在變頻器電路中，變壓器經(jīng)歷了顯著的演變。早期的模型依賴于通過(guò)鐵芯電感線圈繞制的傳統(tǒng)變壓器，而現(xiàn)代成熟的電路則主要采用集成式、密封的電流變壓器，這些變壓器使用霍爾元件和預(yù)電流檢測(cè)電路構(gòu)建。它們通常被稱為電子電流變壓器，并被分類為標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型。
標(biāo)準(zhǔn)電子電流變壓器是市場(chǎng)上現(xiàn)成的模制產(chǎn)品。例如，一個(gè)10A/1V的電流變壓器在電路中有10A電流流過(guò)時(shí)，會(huì)輸出1V的信號(hào)。相反，非標(biāo)準(zhǔn)類型是變頻器制造商定制設(shè)計(jì)的，不可互換。一旦損壞，通常需要從原制造商處更換相同型號(hào)。然而，具備深入的維護(hù)知識(shí)時(shí)，有時(shí)可以使用不同型號(hào)作為臨時(shí)解決方案，直到獲得永久替換件。
電子電流變壓器的構(gòu)造往往涉及使用密封劑，這使得它們?cè)趽p壞后難以修復(fù)。這引發(fā)了人們對(duì)它們內(nèi)部電路和可修復(fù)性的極大好奇。在修理一臺(tái)富士變頻器時(shí)，我需要調(diào)整電子電流變壓器的A/V比，這需要訪問(wèn)其內(nèi)部電路。這促使我仔細(xì)拆解并繪制了來(lái)自三個(gè)不同變頻器模型的電流變壓器內(nèi)部電路圖，這一過(guò)程既充滿挑戰(zhàn)又富有收獲。
從本質(zhì)上講，電子電流變壓器是一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換器電路。以泰安7.5kW變頻器中使用的電流變壓器為例。變壓器的主體是一個(gè)圓形空心磁環(huán)，變頻器的U、V、W輸出線作為初級(jí)繞組穿過(guò)其中。隨著變頻器輸出電流的變化，磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)線密度也會(huì)發(fā)生變化。
在這個(gè)磁環(huán)的間隙中嵌入了一個(gè)霍爾元件，該元件有四個(gè)引線端子?；魻栐云瑺罘庋b，其封裝端面（也稱為磁場(chǎng)線收集區(qū)或磁感應(yīng)面）暴露在磁場(chǎng)線中?；魻栐⒋艌?chǎng)線的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電壓輸出。
電流變壓器的電路包括霍爾元件和一個(gè)精密雙運(yùn)算放大器電路，如4570。為了使霍爾元件工作，必須提供大約3-5mA的恒定電流。在這個(gè)電路中，4570A被配置為恒流源，為霍爾元件提供所需的毫安級(jí)恒定電流（在此情況下約為5.77mA）。這個(gè)電流被施加到霍爾元件的4號(hào)和2號(hào)引腳上。
隨輸出電流變化的感應(yīng)電壓出現(xiàn)在霍爾元件的1號(hào)和3號(hào)引腳上，并被施加到4570B的2號(hào)和3號(hào)輸入端子上。這三個(gè)引腳連接到一個(gè)參考電壓（零電位點(diǎn)），并且在這兩個(gè)引腳上的輸入電壓的任何變化都會(huì)被4570B放大并輸出。
電子電流變壓器通常有四個(gè)端子組件：兩個(gè)端子為內(nèi)部放大器供電（+15V和-15V），另外兩個(gè)作為信號(hào)輸出端子（一個(gè)接地，一個(gè)作為信號(hào)OUT端子）。除了為雙運(yùn)算放大器IC4570供電外，+15V和-15V還被進(jìn)一步穩(wěn)定以形成一個(gè)零電位點(diǎn)，該點(diǎn)被引入4570的三個(gè)引腳中。當(dāng)變頻器關(guān)閉時(shí)，OUT點(diǎn)的接地測(cè)量值應(yīng)為0V。在運(yùn)行時(shí)，它會(huì)輸出一個(gè)與輸出電流成正比的交流信號(hào)電壓，通常低于4V。
如果電子電流變壓器損壞，它可能會(huì)在靜態(tài)狀態(tài)（變頻器關(guān)閉時(shí)）輸出更高的正或負(fù)直流電壓。這通常是由于內(nèi)部運(yùn)算放大器損壞造成的。當(dāng)變頻器執(zhí)行開(kāi)機(jī)自檢時(shí)，可能會(huì)顯示一個(gè)故障代碼（有時(shí)手冊(cè)中未列出）并拒絕啟動(dòng)或甚至以其參數(shù)運(yùn)行。
臺(tái)達(dá)3.7kW變頻器的電流變壓器電路使用了一個(gè)可編程運(yùn)算放大器芯片。盡管我還沒(méi)有確定這個(gè)芯片的具體型號(hào)，但改裝測(cè)試已經(jīng)揭示了它的一些電路特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2號(hào)引腳是恒流電源端子，3號(hào)和4號(hào)引腳是差分放大器的輸入端子，13號(hào)引腳是信號(hào)輸出端子。通過(guò)逐步短路11、12和13號(hào)引腳的焊點(diǎn)，放大倍數(shù)會(huì)減??；相反，逐步斷開(kāi)電路會(huì)增加放大倍數(shù)。這種可調(diào)性使得芯片更容易與不同功率輸出的變頻器相匹配。我通過(guò)采取適當(dāng)措施，成功地將這個(gè)電流變壓器應(yīng)用到了45kW的富士變頻器上。
重要的是要注意，變頻器的電壓和電流檢測(cè)信號(hào)可能會(huì)被程序用來(lái)控制輸出三相電壓和電流。因此，在修理或改裝原始電路時(shí)，保持原始電路參數(shù)至關(guān)重要，以確保正常運(yùn)行。只要可能，建議使用原裝配件來(lái)修理變頻器，同時(shí)保持原始電路形式。
