电流互感器：其主绝缘由气体构成。 按安装方式分类： 贯穿式电流互感器：用于穿过屏板或墙壁。 支柱式电流互感器：安装在平面或支柱上，并可作为一次电路导体支柱使用。 套管式电流互感器：没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上。 母线式电流互感器：没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用。 05 电流互感器的选型参数 电流互感器的选型参数主要包括以下几个方面： 额定电流 ：指电流互感器在设计条件下长期正常运行的电流值。选择时应确保实际运行电流在额定电流的20%~120%范围内，以保障互感器的稳定性。 额定电压 ：表示互感器能够承受的最大工作电压。选择时应确保电压值与系统电压匹配。 负载需求 ：选择电流互感器时，还需要考虑下游设备的负载需求。例如，如果下游是保护装置或计量仪表，需要确保所选的互感器能够提供足够的电流，以满足这些设备的正常工作需求。 出口信号、频率范围、额定负载、分度精度和耐压 ：这些也是选择电流互感器时需要考虑的关键参数，它们将直接影响互感器的性能和使用效果。 06 电流互感器的供应商 电流互感器市场上有多家知名的厂商，它们各自提供不同规格和性能的电流互感器以满足不同领域的需求。以下是一些主要的电流互感器厂商： 大一互DYH ：始建于1972年，具有较长历史的专业互感器制造商，专业从事互感器的研发制造与销售，是大型中压互感器企业。 正泰电器（CHNT正泰） ：浙江正泰电器股份有限公司是工业电器和新能源的龙头企业，其电流互感器产品在市场上也有广泛应用。 ABB ：作为全球领先的电力和自动化技术公司，ABB也提供一系列高质量的电流互感器产品。 特变电工（TBEA） ：作为中国领先的能源装备制造商，特变电工的电流互感器在电力系统中有着广泛的应用。 施耐德（Schneider） ：作为全球能效管理和自动化领域的专家，施耐德也提供一系列电流互感器产品。 比普 ：比普品牌创建于2017年，主营的产品包括电流互感器，以及其他如高压断路器、氧化锌避雷器、隔离开关等。比普的电流互感器以其稳定性和准确性而受到市场的认可。 聚英 ：浙江聚英风机工业有限公司，成立于1995年，专业从事风机、风冷设备技术研发、生产制造、销售服务。尽管该公司以风机业务为主，但也提供电流互感器产品，并以其优良的性能和结构特点在市场中占有一席之地。 民熔 ：上海民熔电气有限公司是国内高压输配电业务的专业制造商之一，其电流互感器产品在市场上也有广泛的应用。 此外，如 亿互、北互DLBF、XD西电、华亿, 永册、德力西、toone 等也是知名的电流互感器品牌。这些厂商都具备强大的研发和生产能力，提供多种规格的电流互感器产品，以满足不同用户的需求。 供应商A:南京圳恒通电子 1、产品能力 （1）选型手册 （2）主推型号1：ZHTCT205D 对应的产品详情介绍 ZHT505A系列电流互感器，体积小，精度高，一致性好，适用于电力网络仪表，电量变送器，电流表，测控装置好。电流互感器采用环氧树脂灌封，可适用于较恶劣的环境中，对初级电流信号进行精准的变换与隔离。 技术参数 尺寸图： 硬件参考设计 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

柔性电流探头，即罗氏线圈。它是一种交流电流传感器，由一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈和积分器构成，输出信号是电流对时间的微分，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。 电流互感器，CT即：current transformer ，电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)。它是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，由闭合的铁心和绕组组成。 二、共同点和区别 1、共同点： ①测量范围广，安全系数高，都可以测交流电流。 ②安装方便，可定制。 ③广泛应用于研发实验室、高校、电网监控、工业检测、生产线等。 2、区别： ①柔性电流探头只可以测试交流电流或者脉冲直流电流。 ②柔性电流探头操作更方便灵活，采用的是插拔式。 ③柔性电流探头广泛应用于高频电流、持续大电流测量领域。 ④柔性电流探头基本不会烧坏，不会带高压电。 ⑤电流互感器精度更高，抗干扰能力强。 三、选型 1、持续直流电流测量，选择电流互感器。 2、有高频交流信号（数百kHz）或者脉冲直流信号（微秒级），选择柔性电流探头更好。 3、测试环境如果是有特殊要求（比如狭窄空间），电流互感器不能满足的时候，可以考虑柔性电流探头。 以上内容由普科科技PRBTEK整理，如您在选型过程中有什么问题，咨询普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com

电流互感器有二种，一种是交流互感器，一种是直流互感器。 交流互感器相对比较好理解，这一节里，我就讲这个交流互感器。直流互感器我还没有想明白，以后想明白了我再补充。 *************** 变频器要时刻监控自己的输出状态，其中要监测的是输出电流和频率。 对于大功率的变频器，可能在输出电路上接一个电流表。这个监测就是通过取样来获得电流的信息，取样的办法就是在输出电缆上套一个电流互感器，这种电流互感器叫“穿心电流互感器”。 看这个样子，它应与变压器原理类似。如果把它当作变压器，照片显示的就是变压器的副边。原边就是穿入孔中的那根输出电缆了。 我们平时用的一种钳形电流表，来测量电路有没有电流流过，它的原理也是和这个互感器是一样的。 我估计具体的原理是：穿过互感器圆心的电缆上有交流电流走过，交流在电缆为中心形成交变磁场，铁芯在这个交变磁场中，它上面的线圈内就有了闭环的交变磁场。这个交变磁场导致了铁芯上的线圈上也产生感应电动势。这个时候，如果在互感器引线上接一个电阻，就可以形成一个闭合环路，互感器的线圈中就有了电流。 这个电流的大小与它本身的匝数n有关，也与穿心电缆上的电流有关。具体是：原电流的1/n。所以，互感器的标签上，会有一个电流比参数。如下图。 关于这个电流大小的关系结论是怎么来的，我还没有想明白。看这个意思，与互感器的形状、大小无关，只和闭合的圈内流过的电流有关了。考虑铁芯是闭合的，可能用闭环路线上的积分来解释。我不会建模，就不建立能推导公式了。 因为这个电流大小只与穿入的电流有关且关系固定，这样，互感器就是一个电流源。接上电阻后，电阻上有电流流过，就形成了电压降。如下图所示： 测量这个电压降，就可以知道互感器上面的电流大小，乘上互感器的电流比，就得出电缆上的电流了。同时，通过对互感器上的电流分析，可以知道变频器输出的频率。这二个值都会送到控制中心的显示屏上，供管理设备及维保人员查阅。 对于三相变频器，它的三根输出电缆上都要加电流互感器。 另外，从原理图上可以看出，这个电流互感器的安装方向决定了检测电路中电流的方向。也就会决定那电阻上的电压降的方向，这个电压降直接影响后面的测量结果。这就要求安装的员工，特别注意这个点。 我们曾经有一次把这个互感器安装反了的案例。测试的时候，员工没有去看这个电流值，变频柜也正常运行。后来空调机组在终端客户那里出现了一些问题，售后的同事检查才发现这个错误。 对于这个问题，从质量改善的角度，只能让工人小心了。另一方面，工人安装熟练了，也很少会出问题。 但是，有没有一个办法可以解决这个问题呢？ 答案是：有 如果在那个检查电路上加一个桥式整流电路，把这个互感器的电流方向在接入K1/K2前，就调整为所要的方向，就可以不必要求工人安装时，特别注意它的方向了。 现在的原理图，J1的3，4点上接一个电流互感器的输入信号，类似前一张图上的K1,K2.R2类似前一张图上的“负荷Z” 改进后的电路，增加了红色部分。 但是，现在这个情况下，如果在原来的板上增加这个功能，工作量大，新旧板混用也会出现麻烦。 这个想法只能在新开发主板时考虑一下了。 质量管理最最最重要的一个原则：第一次把事情做对。 设计的同事在产品开发初期多动动脑筋，为生产多想一步，就会减少了生产线员工的负担，也减少了安装出错的风险。自然就提高了产品的品质。 对于变频器监测这个电流的作用： 如果电流过大，超出了变频器的设定值，可能电机有问题，系统会自动停机，故障排除后才可以重新开机。 还有一种可能：供电不稳定，电压突然掉下来，这样导致了直流母线电压也降低，变频后的电压也就降低，当电机正常满载工作时，为了维持恒定功率输出，就得升高电流。这个电流如果升得超出规定的值，变频器系统就会发出停机指令。通常这种情况的停机，变频器还可以重新开起来，我们也找不到这此停机的根本原因，除非我们对输入电压作实时的监控并留下记录。

今天实验室开会，讨论电流互感器不能开路。   这个是在电气工程基础课程中学到的电气常识。还记得，吴老师当时讲，电流互感器是将原边电流变换成副边电流。电流互感器原边输入电流为交流恒流源，根据理想电流互感器原副边电流的变比等于匝数的反比，则副边电流也会是恒定的。当副边开路，就代表着副边电阻为空气电阻，为无穷大，因此恒定的副边电流流过无穷大的电阻，将会在副边产生无穷大的电压，危及人员安全。   电流互感器副边开路，外部表象大概是这样，但其本质的原因是什么？具体真实的表征是什么呢？   电流互感器的本质是变压器（参见变压器原理篇，变压器是电压驱动型还是电流驱动型。应该是电流驱动型，由电流产生磁场，磁场再转变成电流，加到线圈阻抗上表现为电压）。从外形上来看，变压器是在一个磁环（硅钢片、铁硅铝磁环等）上，分别绕上两组线圈。定义第一组为原边线圈，第二组为副边线圈。当在原边线圈加上一交变电压时，交变电压产生交变电流。这一变化的电流又会在磁芯中产生变化的磁场。根据楞次定律，磁芯中变化的磁通在副边感应出变化的电压。这就是变压器进行电压变换的基本原理。在理想变压器中，原边电流产生的磁芯磁通被感应出的副边电流产生的磁通完全抵消，因此原副边电压之比就等于原副边线圈匝数之比。   如果原边加的是恒定的电压，则在磁芯中产生的是恒定的磁场，由电磁学中的麦克斯韦方程组公式，恒定的磁场在副边线圈不能感应产生电流。这也可以由楞次定律得到定性的结论。   对于一般的变压器而言，在用作变压器使用时，认为原边所接的是电压源，根据变压器的原边等效电路，就可以计算副边电压。   在实际情况中，由于存在漏感和磁芯激磁阻抗等的影响，副边电压要略低于理想情况下的副边电压。当然可以通过在等效电路中引入漏抗，计算实际情况下的副边电压。   当变压器用作电流互感器（即原边所接的是电流源）时，由于电流周期变化，则在副边也会感应出周期变化的电流，理想情况下副边电流与原边电流的比例正好是其对应匝数的反比。因此在电流互感器开路时，会在副边因为感应产生高压。   在实际情况中，副边开路的电流互感器副边电压并不会是无穷大。因为根据变压器向原边折合的等效电路，副边开路就意味着副边阻抗无穷大，则其与激磁阻抗相并联，可以忽略。则副边折合电压就等于激磁阻抗上的分压（激磁阻抗一般在多大呢？）。这样计算下来，副边电压一般在几十伏到上百伏。即使该电压不是无穷大，较高的副边电压除了可能伤害人员外，还存在其他的问题，如破坏绝缘。所以必须要避免副边开路。   当电流互感器副边开路时，除了在副边感应产生高压，电流互感器还可能会出现饱和。其原因在于，副边开路时，等效电路为原边漏抗和激磁阻抗的串联，即副边阻抗的折合阻抗被忽略掉了（相比与之并联的激磁阻抗太大）。则原边电流直接作用在激磁阻抗上，较大的电流会造成磁芯的磁通增大，导致磁芯饱和。而在正常工作的电流互感器（即是副边有电阻，且其大小远小于激磁阻抗），副边电阻的折合阻抗相比激磁阻抗较小。则在与激磁阻抗并联时，激磁阻抗可以被忽略。或者可以说，原边电流并不会流过激磁阻抗，磁芯不会饱和。   总而言之，电流互感副边开路，将会在副边感应出高压，存在危及人身安全、破坏绝缘的隐患，还可能造成电流互感器磁芯饱和（磁芯饱和会有什么问题？）。因此，必须要避免电流互感器副边开路。