隻需兩個公式！教你如何進行電流互感器計算

我wo們men將jiang設she計ji一yi個ge電dian流liu互hu感gan器qi。使shi用yong電dian流liu互hu感gan器qi可ke以yi減jian小xiao測ce量liang變bian換huan器qi原yuan邊bian電dian流liu時shi的de損sun耗hao，比bi如ru大da功gong率lv開kai關guan電dian源yuan，由you於yu電dian流liu過guo大da所suo以yi需xu要yao使shi用yong電dian流liu互hu感gan線xian圈quan來lai監jian測ce電dian流liu以yi減jian少shao損sun耗hao。

電流互感器與一般的電壓變壓器的區別在什麼地方呢?這個問題即使是資深的磁性元件設計人員也很難回答。基本的區別在於：變壓器試圖把電壓從原邊變換到副邊，而電流互感器試圖把電流從原邊變換到副邊。電流互感器的電壓大小由負載決定。

我們通過一個實際的設計例子，可以更好地理解電流互感器的工作原理。

假設用電流互感器測量變換器的原邊電流，原邊10A電流對應1V電壓。當然，我們可以用一個1V/10A=100mΩ的電阻來測量
，但是電阻將造成的損耗為1V×10A=10W，這麼大的損耗對幾乎所有的設計來說都是不能接受的。所以，要選用電流互感器
，如圖1所示。

圖1 用電流檢測互感器減小損耗

當然
，為了減少繞組電阻，我們把原邊的匝數取為1匝，同時為了使電流降到一個比較低的水平，副邊匝數應該比較多。如果副邊匝數為N，由歐姆定律可得(10/N)R=1V
，在電阻中消耗的功率為P=(1V)^2/R。我們假設消耗的功率為50mW(也就是說，我們可以使用100mW規格的電阻)

，這就要求R不得小於20Ω，如果采用20Ω的電阻，由歐姆定律可得副邊匝數N=200。

現在我們來看磁芯，假設二極管是普通的一般的二極管，通態電壓大約為1V
，電流為10A/200=50mA。互感器輸出電壓為1V，加上二極管的通態電壓1V，總電壓大約2V。250kHz頻率工作時，磁芯上的磁感應強度不會超過

其中4us為一個周期的時間
，實際肯定是不到一個周期的。

由於原邊流過電流的時間不可能超過開關周期(否則，磁芯無法複位)。因此Ae可以很小，而B也(ye)不(bu)會(hui)很(hen)大(da)。這(zhe)個(ge)例(li)子(zi)裏(li)磁(ci)芯(xin)的(de)尺(chi)寸(cun)不(bu)能(neng)通(tong)過(guo)損(sun)耗(hao)要(yao)求(qiu)或(huo)磁(ci)通(tong)飽(bao)和(he)要(yao)求(qiu)來(lai)確(que)定(ding)，更(geng)大(da)的(de)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)原(yuan)副(fu)邊(bian)之(zhi)間(jian)的(de)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)來(lai)確(que)定(ding)。如(ru)果(guo)隔(ge)離(li)電(dian)壓(ya)沒(mei)有(you)要(yao)求(qiu)
，磁(ci)芯(xin)的(de)大(da)小(xiao)一(yi)般(ban)由(you)200匝的繞組所占體積來確定。你可以用40號的導線流過500mA的峰值電流，但是這種導線實在太細，一般的變壓器廠家不會為你繞製。

實用提示：除非一定要用
，一般情況下不要使用規格小於36號線的導線。

現在我們來分析為什麼不能用電壓變壓器來替代電流互感器?已經知道副邊電壓隻有2V，因此原邊電壓為2V/200=100mV。如果輸入直流電壓為48V，那麼電流互感器原邊10mV電壓對48V電壓來說是微不足道的——那樣你可以在副邊得到50mA的電流，而對原邊幾乎沒有什麼影響。假設另一種情況(不現實的)
，原邊的輸入直流電壓隻有5mV

，那麼互感器的原邊不可能有10mV的電壓，同時由於原邊阻抗(如反射副邊阻抗)也比較大，決定了副邊根本不可能產生50mA的電流。即使整個5mV電壓全部加在原邊，副邊也隻能產生200×5mV=1V的電壓：不能在轉換電阻上產生足夠的電壓。因此
，電壓變壓器隻能用作變壓器，不能用來檢測電流。

從另外一個角度來看：雖然輸入電源的電壓為48V時，但是流過電流互感器電流的大小不是由原邊的這個48V電壓決定的，而是其他因素決定的。

電流互感器是有阻抗限製的電壓變壓器。

最後，我們來看一下電流互感器的誤差情況怎麼樣?答案在於電流互感器的基本定義上：感應的是電流。

實用提示 電流互感中的二極管和副邊繞組的電阻不會影響電流的測量，因為(隻要阻抗不是無窮大)串聯電路中電流處處相等

，與串聯的元件無關。

實際工作中，是不是使用肖特基二極管作為整流二極管是沒有關係的：二極管的低通態電壓隻影響變壓器，不會影響電流互感器。

如果互感器副邊的電感太小，測量誤差將會增大。也就是激磁電感太小，假設我們要求測量電流的最大誤差為1%，原邊電流為10A，那麼副邊電流就是50mA，這就意味著要求激磁電流(副邊)應該小於50mA×1%=500μA。激磁電流沒有流過轉換電阻，我們也無法檢測到這個電流，這樣誤差就增大了。我們可以算出副邊電感的最小值

現在的匝數為200，我們需要AL=16mH/200=400nH的磁環

，用普通的小鐵氧體磁環就可以了，這種鐵氧體磁環是很容易找到的。

（來源：網絡，版權歸原作者）