感應分壓器

感應分壓器

利用繞組間的強磁耦合作用,提供與繞組匝數成正比關係的高準確度電壓比值的電測量儀器

感應分壓器
感應分壓器

工作原理


感應分壓器至少要有兩個提供給定電壓比率的匝數為W1、W2的繞組,稱為比率繞組,其引出端分別標以1-1* 和2-2* 。供給激勵鐵心磁通所需磁通勢的繞組,稱為勵磁繞組(匝數為W0),引出端標以 0-0* 。這3個繞組可用不同方式聯接或合併,從而得到圖中所示的3形式。
感應分壓器
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感應分壓器中同一鐵心上的兩個繞組,如僅與鐵心中的交流磁通鏈合,不存在只與單個繞組或其局部鏈合的漏磁通,同時繞組中無電流通過時,繞組的兩引出端間將只存在由鐵心中磁通感應而生、與繞組匝數成比例的電動勢。這樣,當環境條件改變時,即使鐵心中磁通有變化,也不會影響電壓比值。感應分壓器的實際工作狀態十分接近這種理想狀
感應分壓器
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態。因此其電壓比值準確且穩定。此外,由於感應分壓器兩繞組間為強磁耦合,兩繞組的漏阻抗遠小於其自身的阻抗。而自身的阻抗是比較高的。因此,感應分壓器還有輸入阻抗高和輸出阻抗低的優點。圖中的3種形式都可以提供準確的有理實數比值的比率電壓。隔離式是使勵磁繞組與比例繞組分開,各有專責。其特點是使電源與測量電路隔離,但電壓比率繞組不能提供大電流,否則要影響比率的準確度。互感器式則是將W0與W1(或W2)合併,W1負有雙重任務,既作為勵磁繞組,又作為比率繞組;W2隻作比率繞組。自耦式則由W1和W2共同擔負勵磁繞組的任務,同時也作為比率繞組供給比率電壓。其特點與隔離式恰好相反,即電源與測量電路間無隔離作用,但在作為交流平衡電橋的電壓比率臂時,能保持本身的電壓比率準確度。
感應分壓器的電壓比值KφU可表示為
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rφU是KφU的相對誤差,都是複數。引起誤差的主要原因是感應分壓器工作時偏離理想狀態,即電流在比率繞組中的電
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壓降和漏磁通在繞組中引起感應電動勢等。比率繞組中的電流可能是:①激勵鐵心中磁通的勵磁電流(隔離式例外);②負載電流(自耦式例外);③繞組自身內部匝間的容性導納電流。其中①、②兩類電流是通過繞組引出端流入或流出繞組,③類電流可在繞組的任何局部位置出入繞組。

原因及應用


漏磁通的原因有:①鐵心中磁通未與比率繞組同時耦合的部分;②比率繞組中電流激勵的漏磁通;③外來磁干擾引起的漏磁通。為了加強比率繞組的磁耦合,感應分壓器的鐵心都採用高磁導率材料製成,並取鐲環形狀。在高準確度的
感應分壓器中,還採用多個鐵心的組合來進一步降低誤差,這種鐵心與繞組的配置方式稱為組合鐵心結構。
為了得到可調節的比率值,比率繞組可製成多抽頭的,並用開關切換,使電壓比值作步進變化,這種結構稱做單盤感應分壓器。如要求電壓比值作更精細的變化,可用幾個感應分壓器,將步進電壓逐級再分壓,這種結構稱做多盤感應分壓器。
常用的感應分壓器,空載時比率值的相對誤差為10-5 ~10-8 ,工作頻段一般為40赫~10千赫。感應分壓器除作為高準確度的分壓器使用外,還經常作為聲頻交流電橋的實數比率臂和可調臂使用。

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強磁耦合電測量儀器。