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开口式双气隙 铁芯结构电子式电流互感器铁芯研究

因铁芯带有气隙,大大改善了传统的电磁式电流互感器的饱和以及铁磁谐振等问题,使得铁芯不仅可以在正常情况下使用,同时可以应对突发的大电流情况。由于二次侧采用大功率高精度低温漂的无感电阻对电流进行取样,二次侧的负载稳定,避免了传统电磁式电流互感器由于二次侧负载变化带来的误差变化,提高了互感器测量的稳定性。同时,在电子电路中对数据进行处理,方便对数据进行校正和补偿,避免了传统电磁式电流互感器进行补偿时需要对铁芯结构和线圈结构进行调整的情况。

带有一个完整非磁性气隙的铁芯如图1 所示。图1中,为气隙铁芯钢片部分的平均磁路长度; 为气隙铁芯气隙部分的计算气隙长度。一般而言,计算气隙长度小于几何气隙长度。 为气隙铁芯钢片的磁导率;为气隙部分空气的磁导率; 为铁芯横截面积。根据电流互感器的研究中给出的铁芯带有完整气隙的电流互感器的原理分析,可知气隙铁芯的等效铁芯单位励磁电流为

 (1)

式中:,为去磁系数; 为气隙铁芯的励磁电流;为真空中的磁导率;为铁芯的平均计算磁路长度; B 为铁芯中的平均磁通密度;f (B)为闭合铁芯的磁化曲线函数;F (B)为气隙铁芯的磁化曲线函数。同时使用带气隙铁心的电子式电流互感器中也建议,对于优质的冷轧电工钢片,可以取计算气隙

在使用带气隙铁心的电子式电流互感器中的等效方式之下,等效铁芯和实际铁芯中的各物理量存在如下关系:等效铁芯的磁通密度等于实际铁芯的钢片部分磁通密度,等效铁芯的励磁电流等于实际铁芯的励磁电流,等效铁芯的磁场强度根据励磁电流计算得到。从而将气隙铁芯等效视为一个闭合铁芯以方便后续计算。从式(1)中可以得到等效铁芯的等效磁导率

 (2)

式中 为等效铁芯的磁场强度。由式(2)可见,气隙铁芯的 有关,也可以说与Np有关。可以看到lair 越长,Np 越大,气隙铁芯的越小。


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