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
dianliuhuganqishiyoubihedetiexinheraozuzucheng。tadeyiciraozuzashuhenshao,chuanzaixuyaoceliangdedianliudexianluzhong,yincitajingchangyouxianludequanbudianliuliuguo,erciraozuzashubijiaoduo,chuanjiezaiceliangyibiaohebaohuhuiluzhong,dianliuhuganqizaigongzuoshi,tade2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、電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)和(he)監(jian)測(ce)器(qi)件(jian)來(lai)使(shi)用(yong)。隨(sui)著(zhe)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)現(xian)貨(huo)的(de)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo),如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)一(yi)款(kuan)合(he)適(shi)的(de)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)因(yin)素(su),本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)選(xuan)擇(ze)方(fang)法(fa),這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)在(zai)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)對(dui)於(yu)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)高(gao)性(xing)價(jia)比(bi)器(qi)件(jian)非(fei)常(chang)有(you)幫(bang)助(zhu)。雖(sui)然(ran)現(xian)貨(huo)器(qi)件(jian)價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi),立(li)等(deng)可(ke)取(qu),但(dan)是(shi)在(zai)使(shi)用(yong)上(shang)有(you)一(yi)些(xie)功(gong)能(neng)限(xian)製(zhi),某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)特(te)殊(shu)的(de)產(chan)品(pin),甚(shen)至(zhi)需(xu)要(yao)完(wan)全(quan)定(ding)製(zhi)。電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)選(xuan)擇(ze)要(yao)考(kao)慮(lv)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su),例(li)如(ru)尺(chi)寸(cun)大(da)小(xiao)、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、功(gong)能(neng)和(he)采(cai)樣(yang)電(dian)流(liu)的(de)範(fan)圍(wei)。它(ta)的(de)精(jing)度(du)和(he)效(xiao)率(lv)實(shi)際(ji)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)指(zhi)標(biao)。除(chu)了(le)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)精(jing)度(du)上(shang)進(jin)行(xing)折(zhe)中(zhong)之(zhi)外(wai),如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)變(bian)壓(ya)器(qi)使(shi)用(yong)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)超(chao)過(guo)了(le)製(zhi)造(zao)商(shang)規(gui)定(ding)的(de)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)規(gui)範(fan),那(na)麼(me)其(qi)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)就(jiu)會(hui)不(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)且(qie)無(wu)法(fa)控(kong)製(zhi),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)路(lu)失(shi)效(xiao)。
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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