电流互感器的频率特性

01 电流互感器

一、前言

这个小型电流互感器，前两天对于它的输入输出信号进行过测量。它的电流变比比较大，为 1000:1。但输出电压波形存在着巨大的失真。下面对其施加不同频率的输入电流信号，测量它的电压输出。

二、测量方式

利用面包板，将信号源接入电流互感器。示波器观察输入信号以及互感器的输出信号。并将输出电压信号接入数字万用表。

数控信号源DG1062 输出信号通过同轴电缆接入面包板，信号源的内阻为 50欧姆。再通过外部 22欧姆的电阻与电流传感器原边形成回路。在峰峰值为5V的正弦信号驱动下，大约产生 25mA 的交流电流。副边开路，不施加 20欧姆的负载，连接示波器和数字万用表。下面观察输出的信号波形。

三、测量结果

信号源产生 1kHz，峰峰值为 5V，有效值为 1.76V的正弦波。示波器中黄色波形为电流互感器副边波形，青色波形为信号源在串联电阻上的电压波形。电流互感器输出电压幅度为 8.83V。波形是完美的正弦波，相位比输入电流信号落后，相位差大约为 49度。

将信号频率降低到 50Hz，幅值不变。因此流过电流互感器的电流大小没有改变。此时，可以看到，电流互感器的输出电压波形已经有了明显的失真。这实在是太奇怪了。电压幅值也从8.83V 降低到2.76V。究竟是什么原因，使得低频下电流互感器输出电压波形和幅度发生变化了呢？似乎预示着，电流互感器内部的磁环中的磁通量与励磁电流之间存在动态过程。也就是磁通量并不是电流的即时函数，而是存在着过渡过程。这的确与我们所知道的普通变压器理论有所不同。

通过程序逐步改变DG1062输出信号的频率，从 20Hz 变化到 10kHz。测量100组不同频率下的输出电压信号。这样便可以得到 这个电流互感器的幅频特性。相频特性现在还无法进行测量。从测量结果来看，这个电流互感器开路电压有一个谐振峰，在 580Hz 左右，输出电压最大。

▲ 图1.3.1 电流互感器的开路电压频率特性

※ 总  结 ※

本文记录了这款电流互感器的频率特性。它在输入电流频率为 580Hz 的时候，输出开路电压达到最大。在低频下，输出电压波形失真。至此还是无法解释为什么会存在低频失真。