在本文中，我们将一起探讨什么是电流互感器（Current Transformer）？它的结构是怎样的？它是如何工作的？以及它的相量图、误差和类型。最后，我们将总结它的优缺点、应用场景以及常见问题。
目录
- 什么是电流互感器？
- 电流互感器的构造
- 电流互感器的工作原理
- 电流互感器的相量图
- 电流互感器的误差
- 减小电流互感器误差的方法
- 电流互感器的类型
什么是电流互感器？
为了测量高强度的交流电流（AC），直接使用电流表往往是不切实际的，甚至可能因为电流过大而带来危险。因此，我们不直接使用电流表，而是借助电流互感器来进行测量。电流互感器属于仪表变压器的一种。在电流互感器的帮助下，测量高强度的交流电流变得既可行又安全。电流互感器的主要功能是将高强度的交流电流按比例降低（降压），从而能够安全地传输到测量仪表、继电器或其他监控设备中。它的工作原理与普通变压器相同，关于这一点我们将在工作原理部分详细讨论。
电流互感器的原理与普通变压器完全一致；它遵循电磁感应定律。（电磁感应：变化的磁场会在导体中感应出电动势（EMF）或电压）。
电流互感器的构造
<img src="Current Trasnformer" alt="Construction-of-current-Transformer" />Current Trasnformer
上图展示了电流互感器的构造，其设计与典型变压器相似，拥有两个绕组：一次绕组和二次绕组。与标准变压器一样，输入取自一次绕组，而输出则从二次绕组获得。一次绕组通常由一匝或数匝截面积较大的导线构成（也称为“单根母线型”一次侧）。另一方面，二次绕组则由缠绕在铁芯上的大量细导线组成，其截面积较小。一次绕组和二次绕组彼此绝缘。变压器的铁芯由铁磁材料制成，类似于标准变压器，例如铁或叠片铁芯。使用这些材料是因为它们具有高效聚集磁场的能力。输出端则连接到测量仪表、继电器或其他监控设备。
电流互感器的工作原理
电流互感器的运行遵循与常规变压器相同的基本原理。电流从一次绕组流入，通过电磁感应，电流经过 step-down（降压）变换。最终，我们从二次绕组获得输出。
电流互感器的等效电路
以下是电流互感器的等效电路。
<img src="Equivalent Circuit of CT" alt="Equivalent-Circuit-of-Current-Transformer" />Equivalent Circuit of CT
电流互感器（CT）的等效电路与电力变压器和感应电机相似。
在给定电路中，$r{p}$ 和 $x{p}$ 是一次侧的电阻和漏电抗。因此，一次侧的阻抗可以写成 $r{p}+jx{p}$。同理，二次侧具有电阻 $r{s}$ 和漏电抗 $x{s}$，因此阻抗为 $r{s}+jx{s}$，负载两端的阻抗可以写成 $r{e}+jx{e}$。$I{e}$ 是铁损电流，$I{m}$ 是磁化电流。用于热损耗的有功分量写作电阻 $R{c}$，而以电磁能形式储存能量的无功分量写作磁化电抗 $X{m}$。
CT 参数包括
$\Phi$ = 变压器铁芯中的磁通
$\theta$ = 变压器中的相位角
n = 匝数比
$V_{p}$ = 一次侧电压
$V_{s}$ = 二次侧电压
$I_{p}$ = 一次侧电流
$I_{s}$ = 二次侧电流
$r_{p}$ = 一次侧电阻
$x_{p}$ = 一次侧电抗
$r_{s}$ = 二次侧电阻
$x_{s}$ = 二次侧电抗
$r_{e}$ = 负载侧电阻
$x_{e}$ = 负载侧电抗
$l_{m}$ = 磁化电流
$l_{e}$ = 铁损电流
$R_{c}$ = 有功分量
$X_{m}$ = 磁化电抗
在电流互感器中，一次电流与负载无关。
CT 的理想条件
让我们假设负载已连接，因此阻抗为 $r{e} + jx{e}$。$r{p}$（一次侧电阻）应几乎等于零（因为一次侧主要只有一或两匝），且 $x{p}$ 和 $x{s}$ 应该非常小。$r{s}$ 和负载应主要为电阻性。