单选题
257、电流互感器过载运行时,其铁芯中的损耗( )。
A
增大;
B
减小;
C
无变化;
D
不确定;
答案解析
正确答案:A
解析:
本题考查电流互感器在过载运行状态下铁芯损耗的变化规律。
核心知识点:电流互感器的铁芯损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗,二者统称为铁损(或空载损耗)。铁损主要取决于铁芯材料、工作频率以及铁芯中的磁通密度(即磁感应强度B)。
分析过程如下:
1. 电流互感器正常运行时,一次电流I₁与二次电流I₂满足安匝平衡关系:I₁N₁ ≈ I₂N₂(忽略励磁电流),其铁芯磁通Φ由一次安匝(I₁N₁)和二次安匝(I₂N₂)的差值——即励磁安匝决定。在额定工况下,励磁电流很小,磁通密度B保持在设计允许范围内,铁损处于额定水平。
2. 当发生过载(即一次电流显著超过额定值)时,若二次回路阻抗不变,则二次电流相应增大。但由于铁芯磁导率非线性及饱和特性,当一次电流过大,励磁安匝显著增加,导致铁芯中主磁通Φ增大,进而使磁通密度B升高。
3. 磁滞损耗Pₕ ∝ f·Bₘⁿ(n≈1.6–2.5,取决于材料),涡流损耗Pₑ ∝ f²·Bₘ²·t²(t为叠片厚度)。可见,二者均随Bₘ(最大磁通密度)的升高而显著增大。
4. 更关键的是:过载往往使铁芯趋近或进入磁饱和区。此时,为维持磁通,励磁电流急剧增大,且B–H曲线陡峭,相同ΔH引起更大ΔB;同时,饱和导致磁导率μ下降,磁阻上升,进一步加剧局部涡流和异常磁滞现象,使铁损明显上升。
5. 实际工程经验与标准(如GB 1208《电流互感器》)均指出:电流互感器长时间过载将导致温升过高,其主要原因正是铁芯与绕组损耗(尤其是铁损)增加,其中铁芯损耗增幅显著。
因此,电流互感器过载运行时,铁芯中的磁通密度升高,磁饱和程度加剧,致使磁滞损耗和涡流损耗均增大,故铁芯总损耗增大。
选项辨析:
- A:增大 —— 正确。理由如上。
- B:减小 —— 错误。铁损不会因电流增大而减小;仅当磁通密度降低(如欠励磁)时才可能减小。
- C:无变化 —— 错误。铁损对磁通密度敏感,非恒定。
- D:不确定 —— 错误。在明确过载工况下,依据电磁理论和实际运行规律,结论是确定的。
答案:A
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