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电源电流变压器设计的计算方法

2013-04-01 15:47
木中君
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  电流变压器测量电流或将能量从一个电路传输到另一个电路,所以其设计需要不同于相应电压变压器的计算。这种差异的原因在于,电流变压器磁化的电流是负载电流本身;而电压变压器则不同,它磁化的电流“独立”于负载电流,其数值是满负载时总体电流的一小部分。

  我们想让电流源为负载(如白炽灯、电压稳压器或稳压二极管)提供电流IL,从而生成初级线圈电流IP(图1)。我们与电流源打交道,所以,若负载消耗电流,则负载电压由负载本身设定。

电源电流变压器设计的计算方法

 

  为设计电流变压器,我们需了解其磁核的形状、大小和材料,以及拟采用的匝数。之所以选择环型核是因其具有最低的损耗及在初级和次级绕组间提供合适的磁通耦合(若匝数多得足以覆盖磁核表面大部分的话)。

  根据安培定律,电流IP流过匝数为NP的绕组(图2)时,根据磁力线长度IM将产生磁场,可由微分方程表示:

  dIp×Np=H×dIM (1)

  假定采用环形磁核,对整个磁力线长度求积分,则得出:

  Ip×Np=H×IM (2)

  其中,IM为磁力线的中线长度,对环形磁核来说:

  IM=π×DMED=π×(DOUT+DINN)/2 (3)

  其中,DMED为中线直径;DOUT为环形磁核的外直径;DINN为环形磁核的内直径。

  磁场H在密度为B的核内产生磁通。磁通密度取决于核材料的相对渗透率μR;

  其中,B=μR×μ0×H;μ0=4π10-7(H/米=真空渗透率)

  Ip×Np=B/(μR×μO)×IM

  所以,公式2可重写为:Ip×Np=B/(μR×μO)×IM (4)

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