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电流互感器的电路与工作原理
时间:2021-09-08 16:10:13 点击次数:1661

运用电流互感器能够减小检测变换器原边电流时的损耗,比如大功率开关电源,因为电流过大所以需求运用电流互感线圈来监测电流以削减损耗。

电流互感器与一般的电压变压器的差异在什么地方呢?这个问题即便是资深的磁性元件规划人员也很难回答。底子的差异在于:变压器企图把电压从原边变换到副边,而电流互感器企图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压巨细由负载决议。

咱们经过一个实际的规划例子,能够更好地理解电流互感器的工作原理。

假定用电流互感器检测变换器的原边电流,原边10A电流对应1V电压。当然,咱们能够用一个1V/10A=100m2的电阻来检测,但是电阻将造成的损耗为1Vx10A=10W,这么大的损耗对简直一切的规划来说都是不能接受的。所以,要选用电流互感器,如图1所示。

 

1用电流检测互感器减小损耗

当然,为了削减绕组电阻,咱们把原边的匝数取为1匝,同时为了使电流降到一个比较低的水平,副边匝数应该比较多。假如副边匝数为N,由欧姆定律可得(10/N)R=1V,在电阻中耗费的功率为P=(1V)^2/R。咱们假定耗费的功率为50mW(也便是说,咱们能够运用100mW标准的电阻),这就要求R不得小于20Q,假如选用20Q的电阻,由欧姆定律可得副边匝数N=200

现在咱们来看磁芯,假定二极管是一般的一般的二极管,通态电压大约为1V,电流为10A/200=50mA。互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V250kHz频率工作时,磁芯上的磁感应强度不会超越

 

其中4us为一个周期的时刻,实际肯定是不到一个周期的。

因为原边流过电流的时刻不行能超越开关周期(否则,磁芯无法复位)。因而Ae能够很小,而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺度不能经过损耗要求或磁通饱和要求来确认,更大的可能是由原副边之间的阻隔电压来确认。假如阻隔电压没有要求,磁芯的巨细一般由200匝的绕组所占体积来确认。你能够用40号的导线流过500mA的峰值电流,但是这种导线实在太细,一般的变压器厂家不会为你绕制。

有用提示除非定要用,一般状况下不要运用标准小于36号线的导线。

现在咱们来分析为什么不能用电压变压器来代替电流互感器?现已知道副边电压只有2V,因而原边电压为

2V/200=100mV。假如输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10mV电压对48V电压来说是微不足道的一一那样你能够在副边得到50mA的电流,而对原边简直没有什么影响。假定另一种状况(不现实的),原边的输入直流电压只有5mV,那么互感器的原边不行能有10mV的电压,同时因为原边阻抗(如反射副边阻抗)也比较大,决议了副边底子不行能发生50mA的电流。即便整个5mV电压全部加在原边,副边也只能发生200x5mV=1V的电压:不能在转换电阻上发生满足的电压。因而,电压变压器只能用作变压器,不能用来检测电流。

从别的一个角度来看:尽管输入电源的电压为48V时,但是流过电流互感器电流的巨细不是由原边的这个48V电压决议的,而是其他因素决议的。

电流互感器是有阻抗限制的电压变压器。

最后,咱们来看一下电流互感器的差错状况怎么样?答案在于电流互感器的底子定义上:感应的是电流。

有用提示电流互感中的二极管和副边绕组的电阻不会影响电流的检测,因为(只要阻抗不是无穷大)串联电路中电流处处持平,与串联的元件无关。

实际工作中,是不是运用肖特基二极管作为整流二极管是没有关系的:二极管的低通态电压只影响变压器,不会影响电流互感器。

假如互感器副边的电感太小,检测差错将会增大。也便是激磁电感太小,假定咱们要求检测电流的最大差错为1%,原边电流为10A,那么副边电流便是50mA,这就意味着要求激磁电流(副边)应该小于50mAX1%=500pA。激磁电流没有流过转换电阻,咱们也无法检测到这个电流,这样差错就增大了。咱们能够算出副边电感的最小值

 

现在的匝数为200,咱们需求AL=16mH/200=400nH的磁环,用一般的小铁氧体磁环就能够了,这种铁氧体磁环是很容易找到的。