功能相似的电流与电压互感器有何差异

电子发烧友网报道（文/李宁远）互感器是很多电气设备中用于检测电流、电压和功率的电子元件，还可以做保护用，在电力系统中有着不可或缺的作用。互感器又分为电流互感器与电压互感器，二者都是依据电转磁再转电的原理进行工作的。
 
其中，电流互感器利用电磁感应原理能够通过将大电流转换为小电流来进行检测，在大型电气设备的电流检测中十分关键，电压互感器则与常见的变压器类似，也能够用来变换线路上的电压。
 
简化电流测量的电流互感器
 
在大型的电气系统，如发电侧、变电侧、输电侧、配电侧等等环境中，流经其中的电流通常都很大，而且不同端侧电流大小悬殊，不便于测量，而且此时直接进行电流测量非常危险。为便于测量、保护和控制就需要将这些电流转换进行转换，并且确保安全，电流互感器正好起到了电流变换和电气隔离的作用。
 
电流互感器的结构并不复杂，壳内是铁芯和绕组。电流互感器有两个绕组，当交流电源通过初级绕组时，就可以产生交变磁通量，然后在次级绕组内感应出交流电。初级绕组需要与被测电路串联，次级绕组则与计量表串联。
 
根据实际的应用情况，互感器的额定电流比会有所不同，确定这个电流比是选取合适电流互感器的关键。电流互感器的额定电流比由两个绕组上的匝数确定，超过这个额定值，互感器长期过载运行会导致损坏。
 
此外，为了实现低磁化安匝数，电流互感器的铁芯材料在不断提升低损和低磁阻特性，这些需要从材料上进行优化。
 
大电流、高电压的场合无法直接用电流表来测量回路的电流大小，必须通过电流互感器进行转换后再去测量。除了测量用途，电流互感器还经常被用于电路保护。
 
电流互感器加继电装置的组合在大型电气系统中十分常见，电气系统线路发生短路或者过载等故障时，电流互感器监测到电流的异常变化，然后向继电装置发送信号使其切断故障电路，从而达到保护供电系统安全的目的。
 
保护用的电流互感器，追求可靠和稳定，要在确保足够大的准确限制系数的同时保证足够的热稳定性和动稳定性。
 
现在电子式的电流互感也很流行，稳定性高、不易饱和、线性识别好，传统的电磁电流互感器和电子式互感器各有应用优势。
 
变换电压的电压互感器
 
电压互感器同样利用电磁感应原理工作，不过变换的是电压。它和另一个为人熟知的变换电压的装置——变压器类似，但是二者功能并不一样，而且电压互感器的容量通常不会太大。
 
电压互感器同样有两个绕组，但线圈匝数的多少正好与电流互感器相反，接入方式和电流互感器也不同。电压互感器的初级绕组匝数更多，要并联接在线路上，次级绕组匝数较少，也并联接在仪表、继电装置上。
 
电压互感器变换电压将高电压按照比例变换成适合测量的低电压，避免测量设备和保护装置受高电压威胁。同时，电压互感器也能和保护继电器配合使用，监测异常电压状况，并触发后续的保护功能。
 
目前主要应用的有电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种，电容式是在电磁式互感的基础上，串联了电容器进行分压继而再进行降压的互感器。电容的应用是为了分压，控制电气系统的谐波水平。
 
此外，还有电子式、光电式电压互感器，结构简单不少，在数字化、自动化系统中也大有用武之地。
 
小结
 
电流互感器和电压互感器有很多相似却又不同的地方，也都发挥着不可或缺的作用，灵活地应用互感器能在电气系统的电压/电流变换中方便很多，同时还能保护整个系统。