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淺析電流互感變壓器技術(shù)要點(diǎn)與選擇
閱讀：2213 發(fā)布時(shí)間：2012-8-14
長(zhǎng)期以來(lái),，電流互感變壓器作為儀器設(shè)備中的一種標(biāo)準(zhǔn)器件一直用來(lái)測(cè)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*，使用方便可靠,。
在諸如開關(guān)電源,、馬達(dá)電流負(fù)載檢測(cè),、照明及儀器等應(yīng)用中，電流互感變壓器一般作為控制,、電路保護(hù)和監(jiān)測(cè)器件來(lái)使用,。隨著電流互感變壓器現(xiàn)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(yīng)用中對(duì)于選擇合適的高性價(jià)比器件非常有幫助。雖然現(xiàn)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(yīng)用可能需要特殊的產(chǎn)品,，甚至需要*定制,。
輸入電流
首先,，電流互感變壓器的選擇必須明確并驗(yàn)證多項(xiàng)指標(biāo),，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(shù)指標(biāo)。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(guī)定的額定電流規(guī)范,，那么其工作溫度就會(huì)不斷上升且無(wú)法控制，從而導(dǎo)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(duì)于其應(yīng)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(shù)比
常見(jiàn)的電流互感變壓器的匝數(shù)比范圍從1:10到1:1000不等,。匝數(shù)比（r=Nsec/Npri）越高，電流測(cè)量的分辨率就越高,。
但是,，值得注意的是，過(guò)高的匝數(shù)比將會(huì)導(dǎo)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(shù)比過(guò)低（低感應(yīng)系數(shù)）,，那么輸出信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)歪曲或者“下降”（單級(jí)輸入信號(hào)必定發(fā)生歪斜）,，從而引起控制電路不穩(wěn)定,，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
感應(yīng)系數(shù)和激勵(lì)電流
電流互感變壓器的次級(jí)感應(yīng)系數(shù)決定了輸出信號(hào)的保真度,。感應(yīng)系數(shù)的值與激勵(lì)電流成反比,，激勵(lì)電流俗稱為“感應(yīng)電流”。
為了確保電流互感變壓器的zui大容錯(cuò)性能,，激勵(lì)電流應(yīng)該比采樣電流的幅值小若干倍,。對(duì)于開關(guān)電源等大部分應(yīng)用來(lái)說(shuō)，取采樣電流的10%作為激勵(lì)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(duì)于1～20A的采樣電流必須保證zui大10%的損耗，那么激勵(lì)電流的zui大值必須設(shè)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(shù)據(jù)手冊(cè)中沒(méi)有標(biāo)明激勵(lì)電流,，那么可以通過(guò)以下公式計(jì)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(yīng)系數(shù)（單位是H），|dI/dt|是激勵(lì)電流與時(shí)間的比值（單位是A/s）,。
輸出電壓和負(fù)載電阻
輸出電壓（Vo）應(yīng)該設(shè)置得盡可能低,，以減少介入損耗。假設(shè)某個(gè)電路的*次級(jí)輸出電壓是0.5V,，輸出電流為20A,，那么匝數(shù)比為1:100的電流互感變壓器就會(huì)產(chǎn)生約200mA的次級(jí)電流。如圖2所示,，負(fù)載電阻應(yīng)該為：Ro=Vo/Is=0.5/0.2=2.5Ω,。
在諸如開關(guān)電源,、馬達(dá)電流負(fù)載檢測(cè),、照明及儀器等應(yīng)用中，電流互感變壓器一般作為控制,、電路保護(hù)和監(jiān)測(cè)器件來(lái)使用,。隨著電流互感變壓器現(xiàn)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(yīng)用中對(duì)于選擇合適的高性價(jià)比器件非常有幫助。雖然現(xiàn)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(yīng)用可能需要特殊的產(chǎn)品,，甚至需要*定制,。
輸入電流
首先,，電流互感變壓器的選擇必須明確并驗(yàn)證多項(xiàng)指標(biāo),，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(shù)指標(biāo)。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(guī)定的額定電流規(guī)范,，那么其工作溫度就會(huì)不斷上升且無(wú)法控制，從而導(dǎo)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(duì)于其應(yīng)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(shù)比
常見(jiàn)的電流互感變壓器的匝數(shù)比范圍從1:10到1:1000不等,。匝數(shù)比（r=Nsec/Npri）越高，電流測(cè)量的分辨率就越高,。
但是,，值得注意的是，過(guò)高的匝數(shù)比將會(huì)導(dǎo)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(shù)比過(guò)低（低感應(yīng)系數(shù)）,，那么輸出信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)歪曲或者“下降”（單級(jí)輸入信號(hào)必定發(fā)生歪斜）,，從而引起控制電路不穩(wěn)定,，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
感應(yīng)系數(shù)和激勵(lì)電流
電流互感變壓器的次級(jí)感應(yīng)系數(shù)決定了輸出信號(hào)的保真度,。感應(yīng)系數(shù)的值與激勵(lì)電流成反比,，激勵(lì)電流俗稱為“感應(yīng)電流”。
為了確保電流互感變壓器的zui大容錯(cuò)性能,，激勵(lì)電流應(yīng)該比采樣電流的幅值小若干倍,。對(duì)于開關(guān)電源等大部分應(yīng)用來(lái)說(shuō)，取采樣電流的10%作為激勵(lì)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(duì)于1～20A的采樣電流必須保證zui大10%的損耗，那么激勵(lì)電流的zui大值必須設(shè)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(shù)據(jù)手冊(cè)中沒(méi)有標(biāo)明激勵(lì)電流,，那么可以通過(guò)以下公式計(jì)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(yīng)系數(shù)（單位是H），|dI/dt|是激勵(lì)電流與時(shí)間的比值（單位是A/s）,。
輸出電壓和負(fù)載電阻
輸出電壓（Vo）應(yīng)該設(shè)置得盡可能低,，以減少介入損耗。假設(shè)某個(gè)電路的*次級(jí)輸出電壓是0.5V,，輸出電流為20A,，那么匝數(shù)比為1:100的電流互感變壓器就會(huì)產(chǎn)生約200mA的次級(jí)電流。如圖2所示,，負(fù)載電阻應(yīng)該為：Ro=Vo/Is=0.5/0.2=2.5Ω,。