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[!--downpath--]我們將設(shè)計(jì)一個(gè)電壓互感器。使用電壓互感器可以減少檢測變換器原邊電壓時(shí)的耗損，例如大功率開關(guān)電源，因?yàn)殡妷哼^大所以須要使用電壓互感線圈來檢測電壓以降低耗損。
電壓互感器與通常的電流變壓器的區(qū)別在哪些地方呢?這個(gè)問題雖然是資深的磁性器件設(shè)計(jì)人員也很難回答。基本的區(qū)別在于：變壓器企圖把電流從原邊變換到副邊，而電壓互感器企圖把電壓從原邊變換到副邊。電壓互感器的電流大小由負(fù)載決定。
我們通過一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)事例，可以更好地理解電壓互感器的工作原理。
假定用電壓互感器檢測變換器的原邊電壓，原邊10A電壓對(duì)應(yīng)1V電流。其實(shí)，我們可以用一個(gè)1V/10A=100mΩ的阻值來檢測，而且內(nèi)阻將導(dǎo)致的耗損為1V×10A=10W，如此大的耗損對(duì)幾乎所有的設(shè)計(jì)來說都是不能接受的。所以，要選用電壓互感器，如圖1所示。
圖1用電壓測量互感器降低耗損
其實(shí)，為了降低定子阻值，我們把原邊的阻值取為1匝，同時(shí)為了使電壓降到一個(gè)比較低的水平，副邊阻值應(yīng)當(dāng)比較多。假如副邊阻值為N，由歐姆定理可得(10/N)R=1V，在內(nèi)阻中消耗的功率為P=(1V)^2/R。我們假定消耗的功率為50mW(也就是說，我們可以使用100mW尺寸的內(nèi)阻)，這就要求R不得大于20Ω，倘若采用20Ω的阻值，由歐姆定理可得副邊阻值N=200。
如今我們來看磁芯知道電功率怎么求電流，假定三極管是普通的通常的三極管知道電功率怎么求電流，通態(tài)電流大概為1V，電壓為10A/200=50mA。互感器輸出電流為1V，加上晶閘管的通態(tài)電流1V，總電流大概2V。頻度工作時(shí)，磁芯上的磁感應(yīng)硬度不會(huì)超過
其中4us為一個(gè)周期的時(shí)間，實(shí)際肯定是不到一個(gè)周期的。
因?yàn)樵吜鬟^電壓的時(shí)間不可能超過開關(guān)周期(否則，磁芯未能復(fù)位)。因而Ae可以很小，而B也不會(huì)很大。這個(gè)事例里磁芯的規(guī)格不能通過耗損要求或磁路飽和要求來確定，更大的可能是由原副邊之間的隔離電流來確定。假如隔離電流沒有要求，磁芯的大小通常由200匝的定子所占容積來確定。你可以用40號(hào)的導(dǎo)線流過500mA的峰值電壓，并且這些導(dǎo)線實(shí)在太細(xì)，通常的變壓器廠家不會(huì)為你繞制。
實(shí)用提示：除非一定要用，通常情況下不要使用尺寸大于36號(hào)線的導(dǎo)線。
如今我們來剖析為何不能用電流變壓器來代替電壓互感器?早已曉得副邊電流只有2V，因而原邊電流為2V/200=100mV。倘若輸入直流電流為48V，這么電壓互感器原邊10mV電流對(duì)48V電流來說是微不足道的——那樣你可以在副邊得到50mA的電壓，而對(duì)原邊幾乎沒有哪些影響。假定另一種情況(不現(xiàn)實(shí)的)，原邊的輸入直流電流只有5mV，這么互感器的原邊不可能有10mV的電流，同時(shí)因?yàn)樵呑杩?如反射副邊阻抗)也比較大，決定了副邊根本不可能形成50mA的電壓。雖然整個(gè)5mV電流全部加在原邊，副邊也只能形成200×5mV=1V的電流：不能在轉(zhuǎn)換內(nèi)阻上形成足夠的電流。為此，電流變壓器只能用作變壓器，不能拿來測量電壓。
從另外一個(gè)角度來看：即使輸入電源的電流為48V時(shí)，并且流過電壓互感器電壓的大小不是由原邊的這個(gè)48V電流決定的，而是其他誘因決定的。
電壓互感器是有阻抗限制的電流變壓器。
最后，我們來看一下電壓互感器的偏差情況怎樣樣?答案在于電壓互感器的基本定義上：感應(yīng)的是電壓。
實(shí)用提示電壓互感中的晶閘管和副邊定子的阻值不會(huì)影響電壓的檢測，由于(只要阻抗不是無窮大)串聯(lián)電路中電流處處相等，與串聯(lián)的器件無關(guān)。
實(shí)際工作中，是不是使用肖特基三極管作為檢波三極管是沒有關(guān)系的：晶閘管的低通態(tài)電流只影響變壓器，不會(huì)影響電壓互感器。
假如互感器副邊的電感太小，檢測偏差將會(huì)減小。也就是激磁電感太小，假定我們要求檢測電壓的最大偏差為1%，原邊電壓為10A，這么副邊電壓就是50mA，這就意味著要求激磁電壓(副邊)應(yīng)當(dāng)大于50mA×1%=500μA。激磁電壓沒有流過轉(zhuǎn)換內(nèi)阻，我們也難以測量到這個(gè)電壓，這樣偏差就減小了。我們可以算出副邊電感的最小值
現(xiàn)今的阻值為200，我們須要AL=16mH/200=400nH的磁環(huán)，用普通的小鐵氧體磁環(huán)就可以了，這些鐵氧體磁環(huán)是很容易找到的。