電流變壓器測(cè)量電流或?qū)⒛芰繌囊粋€(gè)電路傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電路，所以其設(shè)計(jì)需要不同于相應(yīng)電壓變壓器的計(jì)算。這種差異的原因在于，電流變壓器磁化的電流是負(fù)載電流本身;而電壓變壓器則不同，它磁化的電流“獨(dú)立”于負(fù)載電流，其數(shù)值是滿負(fù)載時(shí)總體電流的一小部分。
我們想讓電流源為負(fù)載（如白熾燈、電壓穩(wěn)壓器或穩(wěn)壓二極管）提供電流IL，從而生成初級(jí)線圈電流IP（圖1）。我們與電流源打交道，所以，若負(fù)載消耗電流，則負(fù)載電壓由負(fù)載本身設(shè)定。
為設(shè)計(jì)電流變壓器，我們需了解其磁核的形狀、大小和材料，以及擬采用的匝數(shù)。之所以選擇環(huán)型核是因其具有zui低的損耗及在初級(jí)和次級(jí)繞組間提供合適的磁通耦合（若匝數(shù)多得足以覆蓋磁核表面大部分的話）。
根據(jù)安培定律，電流IP流過匝數(shù)為NP的繞組（圖2）時(shí)，根據(jù)磁力線長(zhǎng)度IM將產(chǎn)生磁場(chǎng)，可由微分方程表示：
dIp×Np=H×dIM （1）
假定采用環(huán)形磁核，對(duì)整個(gè)磁力線長(zhǎng)度求積分，則得出：
Ip×Np=H×IM （2）
其中，IM為磁力線的中線長(zhǎng)度，對(duì)環(huán)形磁核來(lái)說：
IM=π×DMED=π×（DOUT+DINN）/2 （3）
其中，DMED為中線直徑;DOUT為環(huán)形磁核的外直徑;DINN為環(huán)形磁核的內(nèi)直徑。
磁場(chǎng)H在密度為B的核內(nèi)產(chǎn)生磁通。磁通密度取決于核材料的相對(duì)滲透率μR;
其中，B=μR×μ0×H;μ0=4π10-7（H/米=真空滲透率）
Ip×Np=B/（μR×μO）×IM
所以，公式2可重寫為：Ip×Np=B/（μR×μO）×IM （4）
為以zui低損耗傳輸能量，磁核不應(yīng)在能量傳輸持續(xù)時(shí)，產(chǎn)生過多損耗。換句話說，它不能飽和。因此，核磁通密度B不應(yīng)超過飽和密度值BSAT。另外，產(chǎn)生BSAT的初級(jí)側(cè)電流IP應(yīng)一直低于某一zui大值IPMAX。所以，公式4可重寫為：
IPMAX×Np=BSAT/（μR×μO）×IM （5）
在我們的考慮中，我們與一個(gè)恒定電流打交道，該電流可認(rèn)為是IPMAX。所以，我們既可以為NP（盡可能覆蓋核表面）一個(gè)值并計(jì)算出IM ，然后再計(jì)算出核尺寸DMED ;又可選擇一個(gè)核并導(dǎo)出合適的NP。與μR一樣，BSAT也可在核數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到。
我們不關(guān)心核的截面積。所以，我們可利用任何厚度的核，我們只關(guān)心核直徑。
在描述電流變壓器工作關(guān)系的公式：Ip×Np=IL×Ns中，有一個(gè)悖逆。
其中，Ns=次級(jí)繞組的匝數(shù)。Ip是固定的，所以，次級(jí)側(cè)的負(fù)載電流也是固定的：
IL=Ip×（Np/Ns） （6）
它意味著，若減少次級(jí)繞組的匝數(shù)，我們可得到更大的次級(jí)電流。也即，若我們必須以高一半電流等級(jí)的產(chǎn)品替換次級(jí)側(cè)的電珠（Electric Bulb），我們應(yīng)從次級(jí)繞組中減去幾匝。
另外，若我們用該變壓器提供某些電路原理圖（Electronic Schematic）布置，我們應(yīng)了解其消耗的電流IL并在次級(jí)側(cè)繞上適當(dāng)?shù)脑褦?shù)，它可由公式7得出。當(dāng)發(fā)生過壓或次級(jí)感應(yīng)電壓高于允許值時(shí)，一個(gè)合理的穩(wěn)壓二極管應(yīng)能保護(hù)該原理圖免于過壓。
所以，在給定NP時(shí)，利用公式5，我們可容易地得到核大小，或確定在具有中線長(zhǎng)度lM的給定核上將纏繞多少匝的初級(jí)繞組NP。例如，若電流源為負(fù)載產(chǎn)生1.2A的Ip，而我們必須點(diǎn)亮1.7A的白熾燈，則需為該安排重新設(shè)計(jì)一個(gè)新的變壓器。
Np=（BSAT/μR×μ0）×lM/IPMAX=0.28/（4π10-7×3000）×29.5×10-3/1.2=5.736turns
首先，我們應(yīng)得到一個(gè)適合該應(yīng)用的核。設(shè)其為一個(gè)36×23×8mm的環(huán)形核，其DMED=29.5mm。假定該核的相對(duì)滲透率是3,000，且BSAT=0.28T。我們知道，lM=π×DMED。所以從公式5，我們可容易地確定初級(jí)側(cè)可允許的匝數(shù)NP。因此，
Np=（BSAT/μR×μ0）×lM/IPMAX=0.28/（4π10-7×3000）×29.5×10-3/1.2=5.736turns
假定NP=6匝，因選取的磁通密度飽和值遠(yuǎn)低于zui大值，也即存在一個(gè)安全余裕，所以該NP值一般是安全的。
利用公式6，可容易地確定次級(jí)繞組的匝數(shù)為4.235圈，所以，次級(jí)繞組的匝數(shù)是4。假定能量傳輸中可能出現(xiàn)的損失，我們可確認(rèn)該值與設(shè)計(jì)匹合的非常好。
顯然，在次級(jí)電流應(yīng)低于初級(jí)電流的情況，次級(jí)側(cè)的匝數(shù)應(yīng)高于初級(jí)側(cè)的匝數(shù)。這就是為什么旨在進(jìn)行大電流測(cè)量的電流變壓器在次級(jí)側(cè)繞很多圈的原因。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀產(chǎn)品概述
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀，是我公司針對(duì)各種高壓開關(guān)研制的一種通用型智能化開關(guān)測(cè)試儀器。該儀器應(yīng)用光電脈沖技術(shù)，單片計(jì)算機(jī)技術(shù)及可靠的抗電磁輻射技術(shù)，配以可靠的速度/距離傳感器，可用于各種電壓等級(jí)的真空、六氟化硫、少油、多油等高壓開關(guān)的機(jī)械性參數(shù)的調(diào)試與測(cè)量。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀接線方便、操作簡(jiǎn)單、操作時(shí)只需一次合（分）動(dòng)作便可得到合（分）閘全部數(shù)據(jù)。并能打印所需的全部數(shù)據(jù)，斷口電流波形和動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)曲線，便于分析保存。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀功能與特點(diǎn)
2.1測(cè)試功能
1） 三相不同期 ms
2） 同相不同期 同時(shí)測(cè)三相雙斷口 ms
3）動(dòng)觸頭行程 測(cè)六個(gè)斷口 mm
4）動(dòng)觸頭超行程 測(cè)六個(gè)斷口 mm
5）合（分）閘時(shí)間 同時(shí)測(cè)一至六個(gè)斷口 ms
6）合（分）閘彈跳時(shí)間 同時(shí)測(cè)一至六個(gè)斷口 ms
7）剛合（剛分）閘速度 測(cè)一個(gè)斷口（傳感器安裝斷口） m/s
8）合（分）閘zui大速度 測(cè)一個(gè)斷口（傳感器安裝斷口） m/s
9）合（分）閘平均速度 測(cè)一個(gè)斷口（傳感器安裝斷口） m/s
2.2PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀 特點(diǎn)
1） 采用了的傳感器，、可靠、安裝方便、適應(yīng)面廣。
2）對(duì)開關(guān)操動(dòng)電壓適應(yīng)范圍大，DC60V—220V均可操作。
3）能自動(dòng)判別并顯示開關(guān)操作中的錯(cuò)誤指令和不成功操作。
4）測(cè)試方法靈活，無(wú)論是合閘操作、分閘操作，一次操作就能獲得所需測(cè)量數(shù)據(jù)。
5）測(cè)量數(shù)據(jù)可窗口顯示，也可以打印機(jī)輸出，打印機(jī)還能提供六個(gè)斷口的電流波形圖和一個(gè)斷口動(dòng)觸頭的時(shí)間——行程的波形圖。
6）測(cè)試儀體積小、重量輕、便于攜帶。
7）抗*力強(qiáng)，能在較強(qiáng)的電磁場(chǎng)中正常工作，適合變電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
8）儀器自帶220V/直流操作電源，可現(xiàn)場(chǎng)操動(dòng)各種開關(guān)。并具有延時(shí)（一秒鐘）斷電功能。
9）儀器嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3309—89《高壓開關(guān)設(shè)備常溫下的機(jī)械試驗(yàn)》中的定義要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀儀器結(jié)構(gòu)
3.1儀器由主機(jī)和傳感器兩部分組成，鋁合金防震箱包裝。
3.2 主機(jī)面板介紹
1、電源開關(guān)； 19、同相不同期指示燈；
2、電源插座； 20、合分時(shí)間指示燈；
3、0.保險(xiǎn)絲； 21、彈跳時(shí)間指示燈；
4、交直流選擇開關(guān)； 22、剛分合速度指示燈；
5、保險(xiǎn)絲； 23、zui大速度指示燈；
6、操作電源外輸入； 24、平均速度指示燈；
7、合分閘選擇開關(guān)； 25、行程指示燈；
8、合分閘信號(hào)輸出； 26、超程指示燈；
9、斷口信號(hào)輸入； 27、金短時(shí)間指示燈；
10、接地柱； 28、無(wú)流時(shí)間指示燈；
11、傳感器插座； 29、內(nèi)置電源啟動(dòng)鍵；
12、合閘指示燈； 30、操作鍵；
13、分閘指示燈； 31、數(shù)據(jù)打印鍵；
14、重合閘指示燈； 32、波形打印鍵；
15、數(shù)碼顯示窗； 33、曲線打印鍵；
16、電源指示燈； 34、數(shù)據(jù)顯示鍵；
17、打印機(jī)； 35、復(fù)位鍵；
18、三相不同期指示燈；
3.3 傳感器介紹：
傳感器兩套：真空、機(jī)械各一套
1、傳感器滑標(biāo)
2、傳感器主體
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)
4.1 性能參數(shù)
多功能開關(guān)機(jī)械測(cè)試儀性能參數(shù)表 表一
| 型號(hào) | 測(cè)量項(xiàng)目 | 測(cè)量范圍 | 測(cè)量誤差 |
| 機(jī)械開關(guān) | 時(shí)間（ms） | 0.2 ～ 999.0 | ±0.2 |
| 距離（mm） | 1 ～ 600 | ±1 |
| 線速度（m/s） | ≤7.0 | ±0.01 |
| 真空開關(guān) | 時(shí)間（ms） | 0.2 ～ 999.0 | ±0.2 |
| 距離（mm） | 0.5 ～ 40.0 | ±0.5 |
| 線速度（m/s） | ≤4.2 | ±0.01 |
4.2 綜合指示
工作電源：AC220V±10% 50Hz
開關(guān)操作電壓：DC220V（機(jī)內(nèi)）（可根據(jù)用戶要求外輸入AC、DC電壓）
功 耗：≤50W
工作環(huán)境：－10℃－＋40℃
體 積：440×300×150（mm）
主機(jī)重量：約10Kg
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀儀器出現(xiàn)故障分析排除指南
測(cè)試儀器常見故障分析解除一覽表
| 現(xiàn) 象 | 排 除 故 障 方 法 |
| 開關(guān)操作后出現(xiàn)“S” | 斷口線接線錯(cuò)誤（1）開關(guān)刀閘全部接地。（2）儀器A斷口信號(hào)輸入線連接不可靠。 |
| 開關(guān)操作后，窗口顯示“C”幾秒鐘后顯示“d” | （1）儀器不能先做分閘。 （2）測(cè)試儀進(jìn)入等待合閘操作狀態(tài)。 |
| 超程小于實(shí)際測(cè)量超程數(shù)值 | （1）儀器以電信號(hào)做為采樣，與原用卡尺測(cè)量方法有所不同，只有動(dòng)觸頭真實(shí)接觸后才記錄超程。 |
| 開關(guān)操作后，有合、分閘先后順序，但無(wú)不同期時(shí)間 | （1）不同期小于0.1ms，可視為同期，儀器不顯示 |
| 開關(guān)操作后，某一相或幾相不顯示彈跳時(shí)間 | （1）彈跳時(shí)間小于0.1mm，可視為無(wú)彈跳，儀器不顯示。 |
| 無(wú)行程、超程、速度顯示 | （1）檢查傳感器接頭是否插好。（2）傳感器信號(hào)線是否有短路，斷路現(xiàn)象。 |
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀斷口線的連接與傳感器的安裝
5.1 斷口線的連接
該儀器可同時(shí)測(cè)六個(gè)斷口，儀器 A 斷口具有測(cè)量行程，超行程和分合閘速度的功能，傳感器必須接到 A斷口上。
1）單斷口六線制接法
將開關(guān)一端（三相）對(duì)應(yīng)連接儀器 A、B、C斷口信號(hào)輸入端，另一端任意連接到儀器共公端（斷口信號(hào)輸入）
2）雙斷口九線制接法
將開關(guān)三相靜觸頭六端分別對(duì)應(yīng)連接到儀器A—C’六接線柱，（斷口信號(hào)輸入）將開關(guān)三相動(dòng)觸頭三端任意接到儀器三共公端（斷口信號(hào)輸入）。
5.2 合、分閘信號(hào)線的連接
1）使用本儀器操作開關(guān)時(shí)，將儀器合、分閘選擇開關(guān)置合位，先按啟動(dòng)鍵，再按操作鍵即可，做分閘時(shí)，將儀器合、分閘選擇開關(guān)置分位，儀器先復(fù)位，后按起動(dòng)鍵，再按操作鍵即可。（做分閘前，儀器不可關(guān)斷電源）
2）使用本儀器操動(dòng)機(jī)構(gòu)操作時(shí)，將儀器合、分閘選擇開關(guān)置合位，操作開關(guān)即可，做分閘時(shí)，將儀器合、分閘選擇開關(guān)置分位，儀器先復(fù)位，再操作開關(guān)即可。注：斷口時(shí)間為合、分閘時(shí)間。
注：1、使用本儀器操作開關(guān)時(shí)，儀器的合、分閘信號(hào)輸出線必需通過輔助開關(guān)，如直接接入合、分閘線圈定能燒壞儀器（因儀器輸出信號(hào)電流額定）。
注：2、使用本儀器操作開關(guān)時(shí)，各斷口的合閘時(shí)間都包括接觸器（電磁機(jī)構(gòu)）吸合時(shí)間。
注：斷口時(shí)間為固有合、分閘時(shí)間。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀測(cè)試
6.1 自檢
1）電路部分自檢，接入220V電源，（面板2）打開電源開關(guān)，（面板1）面板電源指示燈亮（面板14）顯示窗口（面板13）C 數(shù)碼管顯示d ，斷口信號(hào)接線紅柱（面板7）A—C′紅黑柱之間各有14V電壓。
2）合、分選擇開關(guān)（面板24置合位時(shí)）按操作鍵機(jī)內(nèi)繼電器吸合操動(dòng)電源輸入紅接線柱（面板5）與合閘信號(hào)紅接線柱（面板6）接通。合、分閘選擇開關(guān)置分位時(shí)，按操作鍵、操動(dòng)電源輸入紅接線柱與分閘信號(hào)紅接線柱接通。
3）按啟動(dòng)鍵，操動(dòng)電源指示燈亮，再按操作鍵（約1秒鐘后操作電源指示燈滅），同時(shí)合、分閘信號(hào)接線柱有220V電壓輸出。
6.2 測(cè)量參數(shù)顯示說明
本儀器必需先做合閘，后做分閘，合閘操作時(shí)，顯示窗口顯示C，六秒鐘后，顯示窗口改為各斷口合閘順序顯示，同時(shí)（面板8）合閘指示燈亮，按顯示數(shù)據(jù)鍵依次顯示不同期，合閘時(shí)間，彈跳時(shí)間，動(dòng)觸頭行程等。按打印數(shù)據(jù)鍵，打印機(jī)打印各項(xiàng)數(shù)據(jù)。斷口電流波形，動(dòng)觸頭時(shí)間行程特性曲線圖。做分閘時(shí)，順序相同。按復(fù)位（清除）鍵，全部數(shù)據(jù)清除。
6.3 打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)、波形、曲線
1）打印輸出格式
2）合、分閘速度為平均速度，行程為合閘時(shí)的實(shí)際距離加合閘后的接觸行程，超程：為接觸行程（不包括彈簧儲(chǔ)備行程）。
3）電流波形
4）A斷口動(dòng)觸頭時(shí)間、行程特性曲線
注：時(shí)標(biāo) t 每格為10ms，位移標(biāo) s 每格為10mm 。
5）真空開關(guān)時(shí)間顯示與打印輸出結(jié)果有微小差異儀器按兩位小數(shù)運(yùn)算顯示一位小數(shù)，因此，測(cè)量結(jié)果以打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
PSGKC-D高壓開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀配件
8.1 機(jī)械傳感器和各種機(jī)械開關(guān)六氟化硫開關(guān)的傳感器安裝支架，適用于500KV電壓等級(jí)下的六氟化硫、少油、多油開關(guān)測(cè)試。
8.2 真空傳感器和各種真空開關(guān)傳感器的安裝支架，專測(cè)試10KV～35KV的真空開關(guān)。
1）可根據(jù)用戶需要另加工生產(chǎn)傳感器安裝支架。
2）儀器成套測(cè)量線（長(zhǎng)度10米，特殊情況另訂）
3）打印紙壹卷。
4）保險(xiǎn)絲0.、各兩只。
5）說明書1份。
開關(guān)特性試驗(yàn)報(bào)告（雙斷口模擬開關(guān)）
合 閘 數(shù) 據(jù) 分 閘 數(shù) 據(jù)
三相不同期： 0.4 ms 行 程A ：44.0 mm 三相不同期： 2.4 ms
同相不同期B ： 0.3 ms 行 程A1：44.0 mm 同相不同期B： 1.1 ms
同相不同期C ：0.3 ms 行 程B ：44.0 mm 同相不同期C： 1.1 ms
合 閘 時(shí) 間： 46.0 ms 行 程B1：44.0 mm 分 閘 時(shí) 間 ： 33.5 ms
斷口時(shí)間A ： 45.5 ms 行 程C ：44.0 mm 斷口時(shí)間A ： 33.5 ms
斷口時(shí)間A1： 45.5 ms 行 程C1：44.0 mm 斷口時(shí)間A1： 33.5 ms
斷口時(shí)間B ： 45.6 ms 超 程A ：16.0 mm 斷口時(shí)間B ： 32.1 ms
斷口時(shí)間B1： 46.0 ms 超 程A1：16.0 mm 斷口時(shí)間B1： 31.0 ms
斷口時(shí)間C ： 46.0 ms 超 程B ：16.0 mm 斷口時(shí)間C ： 31.0 ms
斷口時(shí)間C1： 45.6 ms 超 程B1：16.0 mm 斷口時(shí)間C1： 32.1 ms
彈跳時(shí)間B1： 0.1 ms 超 程C1：16.0 mm 剛 分 速 度： 0.80 m/s
彈跳時(shí)間C ： 0.1 ms 超 程C1：16.0 mm zui 大 速 度： 1.40 m/s
剛 合 速 度： 1.20 m/s 平 均 速 度： 0.95 m/s
zui 大 速 度： 1.80 m/s
平均速度： 0.89 m/s
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