電流互感器和真空吸塵器的故事

問(wèn)：在最近的非常見(jiàn)問(wèn)題解答中提到了電流互感器，它為何物，如何使用？

答：電流互感器不過(guò)是對普通變壓器的不同使用。您可以在教科書(shū)中找到它，但許多工程師似乎視而不見(jiàn)！我就使用一個(gè)電流互感器來(lái)啟動(dòng)真空吸塵器。

通常概念中的變壓器由兩個(gè)磁性耦合線(xiàn)圈組成：一個(gè)初級線(xiàn)圈和一個(gè)次級線(xiàn)圈，其匝數比為1:N。如果初級線(xiàn)圈上的交流信號電壓為V，那么次級線(xiàn)圈上將產(chǎn)生信號電壓N×V。

當變壓器用作電流互感器時(shí)，交流電流會(huì )通過(guò)初級線(xiàn)圈。對于傳說(shuō)中的“理想變壓器”，短路次級電流與輸入電流成正比，與匝數比成反比。

如果次級線(xiàn)圈不是短路，而是連接到一個(gè)電阻 (假設該電阻不是太大) ，那么上述關(guān)系仍然成立。這就提供了一種測量次級線(xiàn)圈中的交流電流的方法，由此可以推導出初級線(xiàn)圈中的交流電流，并且允許我們利用一個(gè)隔離電流來(lái)測量交流電流。

電流互感器的設計通常并不重要，不過(guò)在極端情況下 (交流加直流測量、高壓、低損耗測量等) 仍需注意。對于電力線(xiàn)和音頻頻率，從垃圾箱找到的或Radio Shack生產(chǎn)的小型鐵芯變壓器稍加改裝，即在現有線(xiàn)圈周?chē)秒娮泳€(xiàn)纏繞一個(gè)新的1:5初級線(xiàn)圈 (假設有足夠的空間來(lái)制作這樣一個(gè)線(xiàn)圈 ) ，一般便足以滿(mǎn)足需要。商用電流互感器通常由線(xiàn)繞環(huán)形芯組成，初級線(xiàn)圈為穿過(guò)圓環(huán)中心的導線(xiàn)。圓環(huán)有時(shí)是鉸鏈式，可以打開(kāi)以插入初級線(xiàn)圈。

次級電阻必須足夠小，以防止互感器芯發(fā)生飽和。電阻越低則互感器的可能工作頻率越低。如果將互感器輸出施加到帶有阻性反饋的運算放大器的反相輸入端，該電阻將非常低，因而最低工作頻率也非常低。通常人們只需使用微型電流互感器，200Ω負載時(shí)額定工作頻率為10kHz，運算放大器作為負載時(shí)則低至50/60Hz。

除了測量交流電流以外，電流互感器還可以檢測電流以實(shí)現控制目的。例如，采用一個(gè)電流互感器來(lái)檢測木工鋸中的電流以操作真空吸塵器。事實(shí)上，電流互感器已廣泛應用于家用電源監控器。