理解电流互感器的工作原理与计算

咱们将设想一个电流互感器。应用电流互感器能够减小丈量变换器原边电流时的消耗,比方大功率开关电源，因为电流过大以是需求应用电流互感线圈来监测电流以缩小消耗。

电流互感器与普通的电压变压器的区别在甚么处所呢?这个题目即使是资深的磁性元件设想职员也很难回覆。基础的差别在于：变压器试图把电压从原边变换到副边，而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压巨细由负载抉择。

咱们经由过程一个实践的设想例子，能够更好地懂得电流互感器的事情道理。

假定用电流互感器丈量变换器的原边电流，原边10A电流对应1V电压。当然，咱们可以用一个1V/10A=100mΩ的电阻来丈量，然则电阻将造成的消耗为1V×10A=10W，这么大的消耗对简直所有的设想来讲都是不克不及接收的。以是，要选用电流互感器，如图1所示。

当然，为了缩小绕组电阻，咱们把原边的匝数取为1匝，同时为了使电流降到一个比较低的程度，副边匝数应当比较多。假如副边匝数为N，由欧姆定律可得(10/N)R=1V，在电阻中损耗的功率为P=(1V)^2/R。咱们假定损耗的功率为50mW(也就是说，咱们能够应用100mW规格的电阻)，这就请求R不得小于20Ω，假如接纳20Ω的电阻，由欧姆定律可得副边匝数N=200。

当初咱们来看磁芯，假定二极管是一般的普通的二极管，通态电压大约为1V，电流为10A/200=50mA。互感器输入电压为1V，加之二极管的通态电压1V，总电压约莫2V。250kHz频次事情时，磁芯上的磁感应强度不会跨越

此中4us为一个周期的时候，实践肯定是不到一个周期的。

因为原边流过电流的时候不可能跨越开关周期(不然，磁芯无奈复位)。是以Ae能够很小，而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不克不及经由过程消耗请求或磁通饱和请求来肯定，更大的多是由原副边之间的断绝电压来肯定。假如断绝电压没有请求，磁芯的巨细普通由200匝的绕组所占体积来肯定。你可以用40号的导线流过500mA的峰值电流，然则这类导线真实太细，普通的变压器厂家不会为你绕制。

有用提醒 除非必定要用，普通情况下不要应用规格小于36号线的导线。

当初咱们来阐发为何不克不及用电压变压器来替换电流互感器?曾经晓得副边电压惟独2V，是以原边电压为2V/200=100mV。假如输出直流电压为48V，那末电流互感器原边10mV电压对48V电压来说是微不足道的——那样你能够在副边失掉50mA的电流，而对原边简直没有甚么影响。假定另一种情形(不现实的)，原边的输出直流电压惟独5mV，那末互感器的原边弗成能有10mV的电压，同时因为原边阻抗(如反射副边阻抗)也比较大，抉择了副边底子不可能发生50mA的电流。纵然全部5mV电压全数加在原边，副边也只能发生200×5mV=1V的电压：不能在转换电阻上发生足够的电压。是以，电压变压器只能用作变压器，不克不及用来检测电流。

从此外一个角度来看：尽管输出电源的电压为48V时，然则流过电流互感器电流的巨细不是由原边的这个48V电压抉择的，而是其余要素抉择的。

电流互感器是有阻抗限定的电压变压器。

最初，咱们来看一下电流互感器的偏差情形怎样?谜底在于电流互感器的基础界说上：感应的是电流。

有用提醒 电流互感中的二极管和副边绕组的电阻不会影响电流的丈量，由于(只需阻抗不是无穷大)串连电路中电流处处相称，与串连的元件有关。

实践工作中，是否应用肖特基二极管作为整流二极管是没有瓜葛的：二极管的低通态电压只影响变压器，不会影响电流互感器。

假如互感器副边的电感过小，丈量偏差将会增大。也便是激磁电感过小，假定咱们请求丈量电流的最大偏差为1%，原边电流为10A，那末副边电流便是50mA，这就意味着请求激磁电流(副边)应当小于50mA×1%=500μA。激磁电流没有流过转换电阻，咱们也无奈检测到这个电流，如许偏差就增大了。咱们能够算出副边电感的最小值

当初的匝数为200，咱们需求AL=16mH/200=400nH的磁环，用一般的小铁氧体磁环就能了，这类铁氧体磁环是很轻易找到的。