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电流互感器的电路参数计算
时间:2021-11-04 13:31:44 点击次数:750

运用电流互感器可以减小检测变换器原边电流时的损耗,比方大功率开关电源,由于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?这个问题即就是资深的磁性元件规划人员也很难答复。根本的差异在于:变压器妄图把电压从原边变换到副边,而电流互感器妄图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载抉择。

我们通过一个实践的规划例子,可以更好地了解电流互感器的作业原理。

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,我们可以用一个1V/10A=100m2的电阻来检测,可是电阻将造成的损耗为1Vx10A=10W,这么大的损耗对几乎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,我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。假设副边匝数为N,由欧姆定律可得(10/N)R=1V,在电阻中消耗的功率为P=(1V)^2/R。我们假定消耗的功率为50mW(也就是说,我们可以运用100mW规范的电阻),这就要求R不得小于20Q,假设选用20Q的电阻,由欧姆定律可得副边匝数N=200

现在我们来看磁芯,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频率作业时,磁芯上的磁感应强度不会逾越

 

其中4us为一个周期的时间,实践肯定是不到一个周期的。

由于原边流过电流的时间不可能逾越开关周期(不然,磁芯无法复位)。因此Ae可以很小,而B也不会很大。这个例子里磁芯的规范不能通过损耗要求或磁通饱满要求来承认,更大的可能是由原副边之间的隔绝电压来承认。假设隔绝电压没有要求,磁芯的大小一般由200匝的绕组所占体积来承认。你可以用40号的导线流过500mA的峰值电流,可是这种导线真实太细,一般的变压器厂家不会为你绕制。

有用提示除非定要用,一般情况下不要运用规范小于36号线的导线。

现在我们来剖析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器?现已知道副边电压只要2V,因此原边电压为

2V/200=100mV。假设输入直流电压为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逐个那样你可以在副边得到50mA的电流,而对原边几乎没有什么影响。假定另一种情况(不现实的),原边的输入直流电压只要5mV,那么互感器的原边不可能有10mV的电压,同时由于原边阻抗(如反射副边阻抗)也比较大,抉择了副边根本不可能产生50mA的电流。即便整个5mV电压悉数加在原边,副边也只能产生200x5mV=1V的电压:不能在转化电阻上产生满足的电压。因此,电压变压器只能用作变压器,不能用来检测电流。

从别的一个视点来看:尽管输入电源的电压为48V时,可是流过电流互感器电流的大小不是由原边的这个48V电压抉择的,而是其他要素抉择的。

电流互感器是有阻抗约束的电压变压器。

最终,我们来看一下电流互感器的过失情况怎么样?答案在于电流互感器的根本界说上: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,由于(只要阻抗不是无穷大)串联电路中电流处处相等,与串联的元件无关。

实践作业中,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。

假设互感器副边的电感太小,检测过失将会增大。也就是激磁电感太小,假定我们要求检测电流的最大过失为1%,原边电流为10A,那么副边电流就是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化电阻,我们也无法检测到这个电流,这样过失就增大了。我们可以算出副边电感的最小值

 

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