สอนวิธีเลือกหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

จากประสบการณ์ที่ผ่านมา เราอาจสันนิษฐานได้ว่าหม้อแปลงกระแสถือเป็นส่วนประกอบมาตรฐานในเครื่องมือและอุปกรณ์ และมักจะใช้ในการวัดกระแสที่แม่นยำ แม้ภายใต้สภาพอากาศและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เครื่องมือนี้มีความแม่นยำอย่างยิ่งและใช้งานง่าย ดังนั้นให้ฉันสอนวิธีเลือกหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าให้คุณ
ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานต่างๆ เช่น การจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง การตรวจจับโหลดกระแสของมอเตอร์ การใช้แสงสว่างและเครื่องมือ หม้อแปลงกระแสมักใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุม การป้องกันวงจร และตรวจสอบ เนื่องจากผลิตภัณฑ์หม้อแปลงกระแสมีการผลิตมากเกินไป การเลือกหม้อแปลงกระแสที่ต้องการจึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ บทความนี้จะแนะนำชุดเทคนิคการเลือก-ถึง-ที่ใช้งานง่าย ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการเลือกส่วนประกอบประสิทธิภาพสูง-ประสิทธิภาพสูง{5}}ที่คุ้มค่าในหลายๆ แอปพลิเคชัน แม้ว่าส่วนประกอบ-ทั่วไป-จะมีราคาไม่แพง แต่อาจมีข้อจำกัดในการใช้งานบางประการ แอปพลิเคชั่นบางตัวอาจต้องใช้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน และในบางกรณีอาจจำเป็นต้องปรับแต่งให้สมบูรณ์
รูปที่ 1 ในการเลือกหม้อแปลงกระแสต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาด ความถี่ ฟังก์ชั่น และช่วงกระแส เป็นต้น
กระแสไฟเข้า
นอกจากนี้ หากค่าพิกัดของหม้อแปลงกระแสบางตัวสูงกว่า "กระแสสุ่มตัวอย่าง" มาก ขนาดของอุปกรณ์นี้จะใหญ่มากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทำให้มีราคาแพงเกินไปสำหรับการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว เป็นทางเลือกที่ถูกต้องในการเลือกค่าพิกัดของหม้อแปลงกระแสให้สูงกว่าค่าที่คาดไว้สูงสุดของ "กระแสสุ่มตัวอย่าง" ประมาณ 30%
ประการแรก เมื่อเลือกหม้อแปลงเครื่องมือ จำเป็นต้องกำหนดและตรวจสอบเกณฑ์ต่างๆ อย่างชัดเจน เช่น ขนาด ความถี่ ฟังก์ชัน และช่วงของกระแสตัวอย่าง ความถูกต้องและประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เหล่านี้จริงๆ นอกเหนือจากการแลกเปลี่ยน-ที่เป็นไปได้ในความแม่นยำของหม้อแปลงเครื่องมือแล้ว หากกระแสไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างการทำงานของหม้อแปลงเครื่องมือเกินมาตรฐานกระแสไฟฟ้าที่กำหนดโดยผู้ผลิต อุณหภูมิในการทำงานของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและไม่สามารถควบคุมได้ ซึ่งจะนำไปสู่ความล้มเหลวของวงจรในที่สุด
อัตราส่วนการหมุน
อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าอัตราส่วนจำนวนที่สูงเกินไปจะส่งผลให้ความจุแบบกระจายและการเหนี่ยวนำการรั่วไหลเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงลดความแม่นยำของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าและประสิทธิภาพการทำงานที่ความถี่สูง (เนื่องจากการสั่นพ้องตัวเอง-) อย่างไรก็ตาม หากอัตราส่วนจำนวนต่ำเกินไป (โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำต่ำ) สัญญาณเอาท์พุตอาจเกิดการบิดเบี้ยวหรือ "เสื่อมลง" (สัญญาณอินพุตเฟสเดียว-จะมีความโน้มเอียงอย่างแน่นอน) ซึ่งอาจทำให้เกิดความไม่เสถียรในวงจรควบคุมและผลการวัดที่ไม่ถูกต้อง
อัตราส่วนจำนวนรอบของหม้อแปลงกระแสทั่วไปมักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1:10 ถึง 1:1000 ยิ่งอัตราส่วนสูง (r=Nsec/Npri) ความละเอียดของการวัดปัจจุบันก็จะยิ่งสูงขึ้น
ค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำและกระแสกระตุ้น
เพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงกระแสสามารถทนต่อข้อผิดพลาดสูงสุด- กระแสกระตุ้นควรน้อยกว่าแอมพลิจูดของกระแสตัวอย่างหลายเท่า สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและสิ่งที่คล้ายกัน แนะนำให้ตั้งค่าสูงสุดของกระแสกระตุ้นเป็น 10% ของกระแสตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น หากวงจรบางตัวต้องแน่ใจว่ามีการสูญเสียสูงสุด 10% สำหรับกระแสตัวอย่าง 1 ถึง 20A ที่ 100kHz ค่าสูงสุดของกระแสกระตุ้นจะต้องตั้งค่าที่ 100mA (ซึ่งก็คือ 10% ของค่ากระแสตัวอย่างขั้นต่ำ)
ค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจะกำหนดความเที่ยงตรงของสัญญาณเอาท์พุต ค่าของสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำจะแปรผกผันกับกระแสกระตุ้น ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "กระแสเหนี่ยวนำ"
กระแสสุ่มตัวอย่าง 1A จะมีข้อผิดพลาด 10% ในขณะที่กระแสสุ่มตัวอย่าง 20A จะมีข้อผิดพลาด 0.5% หากเอกสารข้อมูลที่ผู้ผลิตให้ไว้ไม่ได้ระบุกระแสที่แนะนำ ก็สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
อี=CLdI/dt

|dI/dt|=อี/ลิตร

ในระหว่างช่วงเวลานี้ e แสดงถึงแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของอุปกรณ์ (เป็นโวลต์) L แสดงถึงสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำ (ในเฮนรีส์) และ |dI/dt| แสดงถึงอัตราส่วนของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำต่อเวลา (เป็นแอมแปร์ต่อวินาที)
แรงดันเอาต์พุตและความต้านทานโหลด
ต้องปรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุต (Vo) ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดการสูญเสียการแทรกให้เหลือน้อยที่สุด หากแรงดันเอาต์พุตทุติยภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวงจรคือ 0.5V และกระแสเอาท์พุตคือ 20A หม้อแปลงกระแสที่มีอัตราส่วนรอบ 1:100 จะสร้างกระแสทุติยภูมิประมาณ 200mA ดังแสดงในรูปที่ 2 ความต้านทานโหลดควรเป็น: Ro=Vo/Is=0.5/0.2=2.5Ω