¿Un transformador de corriente produce un voltaje o corriente proporcional?

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Compré un transformador de corriente que se parece al siguiente:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Envolví el transformador alrededor de mi hervidor de agua de 10 A y medí los valores con mi multímetro.

Medición de voltaje de CA, medí 10 mV (de acuerdo con la hoja de datos, debería obtener 5 mV ...)
Cuando lo conecté para medir la corriente alterna, no estaba leyendo casi nada (~ 5uA)

De wikipedia,

Un transformador de corriente produce una corriente reducida exactamente proporcional a la corriente en el circuito.

¿Cómo puede un transformador producir una corriente proporcional si no tiene idea de la carga? Si conecto una resistencia de 10Mohm a través de las conexiones, ¿obtendré 10M * 5mA = 50kV a través de la resistencia?

El etiquetado sugiere que debería obtener una corriente proporcional, pero la hoja de datos indica el voltaje de salida. ¿Cual es correcta?

transformer current-transformer

— tgun926
fuente

"Envolví el transformador alrededor de mi hervidor de agua 10A:" La suma de la corriente que pasa por el CT es (con suerte) cero. Es decir, en cualquier momento, la corriente en el hervidor a través de un cable es igual a la corriente que sale del hervidor a través del otro cable. Entonces se espera el resultado cero. Como se menciona a continuación: "la abrazadera DEBE ir alrededor de UNO de los dos" cables activos "solamente". De hecho, este es el principio de los interruptores de fuga a tierra (en todas las casas): si la suma de la corriente no es cero, parte de la corriente se escapa a otra cosa, por ejemplo, un ser humano, que podría matarlos. Me alegro de que tengas una corriente (casi) cero.

— Ingeniero invertido

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La abrazadera DEBE rodear UNO de los dos "cables con corriente" solamente, NO alrededor del cable completo.

Agregue 100 ohmios en la salida.
Espere 1 voltio por entrada de 20A.
Vea abajo.

¿Cómo puede un transformador producir una corriente proporcional si no tiene idea de la carga? Si conecto una resistencia de 10Mohm a través de las conexiones, ¿obtendré 10M * 5mA = 50kV a través de la resistencia?

SÍ, intentará hacer 50 kV, tal como lo calculó. Pero antes de eso, puede obtener arcos, humo, llamas y diversión. Para limitar su diversión, probablemente tenga zeners consecutivos con una potencia nominal de aproximadamente 20V en su interior.

NO OPERE SIN RESISTENCIA EXTERNA de 100 ohmios o menos.

NO HAGA

Eso es un 100A / 0.050 A = 2000: 1 CT (transformador de corriente). Está diseñado para tener ~~ <= 5V en la salida con Iin = max nominal.
A medida que hace corriente, USTED debe convertir esto a voltaje agregando una salida de "resistencia de carga" Rout.
Para 5V a 100 A, ya que esto da 50 mA de salida
R = V / I = 5V / 0.050A = 100 Ohms.
Esto proporciona 5 V a 100 A y, por ejemplo, 1 V a 20 A en etc. para una sola vuelta primaria = - cable a través del núcleo.

A medida que aumenta Vout, comienza a saturar el núcleo. Mantener Vout sensiblemente bajo mejora la linealidad.

Lectura pesada pero útil:

SCT 30A CT versión actual más baja de la suya.

Miembros de la familia. La suya es como la de arriba a la izquierda en la tabla, PERO 50 mA de salida nominal. .

Los VOLTAGE OUTPUT funcionan EXACTAMENTE igual, excepto que la "resistencia burbedn" ya está incluida dentro del CT.

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Yeeha !!!

Un CT (transformador de corriente) es un "transformador ordinario" usado de una manera inusual.

Por lo general, se usan con un "primario de una vuelta" que se produce al pasar un cable a través del orificio en el núcleo. Con los TC de "modo actual", con un primario de 1 vuelta, dan la corriente más pequeña indicada en la salida cuando la corriente más grande indicada fluye en el primario de una vuelta. Para 1 100A: transformador de 50 mA, el primario tiene 1 vuelta y el secundario tiene
1 x 100A / 0.050A = 2000 vueltas.

No hay magia, solo reorganización del cerebro.

Para un transformador sin pérdidas ideal con relación de vueltas 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- nota intercambiada de entrada y salida
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Si no está satisfecho con las 5 fórmulas anteriores, acéptelas como estándar o obtenga su Google.
Una vez feliz, proceda. No tenemos problemas para creer estas ecuaciones (quizás con un poco de cálculo) PERO perdemos las implicaciones.

Por lo general, configuramos Vin y Vout y dejamos que la corriente se ajuste según sea necesario.

PERO con el transformador idéntico, en su lugar, configure Iin y Rload y N y vea qué puede derivar.

Más tarde ...

— Russell McMahon
fuente

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Las advertencias de seguridad de Russell son una de mis cosas favoritas sobre este sitio.

— Greg d'Eon

¿Habría algún problema en particular que incluya un zener de doble extremo cableado en serie y una resistencia conectada permanentemente a un transformador de corriente, si el zener no se comportó de manera apreciable con el voltaje de operación deseado? Creo que los transformadores de corriente con enchufes deberían incluir alguna forma de carga permanente por razones de seguridad.

— supercat

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@supercat: creo que la mayoría de los CT pequeños en el mercado que tienen una calificación de salida actual ya tienen zeners internos consecutivos, incluido este. Observé "... para limitar su diversión, probablemente tenga zeners consecutivos con una capacidad nominal de aproximadamente 20V en el interior". Eso se basa en la referencia que cité y otros comentarios similares en otros lugares.

— Russell McMahon

Es útil sujetar varios cables : le permite medir la diferencia de corriente entre los cables.

— ThreePhaseEel

@ThreePhaseEel ... para un rango restringido de valores de "útil" :-). Puedo encontrarlo útil, y estaría seguro de encontrarlo interesante (como todo lo es) pero la mayoría de los usuarios usan un CT para los usos que la mayoría de los usuarios usarlos para encontrar esa exoticaeria muy inútil. Como yo sé, tú sabes.

— Russell McMahon

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Un CT es un transformador de voltaje y tiene una relación de espiras. Esta relación de vueltas puede ser 1: 100 o 1: 1000 o lo que sea. Entonces, examinemos qué sucede cuando un transformador de voltaje se usa como transformador de impedancia (como sucede cuando se usa como CT).

Digamos que tiene una resistencia de carga de 100 ohmios y la relación de vueltas es 1: 100. La impedancia transferida al primario (que es el cable grueso que transporta la corriente que desea medir) se transforma en una impedancia mucho más baja por la relación de vueltas al cuadrado.

Una resistencia de carga de 100 ohmios se vería como 10 mili ohmios en el primario. Estos 10 mili ohmios totalmente inundan (o al menos están destinados a un CT bien diseñado) todas las corrientes de magnetización y hacen que el devanado de entrada primario del CT parezca una resistencia de 0.01 ohm (en este ejemplo).

La resistencia que se ve en el primario es la relación de vueltas al cuadrado que transforma la resistencia de carga 100R en 0.01 ohmios.

Para 1 A RMS que fluye a través del primario (también conocido como la resistencia de carga transformada) hay una caída de voltios de 0.01 voltios RMS y en el secundario esto se ve como un voltaje que es 100 veces mayor a 1V RMS.

Si eliminó la resistencia de carga, no obtiene mágicamente un voltaje infinito, pero sí obtiene un voltaje significativamente mayor: esto está limitado / limitado por la inductancia de magnetización del cable / núcleo primario en el que está midiendo la corriente. Esta inductancia podría ser de 1 mH y , a 50 Hz, tiene una impedancia de 0.314 ohmios. Con un flujo de 1 amp (y sin carga) habrá un voltaje de 0.314 voltios RMS en el primario y 31.4 V RMS en el secundario.

El punto central de los CT es que "transforman la impedancia" la resistencia de carga a un valor muy pequeño que reduce numéricamente la inductancia de magnetización del primario; esto significa que puede olvidarse en gran medida del efecto de impedancia magnética y considerar un CT como una corriente real transformador.

Sin una carga secundaria, debido a la inductancia de magnetización, nunca se obtienen más de unas pocas decenas de voltios a unos cientos de voltios en la mayoría de los TC de circuito abierto. No descarto que pueda producir quizás mil voltios en una TC oscura, pero ¿por qué un fabricante se tomaría la molestia de hacer que la inductancia de magnetización (y, por lo tanto, la permeabilidad del núcleo) sea tan alta? Eso no tiene sentido económico.

Al medir la corriente a través de su hervidor de agua, elija el cable con corriente o el cable neutro: la alimentación a través de ambos no da lectura porque las corrientes fluyen en direcciones opuestas y los campos magnéticos se cancelan.

EDITAR sección

El CT en cuestión es 1: 2000 con una resistencia de carga de 1 ohm incorporada, por lo tanto, produce 50 mV RMS cuando la corriente de entrada es de 100 A RMS. Ver extracto de la hoja de datos en cuestión: -

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Con una relación de vueltas de 2000, una resistencia de carga de 1 ohmio se transformará en una resistencia primaria de 0.25 micro ohmios. Debido a que el núcleo se declara como ferrita, es probable que la inductancia de magnetización primaria sea mucho menor que 1 mH como se indica en mi ejemplo anterior. Probablemente sea más como 10uH y, a 50Hz tendrá una impedancia de aproximadamente 3 miliohms. Eso está bien, por supuesto, porque el efecto de la resistencia de carga está en paralelo con esto y, cuando se refiere al primario, inunda totalmente la impedancia de 3 mili ohmios de la inductancia de magnetización.

— Andy alias
fuente

He leído algunas interesantes "¿por qué sale humo de mi CT?" mensajes :-). Y hace tiempo que tengo una caja de TC con las que todavía tengo que jugar, pero realmente quiero que sean toroides en macetas de 100 mm de diámetro, 45 mm de agujero central, 30 mm de alto con la etiqueta 250-300-400-500-600 / 0.1. es decir, 100 mA como en el caso anterior. Sospecho que querrás mantenerte alejado si alguna vez colocas 600A en el centro mientras la secundaria era O / C :-). Me dijeron que se usaron en un UPS trifásico grande del centro de datos de un banco. Los disipadores de calor son una obra de arte y utilizan dispositivos modulares masivos de Trilington, cuyo tiempo se ha ido realmente.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon mi sospecha es que el humo podría deberse a la saturación del núcleo (sobrecalentamiento rápido o eventual) debido a la corriente primaria que fluye a través de la inductancia magnética cuando se eliminó la carga.

— Andy, también conocido como

Tendré que hacer algunas medidas :-). Aumente lentamente la resistencia de carga mientras monitorea el resultado O ejecute OC y ejecute Iin con una variante, etc.

— Russell McMahon

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¿Cómo puede un transformador producir una corriente proporcional si no tiene idea de la carga?

El transformador de corriente transforma la corriente.
Si la relación de vueltas es (por ejemplo, ), verá el tiempo actual el medido. Esta corriente fluirá a través de la resistencia de carga, por lo tanto, leerá un voltaje, la corriente del lado secundario multiplicada por la resistencia de carga. $N_p:N_s$ $1:100$ $\dfrac{N_p}{N_s}$

Si conecto una resistencia de 10Mohm a través de las conexiones, ¿obtendré 10M * 5mA = 50kV a través de la resistencia?

La resistencia de carga refleja el lado primario multiplicado por un coeficiente de . Dado que este coeficiente es demasiado pequeño en el transformador de corriente, proporciona una carga prácticamente nula en el lado medido y, por lo tanto, no deja caer voltaje sobre él. Pero, si coloca una resistencia de carga 10M y su relación de vueltas es 1: 100, la resistencia de carga reflejada se convierte en 1k . Su transformador ya no es un transformador de corriente; se convirtió en un transformador de voltaje. $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$
$\Omega$ $\Omega$

Esencialmente, la resistencia a la carga reflejada debe ser mucho mayor que la reactancia inductiva de magnetización del lado primario para una medición precisa. Un transformador de voltaje debe tener una inductancia de magnetización muy alta (idealmente infinita) para no extraer corriente sin carga, y un transformador de corriente debe tener muy poca inductancia de magnetización para tener muy poca caída de voltaje (idealmente cero) bajo resistencia de carga cero (carga). Pero tenga en cuenta que a medida que la resistencia a la carga reflejada aumenta, su transformador tendrá más caída de voltaje y se comportará más como un transformador de voltaje. No hay un borde afilado entre un transformador de voltaje y corriente. Lee esta respuesta .

— hkBattousai
fuente

No estoy de acuerdo con sus comentarios acerca de la inductancia magnética (la impedancia de esto aún debe ser alta para evitar errores de medición), la resistencia de carga transformada (y muy pequeña) en el primario debe ser significativamente menor que la impedancia magnética.

— Andy aka

De acuerdo con Andy.

— diverger

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"¿Cómo puede un transformador producir una corriente proporcional si no tiene idea de la carga? Si conecto una resistencia de 10Mohm a través de las conexiones, ¿obtendré 10M * 5mA = 50kV a través de la resistencia?"

Teóricamente si. Es por eso que siempre debe cargar o acortar el secundario de un transformador de corriente. Si no lo hace, corre el riesgo de destruir el transformador.

"¿Cual es correcta?". Solo el fabricante puede responder esa pregunta.

Si tiene un puente o medidor LCR, podrá verificar si el dispositivo tiene una resistencia de carga interna. Como mide solo 5uA, es probable que tenga uno, ya que desvía la corriente a través de su medidor, lo que explica la baja lectura.

Causa de alta sec. voltaje:

1) Transformador de corriente:

Imagen de un transformador de corriente sin un secundario como el de aquí.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Obviamente, esto sería simplemente un inductor. Como generalmente solo hay 1 devanado en un TC, la inductancia de este toroide sería:

L = \frac{μ \times N ² \times A_{c o r e}}{2 \times π \times r}

$L = \frac{μ×N²×A_{core}}{2×π×r}$

Un toroide con μ = 2.5 × 10−2, un diámetro de núcleo de 2 cm y un diámetro exterior de 3 cm funcionaría como:

L = \frac{2.5 \times 10^{- 2} \times 1 \times 7.01 \times 10^{- 4}}{2 \times π \times 0.01} = 0.28 m H

$L = \frac{2.5×10^{−2}×1×7.01×10^{−4}}{2×π×0.01} = 0.28mH$ @ 50Hz esto representa una impedancia de 0.08Ω o una caída de voltaje de 8.8 V @ 100A. Si instalamos un secundario con las mismas especificaciones que el CT en la hoja de datos, relación 1: 2000, el voltaje secundario resultante es:

U_{s} = 2000 \times 8.8 = 17.6 k V!!!!

$U_s = 2000×8.8 = 17.6kV !!!!$

Si acorta el flujo magnético secundario como resultado de esta corriente secundaria, se opone al flujo causado por la corriente primaria, cancelando efectivamente (al menos para un transformador ideal) la inductancia desde una perspectiva primaria. Dado que la impedancia es baja en comparación con la impedancia de carga (230 VCA a 100 A de carga es 2.3Ω, que es aproximadamente 30 × la impedancia del TC), el efecto sobre la corriente en el circuito es insignificante.

2) transformador de voltaje:

¿Por qué es esto diferente para un transformador de voltaje?

Imagine un transformador de voltaje sin carga con una relación de vueltas de 1: 1 en ese mismo núcleo toroidal. Este VT tendría una inductancia primaria de o 880Ω @ 50Hz.

L = \frac{2.5 \times 10^{- 2} \times 10000 \times 7.01 \times 10^{- 4}}{2 \times π \times 0.01} = 2.8 H

$L = \frac{2.5×10^{−2}×10000×7.01×10^{−4}}{2×π×0.01} = 2.8H$

Si uno carga el secundario, el flujo opuesto reduce la impedancia primaria de la misma manera que el CT, sin embargo, en este caso, la impedancia del VT constituye la mayoría de la impedancia del circuito completo, lo que resulta en un aumento proporcional en la corriente primaria cancelando el efecto de el mostrador Φ.

— Ambiorix
fuente