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時(shí)間：2021-06-05作者：廈門阿米控技術(shù)有限公司瀏覽：25

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我們將設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器。使用電流互感器可以減小測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*好地理解電流互感器的工作原理。

假設(shè)用電流互感器測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。

如何輕松設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器

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)二較管是普通的一般的二較管，通態(tài)電壓大約為1V，電流為10A/200=50mA?；ジ衅鬏敵鲭妷簽?V，加上二較管的通態(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)*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。

如何輕松設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器

由于原邊流過電流的時(shí)間不可能*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，*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。

如何輕松設(shè)計(jì)一個(gè)電流互感器

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。

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 電流互感中的二較管和副邊繞組的電阻不會(huì)影響電流的測量，因?yàn)椋ㄖ灰杩共皇菬o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較管作為整流二較管是沒有關(guān)系的：二較管的低通態(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)我們要求測量電流的誤差為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小值現(xiàn)在的匝數(shù)為200，我們需要AL=16mH/200=400nH的磁環(huán)，用普通的小鐵氧體磁環(huán)就可以了，這種鐵氧體磁環(huán)是很*找到的。

CPM2C-CIF11 
6ES5243-1AB11
6ES5246-4UA11 
XF523 
T124
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MC712 
A5E00205742 
6ES7132-7RD01-0AB0
6ES7151-1CA00-1BL0
RS20-0800T1T1SDAEHH
CQM1H-CPU11
6ES5432-4UA12 
MCA101, 130B1100
KL9020 
MM03D-503-00
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E150630
6ES7416-2XN05-0AB0
ALLEN BRADLEY 140M-F8E-C32 
YASKAWA CACR-PR03AC3ER
ABB 3HAB8101-8/12B 
6ES5441-4UA13
CQM1-CPU41-E
6ES5436-7LC11
6ES5928-3UA12
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6ES5946-3UA23
131641 - LS610-DA-P/F2/35
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LENZE 4900 FREQUENZUMRICHTER, 335003, 4904_E.1B.22
6ES7952-0AF00-0AA0
PSD01-2501
CQM1-ID211
6ES5530-3LA12
6ES5923-3UC11
CP524, 6ES5524-3UA15
ATV452U30
P100M, 951-100500, 951-100501
VBF0GE
PFXLM4201TADAC
PILZ PX 30 BEDIENTERMINAL, 307672 
CU8860-0000
63/400/824/BZB/CM 
F-10ER-ES






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