Un trasformatore di corrente produce una tensione o una corrente proporzionale?

Ho comprato un trasformatore di corrente che assomiglia a quello qui sotto:

Scheda dati

Ho avvolto il trasformatore attorno al mio bollitore da 10A e ho misurato i valori usando il mio multimetro.

• Misurazione della tensione CA, ho misurato 10mV (secondo la scheda tecnica dovrei ottenere 5mV ...)
• Quando l'ho collegato per misurare la corrente AC, non leggevo quasi nulla (~ 5uA)

Da Wikipedia,

un trasformatore di corrente produce una corrente ridotta accuratamente proporzionale alla corrente nel circuito.

Come può un trasformatore produrre una corrente proporzionale se non ha idea del carico? Se collego una resistenza da 10Mohm attraverso le connessioni, otterrò 10M * 5mA = 50kV attraverso la resistenza?

L'etichettatura suggerisce che dovrei ottenere una corrente proporzionale, ma il foglio dati indica la tensione di uscita. Che è corretto?

Il morsetto DEVE aggirare solo UNO dei due "fili attivi", NON attorno all'intero cavo.

Aggiungi 100 Ohm attraverso l'uscita.
Prevedere 1 Volt per ingresso 20A.
Vedi sotto.

Come può un trasformatore produrre una corrente proporzionale se non ha idea del carico? Se collego una resistenza da 10Mohm attraverso le connessioni, otterrò 10M * 5mA = 50kV attraverso la resistenza?

SÌ proverà a fare 50 kV, proprio come hai calcolato. Ma prima di allora potresti ottenere archi, fumo, fiamme e divertimento. Per limitare il divertimento, probabilmente ha zener back to back classificati a circa 20V all'interno.

NON FUNZIONARE SENZA RESISTORE ESTERNO di 100 Ohm o meno.

NON

Quello è un 100A / 0,050 A = 2000: 1 CT (trasformatore di corrente). È progettato per avere ~~ <= 5V in uscita con Iin = max nominale.
Man mano che rende attuale, è necessario convertirlo in tensione aggiungendo un rout di "resistenza di carico" in uscita.
Per 5 V a 100 A, poiché ciò fornisce 50 mA in uscita
R = V / I = 5 V / 0,050 A = 100 Ohm.
Ciò fornisce 5 V a 100 A in e, ad esempio, 1 V a 20 A in ecc. Per un singolo giro primario = - filo attraverso il nucleo.

Man mano che aumenti Vout, inizi a saturare il nucleo. Mantenere Vout sensibilmente basso migliora la linearità.

Lettura pesante ma utile:

SCT 30A CT versione corrente inferiore della tua.

Membri della famiglia. Il tuo è come quello in alto a sinistra nella tabella MA con un'uscita da 50 mA. .

Le USCITE DI TENSIONE funzionano ESATTAMENTE allo stesso modo tranne per il fatto che il "resistore burbedn" è già incluso nel CT.

Yeeha !!!

Un CT (trasformatore di corrente) è un "trasformatore ordinario" utilizzato in modo insolito.

Di solito vengono utilizzati con un "primario a un giro" che viene prodotto facendo passare un filo attraverso il foro nel nucleo. Con i CT in "modalità corrente", con un primario a 1 giro forniscono la corrente minore dichiarata all'uscita quando la corrente maggiore dichiarata scorre nel primario a un giro. Per 1 100 A: trasformatore da 50 mA il primario ha 1 giro e il secondario ha
1 x 100 A / 0,050 A = 2000 giri.

Non c'è magia - solo riorganizzazione del cervello.

Per un trasformatore senza perdita ideale con rapporto di giri 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- nota dentro e fuori scambiati
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Se non sei soddisfatto delle 5 formule precedenti, accettale come standard o esci da Google.
Una volta felice, procedi. Non abbiamo problemi a credere a queste equazioni (forse con una piccola cifra) MA mancano le implicazioni.

Di solito impostiamo Vin e Vout e lasciamo che la corrente si adegui come necessario.

MA con lo stesso trasformatore lascia invece impostare Iin e Rload e N e vedere cosa puoi derivare.

Più tardi ...

Un CT è un trasformatore di tensione e ha un rapporto di giri. Questo rapporto di virata potrebbe essere 1: 100 o 1: 1000 o altro. Quindi, esaminiamo cosa succede quando un trasformatore di tensione viene utilizzato come trasformatore di impedenza (come quando viene utilizzato come CT).

Supponiamo che tu abbia una resistenza di carico da 100 ohm e il rapporto di rotazione sia 1: 100. L'impedenza trasferita sul primario (che è il filo spesso che trasporta la corrente che si desidera misurare) viene trasformata in un'impedenza molto più bassa dal rapporto di giri al quadrato.

Un resistore di carico da 100 ohm apparirebbe come 10 milli ohm sul primario. Questo 10 milli ohm sommerge totalmente (o almeno è destinato a un CT ben progettato) tutte le correnti di magnetizzazione e rende affidabile l'avvolgimento di ingresso primario del CT come una resistenza da 0,01 ohm (in questo esempio).

La resistenza vista sul primario è il rapporto di giri al quadrato che trasforma la resistenza di carico 100R in 0,01 ohm.

Per 1 A RMS che fluisce attraverso il primario (noto anche come resistore di carico trasformato) si verifica una caduta di volt di 0,01 volt RMS e sul secondario questo è visto come una tensione 100 volte superiore a 1 V RMS.

Se hai rimosso il resistore di carico non ottieni magicamente una tensione infinita ma ottieni una tensione significativamente maggiore - questo è limitato / limitato dall'induttanza di magnetizzazione del filo / core primario in cui stai misurando la corrente. Questa induttanza potrebbe essere 1mH e , a 50 Hz, questo ha un'impedenza di 0,314 ohm. Con 1 amp di flusso (e nessun carico) ci sarà una tensione di 0,314 volt RMS sul primario e 31,4 V RMS sul secondario.

Il punto sui CT è che "impediscono di trasformare" la resistenza di carico fino a un valore molto piccolo che sommerge numericamente l'induttanza di magnetizzazione del primario - questo significa che puoi in gran parte dimenticare l'effetto di impedenza magnetica e considerare un CT come una vera corrente trasformatore.

Senza un onere secondario, a causa dell'induttanza di magnetizzazione, non si arriva mai veramente più di qualche decina di volt a qualche centinaio di volt sulla maggior parte dei CT a circuito aperto. Non escludo che tu possa produrre forse un migliaio di volt su qualche oscura CT, ma perché un produttore dovrebbe preoccuparsi di rendere l'induttanza di magnetizzazione (e quindi la permeabilità del nucleo) così alta. Non ha senso economico.

Quando si misura la corrente attraverso il bollitore, scegliere il filo sotto tensione o il filo neutro - l'alimentazione di entrambi attraverso non fornisce alcuna lettura perché le correnti scorrono in direzioni opposte e i campi magnetici si annullano.

Sezione EDIT

Il CT in questione è 1: 2000 con una resistenza di carico integrata da 1 ohm, quindi produce 50mV RMS quando la corrente di ingresso è 100A RMS. Vedi estratto dalla scheda tecnica in questione: -

Con un rapporto di giri di 2000, una resistenza di carico da 1 ohm si trasformerà in una resistenza primaria di 0,25 micro ohm. Poiché il nucleo è dichiarato ferrite, è probabile che l'induttanza di magnetizzazione primaria sia molto inferiore a 1 mH, come indicato nel mio esempio sopra. Probabilmente è più simile a 10uH e, a 50Hz avrà un'impedenza di circa 3 milliohm. Va bene ovviamente perché l'effetto della resistenza di carico è in parallelo con questo e, quando riferito al primario, inonda totalmente l'impedenza di 3 milli ohm dell'induttanza di magnetizzazione.

Come può un trasformatore produrre una corrente proporzionale se non ha idea del carico?

Il trasformatore di corrente trasforma la corrente.
Se il rapporto di virata è$N_p:N_s$ (per esempio; $1:100$), vedrai la corrente $\dfrac{N_p}{N_s}$tempo quello misurato. Questa corrente scorrerà attraverso la resistenza di carico, quindi leggerai una tensione, la corrente del lato secondario moltiplicata per la resistenza di carico.

Se collego una resistenza da 10Mohm attraverso le connessioni, otterrò 10M * 5mA = 50kV attraverso la resistenza?

La resistenza di carico riflette il lato primario moltiplicato per un coefficiente di $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$. Poiché questo coefficiente è troppo piccolo nel trasformatore di corrente, fornisce un carico praticamente nullo sul lato misurato e quindi non fa cadere la tensione su di esso.
Ma se metti un 10M$\Omega$ resistenza di carico e il tuo rapporto di virata è 1: 100, la resistenza di carico riflessa diventa 1k$\Omega$. Il tuo trasformatore non è più un trasformatore di corrente; è diventato un trasformatore di tensione.

In sostanza, la resistenza al carico riflessa dovrebbe essere molto più elevata della reattanza induttiva magnetizzante lato primario per una misurazione precisa. Un trasformatore di tensione deve avere un'induttanza magnetizzante molto elevata (idealmente infinita) per non assorbire corrente senza carico, e un trasformatore di corrente deve avere un'induttanza magnetizzante molto ridotta per avere una caduta di tensione molto bassa (idealmente zero) sotto resistenza a carico zero (carico). Tuttavia, tieni presente che quando la resistenza di carico riflessa diventa più alta, il tuo trasformatore avrà più caduta di tensione e si comporterà più come un trasformatore di tensione. Non esiste un bordo netto tra un trasformatore di tensione e corrente. Leggi questa risposta .

• "Come può un trasformatore produrre una corrente proporzionale se non ha idea del carico? Se collego una resistenza da 10Mohm attraverso le connessioni, otterrò 10M * 5mA = 50kV attraverso la resistenza?"

Teoricamente si. Ecco perché devi sempre caricare o accorciare il secondario di un trasformatore di corrente. Se non lo fai, rischi di distruggere il trasformatore.

• "Che è corretto?". Solo il produttore può rispondere a questa domanda.

Se si dispone di un bridge o misuratore LCR, è possibile verificare se il dispositivo ha effettivamente una resistenza di carico interna. Dato che si misurano solo 5uA, è probabile che ne abbia uno in quanto devia la corrente attraverso il misuratore, il che spiega la lettura bassa.

• Causa dell'alta sec. voltaggio:

1) Trasformatore di corrente:

Immagina un trasformatore di corrente senza un secondario come quello qui.

Questo ovviamente sarebbe semplicemente un induttore. Dal momento che generalmente si parla solo 1 avvolgimento in un CT, l'induttanza di questo toroide sarebbe:

Un toroide con μ = 2,5 × 10−2, un diametro del nucleo di 2 cm e un diametro esterno di 3 cm funzionerebbe come:

Se si cortocircuita il flusso magnetico secondario a seguito di questa corrente secondaria, si oppone al flusso causato dalla corrente primaria, annullando efficacemente (almeno per un trasformatore ideale) l'induttanza da una prospettiva primaria. Poiché l'impedenza è bassa rispetto all'impedenza di carico (il carico 230VAC @ 100A è 2,3Ω, che è circa 30 × l'impedenza CT), l'effetto sulla corrente nel circuito è trascurabile.

2) Trasformatore di tensione:

Perché è diverso per un trasformatore di tensione?

Immagina un trasformatore di tensione senza carico con un rapporto di giri di 1: 1 sullo stesso nucleo toroidale. Questo VT avrebbe un'induttanza primaria di

Se si carica il secondario, il flusso opposto riduce l'impedenza primaria allo stesso modo del CT, tuttavia in questo caso l'impedenza del VT costituisce la maggior parte dell'intera impedenza del circuito con conseguente aumento proporzionale della corrente primaria annullando l'effetto di il contatore Φ.