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【关键词】调匝式消弧线圈;二次并接;阻尼电阻
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后,提供一电感电流可以补偿相应的接地电容电流,使接地电流减小,减少间歇性电弧的产生,达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时,不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率,还可以有效地抑制过电压的幅值,同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压升高等。从发挥消弧线圈的作用上来看,脱谐度的绝对值越小越好,最好是处于全补偿状态,即调谐至谐振点上。但是在电网正常运行时,调谐至全补偿的消弧线圈会产生危险的串联谐振过电压,这是不允许的。如何来解决这一矛盾呢?方法是在消弧线圈上串联阻尼电阻,从而增大电网阻尼率,使得电网正常运行时串联谐振过电压小于15%相电压,等待接地故障的发生。当出现单相接地后,瞬间将阻尼电阻短接掉,从而实现最佳补偿。
目前国内市场主要流行的5种消弧线圈调节方式为相控式、偏磁式、调匝式、调容式和调气隙式,其中,调匝式在中小容量要求下有显著技术优势:调匝式采用机械结构调档,保证了消弧线圈是一个特性稳定的真实地电抗器,而其他技术(相控、偏磁、调容等)往往是在模拟电抗器的特性,因此调匝式具有以下的优点。
1)灭弧效果更好。2)输出的补偿电流精度更高,谐波更小。3)电容电流测量精度高。4)设备更稳定。
而传统的调匝式主要是串阻尼调匝,也就是本文中的“变阻尼率调节方式”,而最新技术为并阻尼调匝,即本文中的“恒阻尼率调节方式”。下面将针对“变阻尼率调节方式”和“恒阻尼率调节方式”的纯技术方面,进行阐述:在DL/T 1057-2007《自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件》中规定“在正常运行情况下,装置不应导致系统中性点长时间位移电压超过15%UФ。”在有消弧线圈接入的补偿电网中,中性点位移电压公式为:Un=K*UФ/(√v2+d2);式中:UФ为相电压;v为脱谐度;d为补偿电网阻尼率;K为电网自然不平衡度。
由于调匝式消弧线圈采取预调式补偿方式,在正常运行状态时,Un取决于K、UФ、v和d。在补偿系统中,K、UФ为固定值,为达到最佳补偿效果(即达到全补偿状态)要求v趋近于零,所以中性点位移电压的大小是由补偿电网阻尼率决定的。
由于消弧线圈是由电感和电阻并联后再接地组成一次等效电路,补偿电网阻尼率为有功电流分量与电容电流之比,所以需要在补偿系统中接入阻尼电阻增加系统的阻尼率。
一般采用在消弧线圈二次并接阻尼电阻的方式,即在调匝式消弧线圈的铁芯上再绕一个二次绕组,在二次绕组上经晶闸管接入阻尼电阻,当电网正常运行时晶闸管接通以增大电网阻尼率,消弧线圈感抗值与消弧线圈一次绕组匝数的平方成正比,即X=K*N2,式中K为一常数,N为消弧线圈一次绕组匝数。
当消弧线圈有载分接开关分别工作在不同档位时,由于消弧线圈一次绕组匝数不同,所产生的消弧线圈感抗值也不同,假设消弧线圈工作在全部偿状态(即补偿电感电流与系统电容电流相同),补偿电网阻尼率d=Xn/Rn,Xn为为消弧线圈有载分接开关在n档位电抗,经计算倒出阻尼电阻折算到一次的并联电阻Rn=(Nn/N0)2*R,式中Nn为消弧线圈有载分接开关在n档位的匝数,N0为消弧线圈二次绕组匝数,R为二次绕组上经晶闸管接入阻尼电阻,通过调整消弧线圈二次绕组匝数,可得出不同的阻尼电阻,再将阻尼电阻折算到一次的并联电阻,由于调匝式消弧线圈的铁芯上绕一个二次绕组,由变压器原理可得知,阻尼电阻从消弧线圈的二次辅助绕组间接接入后,补偿电网阻尼率不变,对系统产生恒定阻尼率。
一次串联阻尼电阻调匝消弧线圈结构,在调匝式消弧线圈的铁芯一次绕组上串接由晶闸管和阻尼电阻组合的电路后再接地,当消弧线圈有载分接开关分别工作在不同档位时,所产生的消弧线圈感抗值也不同,将一次串联阻尼电阻折算为一次并联阻尼电阻,经电阻与电抗串并联转换计算发现,不同档位的补偿电网阻尼率也不相等,所以一次串联阻尼电阻消弧线圈不能对电网产生恒定阻尼率,我们只能选取最低档确定最小的阻尼率,其余档位都要大于这个阻尼率。
阻尼率按10%选取,38.5KV系统,20-50A消弧线圈在第一档阻尼电阻选择为:111Ω;最高档阻尼率为:25%。
在接地暂态过程中,消弧线圈的未切除阻尼电阻时,一次串联阻尼电阻的消弧线圈工作在最低档以外的档位时,阻尼率大于预先确定的百分比,暂态过程中残流的有功分量过大,不利于补偿效果。
下面对恒阻尼率做简单阐述:由于调匝式消弧线圈的铁芯上绕一个二次绕组,其等效电阻等于消弧线圈一、二次匝数比的平方乘以二次绕组的电阻,由于电感的感抗值与匝数平方成正比,得出阻尼率与消弧线圈二次匝数平方成正比,与二次并接的阻尼电阻成反比,即阻尼率d=K*NO2/R,同时乘以常数K(消弧线圈铁芯截面积、气隙有关)。
由此可见,采用二次并阻尼电阻方式的消弧线圈的阻尼率是一恒定常数,与消弧线圈铁芯截面积、气隙、二次匝数和二次并接的阻尼电阻值有关;与消弧线圈所处不同档位无关。
由于每套消弧线圈制造后的常数、一次匝数和二次并接的阻尼电阻值是固定不变的,就可以通过确定以上三个值来固定消弧线圈的阻尼率。
综上所述,二次并阻尼电阻优点分析:
1)产生恒定的阻尼率,克服了一次串联阻尼电阻的消弧线圈高档阻尼率大于低档阻尼率的缺点;
一、 二元一次方程的概念
含有2个未知数并且所含未知数的项的次数都是1的方程叫做二元一次方程.二元一次方程与我们之前学过的一元一次方程一样都是整式方程,方程中的未知数叫“元”,一个方程有几个未知数,就称这个方程为几元方程.方程中含未知数的项的最高次数叫做方程的次数,最高次项是几,就称这个方程为几次方程.
例1 判断下列方程是不是二元一次方程.
(1) 2x-3y+2z=7;(2) ■+y=-9;(3) xy-1=5;(4) x2-4y=12.
【解析】(1) 二元一次方程必须也只能含有2个未知数,方程2x-3y+2z=7中含有3个未知数,所以它不是二元一次方程.它是三元一次方程.
(2) 二元一次方程是整式方程.方程■+y=-9中,虽然它含有2个未知数,但■不是整式(以后我们会学到,它叫分式),所以它不是二元一次方程.它是分式方程.
(3) 二元一次方程中的“一次”指的是含未知数的项的次数,而不是未知数的次数.方程xy-1=5中,虽然含有2个未知数,并且每个未知数的次数都是1,但xy这个单项式的次数是2次,所以它不是二元一次方程.它是二元二次方程.同样,方程x2-4y=12中,未知数x的最高次数是2,所以,它也不是二元一次方程,而是二元二次方程.
例2 若方程(m2-9)x2-(m-3)x+2y=2是关于x、y的二元一次方程,则m的值是( ).
A. ±3 B. 3 C. -3 D. 9
【解析】在此方程中,(m2-9)x2的次数是2,根据二元一次方程的概念,这一项不能存在,所以(m2-9)x2=0,即m2-9=0,m=±3.又因为当m=3时,(m-3)x=0,此时方程中就没有含x的项了,所以(m-3)x≠0,即m≠3,所以m=-3,应选C.
二、 二元一次方程(组)的概念
含有2个未知数的两个一次方程所组成的方程组叫做二元一次方程组.与一元一次方程的概念一样,这也是个描述性的定义.具体理解要注意以下几点:
1. 组成方程组的各个方程不必都同时含有2个未知数.如x+y=35,x+1=7也是二元一次方程组,尽管第二个方程是一元一次方程.
2. 方程组中只能含有2个未知数.如x+y=3,x+z=5虽然含有2个二元一次方程,但当中含有3个未知数,因此,它不是二元一次方程组,而是三元一次方程组.
3. 二元一次方程组不一定是由2个二元一次方程合在一起的.方程可以超过2个,定义中的“两个一次方程”是特指,因为它最常见.如x+y=3,2x-3y=8,3x-y=2虽然是由3个二元一次方程组成,但是方程组中只有2个未知数,因此,它也是二元一次方程组.
三、 二元一次方程的解
适合二元一次方程的一对未知数的值叫做这个二元一次方程的一个解.理解这个概念要注意以下两点:
1. 二元一次方程的“一个解”是指“一对数”,即是适合于方程的一对未知数的值.如x=2,y=3是方程x+y=5的一个解,而不能说是“两个解”或“一组解”.也就是说只有当x=2时,求出y=3,并且写成x=2,y=3时才是方程x+y=5的一个解.
2. 任何一个二元一次方程都有无数个解.如在x+y=5中,当x=1时,可以代入求出y=4,这时x=1,y=4也是方程x+y=5的一个解.这个方程的解我们还可以列出许多,比如x=-1,y=6,x=1.5,y=3.5等.事实上,每当x取一个值,y都会有一个唯一的值与它相对应.当然,如果我们给未知数的取值加上限制条件,那么方程就没有无数个解了.如x+y=5,如果我们加上“x、y都取正整数”的条件限制,那么此方程只有如下4个解:x=1,y=4,x=2,y=3,x=3,y=2,x=4,y=1.
四、 二元一次方程组的解
二元一次方程组中的两个方程的公共解叫做二元一次方程组的解.理解这个概念要注意以下两点:
1. 方程组的各个方程中,同一未知数的值必须相同.即符合第一个方程的“一个解”也是第二个方程的“一个解”,此时,这个解就是此方程组的解.但是,符合第一个方程的“一个解”不一定是第二个方程的解,这就需要我们在检验时要把解同时代入到两个方程去检验才能作出正确的判断.
例3 下列各对数是二元一次方程组x+3y=11,3x+2y=12的解的是( ).
A. x=3,y=3. B. x=5,y=2. C. x=4,y=0. D. x=2,y=3.
【解析】根据二元一次方程组的解的概念,我们需要把各组数逐个代入到每个方程中才能正确地作出判断.x=3,y=3既不是第一个方程的解也不是第二个方程的解;x=5,y=2是第一个方程的解,但不是第二个方程的解;x=4,y=0是第二个方程的解,但不是第一个方程的解;x=2,y=3既是第一个方程的解,也是第二个方程的解,是公共解.因此选D.
2. 二元一次方程组的解有3种情况:唯一解,无数个解,无解.对于二元一次方程组a1x+b1y=c1,a2x+b2y=c2.
① 当■≠■时,方程组有唯一解;
② 当■=■=■时,方程组有无数解;
③ 当■=■≠■时,方程组无解.
例4 判断下列二元一次方程组的解的情况.
(1) x+2y=5, ①2x+4y=10.② (2) x+2y=5, ①2x+4y=12.②
【解析】(1) 方程2x+4y=10两边同时除以2,得到方程x+2y=5,与方程①完全相同,此时,不管给出方程①的任何一个解,对于方程②都是同样的.此时,这个方程组有无数解.
1、歌曲《我和我的祖国》是一首深受人们喜爱的经典之作。这首歌曲采用了抒情和激情相结合的笔调,将优美动人的旋律与朴实真挚的歌词巧妙结合起来,表达了人们对伟大祖国的衷心依恋和真诚歌颂。
2、作词者为张藜,作曲者秦咏诚,演唱者为李谷一。
3、这首歌表达了广大中国人民对祖国母亲深沉的爱,亦寄托了对祖国的美好祝愿,希望祖国能够发展的繁荣昌盛。
(来源:文章屋网 )
论文关键词:真空薄膜,铁磁纳米连接,各向异性磁电阻
0 引言
自从试验室里在铁磁金属线“T”型结构纳米点接触中观察到的高达200%的磁电阻现象以来[1],无论是工业界还是学术界都对铁磁金属纳米连接和纳米点接触的自旋极化电子的输运特性都表现出极大的兴趣,近年来,在铁磁金属纳米点接触样品中更有超过100000%的磁电阻现象的报道[2 3],更增加了工业界和学术界对这一试验现象的关注,对在试验中观察到的如此大比例的磁电阻现象的起源进行了广泛的研究,目前基本上有两种观点,一种认为在变化的磁场作用下,铁磁金属线“T”形结构纳米点接触中存在着随磁场的改变而移动的磁畴-畴壁,当随磁场改变而发生移动的畴壁正好移动到纳米点连接处,畴壁的厚度也将减小到纳米尺度,正是由于纳米乃至原子尺度的畴壁对不同自旋极化取向的电子的透射率的极大差别,才会引起这种超大比例的磁电阻现象铁磁纳米连接,这种现象又称为弹道磁电阻现象[4];另一种观点认为由于存在着磁致伸缩和微磁力等因素,使铁磁金属点接触处的微观结构随着磁场的改变而发生变化,这些微观结构的变化同样会引起铁磁金属点接电阻的巨大变化[5]。点接触样品是指通过压力或其它方式使两个晶体表面之间直接形成导电通道,通常包括纳米尺度和原子尺度的点接触,典型的点接触样品的制作方法是机械[5]、电化学[6]和颗粒冷压[7 8],目前在运用这几种典型制作点连接样品方法制作的铁磁金属“T”形结构纳米点接触样品中普遍观察到了超大比例的磁电阻现象[1 2 3],但由于本身结构的缺陷,运用这几种方法制作的铁磁金属“T”形结构纳米点接触样品在变化的磁场作用下普遍存在着磁致伸缩和微磁力等因素引起的微观机械结构的变化,所观察到的超大比例磁电阻现象可能由这些微观机械结构的变化所引起,因此使用一种在测量磁电阻时可以避免磁致伸缩和微磁力等因素的制样方法对研究铁磁金属纳米点连接和点接触的磁电阻现象将起到关键作用;同时这三种典型的纳米点接触样品的制作方法均存在着和现代半导体工艺的兼容问题,在硅片衬底上制备的薄膜铁磁金属纳米连接,由于薄膜紧紧的贴在衬底的表面,从而可以避免在测量磁电阻时磁致伸缩和微磁力等因素引起的纳米点连接区域的微观结构的改变,使我们的研究更具参考和应用价值,但是制备尺度小于100纳米的纳米点连接难度极大,在实验室里制备稳定的原子点连接目前仍是一项挑战任务。基于以上考虑,本文运用现代半导体工业中普遍采用的电子束光刻技术和真空薄膜沉积技术制备了宽度在20纳米至250纳米之间的薄膜铁磁金属纳米连接,并对其在不同温度下的自旋极化电子输运特性进行了研究。
1试验及方法
采用了LOR/PMMA双层光刻胶剥离技术在硅片上制作平面型的铁磁金属Permalloy薄膜纳米连接,首先将硅片表面上旋涂一层30% LOR 3A, 涂胶速率是2000 r/min,旋涂时间为60S,然后将带有LOR 3A 涂层的硅片放在真空炉中在180oC的条件下烘烤以除去其中的有机溶剂,烘烤时间约为20分钟;接着,在LOR 3A 涂层表面上再旋涂上一层2.5%的PMMA 2041,涂胶速率是2000 r/min,旋涂时间为60 S,将制备好的双层光刻胶模版在真空炉中在180oC条件下烘烤1小时,在这种条件下得到典型的双层光刻胶LOR/PMMA厚度分别约为60/120纳米。电子束曝光设备使用的是LeicaCambridge公司的VB6电子束直写系统铁磁纳米连接,曝光条件是电子束加速电压100 Kv,曝光剂量500-2000μC/cm2,曝光过程结束以后,使用溶剂对曝光区域残留的光刻胶进行清洗,然后使用去离子水对整个表面进行清洗,最后使用N2气对样品进行干燥处理。Ti(2nm)/ NiFe(5-15nm) / Ti (2nm)多层薄膜沉积的设备使用的是Nordiko磁控溅射系统,待真空沉积过程结束以后,对样品进行脱模,清洗,和干燥等处理。待整个Permalloy 纳米连接制备完毕以后,我们运用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对样品进行了表征,测量了铁磁纳米连接在常温下和80K时的磁电阻,运用了磁力显微镜表征了纳米连接区域的微磁结构,并对不同宽度的铁磁纳米连接的磁电阻现象进行了比较。
2结果与讨论
我们分别运用扫描电子显微镜和原子力显微镜对所制备的铁磁金属薄膜纳米点连接的表面进行了表征,图1是扫描电子显微镜的表征结果,图2是原子力显微镜的表征结果,从图2可以清楚的看出薄膜纳米点连接的宽度约为20纳米,为了比较磁电阻的比例和薄膜纳米点连接宽度之间的关系,我们还制备了其它宽度的薄膜纳米点连接样品,典型的宽度在20纳米至250纳米之间。图3为样品在80K时的典型的I—V曲线,并没有发现非线性行为,表明薄膜纳米点连接样品在这个尺度范围内仍然是金属导体导电行为,受量子化电导效应作用较小。图4和图5分别为在300K和80K时采用两点法所测得的样品的磁电阻曲线,所施加的磁场平行于电流,在300K和80K时的磁电阻的比例分别约为0.6%和1.1%,从图中所示的磁电阻曲线形状以及磁电阻的比例,我们可以判断所测量的铁磁金属薄膜点连接样品仍然主要受各向异性磁电阻行为的支配。为了得出磁电阻的比例与铁磁金属薄膜纳米点连接的宽度和电阻之间的关系,我们在80K条件下测量了不同宽度的样品的电阻和磁电阻铁磁纳米连接,结果如图6所示,表明在亚微米区域,磁电阻的比例与样品的宽度和电阻之间没有必然的关系,也就是说在亚微米尺度,样品的磁电阻大小并不随尺度的减小而明显的增加。
图1:运用扫描电子显微镜对铁磁金属薄膜纳米点连接样品进行表征。
Fig.1:The morphology of the ferromagnetic point nanoconstriction by SEM.
图2:运用原子力显微镜对铁磁金属薄膜纳米点连接样品进行表征,纳米点连接的宽度在20 nm左右。
Fig.2:The morphology of the ferromagnetic nanoconstriction by AFM, the width is about20 nm.
图3:在80K时,铁磁金属薄膜纳米点连接样品的电流对电压的特性曲线。
Fig.3:The I-Vcurve of the ferromagnetic point nanoconstriction at 80K.
图4:在室温下(300K)铁磁金属薄膜纳米点连接的典型磁电阻曲线。
Fig.3:The typical magnetoresistance curves of the ferromagnetic point nanoconstrictionat room temperature (300K).
图5:在80K时铁磁金属薄膜纳米点连接的典型磁电阻曲线。
Fig.4:The typical magnetoresistance curves of the ferromagnetic pointnanoconstriciton at 80K.
图6:在80K时,不同宽度的铁磁金属薄膜纳米点连接对应的电阻和1000Oe磁场时的磁电阻,
表示样品的电阻, 表示样品的磁电阻。
Fig.5: The resistance andmagnetoresistance at 1000Oe of the ferromagnetic point nanoconstriction withdifferent width, is theresistance of the nanoconstriction, is the magnetoresistance of thenanoconstriction.
3 结论
小型化是信息产业的发展趋势,本文成功的运用双层光刻胶剥离技术在硅片表面上制作了最小尺度为20纳米的平面型铁磁金属薄膜纳米点连接,测量了样品的I-V特性和磁电阻曲线,结果表明在这个尺度范围内,样品的电导行为受量子化电导效应的作用较小,磁电阻行为主要是各向异性磁电阻效应,并且磁电阻的比例与样品的宽度也没有必然的关系。
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【关键词】电流互感器;误差;准确度等级;二次负荷
1.前言
电流互感器是电力系统运行中必不可少的电流测量设备,其安全稳定可靠运行是电力系统安全稳定可靠运行的保证,电磁感应定律是电流互感器工作的最基本原理,它是利用互感器的变比关系将一次侧的大电流转化为二次侧的小电流,以达到满足计量、继电保护、自动控制等方面的要求,由于涉及到防护安全、计量贸易结算等,所以需要进行强制检定,它必须运行在允许误差范围内,满足规程要求,才能投入使用,影响电流互感器误差的因素很多,其中二次实际负荷对电流互感器的影响也是一个非常重要的因素,二次实际负荷包括负载箱给定值以及连接线的电阻负荷值,因此能更准确的判断电流互感器的准确等级是否满足其给定变比要求,当出现电流互感器超差不多时,需要检测连接线的电阻是否过大,以免造成误判。
2.电流互感器的工作原理
一次电流I1流过一次绕组,建立一次磁动势(N1I1),亦被称为一次安匝,其中N1为一次绕组的匝数;一次磁动势分为两部分,其中小一部分用于励磁,在铁心中产生磁通,另一部分用来平衡二次磁动势(N2I2),亦被称为二次安匝,其中N2为二次绕组的匝数。励磁电流设为I0,励磁磁动势(N1I0),亦被称为励磁安匝。平衡二次磁动势的这部分一次磁动势,其大小与二次磁动势相等,但方向相反。磁势平衡方程式如下:
2-1
在理想情况下,励磁电流为零,即互感器不消耗能量,则有
2-2
若用额定值表示,则
2-3
其中为一次、二次绕组额定电流。
2-4
额定一次、二次电流之比为电流互感器额定电流比。
3.电流互感器误差因素分析
电流互感器由于励磁电流的存在,使得乘以匝数比后的二次电流不仅数值与一次电流不等,而且相位也产生了差异,即误差。误差有两种,分别是电流误差(比值差)和相位差(角差)。
4.二次负荷对电流互感器
误差的影响
由公式3-3及3-4可知,误差与二次负荷成一定的正比关系。实际上当二次负荷增大,铁心的磁密增大,铁心的磁导率也略有增大。所以互感器的误差所二次负荷的增大而增大。
二次负荷的功率因数角增大,Sin(φ+α)增大,cos(φ+α)减小,因此二次负荷的功率因数角增大,比值差增大,相位差减小。二次负荷对电流互感器的比差和角差影响很大,其中电流互感器比差与二次负荷关系曲线见图4-1,电流互感器角差关系曲线见图4-2。
从电流互感器的误差曲线中,二次负荷的变化会直接影响到电流互感器的误差,但是在电流互感器的校验中,往往只注意了接入某一数值的标准负荷,而没有注意到互感器与标准负荷相连接的电阻(电抗可忽略不计)。这样,当连接电阻较大时,就使总的二次负荷超过了电流互感器的额定负荷,因而降低了电流互感器的准确度,甚至出现超差不合格的现象。
5.实验数据比对
以LQG一0.5型(300/5A)穿心一匝电流互感器为例,用不同电阻的连接线作了一些实验,数据见表5-1
上述实验表明,在电流互感器的校验中,,虽然采用同一标准器和校验方法,但由于二次接接线电阻各不相同,实验第2组的二次连接线电阻已大于0.06欧(参考值)很多,而又未将此电阻到二次负荷中去。因而实际上接入被测电流互感器二次负荷巳大于其额定值,致使比差向负值偏移,出现不合格现象,影响到合格产品不能正常传递和使用,使用户对产品质量产生怀疑,也给国家资产造成损失。
6.结束语
电流互感器邻牌上所规定的二次负荷是指所有连接到互感器二次线圈的仪表、继电器、连接线阻抗和接触电阻的总和。因此,电流互感器在运行中必须使这个总阻抗不大于铭牌上的额定负荷,才能保证在使用中满足准确级次的要求。同样,在电流互感器校验中接入二次线圈的总负荷也应符合铭牌规定的额定负荷,所以在检定或者测量中,采用的负荷应按规定的数值(欧)偏差不大子土3%,负荷的功率因数应在指定范围之内。
参考文献
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