電流互感器的頻率特性

01 電流互感器

一、前言

這個(gè)小型電流互感器，前兩天對(duì)于它的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行過(guò)測(cè)量。它的電流變比比較大，為 1000:1。但輸出電壓波形存在著巨大的失真。下面對(duì)其施加不同頻率的輸入電流信號(hào)，測(cè)量它的電壓輸出。

二、測(cè)量方式

利用面包板，將信號(hào)源接入電流互感器。示波器觀察輸入信號(hào)以及互感器的輸出信號(hào)。并將輸出電壓信號(hào)接入數(shù)字萬(wàn)用表。

數(shù)控信號(hào)源DG1062 輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜接入面包板，信號(hào)源的內(nèi)阻為 50歐姆。再通過(guò)外部 22歐姆的電阻與電流傳感器原邊形成回路。在峰峰值為5V的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，大約產(chǎn)生 25mA 的交流電流。副邊開(kāi)路，不施加 20歐姆的負(fù)載，連接示波器和數(shù)字萬(wàn)用表。下面觀察輸出的信號(hào)波形。

三、測(cè)量結(jié)果

信號(hào)源產(chǎn)生 1kHz，峰峰值為 5V，有效值為 1.76V的正弦波。示波器中黃色波形為電流互感器副邊波形，青色波形為信號(hào)源在串聯(lián)電阻上的電壓波形。電流互感器輸出電壓幅度為 8.83V。波形是完美的正弦波，相位比輸入電流信號(hào)落后，相位差大約為 49度。

將信號(hào)頻率降低到 50Hz，幅值不變。因此流過(guò)電流互感器的電流大小沒(méi)有改變。此時(shí)，可以看到，電流互感器的輸出電壓波形已經(jīng)有了明顯的失真。這實(shí)在是太奇怪了。電壓幅值也從8.83V 降低到2.76V。究竟是什么原因，使得低頻下電流互感器輸出電壓波形和幅度發(fā)生變化了呢？似乎預(yù)示著，電流互感器內(nèi)部的磁環(huán)中的磁通量與勵(lì)磁電流之間存在動(dòng)態(tài)過(guò)程。也就是磁通量并不是電流的即時(shí)函數(shù)，而是存在著過(guò)渡過(guò)程。這的確與我們所知道的普通變壓器理論有所不同。

通過(guò)程序逐步改變DG1062輸出信號(hào)的頻率，從 20Hz 變化到 10kHz。測(cè)量100組不同頻率下的輸出電壓信號(hào)。這樣便可以得到 這個(gè)電流互感器的幅頻特性。相頻特性現(xiàn)在還無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，這個(gè)電流互感器開(kāi)路電壓有一個(gè)諧振峰，在 580Hz 左右，輸出電壓最大。

▲ 圖1.3.1 電流互感器的開(kāi)路電壓頻率特性

※ 總??結(jié) ※

本文記錄了這款電流互感器的頻率特性。它在輸入電流頻率為 580Hz 的時(shí)候，輸出開(kāi)路電壓達(dá)到最大。在低頻下，輸出電壓波形失真。至此還是無(wú)法解釋為什么會(huì)存在低頻失真。