电流互感器在开关电源中的应用摘要：电流互感器可以用来检测高频开关电源中的单极性电流脉冲。分析了电流互感器构成的电流检测电路工作过程。比较了磁芯自复位、强迫复位的特点。给出了试验结果。
关键词：电流互感器；磁芯复位；开关电源
1 引言
在高频开关电源中，需要检测出开关管、电感等元器件的电流提供给控制、保护电路使用。电流检测方法有电流互感器、霍尔元件和直接电阻取样。采用霍尔元件取样，控制和主功率电路有隔离，可以检出直流信号，信号还原性好，但有μs级的延迟，并且价格比较贵；采用电阻取样价格非常便宜，信号还原性好，但是控制电路和主功率电路不隔离，功耗比较大。
电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率电路隔离等诸多优点。在Push-Pull、Bridge等双端变换器中，功率变压器原边流过正负对称的双极性电流脉冲，没有直流分量，电流互感器可以得到很好的应用。但在Buck、Boost等单端应用场合，开关器件中流过单极性电流脉冲；原边包含的直流分量不能在副边检出信号中反映出来，还有可能造成电流互感器磁芯单向饱和；为此需要对电流互感器构成的检测电路进行一些改进。
2 电流互感器检测单极性电流脉冲的应用电路分析
根据电流互感器磁芯复位方法的不同，可有两种电路形式：自复位与强迫复位。自复位在电流互感器原边电流脉冲消失后，利用激磁电流通过电流互感器副边的开路阻抗产生的负向电压实现复位，复位电压大小与激磁电流和电流互感器开路阻抗有关。强迫复位电路在原边直流脉冲消失期间，外加一个大的复位电压，实现磁芯短时间内快速复位。
2.1 电流互感器检测电路
常用的电流互感器检测电路如图1(a)所示。
图1(b)表示原边有电流脉冲时的等效电路，电流互感器简化为理想变压器与励磁电感Lm模型，Rs为取样电阻。
当占空比D<0.5时，在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯依靠励磁电流流过采样电阻Rs产生负的伏秒值，实现自复位〔如图
1（d1）～（i1）所示〕，由于采样电阻Rs很小，所以负向复位电压较小；当电流脉冲占空比很大时(D>0.5)，复位时间很短，没有足够的复位伏秒值，使得磁芯中直流分量Id增大，有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和〔如图1（d2）～（i2）所示〕，失去检测的作用，所以自复位只能应用于电流脉冲占空比D<0.5的场合。
(a)检测电路
(b)原边有脉冲时等效电路
(c)磁芯复位时等效电路
图1 常用的电流互感器检测电路分析
可以看出，此电路对于检测单极性直流脉冲存在诸多缺点。励磁电感电流im中存在直流分量Id，容易导致磁芯饱和。输出电压信号uR 为双极性，不便于后级电路处理。
2.2 改进的自复位电流互感器
为了实现输出电压uR的单极性输出，在电流互感器端加上一个二极管，根据原边输入电流i1与输出电压uR的相位的不同、信号地位置的不同，可有4种电路结构，如图2所示。
图2 改进的电流互感器检测电路
对图2(c)的电路工作过程进行分析，电路在一个脉冲周期内的工作波形如图3所示。
(a)检测电路
(b)原边有脉冲时等效电路
(c)磁芯复位时等效电路
图3 改进的电流互感器检测电路分析
图3(c)表示电流互感器磁芯复位时的等效电路，CT为电流互感器副边分布电容，CD为二极管结电容。图3(d)～(i)绘出了占空比小时，磁芯充分复位的各参数波形。
在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯的复位依靠励磁电流在Lm、CT、CD中谐振产生负的复位电压值，实现自复位，如图3(g)所示。Lm、CT构成的谐振电路特征阻抗远大于Rs，所以复位效果好于图1电路。但是，谐振产生的复位电压并不是很大，当脉冲占空比很大时，复位时间很短，仍有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和，所以也只能应用于电流脉冲占空比D<0.5的场合。
由于互感器副边线圈匝数很多，分布电容大，谐振电流主要从电流互感器流过；流经Rs、CD支路的电流很小，并且Rs很小，所以复位电流经CD支路的谐振电流在Rs上产生的负向电压可以忽略，取样输出电压uR波形如图3(h)所示。因为二极管的作用，输出电压信号uR为单极性，其幅值与原边电流信号脉动量成正比，便于后级电路处理。
2.3 强迫复位
在单端应用中，特别是Boost电路中，需要精确地再现高占空比的单极性脉冲。自复位不能实现检测高占空比电流脉冲，必须对磁芯进行强迫复位。强迫复位的电路很多，这里分析一种最简单易行的强迫复位电路。如图4所示，分别对应于图2中的4种电路。
对图4(c)的电路工作过程进行分析。图5(b)表示原边有电流脉冲时
的等效电路，由于二极管的隔离作用，复位电压＋Vr对电流的检测没有影响。图5(c)表示磁芯复位时的等效电路。电路在一个脉冲周期内的工作波形如图5(d)～(i)所示，0～t1时间内原边有直流脉冲，t1～t2时间为磁芯复位过程，t2～T为复位完毕后波形。
图4强迫复位的电流互感器检测电路
(a)检测电路
(b)原边有脉冲时等效电路
(c)磁芯复位时等效电路
(j)复位电压对采样影响
图5 强迫复位的电流互感器检测电路分析
在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯开始复位，二极管反向阻断，复位电压Vr加在励磁电感上，强迫磁芯快速复位。图5(g)绘出了激磁电感上的电压，由于复位电压远大于磁芯的正向电压，所以磁芯能够在很短的时间内充分复位，可以应用于检测电流脉冲占空比D>0.9的
场合。
图5(j)表示复位电压Vr给检测信号带来的误差。磁芯复位完毕后，电流互感器副边相当于一根导线，Vr在取样电阻上有一个分压，从而引起误差，大小为
VR(error)=
·Vr（1）
由于Rr远大于Rs，所以VR(error)很小，可以忽略其影响。在t2～T时间内，磁芯中还会有一个很小的直流分量为
im=－
（2）
由于Rr很大，其影响也可以忽略。
2.4 多个电流互感器的组合使用
多个电流互感器可以组合起来，用于检测含有低频分量的单极性高频直流脉动。例如，常用的由Boost电路构成的单相PFC电路，工作于CCM状态，需要检出电感电流提供控制电路使用。电感电流中既含用工频正弦电流，又有高频脉动电流，为此，可以用电流互感器分别检出开关管、二极管中的单极性电流脉冲，再叠加起来，即为电感电流。检测电路如图6所示，占空比有可能超过0.5，所以磁芯需要强迫复位。
图6 电流互感器组合使用合成电感电流
3 电流互感器的设计方法
根据原边电流i1大小、副边输出电压Um的要求确定电流互感器变比n；磁芯可选用初始磁导率大的铁氧体材料，大小根据磁路有效面积确定。可按式（3）选择
Ae=
（3）
式中：Ae为磁路有效截面积；
Um为电流互感器副边输出最大电压；
N为副边线圈匝数；
B为磁芯最大工作磁通，一般取为饱和磁通的1/2～1/3；
fs为原边脉冲电流频率。
Rs根据副边最大电压Um、电流IR求出，Rr取值要远大于Rs，可
以是Rs的50～100倍，具体大小可根据实验结果调整。
4 实验结果
1）在Boost电路中采用自复位电流互感器检测开关管电流，提供给控制电路电流反馈环。磁芯选用锰锌铁氧体，磁路有效截面积0.25mm2，变比 100，采样电阻 3.9 Ω 。开关频率 20 kHz，电流互感器原边电流峰值 3.6 A，最大占空比 0.45。实验波形如图 7所示。
(a) 副边电压um波形
(b) 采样电阻电压uR波形
图7 实验波形
2）在双极性SPWM逆变电路中，直流母线流过正负不对称的双极性电流脉冲，采用强迫复位电流互感器检测出来，提供给的过流、直通保护电路。磁芯选用锰锌铁氧体，磁芯截面积0.35mm2，变比100，采样电阻16Ω。开关频率20kHz，逆变输出正弦波频率50Hz，电流互感器原边电流峰值为3A，最大占空比0.95。一个开关周期内及一个工频周期内的实验波形分别如图8及图9所示。
(a) 副边电压um波形
(b) 采样电阻电压uR波形
图8 一个开关周期内波形
(a) 副边电压um波形
(b) 采样电阻电压uR波形
图 9 一个工频周期内波形
5 结语
本文分析了自复位、强迫复位电流互感器检测单极性直流脉冲时的工作过程，绘出了电路在一个脉冲周期内的波形，比较了各种电路磁芯复位的的特点，简单的介绍了电流互感器的设计方法。试验结果验证了分析的正确性。
开关电源的分类及运用 1．开关电源的分类 开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton （通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制
造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
电流互感器设计 1 互感器设计目的及意义 (2) 2 电流互感器总体设计 (2) 2.1 电流互感器类型选取 (3) 2.2 电流互感器各部件设计 (3) 2.2.1 铁芯及绕组设计 (3) 2.2.2 外绝缘套管设计 (3) 2.2.3 复合绝缘子设计 (4) 2.2.4 出线套管内绝缘设计 (5) 2.2.5 屏蔽设计 (5) 2.2.6 密封结构设计 (5) 2.2.7 互感器其他部件及标准件 (5) 2.3 1100KV电流互感器总体装配图 (5) 2.3.1 画各部件三维图 (5) 2.3.2 装配体绘制及总质量估算 (5) 2.3.3 装配体材料清单 (6) 2.3.4 装配体电场和机械性能模拟分析 (6) 3 单件电流互感器组装 (6) 3.1 原材料的购买及检验 (6) 3.2 原材料的处理 (6) 3.3 线圈的缠绕 (7) 3.4 环氧套管的浇注及修整 (7) 3.5 电流互感器的装配 (7)
1 互感器设计目的及意义 电流互感器是一种专门用作变换电流大小的特殊变压器。由于发电和用电的不同需要，线路上的电流大小不一，而且相差悬殊。若要直接测量这些大小不一的电流，就需要制作相应等级的仪表，给仪表制造带来极大困难。此外，有些高压线路直接测量也是非常危险的。而电流互感器可以把不同等级的电流，按不同的比例，统一成大小相近的电流。电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络单元，其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电保护装置动作的可靠性。随着电力工业建设的迅速发展，电力系统输电容量不断扩大，远距离输电迅速增加，电网电压等级逐渐升高，对电流互感器的电压等级及设备技术参数提出了更高的要求。 2 电流互感器总体设计 ↓ →↑↑符合要求 是
变电运行中电流互感器的运用浅析 发表时间：2018-10-19T09:44:35.320Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：崔鹏磊[导读] 摘要：在改革开放的新时期，我国的国民经济的得到快速的发展，人们的生活水平得到了显著的提升，我国对于电力的需求在不断的加大，介绍了一起220kV电流互感器金属膨胀器冲顶缺陷。 (大庆油田化工有限公司甲醇分公司供电车间黑龙江大庆 163000) 摘要：在改革开放的新时期，我国的国民经济的得到快速的发展，人们的生活水平得到了显著的提升，我国对于电力的需求在不断的加大，介绍了一起220kV电流互感器金属膨胀器冲顶缺陷。通过对电流互感器开展例行试验、诊断性试验及解体检查，确定电流互感器由于中间屏绝缘纸未完全干燥，导致运行过程中发生低能放电，产生大量气体，造成金属膨胀器冲顶。最后对预防该缺陷发生提出了相关的措 施与建议。 关键词：变电；电流互感器；运用 引言 电流互感器作为电力系统中的关键部件，其属于高压设备，对电力系统的安全稳定运行起到重要的保障作用。随着电力系统的发展，电路传输的容量不断提升，随之电压等级也在不断升高，传统电磁式电流互感器已经无法在继续承受较大的容量与电压负荷。为了满足现代电力系统发展的需求，电子式电流互感器要逐渐替代电磁式电流互感器，成为电力系统中的主要传感设备，担负起推动电力事业发展的责任。 1电流互感器的原理 电流互感器是根据电磁感应原理制成的一种测量电流的仪器，它是将一次侧大的电流经过转化变成二次侧小电流的。电流互感器的组成也很简单，是由闭合的铁心和绕组构成的。而对于电流互感器本身来说，它的一次侧的绕组匝数少，二次侧的绕组匝数比较多；使用时一次侧绕组需要串联使用，串联在需要测量的电流线路里，二次侧同样也是串联，需要串联在测量仪表和起保护作用的电路中，而且当电流互感器运行工作的时候，它的二次侧回路是闭合的，这样的话，因为测量的仪表和保护电路的电阻很小，所以此时电流互感器的状态可以看做是短路。 2使用原则 一是电流互感器的接线应遵守串联的原则也就是说一次侧绕组与应该被测的电路采取串联的方式，二次侧绕组与所有的仪表设备采取负载串联的方式。二是根据被测电路电流的大小，调整出一个合适的变比，不然的话会使误差增加。而且二次侧绕组的一侧必须要与地连接，避免因为电流互感器里的绝缘物的损坏，造成设备出现问题，严重的话还可能出现人身事故。三是无论是按照规定还是理论来说，二次侧绕组都不能开路，因为一旦二次侧绕组来路的话，一次侧绕组通过的电流将会转化为磁化的电流，这样的后果最终可能会导致整个电流互感器发热发烫甚至会烧毁线圈。上面提到了电流互感器在正常运行的时候，二次侧绕组与仪表设备和继电器等设备的电流线圈应该串联使用，又因为仪表和继电器等设备的电流线圈的电阻很小，所以二次侧就会产生一种就像是短路的状态。值得注意的是因为电流互感器的二次侧绕组都备有短路的开关，以免出现特殊情况使二次侧绕组开路，这样被触到的话会造成触电事故的。还有就是一旦二次侧绕组开路，要立刻去掉该电路的负载，然后立刻关掉电闸再处理突发情况，解决好故障后才能继续使用，不然会出现重大事故的。四是在实际情况中为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等设备的需要，会在发电机、变压器、出线和母线的地方进行装置分段断路器、母断和旁断的断路器等的回路电路中设两个到八个二次侧绕组的电流互感器。五是出于保护设备的目的，那些保护用电流互感器的装置地应该采取以消除主保护装置的原则来设计。比如说这里两组电流互感器，在装置地能够满足的地对于情况下，最后设在断路器的两边，这样能够使断路器处于交叉的保护范围内。六是为了避免支柱式电流互感器因形状的性出现的套管闪络而使母线出现故障的问题，这种情况下电流互感器通常装在断路器的出线位置。七是当电力设备运行时，发电机的内部经常出现这样那样的故障，我们为了减缓运行故障的伤害，此时电流互感器应该布在发电机定子绕组的出线以侧。而且为了更好的分析和发现发电机的故障，如果是用于测量仪表的电流互感器就可以装置在发电机的中性点一侧。 3对电流保护的影响 3.1电流保护的依据 在电力系统中，将电压的等级分为500kV、220kV、110kV、10kV等。其中的10kV电气设备的电流一般很小，尤其是远离电源的时候电力系统本身的阻抗会越来越大的，因为10kV的电压系统的话短路电流是随着系统规模的改变而改变的，通常情况下会是一次额定电流的几百倍，甚至会有造成成电流互感器出现饱和状态。还有，短路的电流中的不同期的分量不仅会使电流互感器的饱和速度加快，还会使感应电流变小的，在这个时候如果采用由主变低压侧开关来解决故障的话，不但使拖延了时间，还会使断电的范围扩大，影响电力系统的供电。使电力运行设备的安全失控。 3.2电流保护对策 说起电流互感器的饱和，能够真正导致电流互感器饱和的有两种，当电流互感器处于严重饱和时，原来一次电流就会转为励磁电流，这样二次感应电流和电流继电器的电流就转为了零，一旦为零，保护装置就发挥作用了，会立刻出现拒绝反应，而出于保护的目的，可以采取以下方式:一是选择电流互感器的时候不要选择变比小的互感器，要选择合适的互感器，同时要充分考虑线路出现短路时，电流互感器的饱和；二是要避免增加二次负载阻抗，尽量减少二次的负载阻抗，另外可以通过缩小二次电缆的长度来保护电流互感器。 4在智能变电站中的运用 电子式互感器作为智能化一次设备，它的应用是智能变电站的重要标志之一。而对于电子式互感器的智能化研究，关键在于采样值通信接口问题以及一、二次设备功能集成的问题。IEC61850标准作为变电站自动化系统(SAS)中第一套全面的通信规约，其对电子式互感器带来的作用及影响可概括为以下几个方面:(1)互操作性要求。在IEC61850中，互操作性指的是智能装置(intelligentelectronicdevice，IED)间的通信接口标准化，即来自不同生产厂家的IED可以在同一个网络中交换信息。互操作性是电力公司、设备供应商和标准制定机构共同的目标，所有的通信都必须允许来自多个供应商提供的IED装置实现无缝连接并成为整体，故电子式互感器的通信接口需要符合互操作性这一要求。 (2)合并单元。合并单元定义在IEC60044－8中有详细说明，其作用在于给电子式互感器提供了数字化接口。合并单元同步收集多路采样值信息，并将相应采样值(SMV)报文发送至间隔层的保护、测量二次设备。
零序电流互感器的原理及应用 在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0 如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。 三相电路不对称时，电流均可分解正序、负序和零序电流。正序指正常相序的三相交流电(即A、B、C三相空间差120度，相序为正常相序)，负序指三相相序与正常相序相反(三相仍差120度，仍平衡)，零序指(A、B、C电流分解出来三个大小相同、相位相同的相量。零序电流互感器套在三芯电缆上，三相不平衡时在外部就表现出零序电流(因为相量相同加强) 零序电流互感器 零序电流互感器为一种线路故障监测器,一般儿只有一个铁芯与二次绕组,使用时,将一次三芯电缆穿过互感器的铁芯窗孔,二次通过引线接至专用的继电器,再由继电器的输出端接到信号装置或报警系统。在正常情况下，一次回路中三相电流基本平衡，其所产生合成磁通也近于零。在互感器的二次绕组中不感生电流，当一次线路中发生单相接地等故障时，一次回路中产生不平衡电流(意即零序电流)，在二次绕组中感生微小的电流使继电器动作，发生信号。这个使继电器动作的电流很小(mA级)，称作二次电流或零序电流互感器的灵敏度(也可用一次最小动作电流表示)，为主要动作指标。 零序电流互感器保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电
开关电源的分类及应用 1引言 随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 2开关电源的分类 人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、
小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 2.1 DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路有以下几类： （1） Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2） Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3） Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4） Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo 大于或小于输入电压UI, 极性相反，电容传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W
5P10是一种电流互感器的保护级，后面的10是准确限值系数，5P10表示当一次电流是额定一次电流的10倍时，该绕组的复合误差≤±5% 其他类推 这是客户一封信里关于电流互感器的参数, Primary current 300A Secondary current 5/5/5 three cores core 1 for metering 10 VA class 0.5 Fs 5 core 2 for protection 15VA class 5 P10 core 2 for protection 5 VA class 5 P 10 希望老鸟能给我讲解下各部份是什么意思,谢谢! Primary current 300A ---为一次电流额定值300A Secondary current 5/5/5 three cores 二次分三部分绕组额定电流均为5A core 1 for metering 10 VA class 0.5 Fs 5 ,测量用绕组,额定容量10VA core 2 for protection 15VA class 5 P10 保护用额定容量15VA core 2 for protection 5 VA class 5 P 10保护用额定容量5VA 电流互感器中的FS表示仪表保安系数，仅仅适用于测量级的电流互感器，具体规定如下： FS＝额定仪表限值一次电流 / 额定一次电流； 仅仅在用户有要求时，确定该数值，其推荐值为5，或10； 主要是在系统故障电流通过电流互感器时，对二次仪表起保护作用，FS越小，二次仪表越安全。 额定仪表限值一次电流是在额定负荷下，复合误差大于等于10％的最小一次电流。 列如，经计算，你需要装设保护的地方，在最大运行方式下短路电流是4KA，你选用的电流互感器是150/5,5P10，也就是说该电流互感器在150A*10倍 =1500A=1.5KA时，能保证绕组的复合误差≤±5%；而很可能短路后，电流超过1.5KA，甚至达到4KA，这时就达不到复合误差≤±5%，如果选用150/5,5P30的电流互感器，电流互感器在150A*30倍=4500A=4.5KA时，能保证绕组的复合误差≤±5%，但最大短路电流才4KA，故在全量程中，均能保证保护用电流互感器的精度。 但实际应用中，为降低成本，保护并不需要太高的精度，10P已经能满足需要，且在选择电流互感器时，也没有必要保证在最大短路电流时还保证精度，一般在保护定值附近能保证精度就可以了。 比如："5P20 4000-2000/1A 80VA" 准确级为5P的保护用电流互感器的误差限值在额定频率及额定负荷下其电流误差相位差和复合误差不应超过下列值： 额定一次电流下的电流误差不超过正负1%；
电流互感器使用注意事项 主要注意下面七个方面 1)电流互感器的接线应遵守串联原则 即一次绕阻应与被测电路串联 而二次绕阻则与所有仪表负载串联。 2)按被测电流大小 选择合适的变化 否则误差将增大。同时 二次侧一端必须接地 以防绝缘一旦损坏时 一次侧高压窜入二次低压侧 造成人身和设备事故 3)二次侧绝对不允许开路 因一旦开路 一次侧电流I1全部成为磁化电流 引起φm和E2骤增 造成铁心过度饱和磁化 发热严重乃至烧毁线圈;同时 磁路过度饱和磁化后 使误差增大。电流互感器在正常工作时 二次侧近似于短路 若突然使其开路 则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值 铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波 因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波 其值可达到数千甚至上万伏 危机工作人员的安全及仪表的绝缘性能。 另外 二次侧开路使E2达几百伏 一旦触及造成触电事故。因此 电流互感器二次侧都备有短路开关 防止一次侧开路。如图l中K0 在使用过程中 二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载 然后 再停车处理。一切处理好后方可再用。 4)为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等
装置的需要 在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2 8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统 一般按三相配置;对于小电流接地系统 依具体要求按二相或三相配置 5)对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如 若有两组电流互感器 且位置允许时 应设在断路器两侧 使断路器处于交叉保护范围之中 6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障 电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 7)为了减轻发电机内部故障时的损伤 用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障 用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
直流开关电源的新技术应用与发展摘要：随着电子技术和通信业的快速发展，高频开关电源的应用越来越广，开关频率的持续提高使开关电源的性能也得以进一步优化，集成度更高，功耗更低，电路更加简单，工作更加可靠，是开关电源发展的方向。目前，高频开关电源在我省广播电视各微波站得到了广泛的应用，基于此结合实际将传统电源与现代高频开关电源对比来介绍高频开关电源的新技术及其优点。 关键词：高频；谐振；开关；逆变 1 高频开关电源组成原理 高频开关整流器一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电，再经过开关电源变换成高频交流电，通过高频变压器变压隔离后，由快速恢复二极管高频整流、电感电容滤波后输出，见图1。 1．1 主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： (1)输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 (2)整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，并向功率因数校正电路提供稳定的直流电源。 (3)功率因数校正：位于整流滤波和逆变之间，为了消除由整流电路引起的谐波电流污染电网和减小无功损耗来提升功率因数。 (4)逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 (5)输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 1．2 控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 1．3 检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据供值班人员观察、记录。 1．4 辅助电源
低压电流互感器简介 江阴市星火电子科技有限公司蒋大维所谓低压，标准中一般根据设备最高电压（Um）定义，IEC61869-2007默认将低压定义为0.72KV以下，（所谓默认，即是没有明确指出0.72KV以下就是低压，标准只是分了一个电压等级）。而GB20840.1-2010《互感器第一部分：通用技术要求》根据中国的实际电力系统情况默认将0.72KV修改为0.66KV以下。目前拟稿的IEC38标准系列，将低压定义为1KV以下。 在行业标准，又将低压定义为3KV、1.2KV、0.5KV等等，当然这是根据不同行业的需要。在将来新的IEC或者GB的低压标准，低压应该会被定义为1KV。但目前我们主要遵循国家标准GB20840，即是默认低压为0.66KV，当然同时默认等同于IEC标准0.72KV。它的规则一般是这样的，国内销售的低压电流互感器电压等级标注为0.66KV，而出口产品标注为0.72KV。所以我们暂且认定低压电流互感器的标准为0.66KV。 低压电流互感器为什么要认定设备最高电压呢？ 0.66KV的低压电流互感器能不能使用在电压为3.6KV的设备中呢。很明显是不可以的，因为这个就要涉及到互感器的绝缘水平了，不同的设备电压所要求的绝缘水平是不一样的。虽然设备电压是0.66KV，但在特殊的时段，这个电压有可能成倍的上升，如果互感器内部绝缘水平不够，那很有可能内部击穿，从而损坏互感器。GB20840中规定0.66KV互感器的额定绝缘水平是要达到3KV的工频耐受电压，而设备电压3.6KV的互感器则要达到不低于18KV的工频耐受电压，所以0.66KV的互感器假设误用在3.6KV的电压设备中，有可能会因为它的绝缘水平不够而导致绝缘击穿，轻则互感器无法测量保护，严重时可发生安全事故。 低圧电流互感器从使用功能上分为测量用电流互感器和保护用电流互感器。测量用电流互感器是为测量仪器和仪表传送信息信号的电流互感器。保护用电流互感器是为保护和控制装置传送信息信号的电流互感器（见GB20840.2-2014）。下面，我们分别说说这两类互感器的区别及应用。 首先测量用互感器顾名思义它着重测量，所以它对准确级的要求非常严格，GB20840.2-2010中将测量用互感器的准确级分别定义为0.1、0.2、0.5、1、3，特殊测量用电流互感器准确级定义为0.2S和0.5S。具体准确级要求见表1、表2和表3。
开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管 开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造 成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交 越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 ?若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高， 关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。 ?若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体 管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式 全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的 过热损坏。 ?另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反 向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然 频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。 ?最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。 随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 ?上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的 提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢
沈阳化工大学 本科毕业论文 题目： 1000A测量级电流互感器的设计 院系：信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气0703 学生姓名：李宗霖 指导教师：肇巍 论文提交日期：2011年 6 月 25 日 论文答辩日期：2011年 6 月 28 日
毕业设计（论文）任务书 电气工程及自动化专业电气0703班学生：李宗霖
摘要 电流互感器是电力系统中最为关键的基础设备，起到测量和保护作用，是用来测量电路中电流大小的装置。当某一电路中的电流过大以至于不能通过仪器直接测量出来，这时在电路中电流互感器的另一侧会准确地产生成比例的小电流，这样就可以方便直接用仪器测量并记录。电流互感器同时可以隔绝待测电路中可能出现的高电压，以便保护测量仪器。 本次设计是根据对600A电流互感器的分析，进而设计1000A测量级的电流互感器。通过了解电流互感器的发展趋势，电磁场的基本知识，所需材料的相关参数，进行计算铁心截面积，绕线长度，平均磁路长，绕组阻抗，以及0.5准确级时对应的5%，20%，100%，120%倍额定电流及0.25倍额定电压，120%倍额定电流时所对应的磁场强度，铁损角及误差。通过计算出的比差值和相位差与误差限制表进行对比，得到所计算的误差处在误差限制之内。 通过对1000A测量级电流互感器的设计，达到对电流互感器的深入了解，对以后从事相关行业起到重要的帮助。 关键词：电流互感器；设计；测量
Abstract Current transformer is the key basic instrument in electrical power system. Current transformer is used for measurement and protection. It is a instrument used for measuring the current in a circuit. When current in a circuit is too high to directly apply to measuring instruments, a current transformer produces a reduced current accurately proportional to the current in the circuit, which can be conveniently connected to measuring and recording instruments. A current transformer also isolates the measuring instruments from what may be very high voltage in the monitored circuit. Current transformers are commonly used in metering and protective relays in the electrical power industry. This project is based on the analysis of a 600A current transformer, and then makes a design of a 1000A current transformer. Through the understanding of the development of current transformers and the basic knowledge of electromagnetic field to get the parameters of the material. And calculate responding current of 5%, 20%, 100%,120% when it at the accuracy of 0.5, and the magnetic power at 120% and the errors. Through the results of errors and comparing with the diagram we have already got . Through achieve above projects, to make the design of 1000A current transformer come true. The significance of the this design of current transformer is to get a more completed understanding of it, maybe of a help in the future. Keywords: current transformer; design; measure
CT设计计算说明 I1n-----额定一次电流 I2n-----额定二次电流 A S----铁芯截面积;cm2 L C----平均磁路长;cm N K----控制匝数 N L----励磁匝数 r2-----二次绕组的电阻 L2*N2 r2=ρ55 ，Ω S2 式中ρ55-----导线在55℃时的电阻系数, Ω·mm2/m，铜导线ρ55=0.02 ; ρ75=0.0214 L2-------二次绕组导线总长, m ; N2-------二次绕组匝数; S2--------二次绕组的导线截面积, mm2 。 X2----二次绕组的漏电抗; X2选取 当I1n≤600A 时X2≈0.05～0.1Ω I1n≥600A 时X2≈0.1～0.2Ω Z2 ----二次绕组组抗Z2=√r22+ X22 U2 ----二次绕组组抗压降U2=I0×Z2; V U0 ----二次绕组端电U0=U2+E2JG; V E2JG----二次极限感应电势;V (IN)1n------额定一次安匝 (IN)2n------额定二次安匝 N1n---------一次绕组额定匝数 N2n---------二次绕组额定匝数 W2n---------额定二次负荷标称值 Z2n---------额定二次负荷; Z2n= W2n/ I2n2{例50(V A)/5(A)2=2} Z2min-------最小二次负荷; Z2min=1/4 Z2n R2n --------额定二次负荷有功分量; R2n=Z2n cosφ2=0.8Z2n,Ω R2min ------最小二次负荷有功分量; R2min=Z2min cosφ2=0.8Z2min,Ω X2n --------额定二次负荷的无功分量;X2n=Z2n cosφ2=0.6Z2n
浅谈如何正确选择及使用电流互感器 1.前言 近几年来，随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及供电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为电力系统的一种重要电气设备，已被广泛地应用于继电保护、系统监测和电力系统分析之中。电流互感器作为一次系统和二次系统间联络元件，起着将一次系统的大电流变换成二次系统的小电流，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行参数和故障情况，使测量仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压设备在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。同时，使二次侧设备实现标准化、小型化，结构轻巧，价格便宜，便于屏内安装，便于采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。当一次系统发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器等二次设备免受大电流的损害。下面就有关电流互感器的选择和使用作一浅薄探讨，以飨各位读者朋友。 2电流互感器的原理 互感器，一般W1≤W2，可见电流互流感器为一“变流”器，基本原理与变压器相同，工作状况接近于变压器短路状态，原边符号为L1、L2，副边符号为K1、K2。互感器的原边串接入主线路，被测电流为I1，原边匝数为W1，副边接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，副边电流为I2，副边匝数为W2。原副边电磁量及规定正方向由电工学规定。 由原理可知，当副边开路时，原边电流I1中只有用来建立主磁通Φm的磁化电流I0，当副边电流不等于零时，则产生一个去磁磁化力I2W1，它力图改变Φm，但U1一定时，Φm是基本不变的，即保持I0W1不变，因为I2的出现，必使原边电流Il增加，以抵消I2W2的去磁作用，从而保证I0W1不变，故有：I1W1=I0W1+(-I2W2) (1) 即I0=I1+W2I2/W1 (2) 在理想情况下，即忽略线圈的电阻，铁心损耗及漏磁通可得： I1W1＝－I2W2 有：Il／I2＝－W2／W1 3 电流互感器的选择 3．1 电流互感器选择与检验的原则 1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压； 2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化； 3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度； 4)校验动稳定度和热稳定度。 3．2 电流互感器变流比选择 电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，Ki＝I1n／I2n ≈N2／N1。 式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。 电流互感器一次侧额定电流标准比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa／C)等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2Xa／C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a／c，并联时电流比为2Xa／C。一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流(即计算IC)。如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400／5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。 表1 电流互感器准确级和误差限值 3．3 电流互感器准确度选择及校验 所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。我国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。
软开关技术在开关电源中的应用 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。 硬开关是不管开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗（开关管的切换损耗）随开关频率的提高而急速增加。 开关管的切换损耗与开关管的负载特性有关： 若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。 若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。 另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。 最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt 和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 上述问题严重阻碍了开关器件（开关晶体管和高频整流二极管）工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已经下降到零，便解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零，电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零，器件结电容的电压也为零，解决了容性开通问题。同时，开通时，二极管反向恢复过程已经结束，因此二极管反向恢复问题不存在。 软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低，其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断，同时快恢复二极管也是软关断的，这可以明显减小功率器件的di/dt和du/dt，从而可以减小电磁干扰的电平。 一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损)；操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以开关电源的体积可以做到更小。但成本也相对较高，设计较复杂
电流互感器在开关电源中的应用 陶洪山，吴燮华 (浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027） 摘 要 ： 电 流 互 感 器 可 以 用 来 检 测 高 频 开 关 电 源 中 的 单 极 性 电 流 脉 冲 。 分 析 了 电 流 互 感 器 构 成 的 电 流 检 测 电 路 工 作 过 程 。 比 较 了 磁 芯 自 复 位 、 强 迫 复 位 的 特 点 。 给 出 了 试 验 结 果 。 关键词： 电 流 互 感 器 ； 磁 芯 复 位 ； 开 关 电 源 1 引 言 在 高 频 开 关 电 源 中 ， 需 要 检 测 出 开 关 管 、 电 感 等 元 器 件 的 电 流 提 供 给 控 制 、 保 护 电 路 使 用 。 电 流 检 测 方 法 有 电 流 互 感 器 、 霍 尔 元 件 和 直 接 电 阻 取 样 。 采 用 霍 尔 元 件 取 样 ， 控 制 和 主 功 率 电 路 有 隔 离 ， 可 以 检 出 直 流 信 号 ， 信 号 还 原 性 好 ， 但 有 μ s级 的 延 迟 ， 并 且 价 格 比 较 贵 ； 采 用 电 阻 取 样 价 格 非 常 便 宜 ， 信 号 还 原 性 好 ， 但 是 控 制 电 路 和 主 功 率 电 路 不 隔 离 ， 功 耗 比 较 大 。 电 流 互 感 器 具 有 能 耗 小 、 频 带 宽 、 信 号 还 原 性 好 、 价 格 便 宜 、 控 制 和 主 功 率 电 路 隔 离 等 诸 多 优 点 。 在 Push Pull、 Bridge等 双 端 变 换 器 中 ， 功 率 变 压 器 原 边 流 过 正 负 对 称 的 双 极 性 电 流 脉 冲 ， 没 有 直 流 分 量 ， 电 流 互 感 器 可 以 得 到 很 好 的 应 用 。 但 在 Buck、 Boost等 单 端 应 用 场 合 ， 开 关 器 件 中 流 过 单 极 性 电 流 脉 冲 ； 原 边 包 含 的 直 流 分 量 不 能 在 副 边 检 出 信 号 中 反 映 出 来 ， 还 有 可 能 造 成 电 流 互 感 器 磁 芯 单 向 饱 和 ； 为 此 需 要 对 电 流 互 感 器 构 成 的 检 测 电 路 进 行 一 些 改 进 。 2 电 流 互 感 器 检 测 单 极 性 电 流 脉 冲 的 应用 电 路 分 析 根 据 电 流 互 感 器 磁 芯 复 位 方 法 的 不 同 ， 可 有 两 种 电 路 形 式 ： 自 复 位 与 强 迫 复 位 。 自 复 位 在 电 流 互 感 器 原 边 电 流 脉 冲 消 失 后 ， 利 用 激 磁 电 流 通 过 电 流 互 感 器 副 边 的 开 路 阻 抗 产 生 的 负 向 电 压 实 现 复 位 ， 复 位 电 压 大 小 与 激 磁 电 流 和 电 流 互 感 器 开 路 阻 抗 有 关 。 强 迫 复 位 电 路 在 原 边 直 流 脉 冲 消 失 期 间 ， 外 加 一 个 大 的 复 位 电 压 ，实 现 磁 芯 短 时 间 内 快 速 复 位 。 2.1 电 流 互 感 器 检 测 电 路 常 用 的 电 流 互 感 器 检 测 电 路 如 图 1(a)所 示 。 图 1(b)表 示 原 边 有 电 流 脉 冲 时 的 等 效 电 路 ， 电 流 互 感
电流互感器设计实例 作为磁性元件设计的最后一部分内容，我们将设计一个电流互感器。使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗。 电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢？这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于：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。电流互感器的电压大小由负载决定。 我们通过一个实际的设计例子，可以更好地理解电流互感器的工作原理。 假设用电流互感器测量变换器的原边电流，原边10A电流对应1V电压。当然，我们可以用一个1V/ 10A=100m^的电阻来测量，但是电阻将造成的损耗为1V X1OA=1OW这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以，要选用电流互感器，如图5-26所示。 囹昴用电流菽厠互感跻碱小期耗 当然，为了减少绕组电阻，我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水平，畐I」边匝数应该比较多。如果副边匝数为N,由欧姆定律可得（10 /N）R=1V 在电阻中消耗的功率为P=（1V）2/R。我们假设消耗的功率为50mW也就是说，我们可以使用100mW规格的电阻），这就要求R不得小于20Q，如果采用20Q的电阻，由欧姆定律可得副边匝数N=200 现在我们来看磁芯，假设二极管是普通的一般的二极管，通态电压大约为1V,电流 为10A/200=50mA互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V。2 50kHz 频率工作时，磁芯上的磁感应强度不会超过 c （2Vx4ps}10B 4 ~ 200 匝XA -人 由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期（否则，磁芯无法复位）。因此A可以很小，而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定，更大的可能是由原副边之间的隔离电压来确定。如果隔离电压没有要求，磁芯的大小一般由2 00匝的绕组所占体积来确定。你可以用40号的导线流过500mA勺峰值电流，但是这种导线实在太细，一般的变压器厂家不会为你绕制。 实用提示除非一定要用，一般情况下不要使用规格小于36号线的导线。 现在我们来分析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器？已经知道副边电压只有2V,因此原边电压为2V/200=100mV如果输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10 mV电压对48V电压来说是微不足道的一一那样你可以在副边得到50mA的电流，而对原边几乎没有什么影响。假设另一种情况（不现实的），原边的输入直流电压只有5mV那么互感器的原边不可能有10mV的电压，同时由于原边阻抗（如反射副边阻抗）也比较大，决定了副边根本不可能产生50mA的电流。即使整个5mV t压全部加在原边，畐寸边也只能产生 200X 5mV=1V勺电压：不能在转换电阻上产生足够的电压。因此，电压变压器只能用作变压器，不能用来检测电流。