你的位置:首頁 > 互連技術(shù) > 正文

簡(jiǎn)述電流互感器與電壓變壓器的區(qū)別

發(fā)布時(shí)間:2019-12-08 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器。使用電流互感器可以減小測(cè)量變換器原邊電流時(shí)的損耗,比如大功率開關(guān)電源,由于電流過大所以需要使用電流互感線圈來監(jiān)測(cè)電流以減少損耗。
 
設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器。使用電流互感器可以減小測(cè)量變換器原邊電流時(shí)的損耗,比如大功率開關(guān)電源,由于電流過大所以需要使用電流互感線圈來監(jiān)測(cè)電流以減少損耗。
 
電流互感器與一般的電壓變壓器的區(qū)別在什么地方呢?這個(gè)問題即使是資深的磁性元件設(shè)計(jì)人員也很難回答?;镜膮^(qū)別在于:變壓器試圖把電壓從原邊變換到副邊,而電流互感器試圖把電流從原邊變換到副邊。電流互感器的電壓大小由負(fù)載決定。
 
我們通過一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)例子,可以更好地理解電流互感器的工作原理。
 
假設(shè)用電流互感器測(cè)量變換器的原邊電流,原邊 10A 電流對(duì)應(yīng) 1V 電壓。當(dāng)然,我們可以用一個(gè) 1V/10A=100mΩ的電阻來測(cè)量,但是電阻將造成的損耗為 1V×10A=10W,這么大的損耗對(duì)幾乎所有的設(shè)計(jì)來說都是不能接受的。所以,要選用電流互感器,如圖 1 所示。
 
簡(jiǎn)述電流互感器與電壓變壓器的區(qū)別
 
當(dāng)然,為了減少繞組電阻,我們把原邊的匝數(shù)取為 1 匝,同時(shí)為了使電流降到一個(gè)比較低的水平,副邊匝數(shù)應(yīng)該比較多。如果副邊匝數(shù)為 N,由歐姆定律可得(10/N)R=1V,在電阻中消耗的功率為 P=(1V)^2/R。我們假設(shè)消耗的功率為 50mW(也就是說,我們可以使用 100mW 規(guī)格的電阻),這就要求 R 不得小于 20Ω,如果采用 20Ω的電阻,由歐姆定律可得副邊匝數(shù) N=200。
 
現(xiàn)在我們來看磁芯,假設(shè)二極管是普通的一般的二極管,通態(tài)電壓大約為 1V,電流為 10A/200=50mA?;ジ衅鬏敵鲭妷簽?1V,加上二極管的通態(tài)電壓 1V,總電壓大約 2V。250kHz 頻率工作時(shí),磁芯上的磁感應(yīng)強(qiáng)度不會(huì)超過其中 4us 為一個(gè)周期的時(shí)間,實(shí)際肯定是不到一個(gè)周期的。
 
 簡(jiǎn)述電流互感器與電壓變壓器的區(qū)別
 
由于原邊流過電流的時(shí)間不可能超過開關(guān)周期(否則,磁芯無法復(fù)位)。因此 Ae 可以很小,而 B 也不會(huì)很大。這個(gè)例子里磁芯的尺寸不能通過損耗要求或磁通飽和要求來確定,更大的可能是由原副邊之間的隔離電壓來確定。如果隔離電壓沒有要求,磁芯的大小一般由 200 匝的繞組所占體積來確定。你可以用 40 號(hào)的導(dǎo)線流過 500mA 的峰值電流,但是這種導(dǎo)線實(shí)在太細(xì),一般的變壓器廠家不會(huì)為你繞制。
 
實(shí)用提示 除非一定要用,一般情況下不要使用規(guī)格小于 36 號(hào)線的導(dǎo)線。
 
 簡(jiǎn)述電流互感器與電壓變壓器的區(qū)別
 
現(xiàn)在我們來分析為什么不能用電壓變壓器來替代電流互感器?已經(jīng)知道副邊電壓只有 2V,因此原邊電壓為 2V/200=100mV。如果輸入直流電壓為 48V,那么電流互感器原邊 10mV 電壓對(duì) 48V 電壓來說是微不足道的——那樣你可以在副邊得到 50mA 的電流,而對(duì)原邊幾乎沒有什么影響。假設(shè)另一種情況(不現(xiàn)實(shí)的),原邊的輸入直流電壓只有 5mV,那么互感器的原邊不可能有 10mV 的電壓,同時(shí)由于原邊阻抗(如反射副邊阻抗)也比較大,決定了副邊根本不可能產(chǎn)生 50mA 的電流。即使整個(gè) 5mV 電壓全部加在原邊,副邊也只能產(chǎn)生 200×5mV=1V 的電壓:不能在轉(zhuǎn)換電阻上產(chǎn)生足夠的電壓。因此,電壓變壓器只能用作變壓器,不能用來檢測(cè)電流。
 
從另外一個(gè)角度來看:雖然輸入電源的電壓為 48V 時(shí),但是流過電流互感器電流的大小不是由原邊的這個(gè) 48V 電壓決定的,而是其他因素決定的。
 
電流互感器是有阻抗限制的電壓變壓器。
 
最后,我們來看一下電流互感器的誤差情況怎么樣?答案在于電流互感器的基本定義上:感應(yīng)的是電流。
 
實(shí)用提示 電流互感中的二極管和副邊繞組的電阻不會(huì)影響電流的測(cè)量,因?yàn)?只要阻抗不是無窮大)串聯(lián)電路中電流處處相等,與串聯(lián)的元件無關(guān)。
 
實(shí)際工作中,是不是使用肖特基二極管作為整流二極管是沒有關(guān)系的:二極管的低通態(tài)電壓只影響變壓器,不會(huì)影響電流互感器。
 
如果互感器副邊的電感太小,測(cè)量誤差將會(huì)增大。也就是激磁電感太小,假設(shè)我們要求測(cè)量電流的最大誤差為 1%,原邊電流為 10A,那么副邊電流就是 50mA,這就意味著要求激磁電流(副邊)應(yīng)該小于 50mA×1%=500μA。激磁電流沒有流過轉(zhuǎn)換電阻,我們也無法檢測(cè)到這個(gè)電流,這樣誤差就增大了。我們可以算出副邊電感的最小值。
 
 
推薦閱讀:
5G調(diào)制怎么實(shí)現(xiàn)的?原來通信搞到最后,都是數(shù)學(xué)!
2020第十二屆光電子·中國(guó)博覽會(huì)邀請(qǐng)函
搞不懂波峰焊和回流焊的內(nèi)容,你還怎么設(shè)計(jì)電路板~
PCB是如何制作的?這幾張動(dòng)圖揭曉工廠生產(chǎn)流程
MCU振蕩電路晶體旁的22pF電容是干什么的?附圖分析
要采購變壓器么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉