专题十三 电流互感器（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题十三 电流互感器 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 查电流互感器“升压变流”的工作原理，原副绕组匝数关系，以及铁心、绕组等关键结构的作用。 判断电流互感器使用操作的正误；考查钳形电流表的工作原理及使用注意事项。 要求根据常见型号拆解字母、数字含义，识别产品类型；掌握额定二次电流、准确度等级等核心规格参数。 考纲解读—考试要求 掌握钳形电流表的工作特点（无需断开电路）和使用步骤，能解释其“便携式电流互感器”的本质，符合职高课程理论联系实操的核心要求，适配岗位技能需求。 能准确解读电流互感器型号含义，根据使用场景选择适配的准确度等级；理解副绕组严禁开路的原因及接地的必要性，具备将理论规则与实际操作结合的能力。 需熟记电流互感器的定义、基本结构、额定二次电流等基础参数，理解电磁感应原理在其工作中的应用，明确其“将大电流按比例转换为小电流”的核心功能。 4 考纲解读—易考题型 描述工程场景，要求结合电流互感器原理，分析灯泡变暗的原因，并提出 2 种解决措施。 实际分析题 给出表格，其中部分数据空缺，要求根据已知数据及电流互感器的原理，计算并填写空缺数据。 填空题 给出关于电流互感器的若干表述，要求选出表述正确的选项，重点考察对基础概念的精准辨析能力。 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 电力系统中,高电压和大电流不便于直接测量,通常用特种专用的变压器把大电流变成小电流、把高电压变成低电压再进行测量。这种用途的变压器称为电流互感器和电压互感器,统称仪用变压器。 一、电流互感器 知识点梳理和重点概念复习 利用互感器进行测量有很多优点: (1)使带有仪表的测量电路同高压隔离,保证人身和测量仪表的安全。 (2)便于使测量仪表标准化,可使用不同的互感器来扩大仪表的量程,提高测量的准确度 (3)可以减少测量中的能量损耗,而且方便快捷。 因此,在交流电路多种测量以及各种控制和保护电路中,大量应用了互感器。 一、电流互感器 知识点梳理和重点概念复习 1.电流互感器的结构及工作原理 电流互感器的结构、工作原理与普通双绕组变压器相似,也是由铁心和一次、二次绕组两个主要部分构成。其主要特点在于,电流互感器一次绕组的匝数很少,一般只有一匝到几匝。使用中,一次绕组串联在被测电路中,流过被测电流,如图 3-1所示。 一、电流互感器 知识点梳理和重点概念复习 二次绕组的匝数很多,用较细的导线绕制。 根据测量的目的不同,二次绕组连接电流表或电能表的电流线圈或电流继电器。这些仪表的阻抗极小,所以二次绕组接近短路状态。与普通变压器的短路情况相似。二次绕组的电动势很小,一般只有几伏,所以铁心内的磁通也很小 一、电流互感器 知识点梳理和重点概念复习 互感器的励磁磁通势也很小。根据变压器的变流比公式 式中 ——称为电流互感器的额定电流比。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 上式表明,在电流互感器中,二次绕组的电流与电流比的乘积,等于一次绕组的电流值,即被测电流值。例如,电流表读数为3A,电流比为 40/5 时,则被测电流值 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 2.电流互感器的型号及规格 为了减少误差,电流互感器的铁心磁感应强度一般设计为 0.8~1T(特),而且要求二次绕组所接仪表的总阻抗不得大于规定的阻抗值,电流互感器的准确度等级为 0.2级、0.5级、1.0级、3.0级和 10.0级。准确度是根据测量时存在的误差大小确定的。例如,0.5级的电流互感器表示在额定电流时,测量误差最大不超过±0.5%,准确度数值越小等级越高,测量误差越小,价格也越贵。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 电流互感器一次绕组额定电流可设计在 0~15 000 A(或 25 000 A)之间,电流互感器的二次绕组额定电流通常采用5A。有的电流互感器具有圆环形铁心,被测线路的导线可在其圆环形铁心上绕几周,以实现不同的变流比。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 电流互感器的型号由两部分组成,斜线以上部分包括符号和数字,所用符号含义见表 3-1。 符号后面的数字表示耐压等级,单位为kV。斜线下面部分,由两组数字组成,第一组数字表示准确度等级,第二组数字表示额定电流。例如,LOG-0.5/0.5-100,表示改进型线圈式电流互感器,耐压等级为 0.5 kV,准确度等级为 0.5级,测量线路额定电流为 100 A。互感器铭牌中符号的含义见表 3-1。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 在选择电流互感器时,必须按互感器的额定电压、二次绕组额定电流及二次绕组额定负载阳抗值适当选取。一般选取与被测电流额定值相符的电流互感器,若不符合时,应选择稍大于被测电流额定值的电流互感器。 电流互感器也可作为提供控制信号之用,用来监视电路的运行状态。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 3.电流互感器使用规则 为了测量的准确和安全,在使用电流互感器时,必须注意以下三点: (1)电流互感器在运行中,二次绕组绝对不能开路。若开路,互感器即成为空载运行,流过一次绕组的线路电流,全部成为互感器的励磁电流。二次绕组此时没有电流通过,二次绕组电流的去磁作用消失,一次绕组磁动势 1,N,不变,使铁心中磁感应强度提高很多倍,磁路严重饱和,磁通的波形为平顶波,在磁通变化过程中,过零时相当快。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 因而在二次绕组中感应出很高的尖峰电动势,其峰值可达数千伏,会造成互感器绝缘击穿,也可能造成人身伤害,如图 3-2 所示。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 另外,由于磁感应强度增大,铁损耗增加,铁心过热,加速绝缘物老化。在电流互感器二次绕组电路中,绝对不允许接装熔断器;当二次绕组不接电流表时,要把二次绕组短接,若要拆下运行中的电流表,必须先把互感器二次绕组短接后,才能把电流表拆下来。 (2)电流互感器的铁心和二次绕组必须同时可靠接地,最好在同一点接地,以免高压侧绝缘击穿时,损坏仪表或造成人身伤亡。 (3)二次绕组负载阻抗要小于规定的阻抗,互感器准确度等级要比所接仪表的准确度高两级。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 4.便携式电流互感器(钳形电流表) 利用互感器原理制造的便携式钳形电流表如图 3-3 所示。它的闭合铁心可以张开,将被测载流导线钳人铁心窗口中,被测导线相当于电流互感器的一次绕组,铁心上绕二次绕组,与测量仪表相连,可直接读出被测电流的数值。其优点是测量线路电流时不必断开电路,使用方便。 一、变压器并联运行的优越性 知识点梳理和重点概念复习 使用钳形电流表时应注意使被测导线处于窗口中央,否则会增加测量误差;不知电流大小时,应将选挡开关置于大量程上,以防损坏表针;如果被测电流过小,可将被测导线在钳口内多绕几圈,然后将读数除以所绕匝数;使用时还要注意安全,保持与带电部分的安全距离,如被测导线的电压较高时,还应戴绝缘手套、穿绝缘鞋并使用绝缘垫。 一、变压器并联运行的优越性 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：电流互感器无换向器，不存在换向器磨损故障；铁心饱和多由副绕组开路或过电流引起。 1.下列不属于电流互感器常见故障的是（ ） A. 绕组短路 B. 绝缘老化 C. 铁心饱和 D. 换向器磨损 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：额定一次电流必须与被测电路的最大工作电流匹配，否则无法准确测量或导致设备过载，是首要选择参数。 2.选择电流互感器时，首要考虑的参数是（ ） A. 准确度等级 B. 额定一次电流 C. 绝缘方式 D. 体积大小 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：低压照明电路电压通常为0.22kV（220V），需匹配对应额定一次电压的电流互感器。 3.用于低压照明电路测量的电流互感器，其额定一次电压可能为（ ） A. 0.22kV B. 10kV C. 35kV D. 110kV 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：两者均基于电磁感应原理，但电流互感器原绕组串联，电压互感器原绕组并联，这是最本质的区别。 4. 电流互感器与电压互感器的根本区别是（ ） A. 工作原理不同 B. 原绕组连接方式不同 C. 铁心材料不同 D. 副绕组额定值不同 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：通电状态下更换量程可能导致仪表内部电路损坏，应先断电再换量程。 5.下列关于钳形电流表的使用注意事项，错误的是（ ） A. 测量时保持钳口清洁闭合良好 B. 可在通电状态下更换量程 C. 测量高压电路时需站在绝缘垫上 D. 严禁用钳形表测量裸导线电流 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：额定电流比是电流互感器的核心参数，直接决定其测量范围和使用场景，必须标注在铭牌上。 6.电流互感器的铭牌上必须标注的参数是（ ） A. 额定电流比 B. 生产厂家 C. 重量 D. 出厂日期 27 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：工频耐压试验通过施加短时工频高压，检验电流互感器绕组间、绕组与外壳间的绝缘性能，判断其是否能耐受运行中的短时过电压，避免绝缘击穿故障。 7.对电流互感器进行工频耐压试验的目的是（ ） A. 测量其容量 B. 检查绝缘是否耐受短时过电压 C. 校准准确度等级 D. 测量绕组电阻 28 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：钳形电流表的核心是一个可动铁心的便携式电流互感器，通过电磁感应将被测电流转换为小电流，再由内置电流表显示读数，本质是电流互感器的集成化应用。 8.下列关于电流互感器和钳形电流表的关系，说法正确的是（ ） A. 钳形电流表是独立于电流互感器的测量工具 B. 钳形电流表是便携式电流互感器与电流表的集成体 C. 钳形电流表的测量原理与电流互感器完全不同 D. 钳形电流表只能测量直流电流，电流互感器只能测量交流电流 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：气体绝缘式 解析：不同绝缘方式适配不同环境，如油浸式适用于户外高压场合，干式适用于户内干燥环境。 1.电流互感器按绝缘方式可分为干式、油浸式和______等。 30 常考习题练习与讲解—填空题 答案：最大 解析：先选最大量程可避免因被测电流过大损坏仪表，确保测量安全。 2.钳形电流表测量时，应先选择______量程，再根据读数调整至合适量程。 31 常考习题练习与讲解—填空题 答案：电流比（或变流比） 解析：如电流比为100/5，即原边100A对应副边5A，通过副边读数可推算原边电流。 3.电流互感器的______是指原绕组额定电流与副绕组额定电流的比值。 32 常考习题练习与讲解—填空题 答案：低 解析：低阻抗负载可保证副绕组接近短路状态，避免出现高电压，同时保证测量准确度。 4.电流互感器副绕组回路中应接入______阻抗负载，如电流表、继电器线圈等。 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：油浸式绝缘性能和散热性能优良，能适应户外高低温、潮湿及高压大容量的工作环境。 1.油浸式电流互感器适用于户外高压大容量电路。（ ） 34 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：导线多绕n匝，测量值需除以n才为实际电流，可解决小电流测量读数不清晰的问题。 2.钳形电流表测量时，若读数过小，可将被测导线多绕几匝后再测量。（ ） 35 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：电流互感器原绕组串联于被测电路，电压互感器原绕组并联于被测电路，连接方式截然不同。 3.电流互感器和电压互感器的原绕组连接方式相同。（ ） 36 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：大功率电阻属于高阻抗负载，会使副绕组脱离短路状态，可能感应出高电压，且影响测量准确度。 4.电流互感器副绕组可接入大功率电阻负载。（ ） 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案：“L”表示电流互感器；“Q”表示线圈式结构；“J”表示浇注式绝缘；“10”表示额定一次电压为10kV。 1.解释电流互感器型号“LQJ-10”中各符号的含义。 38 常考习题练习与讲解—简答题 答案：正常工作时，电流互感器原绕组电流分为励磁电流和负载电流，励磁电流很小；若副绕组开路，负载电流为零，原绕组电流全部成为励磁电流，导致铁心严重磁饱和。饱和的铁心会在副绕组感应出数千伏高压，可能击穿绝缘、烧毁设备，还会危及操作人员安全，因此必须严禁开路。 2.为什么电流互感器副绕组严禁开路？ 39 常考习题练习与讲解—简答题 答案：钳形电流表是集成化的便携式电流互感器，核心特点：①无需断开被测电路，通过开合可动铁心将导线卡入即可测量，操作便捷；②将电流互感器与电流表一体化设计，体积小、重量轻，便于现场移动使用；③测量范围可调节，适用于不同大小的交流电流测量，但准确度通常略低于普通固定安装式电流互感器。 3.钳形电流表与普通电流互感器相比，有何特点？ 40 常考习题练习与讲解—简答题 答案：主要考虑以下参数：①额定一次电流：需与被测电路的最大工作电流匹配，避免过载；②额定一次电压：与被测电路的电压等级适配，满足绝缘要求；③电流比：根据测量需求选择，确保副边电流在仪表量程内；④准确度等级：计量用选0.2/0.5级，保护用选1/3级；⑤绝缘方式：根据使用环境（户内/户外、干燥/潮湿）选择干式、油浸式等。 4.选择电流互感器时，应考虑哪些主要参数？ 41 重点复习知识点： 1.结构与原理：电流互感器由铁心、原绕组、副绕组组成，基于电磁感应工作。原绕组匝数少、串联于被测电路，流过被测大电流；副绕组匝数多、接测量仪表/保护装置，输出与原边成比例的标准小电流，实现大电流的安全测量。 2.型号与规格：型号由字母和数字构成，首字母“L”代表电流互感器，后续字母表示结构、绝缘方式等，数字表示额定一次电压。规格需关注准确度等级、额定电流比等参数。 3.使用规则与钳形表：核心规则为副绕组严禁开路、需可靠接地；钳形电流表是便携式电流互感器，通过开合可动铁心接入被测导线，使用时需选对量程，避免在高压电路中单手操作。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 42 $