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電流互感器和真空吸塵器的故事

發(fā)布時(shí)間:2012-10-31 來源:ADI 責(zé)任編輯:Cynthiali

導(dǎo)讀:電流互感器為何物?其實(shí)電流互感器不過是對普通變壓器的不同使用,很容易可以在教科書中找到它,但許多工程師似乎視而不見!ADI公司的James Bryant就使用一個(gè)電流互感器來啟動真空吸塵器。

通常概念中的變壓器由兩個(gè)磁性耦合線圈組成:一個(gè)初級線圈和一個(gè)次級線圈,其匝數(shù)比為1:N。如果初級線圈上的交流信號電壓為V,那么次級線圈上將產(chǎn)生信號電壓N×V。

當(dāng)變壓器用作電流互感器時(shí),交流電流會通過初級線圈。對于傳說中的“理想變壓器”,短路次級電流與輸入電流成正比,與匝數(shù)比成反比。

如果次級線圈不是短路,而是連接到一個(gè)電阻 (假設(shè)該電阻不是太大) ,那么上述關(guān)系仍然成立。這就提供了一種測量次級線圈中的交流電流的方法,由此可以推導(dǎo)出初級線圈中的交流電流,并且允許我們利用一個(gè)隔離電流來測量交流電流。

電流互感器的設(shè)計(jì)通常并不重要,不過在極端情況下 (交流加直流測量、高壓、低損耗測量等) 仍需注意。對于電力線和音頻頻率,從垃圾箱找到的或Radio Shack生產(chǎn)的小型鐵芯變壓器稍加改裝,即在現(xiàn)有線圈周圍用電子線纏繞一個(gè)新的1:5初級線圈 (假設(shè)有足夠的空間來制作這樣一個(gè)線圈 ) ,一般便足以滿足需要。商用電流互感器通常由線繞環(huán)形芯組成,初級線圈為穿過圓環(huán)中心的導(dǎo)線。圓環(huán)有時(shí)是鉸鏈?zhǔn)?,可以打開以插入初級線圈。

次級電阻必須足夠小,以防止互感器芯發(fā)生飽和。電阻越低則互感器的可能工作頻率越低。如果將互感器輸出施加到帶有阻性反饋的運(yùn)算放大器的反相輸入端,該電阻將非常低,因而最低工作頻率也非常低。通常人們只需使用微型電流互感器,200Ω負(fù)載時(shí)額定工作頻率為10kHz,運(yùn)算放大器作為負(fù)載時(shí)則低至50/60Hz。

除了測量交流電流以外,電流互感器還可以檢測電流以實(shí)現(xiàn)控制目的。例如,采用一個(gè)電流互感器來檢測木工鋸中的電流以操作真空吸塵器。事實(shí)上,電流互感器已廣泛應(yīng)用于家用電源監(jiān)控器。
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