电流互感器与一般电压变压器的差异

香香技术员 2024-02-01 1022

模拟技术

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描述

　　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，由于电流过大所以需求运用电流互感线圈来监测电流以减少损耗。

　　电流互感器与一般的电压变压器的差异在什么地方呢？这个问题即使是的磁性元件规划人员也很难答复。基础的差异在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试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选择。

　　咱们通过一个实践的规划比如，能够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，咱们能够用一个1V/10A=100mΩ的电阻来检测，可是电阻将构成的损耗为1V×10A=10W，这么大的损耗对几乎一切的规划来说都是不能承受的。所以，要选用电流互感器，如图1所示。

　　肖特基二极管

　　图1 用电流检测互感器减小损耗

　　当然，为了减少绕组电阻，咱们把原边的匝数取为1匝，一起为了使电流降到一个比较低的水平，副边匝数应该比较多。假定副边匝数为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规格的电阻），这就要求R不得小于20Ω，假定选用20Ω的电阻，由欧姆定律可得副边匝数N=200。

　　现在咱们来看磁芯，假定二管是一般的一般的二管，通态电压大约为1V，电流为10A/200=50mA。互感器输出电压为1V，加上二管的通态电压1V，总电压大约2V。250kHz频率作业时，磁芯上的磁感应强度不会跨过

　　肖特基二极管

　　其间4us为一个周期的时刻，实践肯定是不到一个周期的。

　　由于原边流过电流的时刻不可能跨过开关周期（不然，磁芯无法复位）。因而Ae能够很小，而B也不会很大。这个比如里磁芯的规范不能通过损耗要求或磁通饱满要求来招认，更大的可能是由原副边之间的阻隔电压来招认。假定阻隔电压没有要求，磁芯的大小一般由200匝的绕组所占体积来招认。你能够用40号的导线流过500mA的峰值电流，可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：除非要用，一般状况下不要运用规范小于36号线的导线。

　　现在咱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需2V，因而原边电压为2V/200=100mV。假定输入直流电压为48V，那么电流互感器原边10mV电压对48V电压来说是微乎其微的——那样你能够在副边得到50mA的电流，而对原边几乎没有什么影响。假定另一种状况（不现实的），原边的输入直流电压只需5mV，那么互感器的原边不可能有10mV的电压，一起由于原边阻抗（如反射副边阻抗）也比较大，选择了副边基础不可能产生50mA的电流。即使整个5mV电压悉数加在原边，副边也只能产生200×5mV=1V的电压：不能在转化电阻上产生满意的电压。因而，电压变压器只能用作变压器，不能用来检测电流。

　　从其他一个视点来看：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电压选择的，而是其他要素选择的。

　　电流互感器是有阻抗绑缚的电压变压器。

　　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基础定义上：感应的是电流。

　　有用提示电流互感中的二管和副边绕组的电阻不会影响电流的检测，由于（只需阻抗不是大）串联电路中电流处处持平，与串联的元件无关。

　　实践作业中，是不是运用肖特基二管作为整流二管是没有关系的：二管的低通态电压只影响变压器，不会影响电流互感器。

　　假定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50mA×1%=500μA。激磁电流没有流过转化电阻，咱们也无法检测到这个电流，这样差错就增大了。能够算出副边电感的小值：

　　肖特基二极管

　　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简单找到的。

　　审核编辑：黄飞

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