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基于一次侧电路偏心率的考虑分析电流互感器的互感

在这个研究中，一个导体穿过铁心，另一个在铁芯之外的一次侧电路，从其

偏心率的观点出发分析带环形磁芯的电流互感器（）。该研究重点是以一次

,CT

侧电路和二次侧绕组之间的互感来评估一次侧电路导线的位置对一个电流互感

器（）幅度误差的影响因素。当铁芯是由非磁性材料制成的，得到对互感的纯

CT

粹分析的结果和封闭形式的表达式。采用有限元方法，对非磁性和铁磁性芯的互

感进行数值计算。结果是使用这两种方法交叉验证。结果呈现和讨论基于对系统

的几何形状和副边绕组匝数的考虑。这种新颖的贡献表明，非磁性空心电流互感

器的响应显著受一次侧电路偏心率的位置的影响，特别是当二次绕组不具有大量

匝数。

一介绍

电流互感器（）是常用在计量和继电保护。电流互感器是非常多用途的仪

CT

器，特别适合测量随时间变化的单导体（主）中的电流，为得到最佳耦合的结果，

二次绕组应均匀围绕芯完全隔开，后者通常具有一环形形状。建议使用高磁导率

和低铁损材料（铁素体）以降低由于漏磁通和磁化电流而带来的误差。非磁性材

料铁芯的利用是一个有效的策略，以避免涡流损耗，饱和度和滞后的问题。然而，

这种解决方案可能需要额外的保护，以减轻外部电场干扰的影响。

虽然不是最优先领域的研究，该电流互感器（）课题仍收到了大量的关注。

CT

大量的科学和技术文献已经，关于电流互感器（）的瞬态性能，高频高功

CT

率应用，严重的非线性和饱和度的条件下，滞后效应，电子补偿，并且还有电流

互感器（）计量方法。

CT

在电流互感器中，被铁芯包围的一次侧导体的不同位置（离心率），是影响

二次绕组（）的电流的因素。这个研究提出了一种新颖解决上述提到的问题

SW

的方法。虽然分析集中在非磁性材料铁芯，例如一个具有线性特性的铁磁芯，也

被同样方式处理。

本分为五个部分，其中第一部分是介绍；第二部分致力于该问题的提出；

第四部分是关于非磁性材料铁芯纯粹分析的结果；在第四部分，使用基于有限元

法（FEM）的数字技术进行分析非铁磁磁芯和铁磁磁芯；最后，第五部分致力于

结论

二问题描述

rr

考虑环形磁芯的内半径，外半径和轴向长度l。其铁芯是具有同质的，

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线性的,且各向同性的磁导率μ。该磁场由于涡流被忽略（低频机制）。一个N

匝二次绕组均匀地绕在整个铁芯。要测量的电流通过一个穿过铁芯窗口的导体

（一次侧）进行。初级导体是圆筒形的，平行于环形轴，并且占用的偏心位置

0Rr相应返回电流在一个类似的铁芯外面导体，改导Rr见图1

1122

次级绕组的负载是一个安培表，由于仪表和CT之间的导体而产生一个过

量的负载。总负载可算成一个小阻抗Z（通常cosφ＞0.8，阻值只有一个零点

几欧姆级）那是，CT在短路条件下操作，在铁芯具有非常小的磁场。

为了减轻可能的非线性现象（铁磁芯），在磁特性曲线的操作点，在原点