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1.电流互感器二次侧不得开路的原因
我们看下图:

我们从图1中看到,当电流互感器正常工作时,由于其二次回路串联的是电流线圈,阻抗很小,接近于短路状态。据此我们列写磁动势平衡方程式如下:
I_1N_1-I_2N_2=I_0N_1 ,式1
式1中的电流方向见图1。
注意到一次电流 I_1 产生的磁动势 I_1N_1 ,绝大部分被二次电流 I_2 产生的磁动势 I_2N_2 所抵消,总的磁动势 I_0N_1 很小,励磁电流(即空载电流) I_0 只有一次电流 I_1 的百分之几,从数值看很小。
当二次侧开路时, I_2=0 ,这时迫使 I_0=I_1 ,而 I_1 是一次电路的负荷电流,决定于一次电路的负荷,与电流互感器二次负荷变化无关,从而使 I_0 突然增大到 I_1 ,比正常工作时增大几十倍,励磁磁动势 I_0N_1 也增大几十倍。这样将产生如下后果:
1)电流互感器铁芯由于磁通量剧增而过热,并产生剩磁,降低铁心准确度级。又因为电流互感器的二次绕组匝数远比其一次绕组匝数多,所以在二次侧开路时会感应出很高的高电压,危及人身和设备的安全。因此电流互感器工作时二次侧不允许开路。
在安装电流互感器时,其二次接线要求连接牢靠,且二次侧不允许接人熔断器和开关。
2)电流互感器的二次侧的某一端必须接地,其目的为了防止一、二次绕组间绝缘击穿时,一次侧的高电压串入二次侧,危及人身和设备的安全。
3)电流互感器在连接时,其接线端子的极性有要求:
我国互感器和变压器的绕组接线端子均采用“减极性”标号法。所谓“减极性”标号法,就是互感器或变压器按图1所示接线时,一次绕组接上电压U1,二次绕组感应出电压U2。这时将一、二次绕组一对同名端短接,则在其另一对同名端测出的电压为 U=\left| U_1-U_2 \right| 。
用减极性法所确定的同名端,实际上就是同极性端,即在同一瞬间,两个对应的同名端同为高电位,或同为低电位。
国家标准GB 1208-2006《电流互感器》规定:一次绕组端子标P1、P2,二次绕组端子S1、52.其中P1与S1,P2与S2分别为对应的同名端。由图1可知,如果一次电流 I_1 从P1流向P2,则二次电流 I_2 从S2流向S1。
在安装和使用电流互感器时,一定要注意其端子的极性,否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流,甚至可能引起事故。例如图1中电流互感器的Sl、S2如果接反,则公共线中的电流就不是相电流,而是相电流的 \sqrt{3} 倍,可能使电流表烧坏。
2.电压互感器二次侧不允许短路的原因
电压互感器的本质其实就是变压器。
由于电压互感器一次侧和二次侧绕组都是工作在并联状态下,如果二次侧短路,将会产生很大的短路电流,继而烧坏电压互感器。因此,电压互感器的一次侧和二次侧必须装设熔断器进行短路保护。
电压互感器二次侧的某一端必须接地。
3.题主问题的另解
如果把电流互感器理解为电流源,则二次回路阻抗增大后,而电流源输出电流不变,则二次回路电压急剧增大。
如果把电压互感器理解为电压源,则二次回路短路后阻抗很小,而电压源输出电压不变,则电流急剧增大。
所以电流互感器的二次回路不得开路,而电压互感器的二次回路不得短路。
以上解释常见于工控领域的书籍。
回答完毕。
建议题主学习一下电路原理(电工学),然后就会豁然开朗了。如果学过,就复习一下。
简单来探讨一下。注意,后续的讨论:
首先所有讨论都是接近理想的互感器。实际产品,涉及精度等远比这些复杂。
二是,简单起见不区分电阻、电抗和阻抗。
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两种互感器都是变压器原理。但是应用不同。
根据变压器原理,变压器的原副边匝数(就是绕几圈)分别是n1,n2;阻抗分别是Z1,Z2;电压分别是U1,U2;电流分别是I1,I2,则:
\frac{U1}{U2}=\frac{n1}{n2} ; \frac{I1}{I2}=\frac{n2}{n1} ; \frac{Z1}{Z2}=\frac{n_{1}^{2}}{n_{2}^{2}}
先说电压互感器。
电压互感器是降压变压器,n1大,n2小 。例如10kV/100V的互感器,n1/n2=U1/U2=100。就是说副边10圈的话,原边1000圈。
接入电路时, 电压互感器是并联在用电回路两端的 ,它的一次侧电压、电流与电路中其他设备和负载无关。就是说U1等于系统电压,I1等于二次侧电流的n2/n1倍。因此,U2固定地等于系统电压U1的n1/n2倍。可见,对二次仪表而言, 电压互感器是电压源 。如下图:

当二次负载是10VA的测量仪表时,副边仪表阻抗约100*100/10=1000欧姆。为了保证测量精度,互感器副边的内阻R0相比测量仪表必须足够小到可忽略,否则内阻上压降太大精度就不够了。如果要保证电压有效值精度在0.5%以内,互感器副边内阻需在1000*0.5%=5欧姆之内才行。实际作为产品的互感器,有效输出都在25~100VA,这样的话副边内阻需低于0.5~2欧姆。假设我们的产品是2欧姆(实际产品都小于1欧姆)。
此时互感器内阻上的损耗P= I2^{2}*R2 = 0.1^{2}*2 =0.02W。
可见,电压互感器二次电流非常小,内部损耗也很小,发热可忽略。
但是,如果电压互感器二次侧短路。则I2=100/2=50A。互感器内阻上的损耗P= 50^{2}*2 =5000W。因为互感器都是为了测量设计的,其常规应用都是在以上所述的几十伏安输出之内,内部的线圈材料很细,如果短路,这么大的发热量是难以承受的。实际上,这种情况类似于电池、配电变压器等短路,会烧毁变压器,或者引起电池爆炸。
所以, 电压互感器二次不能短路 。但是开路是可以的,因为I2=0,互感器内部损耗也是0。
再说电流互感器。
电流互感器是升压变压器,n1小,n2大。 接入电路时, 电流互感器是和要测量电流的回路串联的。 因为一次侧一般仅有1到3匝(电缆或母线直穿或绕2~3匝),可以想象其反映在一次侧的阻抗很小。因此,原边的电流与电流互感器一次阻抗无关,等于被测量电路的电流。根据变压器原理可知,此时原边电流等于副边电流的n2/n1倍,因为n1小,所以实现了把大电流按比例缩小,从而方便测量的目的。例如500/5的电流互感器,n1/n2=I2/I1=1/100,副边电流是原边的百分之一。如果互感器是原边直接穿母线或者电缆的话,原边相当于1匝,副边有100匝。因为原边电流I1不由互感器决定,所以副边电流I2也不由互感器决定,可见, 电流互感器是电流源。

当电流互感器的二次负载是10VA的测量仪表时,副边负载阻抗约10/(5*5)=0.4欧姆。根据电流源的定义,可以认为互感器本身是一个5A的理想电流源和一个阻值较大的内阻的并联,内阻起到了分流的作用。
我们测量时,希望的是无论测量仪表的阻抗怎么变,只要在互感器负载范围内,电流大小都是恒定的,就是说变化量在精度范围内。这就要求并联内阻的阻值要远大于负载阻抗。同样假设精度0.5%,则副边内阻需在0.4/0.5%=80欧姆以上。此时负载阻抗只要在0.4欧姆之内变化(二次输出小于10VA),电流可认为基本恒定不变(等于原边被测量电流的百分之一)。
为方便计算,我们假设实际产品精度更好,内阻是100欧姆。
此时,反映在副边上的电压U2等于测量仪表两端电压,即U2=5*0.4=2V。电流源的并联内阻上也是2V。损耗=2*2/100=0.04瓦。以上为正常运行情况。
如果二次侧开路,即仪表阻抗为无穷大,则内阻R0上电流为5A,其两端电压U2=5*100=500V,损耗=5*5*100=2500W。
此时,互感器会严重发热,并因为电压太高,可能击穿损坏。
所以, 电流互感器不能开路 。但二次侧短路是可以的,因为如果短路,输出电流不变,仍为5A,内阻上电流为0,损耗为0。互感器不受影响。