電流互感器的技術(shù)要點(diǎn)與選擇標準

長(cháng)期以來(lái)，電流互感變壓器作為儀器設備中的一種標準器件一直用來(lái)測量精密電流。即使在惡劣的環(huán)境和高溫條件下，這種器件也非常精確，使用方便可靠。變頻互感器綜合測試儀

在諸如開(kāi)關(guān)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制、電路保護和監測器件來(lái)使用。隨著(zhù)電流互感變壓器現貨的日益增多，如何選擇一款合適的電流互感變壓器需要考慮多方面的因素，本文介紹一種簡(jiǎn)單的選擇方法，這種方法在很多應用中對于選擇合適的高性?xún)r(jià)比器件非常有幫助。雖然現貨器件價(jià)格便宜，立等可取，但是在使用上有一些功能限制，某些應用可能需要特殊的產(chǎn)品，甚至需要完全定制。

輸入電流

首先，電流互感變壓器的選擇必須明確并驗證多項指標，例如尺寸大小、頻率、功能和采樣電流的范圍。它的精度和效率實(shí)際上取決于這些參數指標。除了可能會(huì )在電流互感變壓器精度上進(jìn)行折中之外，如果電流互感變壓器使用時(shí)的電流超過(guò)了制造商規定的額定電流規范，那么其工作溫度就會(huì )不斷上升且無(wú)法控制，從而導致電路失效。

另外，如果某種電流互感變壓器的額定值比其“采樣電流”高出很多，那么這種器件的尺寸不可避免地將會(huì )很大，對于其應用來(lái)說(shuō)就顯得太昂貴了。一般而言，所選的電流互感變壓器的額定值約高于其“采樣電流”zui大期望值的30%就是一種明智的選擇。

匝數比

常見(jiàn)的電流互感變壓器的匝數比范圍從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(guò)高的匝數比將會(huì )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(由于自諧振引起的)。然而，如果匝數比過(guò)低(低感應系數)，那么輸出信號可能會(huì )出現歪曲或者“下降”(單級輸入信號必定發(fā)生歪斜)，從而引起控制電路不穩定，測量結果不準確。

感應系數和激勵電流

電流互感變壓器的次級感應系數決定了輸出信號的保真度。感應系數的值與激勵電流成反比，激勵電流俗稱(chēng)為“感應電流”。

為了確保電流互感變壓器的zui大容錯性能，激勵電流應該比采樣電流的幅值小若干倍。對于開(kāi)關(guān)電源等大部分應用來(lái)說(shuō)，取采樣電流的10%作為激勵電流的zui大值是比較理想的。例如，如果某個(gè)電路在100kHz下對于1～20A的采樣電流必須保證zui大10%的損耗，那么激勵電流的zui大值必須設置為100mA(即zui小采樣電流值的10%)。

1A的采樣電流將產(chǎn)生10%的誤差，20A的采樣電流將產(chǎn)生0.5%的誤差。如果制造商提供的數據手冊中沒(méi)有標明激勵電流，那么可以通過(guò)以下公式計算出來(lái)：

e = CLdI/dt

|dI/dt| = e/L

其中e是器件輸出電壓(單位是V)，L是感應系數(單位是H)，|dI/dt| 是激勵電流與時(shí)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(gè)電路的zui優(yōu)次級輸出電壓是0.5V，輸出電流為20A，那么匝數比為1:100的電流互感變壓器就會(huì )產(chǎn)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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