请教耦合变压器和电容的关系

登录 · 发表于 2014-9-5 15:50

这个图是想要实现检测电容器的开路和短路。100KHz的信号是输入的交流信号。

问题：中间方框中的是检测的样品，在这个回路中，U1的输出会随着样品电容器的容量变化而变化，这个是什么原因引起的。请教各路大神

发表于 2014-9-5 16:29

图中另有一支未标注的电容，待测电容与此未标注电容串联。
T1次级电压施加在此串联电容上，电路中的电流由T1次级电压和串联电容的容抗决定。T2为电流互感器，其二次输出为U1，显然U1与T2一次电流成正比。
由此，可以推算出待测电容容量。

发表于 2014-9-5 17:05

U2=0，U1=最大，电容短路。
U2=C，U1=0，电容开路。
U1近似地只与两个电容量有关。

发表于 2014-9-5 17:38

maychang 发表于 2014-9-5 16:29
图中另有一支未标注的电容，待测电容与此未标注电容串联。
T1次级电压施加在此串联电容上，电路中的电流由 ...

maychang老师，T1和T2都是耦合变压器，比例都是600：600，未标注的电容现在不确定该用多大容量的电容器，T2的初级线圈的电流有没有办法保持稳定状态

发表于 2014-9-5 17:42

shalixi 发表于 2014-9-5 17:05
U2=0，U1=最大，电容短路。
U2=C，U1=0，电容开路。
U1近似地只与两个电容量有关。 ...

这个回路中，我希望可以同时的检测样品的开路和短路，短路时，检测U2直流电压的变化；开路时，检测耦合过去的U1电压的变化，U1是耦合100KHz的交流信号，有没有办法可以使U1的电压能够不随着样品的容量变化而变化，现在碰到的问题是样品容量越小，U1输出的幅值就越小

发表于 2014-9-5 17:44

maychang 发表于 2014-9-5 16:29
图中另有一支未标注的电容，待测电容与此未标注电容串联。
T1次级电压施加在此串联电容上，电路中的电流由 ...

还有一个问题想请教，T1和T2是耦合变压器，初级线圈和次级线圈可不可以等效成电感，感抗在回路中会不会引起回路中电流的变化

发表于 2014-9-5 17:52

sulianghe 发表于 2014-9-5 17:38
maychang老师，T1和T2都是耦合变压器，比例都是600：600，未标注的电容现在不确定该用多大容量的电容器， ...

T2初级电流如果能够保持稳定，待测电容量就测不出来了。
即使不保持稳定，你要测量10pF～100uF，这可是跨了7个数量级。测量范围如此之大，直读不分档是不可能的。

发表于 2014-9-5 17:58

sulianghe 发表于 2014-9-5 17:44
还有一个问题想请教，T1和T2是耦合变压器，初级线圈和次级线圈可不可以等效成电感，感抗在回路中会不会引 ...

“T1和T2是耦合变压器，初级线圈和次级线圈可不可以等效成电感”
绝对不可以，除非拆掉一个绕组，至少该绕组开路(仍有分布电容影响另一绕组)。
理想变压器，是阻抗变换器。从次级看过去是个什么东西，要看初级接了什么：电阻、电容、电感还是电源。实际变压器还要考虑变压器自身电感、漏感、分布电容、绕组电阻、铁损……

发表于 2014-9-5 18:15

maychang 发表于 2014-9-5 17:58
“T1和T2是耦合变压器，初级线圈和次级线圈可不可以等效成电感”
绝对不可以，除非拆掉一个绕组，至少该 ...

次级是接到了运放输入端，然后通过比较器整形，输出应该是接到了高阻抗上，按照您的分析，T2的输出电压是和两个电容器的关系比较大，未标注的电容器的容量是固定值，而方框中的样品电容器是会改变的，回路中的电流计算可以忽略T1,T2的感抗和两个电阻的阻抗，是这个意思吗

发表于 2014-9-5 19:30

sulianghe 发表于 2014-9-5 17:42
这个回路中，我希望可以同时的检测样品的开路和短路，短路时，检测U2直流电压的变化；开路时，检测耦合过 ...

“有没有办法可以使U1的电压能够不随着样品的容量变化而变化，现在碰到的问题是样品容量越小，U1输出的幅值就越小”。
U1的电压就是随着样品的电容量变化而变化。不变了，还怎么测样品的电容量？

发表于 2014-9-5 20:04

sulianghe 发表于 2014-9-5 18:15
次级是接到了运放输入端，然后通过比较器整形，输出应该是接到了高阻抗上，按照您的分析，T2的输出电压是 ...

“次级是接到了运放输入端”
我猜测是U2的次级接到运放输入端，不知道是不是。

“然后通过比较器整形”
很怀疑用比较器能够进行测量。

发表于 2014-9-5 20:15

楼主是仅仅测量10pf～100uf这个电容，还是要测量整个电路，如果是前者，没必要这么复杂的电路。

发表于 2014-9-5 20:34

captzs 发表于 2014-9-5 20:15
楼主是仅仅测量10pf～100uf这个电容，还是要测量整个电路，如果是前者，没必要这么复杂的电路。 ...

目的是为了同时检测 10pf - 100uf 的开路和短路，兄台有其他简单的方式实现吗

发表于 2014-9-5 20:38

maychang 发表于 2014-9-5 20:04
“次级是接到了运放输入端”
我猜测是U2的次级接到运放输入端，不知道是不是。

其实我想的原理是这样，100KHZ高频信号耦合T1次级，T2初级，被测电容器，未标注电容组成的回路中，正常情况下T2输出的是100KHz的交流信号，若被测电容器开路了，回路断开，T2输出就为0了

发表于 2014-9-5 21:03

楼主想多了还是想少了？

发表于 2014-9-6 14:25

发表于 2014-9-9 09:25

Lgz2006 发表于 2014-9-5 21:03
楼主想多了还是想少了？

求指教，可能大家都还没搞明白，我的目的是想通过上面的电路，检测方框中的样品，是否出现了短路或者开路，短路的时候R3两端的电压出现瞬间的掉电压，开路的时候耦合变压器T2输出的电压为0，根据这两种状态判断是不是出现短路或者开路

发表于 2014-9-9 09:32

shalixi 发表于 2014-9-5 17:05
U2=0，U1=最大，电容短路。
U2=C，U1=0，电容开路。
U1近似地只与两个电容量有关。 ...

你给的那个方式，是测量电容器的容量，我是想检测10pf-100uf的电容器，是不是出现了开路或者短路的现象，不是一回事:L

发表于 2014-9-9 09:56

本帖最后由 maychang 于 2014-9-9 10:02 编辑

sulianghe 发表于 2014-9-9 09:25
求指教，可能大家都还没搞明白，我的目的是想通过上面的电路，检测方框中的样品，是否出现了短路或者开路 ...

我想，可能是你自己没有搞明白。
100uF电容和50k欧电阻，时间常数达5秒。换句话说，待测电容接入后，U2电压将瞬间下跌，然后缓慢上升。要让U2达到可以判断是否短路，那就需要数秒时间(这里还没有考虑未标注电容的影响)，在此之前无法判断是否短路。
10pF电容对100kHz正弦交流的容抗，比50k欧大，换言之，流过50k电阻的100kHz电流比流过10pF电容的100kHz电流要大。你无法判断10pF电容是否开路。
我在前面说，容量变化达7个数量级，此电路无法全部覆盖，需要分档。

发表于 2014-9-9 10:33

maychang 发表于 2014-9-9 09:56
我想，可能是你自己没有搞明白。
100uF电容和50k欧电阻，时间常数达5秒。换句话说，待测电容接入后，U2电 ...

电容器接入后，只要是下跌的时间超过了0.5ms就可以判定是短路，这个是一个标准里面规定的。开路是通过耦合变压器T2耦合输出的信号判定，耦合信号应该是指跟交流信号有关系吧

请教耦合变压器和电容的关系

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