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理想的电源电流变压器设计方案

发布时间:2024-04-21 04:38:01人气:
本文摘要:电流变压器测量电流或将能量从一个电路传输到另一个电路,所以其设计必须不同于适当电压变压器的计算出来。这种差异的原因在于,电流变压器磁化的电流是阻抗电流本身;而电压变压器则有所不同,它磁化的电流独立国家于阻抗电流,其数值是剩阻抗时总体电流的一小部分。 我们想要让电流源为阻抗(如白炽灯、电压稳压器或稳压二极管)获取电流IL,从而分解初级线圈电流IP(图1)。 我们与电流源做事,所以,若阻抗消耗电流,则阻抗电压由阻抗本身原作。

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电流变压器测量电流或将能量从一个电路传输到另一个电路,所以其设计必须不同于适当电压变压器的计算出来。这种差异的原因在于,电流变压器磁化的电流是阻抗电流本身;而电压变压器则有所不同,它磁化的电流独立国家于阻抗电流,其数值是剩阻抗时总体电流的一小部分。  我们想要让电流源为阻抗(如白炽灯、电压稳压器或稳压二极管)获取电流IL,从而分解初级线圈电流IP(图1)。

我们与电流源做事,所以,若阻抗消耗电流,则阻抗电压由阻抗本身原作。  为设计电流变压器,我们须要理解其磁核的形状、大小和材料,以及白鱼使用的匝数。

之所以自由选择环型核是因其具备低于的损耗及在初级和次级绕组间获取适合的磁通耦合(若匝数多得不足以覆盖面积磁核表面大部分的话)。    根据安培定律,电流IP流到匝数为NP的绕组(图2)时,根据磁力线长度IM将产生磁场,可由微分方程回应:  dIpNp=HdIM(1)  假设使用环形磁核,对整个磁力线长度欲分数,则得出结论:  IpNp=HIM(2)  其中,IM为磁力线的中线长度,对环形磁核来说:  IM=DMED=(DOUT+DINN)/2(3)  其中,DMED为中线直径;DOUT为环形磁核的外直径;DINN为环形磁核的内直径。

  磁场H在密度为B的核内产生磁通。磁通密度各不相同核材料的比较渗透率R;  其中,B=R0H;0=410-7(H/米=真空渗透率)  IpNp=B/(RO)IM  所以,公式2可改写为:IpNp=B/(RO)IM(4)    为以低于损耗传输能量,磁核不不应在能量传输持续时,产生过多损耗。换句话说,它无法饱和状态。因此,核磁通密度B不该多达饱和状态密度值BSAT。

另外,产生BSAT的初级外侧电流IP不应仍然高于某一最大值IPMAX。所以,公式4可改写为:  IPMAXNp=BSAT/(RO)IM(5)  在我们的考虑到中,我们与一个恒定电流做事,该电流可指出是IPMAX。所以,我们既可以为NP(尽量覆盖面积核表面)登录一个值并计算出来出有IM,然后再行计算出来出核尺寸DMED;又可选择一个核并给定适合的NP。

与R一样,BSAT也可在核数据手册中查出。  我们不关心核的截面积。所以,我们可利用任何厚度的核,我们只关心核直径。  在叙述电流变压器工作关系的公式:IpNp=ILNs中,有一个悖逆。

  其中,Ns=次级绕组的匝数。Ip是相同的,所以,次级外侧的阻抗电流也是相同的:  IL=Ip(Np/Ns)(6)  它意味著,若增加次级绕组的匝数,我们可获得更大的次级电流。

也即,若我们必需以低一半电流等级的产品更换次级外侧的电珠(ElectricBulb),我们应向次级绕组中乘以几匝。  另外,若我们用该变压器获取某些电路原理图(ElectronicSchematic)布置,我们不应理解其消耗的电流IL并在次级侧绕上必要的匝数,它可由公式7得出结论。当再次发生过压或次级感应器电压低于允许值时,一个合理的稳压二极管不应能维护该原理图免遭过压。

  所以,在等价NP时,利用公式5,我们可更容易地获得核大小,或确认在具备中线长度lM的等价核上将卷曲多少匝的初级绕组NP。例如,若电流源为阻抗产生1.2A的Ip,而我们必需照亮1.7A的白炽灯,则需为该决定新的设计一个新的变压器。

  Np=(BSAT/R0)lM/IPMAX=0.28/(410-73000)29.510-3/1.2=5.736turns  首先,我们不应获得一个合适该应用于的核。另设其为一个36238mm的环形核,其DMED=29.5mm。假设该核的比较渗透率是3,000,且BSAT=0.28T。

我们告诉,lM=DMED。所以从公式5,我们可更容易地确认初级外侧可容许的匝数NP。因此,  Np=(BSAT/R0)lM/IPMAX=0.28/(410-73000)29.510-3/1.2=5.736turns  假设NP=6匝,因挑选的磁通密度饱和值近高于最大值,也即不存在一个安全性余裕,所以该NP值一般是安全性的。  利用公式6,可更容易地确认次级绕组的匝数为4.235圈,所以,次级绕组的匝数是4。

假设能量传输中有可能经常出现的损失,我们可证实该值与设计匹合的十分好。  似乎,在次级电流不应高于初级电流的情况,次级外侧的匝数不应低于初级外侧的匝数。

这就是为什么目的展开大电流测量的电流变压器在次级侧绕很多圈的原因。  作者:GregoryMirsky  首席执行官  Email:mirskiy@usa.。


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