在电流互感器中,初级电流会在铁芯中产生磁场,从而在次级中产生电流。美好的。
那么为什么电源变压器输出的是电压而不是电流呢?不是一样的原理吗?
在电流互感器中,初级电流会在铁芯中产生磁场,从而在次级中产生电流。美好的。
那么为什么电源变压器输出的是电压而不是电流呢?不是一样的原理吗?
变压器是一种变压器,无论是用于电流传感用途还是功率转换用途。所有变压器的工作原理相同。
然而,在设计变压器时,各种参数都有相当大的自由度。这些不同的折衷使变压器具有不同的特性,因此使其适用于不同的应用。
电流检测变压器经过优化,具有较小的初级阻抗,以便将用于测量电流的线路中的电压降降至最低。次级也旨在连接到低电阻。这反映了初级阻抗较低。变压器主要以短路输出模式运行。请注意,通过变压器传输的功率很少。几乎一旦初级将能量放在那里,次级就会从磁场中获取能量。因此,核心可以很小,因为它在任何时候都不需要持有太多能量。
电力变压器有不同的用途,即将电力从初级传输到次级。有时它们只是为了隔离,但通常也是为了在输出上获得与输入不同的电压和电流组合。要获得电力,您需要电压和电流,这意味着变压器需要在没有电压的短路输出和没有电流的开路输出之间运行。通常,电源变压器的设计使次级看起来相当低的阻抗,因此它的电压在额定功率输出下不会下降太多。它们还必须在轻载或空载情况下(即开路情况)表现合理。同样,您需要低阻抗,以便轻载情况下的电压与满载情况下的电压相差不大。这种类型的变压器必须能够处理磁场中更大的能量。这意味着物理上更大,因此更重的核心。
区别不在于物理原理,而在于用法。
电源变压器用于以两个线圈中的绕组数为比率来转换电压,而电流互感器只是放置在电线周围的电感器,用于感应电流变化引起的磁场。因此,您可以使用它来测量(AC)电流而不破坏电路。
但是两个变压器都输出电压,基本上,这是由法拉第感应定律给出的。不同的是,电源变压器是电压驱动的,电流由另一个绕组上的负载决定。
变压器的原理是变化的电流会感应出磁场,磁场会感应出电压。然后是欧姆定律,这意味着对于施加到负载的电压,您的电流与负载的电阻成正比。
如果将它们放在一起,就会有一个无限循环,其中负载中的电流会影响在负载本身上产生电压的磁场。这就是确定电源变压器初级电流的方式。
关于电流互感器,您需要尽可能大的负载以避免大量电流流入其中,因为它会产生反馈效应。
简单总结:
电流互感器是一种“正常”(电压输入):(电压输出)变压器,针对特殊任务进行了优化。
电流互感器始终使用定义的负载电阻器运行。
可以根据负载电阻和匝数比计算出常数 K,使得
Iin = Vout x k。详情见下文。
所以 Iin 可以通过测量 Vout 来确定。
尽管名称如此,电流互感器根据标准变压器相关方程工作(忽略非理想因素,如绕组电阻)。初级通常是有效的单匝,通过运行载有待测量电路的导线穿过磁芯产生。:
转入 = 初级匝数或匝数。
结果=次级匝数。定义匝数比 = TR = Turns_out/Turns_in
Vin x Iin = Vout x Iout ...... (2)
Iin = Iout x Vout/Vin ...... (3) = (2) 的重新排列
但是如果我们有一个阻性负载 = Rout 那么
所以
Iin = Vout x TR/RLoad ...... (5b)
(所以 Vout = Iin x Rl / TR)......(5c)
对于给定的 Rload 和给定的匝数比 TR/Rload 是一个常数 = K 这么说
- Iin = Vout x K ...... (6) <- 目标结果
因此,对于给定的负载,我们可以通过 Vout 乘以一个常数来确定 Iin。
一些电流互感器在组件中包含 Rout。
一些 CT 需要添加 Rout。
未能添加 Rout 会导致 Vout = 非常非常大,但通常不会持续很长时间。
通常输入“绕组”是单匝或穿过磁芯的导线。使用多匝或将载有目标电流的导线穿过磁芯数次会降低匝数比 - 因此(参见 5c)Vout 下降。
Iout 使得核心不会饱和并且尽可能线性地操作到 R1,因此 Vout 可能不会“太大”。最大 Rl 和/或 Vout 由制造商指定。