Производит ли трансформатор тока пропорциональное напряжение или ток?

8

Я купил трансформатор тока, который выглядит так, как показано ниже:

введите описание изображения здесь

Техническая спецификация

Я обернул трансформатор вокруг своего чайника на 10А и измерил значения с помощью моего мультиметра.

  • Измеряя напряжение переменного тока, я измерил 10 мВ (в соответствии с таблицей я должен получить 5 мВ ...)
  • Когда я подключил его для измерения переменного тока, я почти ничего не читал (~ 5uA)

Из википедии,

трансформатор тока производит уменьшенный ток, точно пропорциональный току в цепи.

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

Маркировка предполагает, что я должен получить пропорциональный ток, но в техническом описании указано выходное напряжение. Что правильно?

tgun926
источник
«Я обернул трансформатор вокруг своего чайника на 10А:« Сумма тока, проходящего через ТТ, (надеюсь) равна нулю. Т.е. в любой момент ток, поступающий в чайник через один провод, равен току, выходящему из чайника через другой провод. Так что ожидается нулевой результат. Как упомянуто ниже: «зажим ДОЛЖЕН обойти ОДИН из двух« только проводов под напряжением »». Это на самом деле принцип прерывателей утечки на землю (в каждом доме) - если сумма тока не равна нулю, какой-то ток утекает во что-то другое, например, в человека, который может их убить. Рад, что вы получили (почти) нулевой ток !!
Обратный инженер

Ответы:

19

Зажим ДОЛЖЕН обойти ОДИН из двух «проводов под напряжением» - НЕ вокруг всего шнура.

Добавьте 100 Ом через выход.
Ожидайте 1 Вольт на вход 20А.
См. ниже.

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

ДА он будет пытаться сделать 50 кВ, как вы рассчитали. Но до этого вы можете получить искрение, дым, пламя и веселье. Чтобы ограничить ваше веселье, он, вероятно, имеет двухсторонние стабилитроны, рассчитанные примерно на 20В внутри.

НЕ РАБОТАЙТЕ БЕЗ ВНЕШНЕГО РЕЗИСТОРА 100 Ом или менее.

НЕ ДЕЛАЙТЕ


Это 100А / 0,050 А = 2000: 1 ТТ (трансформатор тока). Он рассчитан на ~ ~ <= 5 В на выходе с Iin = макс.
Поскольку он делает ток, вы должны преобразовать это в напряжение, добавив выходной «нагрузочный резистор» Rout.
Для 5 В при 100 А, поскольку это дает 50 мА,
R = V / I = 5 В / 0,050 А = 100 Ом.
Это дает 5 В при 100 А, и, например, 1 В при 20 А в и т. Д. Для одного витка первичного = - провод через сердечник.

По мере увеличения Vout вы начинаете насыщать ядро. Умеренно низкий уровень Vout повышает линейность.

Тяжелое, но полезное чтение:

SCT 30A CT ниже текущей версии вашей.


Члены семьи. Ваш как в левом верхнем углу таблицы, НО выходной ток 50 мА. ,

ВЫХОДНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ работают точно так же, за исключением того, что «резистор Бербедна» уже включен в ТТ.

введите описание изображения здесь

Yeeha !!!

ТТ (трансформатор тока) - это «обычный трансформатор», используемый необычным образом.

Они обычно используются с «первичным витком», который получается путем пропуска провода через отверстие в сердечнике. В трансформаторах тока с «токовым режимом», с первичным током в 1 виток, они выдают заявленный меньший ток на выходе, когда заявленный больший ток протекает в первичном витке. Для трансформатора 1 100А: 50 мА первичный имеет 1 виток, а вторичный -
1 x 100А / 0,050А = 2000 витков.

Там нет магии - просто перестановка мозга.

Для идеального трансформатора без потерь с отношением оборотов 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- записать и заменить местами
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Если вас не устраивают 5 вышеуказанных формул, примите их как стандартные или обратитесь в Google.
Как только счастлив, продолжай. У нас нет проблем с верой в то, что эти уравнения (возможно, с небольшими цифрами) НО пропускают последствия.

Мы обычно устанавливаем Vin и Vout и позволяем току корректироваться по мере необходимости.

НО с идентичным трансформатором позволяет вместо этого установить Iin и Rload и N и посмотреть, что вы можете получить.

Подробнее позже ...

Рассел МакМахон
источник
4
Предупреждения о безопасности Рассела - одна из моих любимых вещей на этом сайте.
Грег д'Эн
Будет ли какая-либо конкретная проблема, в том числе последовательный двухсторонний стабилитрон и резистор, постоянно подключенные к трансформатору тока, если стабилитрон не проводил заметно при предполагаемом рабочем напряжении? Я бы подумал, что трансформаторы тока с вилками должны включать некоторую форму постоянной нагрузки по соображениям безопасности.
суперкат
1
@supercat - Я думаю, что большинство небольших ТТ на рынке с номинальным током уже имеют внутренние стабилитроны - включая этот. Я отметил: «... чтобы ограничить ваше удовольствие, он, вероятно, имеет спина к спине, рассчитанную на напряжение около 20В внутри». Это основано на ссылке, которую я цитировал, и других подобных комментариях в других местах.
Рассел МакМахон
Зажимные вокруг нескольких проводов является полезным - он получает вас измерение разности тока между проводами.
ThreePhaseEel
@ThreePhaseEel ... для ограниченного диапазона значений «полезно» :-). Я могу найти это полезным, и наверняка найду его интересным (как и все), но большинство пользователей используют КТ для тех целей, которые большинство пользователей использовать их для того, чтобы найти такую ​​экзотику очень полезной. Как я знаю, вы знаете.
Рассел МакМахон
7

ТТ является трансформатором напряжения и имеет коэффициент поворота. Это соотношение может быть 1: 100 или 1: 1000 или что-то еще. Итак, давайте рассмотрим, что происходит, когда трансформатор напряжения используется в качестве трансформатора импеданса (как он используется в качестве трансформатора тока).

Допустим, у вас есть нагрузочный резистор 100 Ом, а соотношение витков составляет 1: 100. Импеданс, передаваемый на первичную обмотку (это толстый провод, несущий ток, который вы хотите измерить), преобразуется до гораздо более низкого импеданса в квадрате отношения витков.

Нагрузочный резистор на 100 Ом выглядел бы как 10 мОм на первичной обмотке. Эти 10 мОм полностью затопляют (или, по крайней мере, предназначены для хорошо сконструированного ТТ) все токи намагничивания и надежно делают первичную входную обмотку ТТ похожей на резистор 0,01 Ом (в этом примере).

Сопротивление, видимое на первичной обмотке, представляет собой квадрат отношения витков, преобразующий нагрузочный резистор 100R в 0,01 Ом.

Для среднеквадратичного значения 1 A, протекающего через первичную (иначе говоря, преобразованный нагрузочный резистор), имеется падение напряжения на 0,01 вольт среднеквадратичного значения, а на вторичном это рассматривается как напряжение, которое в 100 раз выше при 1 В среднеквадратичном.

Если вы сняли нагрузочный резистор, вы волшебным образом не получите бесконечное напряжение, но вы получите значительно большее напряжение - оно ограничено / ограничено индуктивностью намагничивания первичного провода / сердечника, в котором вы измеряете ток. Эта индуктивность может составлять 1 мГн и при 50 Гц сопротивление составляет 0,314 Ом. При потоке 1 А (без нагрузки) на первичной обмотке будет среднеквадратичное напряжение 0,314 В, а на вторичной - 31,4 В.

Все дело в трансформаторах тока заключается в том, что они «преобразуют полное сопротивление» нагрузочного резистора до очень малого значения, которое численно поглощает индуктивность намагничивания первичной обмотки - это означает, что вы можете в значительной степени забыть об эффекте магнитного импеданса и рассматривать трансформатор тока как истинный ток. трансформатор.

Без вторичной нагрузки, из-за индуктивности намагничивания, вы никогда не получите больше, чем несколько десятков вольт до нескольких сотен вольт на большинстве трансформаторов тока с открытой цепью. Я не исключаю, что вы можете произвести, возможно, тысячу вольт на каком-то непонятном КТ, но почему бы изготовителю пойти на то, чтобы сделать индуктивность намагничивания (и, следовательно, проницаемость сердечника) такой высокой. Это не имеет никакого экономического смысла.

При измерении тока через чайник выбирайте либо провод под напряжением, либо нейтральный провод - при подаче через оба провода показания не отображаются, потому что токи текут в противоположных направлениях, а магнитные поля подавляются.

РЕДАКТИРОВАТЬ раздел

Рассматриваемый ТТ составляет 1: 2000 со встроенным нагрузочным резистором 1 Ом, следовательно, он вырабатывает среднеквадратичное значение 50 мВ, когда входной ток составляет среднеквадратичное значение. См. Выдержку из соответствующего листа данных: -

введите описание изображения здесь

При коэффициенте витков 2000 нагрузочный резистор на 1 Ом преобразуется в первичное сопротивление 0,25 мкОм. Поскольку сердечник считается ферритовым, вероятно, что индуктивность первичной намагниченности намного ниже 1 мГн, как указано в моем примере выше. Вероятно, это больше похоже на 10 мкГн, а при 50 Гц сопротивление будет составлять около 3 мОм. Это нормально, конечно, потому что действие нагрузочного резистора параллельно с этим, и, когда речь идет о первичной обмотке, полное затухание импеданса намагничивания составляет 3 мОм.

Энди ака
источник
Я прочитал несколько интересных "почему дым выходит из моего CT?" посты :-). И у меня уже давно есть коробка CT, с которой мне еще предстоит поиграть, но я очень хочу, чтобы это были тороиды в горшках диаметром 100 мм, центральным отверстием 45 мм, высотой 30 мм с надписью 250-300-400-500-600 / 0.1. то есть 100 мА, как указано выше. Я подозреваю, что вы хотели бы остаться в стороне, если когда-нибудь проложите 600А через центр, в то время как вторичным будет O / C :-). Мне сказали, что они использовались в большом трехфазном ИБП из центра обработки данных банка. Радиаторы являются произведением искусства и используют массивные модульные устройства Trilington - время которых хорошо и действительно прошло.
Рассел МакМэхон
@RussellMcMahon Я подозреваю, что дым может быть из-за насыщения активной зоны (быстрый или возможный перегрев) из-за первичного тока, протекающего через индуктивность магнита, когда нагрузка была снята.
Энди ака
Я должен сделать некоторые измерения :-). Медленно увеличивайте сопротивление нагрузки, следя за результатом ИЛИ запускайте OC и запускайте Iin с вариаком и т. Д.
Russell McMahon
5

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке?

Трансформатор тока преобразует ток.
Если коэффициент поворотовNп:Ns (например; 1:100), вы увидите текущий NпNsвремя, измеренное Этот ток будет течь через нагрузочный резистор, поэтому вы будете считывать напряжение, ток вторичной стороны, умноженный на нагрузочный резистор.

Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

Нагрузочный резистор отражает первичную сторону, умноженную на коэффициент Nп2Ns2, Поскольку этот коэффициент слишком мал в трансформаторе тока, он дает практически нулевую нагрузку на измеряемую сторону и, следовательно, не понижает напряжение на нем.
Но если поставить 10МΩ нагрузочный резистор и ваш коэффициент поворота составляет 1: 100, отраженный нагрузочный резистор становится 1кΩ, Ваш трансформатор больше не является трансформатором тока; он стал трансформатором напряжения.

По существу, сопротивление отраженной нагрузки должно быть намного выше, чем индуктивное сопротивление намагничивания первичной стороны для точного измерения. Трансформатор напряжения должен иметь очень высокую индуктивность намагничивания (в идеальном случае бесконечную), чтобы не потреблять ток под нагрузкой, а трансформатор тока должен иметь очень небольшую индуктивность намагничивания, чтобы иметь очень небольшое падение напряжения (в идеале ноль) под резистором с нулевой нагрузкой (нагрузкой). Но имейте в виду, что когда сопротивление отраженной нагрузки становится выше, у вашего трансформатора будет больше падение напряжения, и он будет вести себя как трансформатор напряжения. Нет четкой границы между трансформатором напряжения и тока. Прочитайте этот ответ .

hkBattousai
источник
Я не согласен с вашими комментариями по поводу магнитной индуктивности - полное сопротивление должно быть высоким, чтобы избежать ошибок измерения - преобразованное (и очень небольшое) сопротивление нагрузки на первичную обмотку должно быть значительно ниже магнитного сопротивления.
Энди ака
Согласитесь с Энди.
diverger
3
  • «Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10 М * 5 мА = 50 кВ через резистор?»

Теоретически да. Вот почему вы всегда должны загружать или укорачивать вторичную обмотку трансформатора тока. Если вы этого не сделаете, вы рискуете уничтожить трансформатор.

  • "Что правильно?". Только производитель может ответить на этот вопрос.

Если у вас есть мост или измеритель LCR, вы сможете проверить, действительно ли устройство имеет внутренний нагрузочный резистор. Поскольку вы измеряете только 5 мкА, у него есть один, поскольку он шунтирует ток через ваш измеритель, что объясняет низкое значение.

  • Причина высокого сек. Напряжение:

1) Текущий трансформатор:

Изображение трансформатора тока без вторичной обмотки, как здесь.

введите описание изображения здесь

Это, очевидно, просто индуктор. Поскольку в трансформаторе тока говорят только обмотка, индуктивность этого тороида будет:

Lзнак равноμ×N²×Aсоре2×π×р

Тороид с μ = 2,5 × 10–2, диаметром сердечника 2 см и внешним диаметром 3 см будет иметь вид:

Lзнак равно2.5×10-2×1×7,01×10-42×π×0,01знак равно0,28мЧАС
При 50 Гц это соответствует сопротивлению 0,08 Ом или падению напряжения 8,8 В при 100 А. Если бы мы установили вторичное устройство с теми же характеристиками, что и ТТ в техническом описании, соотношение 1: 2000, результирующее вторичное напряжение будет:

Usзнак равно2000×8,8знак равно+17,6КВ!!!!

Если вы закорачиваете вторичную магнитный поток в результате этого вторичного тока, противодействует магнитному потоку, вызванному первичным током, эффективно подавляя (по крайней мере для идеального трансформатора) индуктивность с первичной точки зрения. Поскольку импеданс является низким по сравнению с импедансом нагрузки (нагрузка 230 В переменного тока при нагрузке 100 А составляет 2,3 Ом, что примерно в 30 раз больше импеданса ТТ), влияние на ток в цепи незначительно.

2) Трансформатор напряжения:

Почему это отличается для трансформатора напряжения?

Представьте себе ненагруженный трансформатор напряжения с соотношением витков 1: 1 на том же тороидальном сердечнике. Этот VT будет иметь первичную индуктивность

Lзнак равно2.5×10-2×10000×7,01×10-42×π×0,01знак равно2,8ЧАС
или 880 Ом при 50 Гц.

Если нагрузка на вторичную обмотку противоположна, противоположный поток уменьшает первичное полное сопротивление таким же образом, как и трансформатор тока, однако в этом случае полное сопротивление VT составляет большую часть полного полного сопротивления цепи, что приводит к пропорциональному увеличению первичного тока, отменяющему эффект счетчик Φ.

Ambiorix
источник