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只有兩個公式!教你如何計算電流互感器

作者:admin 發布時間:2022-09-15 10:45:59點擊:

  

  我們將設計一個電流互感器。使用電流互感器可以減少測量轉換器原始電流的損失,如大功率開關電源。由于電流過大,需要使用電流互感器線圈來監控電流,以減少損失。

  電流互感器和普通電壓變壓器有什么區別?即使是高級磁性元件設計師也很難回答這個問題?;緟^別在于變壓器試圖將電壓從原側轉換為輔助側,而電流互感器試圖將電流從原側轉換為輔助側。電流互感器的電壓由負載決定。

  通過一個實際的設計實例,我們可以更好地理解電流互感器的工作原理。

  假設變換器原邊電流由電流互感器測量,原邊10A電流對應1V電壓。當然,我們可以用一個1V/10A=100mΩ測量電阻,但電阻將導致損失為1V×10A=10W,幾乎所有的設計都無法承受如此巨大的損失。因此,應選擇電流互感器

  當然,為了降低繞組電阻,我們將原來的匝數取為1匝,為了將電流降低到相對較低的水平,應該有更多的副邊匝數。如果副邊匝數為N,可用于歐姆定律N)R=1V,在電阻中消耗的功率是P=(1V)^2/R。我們假設功率為50mW也就是說,我們可以用100mW規格電阻),這就要求R不小于20Ω,如果采用20Ω電阻,可以通過歐姆定律獲得副邊匝數N=200。

  現在讓我們看看磁芯。假設二極管是一個普通的二極管,通態電壓約為1V,電流為10A/200=50mA?;ジ衅鬏敵鲭妷簽?V,加上二極管的通態電壓1V,總電壓大約2V。250kHz當頻率工作時,磁芯上的磁感應強度不會超過

  其中4us一個周期的時間,其實肯定不到一個周期。

  由于原邊流過電流的時間不能超過開關周期(否則,磁芯不能復位)。Ae它可以很小,B也不會很大。在這個例子中,磁芯的尺寸不能通過損耗要求或磁通飽和要求來確定,更大的可能性可以通過原副邊緣之間的隔離電壓來確定。如果不需要隔離電壓,磁芯的大小通常由200匝繞組的體積決定。您可以使用40號導線通過500mA峰值電流,但這種電線實在太細,一般變壓器廠家不會為您繞制。

  實用提示:除非必須使用,一般情況下不要使用規格小于36號線的導線。

  現在讓我們分析一下為什么電壓變壓器不能用來代替電流互感器?眾所周知,輔助邊緣電壓僅為2V,因此原邊電壓為2V/200=100mV。如果輸入直流電壓為48V,所以電流互感器原側10mV電壓對48V電壓是微不足道的——這樣你可以在輔助邊緣得到50mA電流對原邊幾乎沒有影響。假設在另一種情況下(不切實際),原來的輸入直流電壓只有5mV,那么互感器的原邊就不可能有10個mV同時,由于原邊阻抗(如反射副邊阻抗)也比較大,確定副邊不可能產生50個mA電流mV電壓全部加到原邊,副邊只能產生200×5mV=1V電壓:轉換電阻不能產生足夠的電壓。所以,電壓變壓器只能用作變壓器,不能用來檢測電流。

  從另一個角度來看:雖然輸入電源的電壓為48V然而,流過電流互感器的電流大小并不是由原來的48V電壓是由其他因素決定的。

  電流互感器是一種具有限制的電壓變壓器。

  最后,讓我們來看看電流互感器的誤差情況。電流互感器的基本定義是電流。

  實用提示:電流互感中二極管和輔助邊緣繞組的電阻不會影響電流的測量,因為串聯電路中的電流(只要阻抗不是無限的)在任何地方都與串聯元件無關。

  在實踐中,肖特基二極管是否用作整流二極管并不重要:二極管的低通態電壓只影響變壓器,不影響電流互感器。

  如果變壓器側面的電感太小,測量誤差會增加。也就是說,激磁電感太小。假設測量電流的最大誤差為1%,原始電流為10A,那么副邊電流是50mA,這意味著激磁電流(副邊)應小于50mA×1%=500μA。磁性電流沒有通過轉換電阻,我們無法檢測到電流,因此誤差增加。我們可以計算副邊電感器的最小值

  現在的匝數是200,我們需要AL=16mH/200=400nH用普通的小鐵氧體磁環就可以了,這種鐵氧體磁環很容易找到。


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