正確的計(jì)算催生理想的電源電流變壓器設(shè)計(jì)

1、正確的計(jì)算催生理想的電源電流變壓器設(shè)計(jì)測(cè)量電流或?qū)⒛芰繌囊粋€(gè)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電路，所以其設(shè)計(jì)需要不同于相應(yīng)變壓器的計(jì)算。這種差異的緣由在于，電流變壓器磁化的電流是負(fù)載電流本身；而電壓變壓器則不同，它磁化的電流“自立”于負(fù)載電流，其數(shù)值是滿負(fù)載時(shí)總體電流的一小部分。我們想讓電流源為負(fù)載(如白熾燈、電壓穩(wěn)壓器或穩(wěn)壓)提供電流il，從而生成初級(jí)線圈電流ip(圖1)。我們與電流源打交道，所以，若負(fù)載消耗電流，則負(fù)載電壓由負(fù)載本身設(shè)定。為設(shè)計(jì)電流變壓器，我們需了解其磁核的外形、大小和材料，以及擬采納的匝數(shù)。之所以挑選環(huán)型核是因其具有最低的損耗及在初級(jí)和次級(jí)繞組間提供合適的磁通耦合(若匝數(shù)多得足以籠罩磁核表面

2、大部分的話)。按照安培定律，電流ip流過匝數(shù)為np的繞組(圖2)時(shí)，按照磁力線長度im將產(chǎn)生磁場(chǎng)，可由微分方程表示：dip×np=h×dim (1)假定采納環(huán)形磁核，對(duì)囫圇磁力線長度求積分，則得出：ip×np=h×im (2)其中，im為磁力線的中線長度，對(duì)環(huán)形磁核來說：im=×dmed=×(dout+dinn)/2 (3)其中，dmed為中線直徑；dout為環(huán)形磁核的外直徑；dinn為環(huán)形磁核的內(nèi)直徑。磁場(chǎng)h在密度為b的核內(nèi)產(chǎn)生磁通。磁通密度取決于核材料的相對(duì)滲透率r；其中，b=r×0×h；0=410-7(h/米

3、=真空滲透率)ip×np=b/(r×o)×im所以，公式2可重寫為：ip×np=b/(r×o)×im (4)為以最低損耗傳輸能量，磁核不應(yīng)在能量傳輸持續(xù)時(shí)，產(chǎn)生過多損耗。換句話說，它不能飽和。因此，核磁通密度b不應(yīng)超過飽和密度值bsat。另外，產(chǎn)生bsat的初級(jí)側(cè)電流ip應(yīng)向來低于某一最大值ipmax。所以，公式4可重寫為：ipmax×np=bsat/(r×o)×im (5)在我們的考慮中，我們與一個(gè)恒定電流打交道，該電流可認(rèn)為是ipmax。所以，我們既可以為np(盡可能籠罩核表面)指定一個(gè)值并計(jì)算出im

4、 ，然后再計(jì)算出核尺寸dmed ；又可挑選一個(gè)核并導(dǎo)出合適的np。與r一樣，bsat也可在核數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到。我們不關(guān)懷核的截面積。所以，我們可利用任何厚度的核，我們只關(guān)懷核直徑。在描述電流變壓器工作關(guān)系的公式：ip×np=il×ns中，有一個(gè)悖逆。其中，ns=次級(jí)繞組的匝數(shù)。ip是固定的，所以，次級(jí)側(cè)的負(fù)載電流也是固定的：il=ip×(np/ns) (6)它意味著，若削減次級(jí)繞組的匝數(shù)，我們可得到更大的次級(jí)電流。也即，若我們必需以高一半電流等級(jí)的產(chǎn)品替換次級(jí)側(cè)的電珠(electric bulb)，我們應(yīng)從次級(jí)繞組中減去幾匝。另外，若我們用該變壓器提供某些電路原理圖

5、(electronic schematic)布置，我們應(yīng)了解其消耗的電流il并在次級(jí)側(cè)繞上適當(dāng)?shù)脑褦?shù)，它可由公式7得出。當(dāng)發(fā)生過壓或次級(jí)感應(yīng)電壓高于允許值時(shí)，一個(gè)合理的穩(wěn)壓二極管應(yīng)能庇護(hù)該原理圖免于過壓。所以，在給定np時(shí)，利用公式5，我們可簡(jiǎn)單地得到核大小，或確定在具有中線長度lm的給定核上將纏繞多少匝的初級(jí)繞組np。例如，若電流源為負(fù)載產(chǎn)生1.2a的ip，而我們必需點(diǎn)亮1.7a的白熾燈，則需為該支配重新設(shè)計(jì)一個(gè)新的變壓器。np=(bsat/r×0)×lm/ipmax=0.28/(410-7×3000)×29.5×10-3/1.2=5.736

6、turns首先，我們應(yīng)得到一個(gè)適合該應(yīng)用的核。設(shè)其為一個(gè)36×23×8mm的環(huán)形核，其dmed=29.5mm。假定該核的相對(duì)滲透率是3,000，且bsat=0.28t。我們知道，lm=×dmed。所以從公式5，我們可簡(jiǎn)單地確定初級(jí)側(cè)可允許的匝數(shù)np。因此，np=(bsat/r×0)×lm/ipmax=0.28/(410-7×3000)×29.5×10-3/1.2=5.736turns假定np=6匝，因選取的磁通密度飽和值遠(yuǎn)低于最大值，也即存在一個(gè)平安余裕，所以該np值普通是平安的。利用公式6，可簡(jiǎn)單地確定次級(jí)繞組的匝數(shù)為4.235圈，所以，次級(jí)繞組的匝數(shù)是4。假定能量傳輸中可能浮現(xiàn)的損失，