分享:電流互感變壓器的設計要點剖析
發布時間:2014-01-14 責任編輯:sherryyu
電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)是(shi)由(you)閉(bi)合(he)的(de)鐵(tie)心(xin)和(he)繞(rao)組(zu)組(zu)成(cheng)。它(ta)的(de)一(yi)次(ci)繞(rao)組(zu)匝(za)數(shu)很(hen)少(shao),串(chuan)在(zai)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)流(liu)的(de)線(xian)路(lu)中(zhong),因(yin)此(ci)它(ta)經(jing)常(chang)有(you)線(xian)路(lu)的(de)全(quan)部(bu)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo),二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)匝(za)數(shu)比(bi)較(jiao)多(duo),串(chuan)接(jie)在(zai)測(ce)量(liang)儀(yi)表(biao)和(he)保(bao)護(hu)回(hui)路(lu)中(zhong),電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)在(zai)工(gong)作(zuo)時(shi),它(ta)的(de)2次回路始終是閉合的,因此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小,電流互感器的工作狀態接近短路。
changqiyilai,dianliuhuganbianyaqizuoweiyiqishebeizhongdeyizhongbiaozhunqijianyizhiyonglaiceliangjingmidianliu。jishizaieliedehuanjinghegaowentiaojianxia,zhezhongqijianyefeichangjingque,shiyongfangbiankekao。
在諸如開關電源、馬達電流負載檢測、照明及儀器等應用中,電流互感變壓器一般作為控製、dianlubaohuhejianceqijianlaishiyong。suizhedianliuhuganbianyaqixianhuoderiyizengduo,ruhexuanzeyikuanheshidedianliuhuganbianyaqixuyaokaolvduofangmiandeyinsu,benwenjieshaoyizhongjiandandexuanzefangfa,zhezhongfangfazaihenduoyingyongzhongduiyuxuanzeheshidegaoxingjiabiqijianfeichangyoubangzhu。suiranxianhuoqijianjiagebianyi,lidengkequ,danshizaishiyongshangyouyixiegongnengxianzhi,mouxieyingyongkenengxuyaoteshudechanpin,shenzhixuyaowanquandingzhi。dianliuhuganbianyaqidexuanzeyaokaolvduozhongyinsu,liruchicundaxiao、頻率、功能和電流範圍等。
輸入電流
首先,電流互感變壓器的選擇必須明確並驗證多項指標,例如尺寸大小、頻率、gongnenghecaiyangdianliudefanwei。tadejingduhexiaolvshijishangqujueyuzhexiecanshuzhibiao。chulekenenghuizaidianliuhuganbianyaqijingdushangjinxingzhezhongzhiwai,ruguodianliuhuganbianyaqishiyongshidedianliuchaoguolezhizaoshangguidingdeedingdianliuguifan,nameqigongzuowendujiuhuibuduanshangshengqiewufakongzhi,congerdaozhidianlushixiao。
另外,如果某種電流互感變壓器的額定值比其“采樣電流”高(gao)出(chu)很(hen)多(duo),那(na)麼(me)這(zhe)種(zhong)器(qi)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)將(jiang)會(hui)很(hen)大(da),對(dui)於(yu)其(qi)應(ying)用(yong)來(lai)說(shuo)就(jiu)顯(xian)得(de)太(tai)昂(ang)貴(gui)了(le)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan),所(suo)選(xuan)的(de)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)額(e)定(ding)值(zhi)約(yue)高(gao)於(yu)其(qi)“采樣電流”最大期望值的30%就是一種明智的選擇。
匝數比
常見的電流互感變壓器的匝數比範圍從1:10到1:1000不等。匝數比(r=Nsec/Npri)越高,電流測量的分辨率就越高。
但是,值得注意的是,過高的匝數比將會導致分布電容和泄漏電感的增大,從而降低電流互感變壓器的精度和高頻下的工作性能(由於自諧振引起的)。然而,如果匝數比過低(低感應係數),那麼輸出信號可能會出現歪曲或者“下降”(單級輸入信號必定發生歪斜),從而引起控製電路不穩定,測量結果不準確。
感應係數和激勵電流
電流互感變壓器的次級感應係數決定了輸出信號的保真度。感應係數的值與激勵電流成反比,激勵電流俗稱為“感應電流”。
為了確保電流互感變壓器的最大容錯性能,激勵電流應該比采樣電流的幅值小若幹倍。對於開關電源等大部分應用來說,取采樣電流的10%作為激勵電流的最大值是比較理想的。例如,如果某個電路在100kHz下對於1~20A的采樣電流必須保證最大10%的損耗,那麼激勵電流的最大值必須設置為100mA(即最小采樣電流值的10%)。
1A的采樣電流將產生10%的誤差,20A的采樣電流將產生0.5%的誤差。如果製造商提供的數據手冊中沒有標明激勵電流,那麼可以通過以下公式計算出來:
e=CLdI/dt
|dI/dt|=e/L
其中e是器件輸出電壓(單位是V),L是感應係數(單位是H),|dI/dt|是激勵電流與時間的比值(單位是A/s)。
輸出電壓和負載電阻
輸出電壓(Vo)應該設置得盡可能低,以減少介入損耗。假設某個電路的最優次級輸出電壓是0.5V,輸出電流為20A,那麼匝數比為1:100的電流互感變壓器就會產生約200mA的次級電流。如圖2所示,負載電阻應該為:Ro=Vo/Is=0.5/0.2=2.5Ω。
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