В трансформаторе тока первичный ток вызывает магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, генерирует ток во вторичной обмотке. Хорошо.
Почему же силовой трансформатор выдает напряжение, а не ток? Разве это не тот же принцип?
Трансформатор - это трансформатор, предназначен ли он для измерения тока или преобразования мощности. Все трансформаторы работают по одному принципу.
Однако при проектировании трансформатора существует значительная широта в различных параметрах. Эти различные компромиссы придают трансформатору различные характеристики и, следовательно, делают его пригодным для различных применений.
Трансформатор тока оптимизирован так, чтобы иметь малое первичное полное сопротивление, чтобы минимизировать падение напряжения в линии, в которой он предназначен для измерения тока. Вторичная обмотка также предназначена для подключения к низкому сопротивлению. Это отражает более низкий импеданс к основному. Трансформатор работает в основном в режиме короткого замыкания. Обратите внимание, что небольшое количество энергии передается через трансформатор. Энергия забирается из магнитного поля вторичным устройством почти сразу же, как только оно помещается туда первичным. В результате ядро может быть небольшим, поскольку оно никогда не должно удерживать много энергии в одно и то же время.
Силовой трансформатор имеет другое назначение, которое заключается в передаче мощности от первичного к вторичному. Иногда они просто для изоляции, но часто это также для получения другой комбинации напряжения и тока на выходе, чем на входе. Чтобы получить питание, вам нужны и напряжение, и ток, а это означает, что трансформатор должен работать где-то между выходом короткого замыкания, где нет напряжения, и выходом разомкнутой цепи, где нет тока. Как правило, силовые трансформаторы спроектированы так, что вторичная обмотка имеет достаточно низкий импеданс и, следовательно, ее напряжение не слишком сильно падает при номинальной выходной мощности. Они также должны вести себя разумно при небольшой нагрузке или без нагрузки, что означает случай разомкнутой цепи. Опять же, вам нужен низкий импеданс, чтобы напряжение в случае легкой нагрузки не слишком отличалось от случая полной нагрузки. Этот тип трансформатора должен быть в состоянии обрабатывать большую энергию в магнитном поле. Это означает физически большее и, следовательно, более тяжелое ядро.
Разница не в физическом принципе, а в использовании.
Силовой трансформатор используется для преобразования напряжения с использованием числа обмоток в двух катушках в качестве отношения, в то время как трансформатор тока является просто индуктором, размещенным вокруг провода для измерения магнитного поля, вызванного изменяющимся током. Таким образом, вы используете его для измерения тока (переменного тока) без разрыва цепи.
Но оба трансформатора в основном выдают напряжение, которое задается законом индукции Фарадея. Разница заключается в том, что силовой трансформатор управляется напряжением, а ток определяется нагрузкой на другую обмотку.
Принцип трансформатора заключается в том, что изменяющийся ток индуцирует магнитное поле, а магнитное поле индуцирует напряжение. Тогда есть закон Ома, который подразумевает, что для напряжения, приложенного к нагрузке, у вас есть ток, пропорциональный сопротивлению нагрузки.
Если вы сложите их вместе, у вас будет бесконечный цикл, в котором ток в нагрузке влияет на магнитное поле, которое генерирует напряжение на самой нагрузке. Вот так определяется ток в первичной обмотке силового трансформатора.
Что касается трансформатора тока, вам нужна максимально возможная нагрузка, чтобы избежать значительного тока, протекающего в нем, поскольку он создает эффект обратной связи.
Простое резюме:
Трансформатор тока - это «нормальный» (вход напряжения) :( выход напряжения), оптимизированный для специальной задачи.
Трансформатор тока ВСЕГДА работает с определенным нагрузочным резистором.
Константа K может быть рассчитана на основе нагрузочного резистора и коэффициента оборотов, так что
Iin = Vout x k. Смотрите ниже для деталей.
Таким образом, Iin может быть определен путем измерения Vout.
Несмотря на название, трансформатор тока работает в соответствии со стандартными уравнениями, относящимися к трансформатору (игнорируя не идеальности, такие как сопротивление обмотки). Первичная обычно представляет собой один виток, проходящий через провод, несущий цепь, измеряемую через сердечник. :
Включает = основной поворот или повороты.
Оказывается = вторичные повороты. Определить коэффициент поворотов = TR = Turns_out / Turns_in
Vin x Iin = Vout x Iout ...... (2)
Iin = Iout x Vout / Vin ...... (3) = перестановка (2)
НО если у нас резистивная нагрузка = Rout то
Так
Iin = Vout x TR / RLoad ...... (5b)
(То есть Vout = Iin x Rl / TR) ...... (5с)
Для заданного Rload и заданного отношения оборотов TR / Rload является константой = K, скажем так
- Iin = Vout x K ...... (6) <- целевой результат
Таким образом, для данной нагрузки мы можем определить Iin из Vout, умноженного на константу.
В некоторых трансформаторах тока Rout включен как часть сборки.
Некоторым CT нужно добавить Rout.
Неспособность добавить Rout дает Vout = очень, очень, очень большой, но обычно это ненадолго.
Обычно входная «обмотка» представляет собой один виток или провод, проходящий через сердечник. Использование нескольких витков или закольцовывание провода, пропускающего целевой ток через сердечник в несколько раз, уменьшает коэффициент витков, поэтому (см. 5с) Vout падает.
Это так, что ядро не насыщается и работает максимально линейно по отношению к R1, и, таким образом, Vout не может быть «слишком большим». Макс. Rl и / или Vout указываются производителем.
источник