电流互感器的使用分析
目录
前言
什么是电流互感器?
电流互感器的原理
电流互感器关键指标
电流互感器的实际使用
互感器使用注意事项
互感器二次侧必须接地!!!
怎么接地?
实际电路举例
前言
因21届全国电子设计大赛H题《用电器分析识别装置》恰好使用了电流互感器,在比赛时我只是学会了基本使用,现在回过头来看,当时使用方法有些许不正确,所以才有现在这篇分析文章。
什么是电流互感器?
电流互感器的原理
(图片来自互联网)
依据电磁感应原理,将一次侧大电流转换为二次侧小电流,图上可以看出左侧绕组匝数较少,右侧较多,根据I1xN1 = I2xN2可知,二次侧电流I2衰减N1/N2倍,当然原理简单,但实际使用又是另一回事了,下面会讲到。
电流互感器关键指标
为满足方案要求,我们选用了匝数比为1:1000的工频电流互感器,即衰减1000倍。当然变流比1K互感器不难找,但如果主线路电流最大为I1=10A,额定电流15A的工频互感器却有些难找,记得当时是我们实验室老师亲自去采购。
电流互感器的实际使用
如下图所示,是我当时使用的互感器,行业上貌似叫做“兵”字互感器,确实象形文字,这种类型使用简单而且广泛。
(图片来自互联网)
是不是和原理图差距很大,但使用很简单,以工频线路为例,火线直接从中心圆洞中穿出,即一次侧匝数N1=1,而二次侧为测量交流电流测,所以利用下面的两个引脚将互感器串联至测量设备中即可。
互感器使用注意事项
看到这你会觉得互感器使用很简单,(确实)当时比赛我也是这么想的。结果我们后面出了问题整个进度直接归零,当时还不知道咋回事,如今再看我恍然大悟,当然只是我的猜想。
互感器二次侧必须接地!!!
三个感叹号足以表达我心中的懊恼。二次侧为什么要接地?二次侧不是测量端吗??听我慢慢道来。因为二次侧负载阻抗非常小,在工作时候,二次侧几乎处于短路状态,磁动势很小,绕组感应电动势也很小,处于低压状态;一旦二次侧发生开路/断路,一次侧电流全部励磁,二次侧直接产生高压电,直接烧掉一切串联仪器仪表设备。(ps:这也许可能大概是当时我们烧毁单片机的原因hhh);总之接地意义在于:防止一次侧高压电窜入二次侧,当然你不接地也能正常工作,但安全得不到保证。
怎么接地?
电流互感器接地,是单点接地,也叫做保护接地,这样互感器工作时,对地不会形成回路(对地电容为零),也就不会有电流流入大地,保证测量精确性。
行业上,生产电流互感器的厂家按照规定:如果接地,就将二次测的S2端子接地,具体如下图所示,一次侧火线(图中红线穿出),二次侧(图中蓝线串联至测量设备),S2黑线接地。
(图片来自互联网)
实际电路举例
下图是武汉大学一位博士设计的电路,也是为互感器检测电压电流服务,你也可以发现它的二次侧连接放大器的同相输入端都接地了!
总结,往往简单的器件也包涵了很多理论知识,使用起来需更加细致,摸清原理,摸透使用技巧,才能在大工程里稳稳当当。大部分内容与图片为网络资源整合,侵权删。
2022.9.26补充
博主大四,目前也是处在找工作的阶段,在面试一家武汉公司过程中,碰巧他们公司也是做电流、电压检测的,我也参加了他们的线下面试,在技术面的过程中,他们让我画出了电流互感器与后级差动放大器的电路图,并且对我的电路图提出了宝贵意见,其中就有关于电流互感器的使用问题;
互感器的二次侧必须有完整的回路,不能开路,所以这就涉及到到了我画的差动放大器,它的同相输入端与反相输入端之间应该连接一个电阻或者电容,来保证我的二次侧回路完整,而我们当时比赛做的电路二次侧与放大器两端是开路的,而且我们的目的是测电流,根据运放的虚断,你的输入端都没有完整回路那我们还怎么测电流呢?
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