Um transformador de corrente produz uma tensão ou corrente proporcional?

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Comprei um transformador de corrente que se parece com o abaixo:

insira a descrição da imagem aqui

Enrolei o transformador em volta da chaleira 10A e medi os valores usando meu multímetro.

Medindo a tensão CA, medi 10mV (de acordo com a ficha técnica, eu deveria estar recebendo 5mV ...)
Quando o conectei para medir a corrente alternada, estava lendo quase nada (~ 5uA)

Na wikipedia,

um transformador de corrente produz uma corrente reduzida exatamente proporcional à corrente no circuito.

Como um transformador pode produzir uma corrente proporcional se não tem idéia da carga? Se eu conectar um resistor de 10Mohm nas conexões, receberei 10M * 5mA = 50kV no resistor?

A etiqueta sugere que eu deveria obter uma corrente proporcional, mas a folha de dados indica a tensão de saída. Qual é correto?

transformer current-transformer

— tgun926
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"Enrolei o transformador em volta da chaleira 10A:" A soma da corrente que passa pelo CT é (espero) zero. Ou seja, a qualquer momento, a corrente na chaleira através de um fio é igual à corrente fora da chaleira através do outro fio. Portanto, o resultado zero é esperado. Como mencionado abaixo: "o grampo DEVE girar em torno de UM dos dois" fios vivos "apenas". Na verdade, esse é o princípio dos disjuntores de terra (em todas as casas) - se a soma da corrente não for zero, alguma corrente estará escapando para outra coisa, como um ser humano, que poderia matá-los. Que bom que você tem uma corrente (quase) zero !!

— Reversed Engineer

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O grampo DEVE girar apenas em um dos dois "fios ativos" - NÃO em todo o cabo.

Adicione 100 Ohms na saída.
Espere 1 volt por entrada de 20A.
Ver abaixo.

Como um transformador pode produzir uma corrente proporcional se não tem idéia da carga? Se eu conectar um resistor de 10Mohm nas conexões, receberei 10M * 5mA = 50kV no resistor?

SIM, ele tentará fazer 50 kV, exatamente como você calculou. Mas antes disso, você pode ficar em arco, fumaça, chamas e diversão. Para limitar sua diversão, provavelmente tem zeners consecutivos classificados em cerca de 20V no interior.

NÃO OPERE SEM RESISTOR EXTERNO de 100 Ohms ou menos.

NÃO

Isso é um 100A / 0,050 A = 2000: 1 CT (transformador de corrente). Ele é projetado para ter ~~ <= 5V na saída com Iin = capacidade máxima.
Como atualiza, você deve convertê-lo em voltagem adicionando uma rota de "resistor de carga" de saída.
Para 5V a 100 A, como isso dá 50 mA de saída
R = V / I = 5V / 0,050A = 100 Ohms.
Isso fornece 5V a 100 A in, e por exemplo, 1V a 20A in etc para um único giro primário = - fio através do núcleo.

À medida que você aumenta o Vout, você começa a saturar o núcleo. Manter Vout sensivelmente baixo aprimora a linearidade.

Leitura pesada, mas útil:

SCT 30A CT versão atual mais baixa.

Membros da família. A sua é igual à do canto superior esquerdo da tabela, com uma saída de 50 mA classificada. .

As saídas de tensão funcionam EXATAMENTE da mesma forma, exceto que o "resistor de ruptura" já está incluído no interior do TC.

insira a descrição da imagem aqui

Yeeha !!!

Um CT (transformador de corrente) é um "transformador comum" usado de maneira incomum.

Eles geralmente são usados com um "primário de uma volta", produzido através da passagem de um fio pelo orifício do núcleo. Nos TCs de "modo de corrente", com um primário de 1 volta, eles fornecem a corrente menor declarada na saída quando a corrente maior declarada flui no primeiro turno. Para 1 transformador 100A: 50 mA, o primário possui 1 turno e o secundário possui
1 x 100A / 0,050A = 2000 turnos.

Não há mágica - apenas reorganização do cérebro.

Para um transformador sem perdas ideal com taxa de espiras de 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- observe as
entradas e saídas trocadas Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Carga .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Carga / N .... 5

Se você não estiver satisfeito com as cinco fórmulas acima, aceite-as como padrão ou saia do seu Google.
Uma vez feliz, prossiga. Não temos dificuldade em acreditar nessas equações (talvez com um pouco de imaginação), mas perdemos as implicações.

Normalmente, definimos Vin e Vout e deixamos a corrente ajustar conforme necessário.

MAS, com o transformador idêntico, vamos definir Iin e Rload e N e ver o que você pode derivar.

Mais tarde ...

— Russell McMahon
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Os avisos de segurança de Russell são uma das minhas coisas favoritas neste site.

— Greg d'Eon

Haveria algum problema em particular, incluindo um zener de extremidade dupla com fio em série e um resistor permanentemente conectados a um transformador de corrente, se o zener não conduzir de maneira apreciável na tensão operacional pretendida? Eu acho que os transformadores atuais com plugues devem incluir algum tipo de carga permanente por razões de segurança.

— Supercat 28/01

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@supercat - Eu acho que a maioria dos pequenos TCs no mercado com classificação de saída atual já possui zeners internos consecutivos - incluindo este. Eu observei "... Para limitar sua diversão, provavelmente há zeners consecutivos classificados em cerca de 20V por dentro". Isso se baseia na referência que citei e em outros comentários semelhantes em outros lugares.

— Russell McMahon

A fixação de vários fios é útil - permite medir a diferença de corrente entre os fios.

— ThreePhaseEel 29/01

@ThreePhaseEel ... para um intervalo restrito de valores de "útil" :-). Talvez eu ache útil e certamente o achará interessante (como tudo é), mas a maioria dos usuários usa um CT para os usos que a maioria dos usuários usá-los para encontrar tais exoticaeria muito inseguro. Como eu sei, você sabe.

— Russell McMahon

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Um CT é um transformador de tensão e possui uma taxa de espiras. Essa taxa de turnos pode ser de 1: 100 ou 1: 1000 ou o que for. Então, vamos examinar o que acontece quando um transformador de tensão é usado como transformador de impedância (como é usado como um CT).

Digamos que você tenha um resistor de carga de 100 ohm e a taxa de voltas seja de 1: 100. A impedância transferida para o primário (esse é o fio grosso que carrega a corrente que você deseja medir) é transformada em uma impedância muito menor pela razão de espiras ao quadrado.

Um resistor de carga de 100 ohm pareceria 10 mili ohms no primário. Esses 10 mili ohms inundam totalmente (ou pelo menos se destinam a um TC bem projetado) todas as correntes de magnetização e fazem com que o enrolamento de entrada principal do TC seja parecido com um resistor de 0,01 ohm (neste exemplo).

A resistência observada no primário é a taxa de espiras ao quadrado, transformando o resistor de carga 100R em 0,01 ohms.

Para 1 A RMS que flui através do primário (também conhecido como resistor de carga transformado), há uma queda de volt de 0,01 volts RMS e, no secundário, isso é visto como uma voltagem 100 vezes maior a 1 V RMS.

Se você removeu o resistor de carga, você não recebe magicamente uma tensão infinita, mas uma tensão significativamente maior - isso é limitado / limitado pela indutância de magnetização do fio / núcleo primário em que você está medindo a corrente. Essa indutância pode ser de 1mH e , a 50 Hz, isso tem uma impedância de 0,314 ohms. Com fluxo de 1 amp (e sem carga), haverá uma tensão de 0,314 volts RMS no primário e 31,4 V RMS no secundário.

O ponto principal dos TCs é que eles "impedem a transformação" do resistor de carga em um valor muito pequeno que inverte numericamente a indutância de magnetização do primário - isso significa que você pode esquecer amplamente o efeito da impedância magnética e considerar um CT como uma corrente verdadeira transformador.

Sem uma carga secundária, devido à indutância da magnetização, você nunca consegue mais do que algumas dezenas de volts a algumas centenas de volts na maioria dos TCs em circuito aberto. Não estou descartando que você possa produzir talvez mil volts em algum CT obscuro, mas por que um fabricante se daria ao trabalho de tornar a indutância de magnetização (e, portanto, a permeabilidade do núcleo) tão alta? Isso não faz sentido econômico.

Ao medir a corrente através da chaleira, escolha o fio ativo ou o neutro - a alimentação através de ambos não fornece leitura porque as correntes estão fluindo em direções opostas e os campos magnéticos são cancelados.

Editar seção

O CT em questão é 1: 2000 com um resistor de carga embutido de 1 ohm, portanto, produz 50mV RMS quando a corrente de entrada é 100A RMS. Ver extrato da folha de dados em questão: -

insira a descrição da imagem aqui

Com uma taxa de espiras de 2000, um resistor de carga de 1 ohm se transforma em uma resistência primária de 0,25 micro ohms. Como o núcleo é declarado como ferrita, é provável que a indutância de magnetização primária seja muito menor que 1mH, como indicado no meu exemplo acima. Provavelmente é mais parecido com 10uH e, a 50Hz, terá uma impedância de cerca de 3 miliohms. Tudo bem, é claro, porque o efeito do resistor de carga é paralelo a isso e, quando se refere ao primário, inverte totalmente a impedância de 3 mili ohms da indutância de magnetização.

— Andy aka
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Eu li alguns interessantes "por que a fumaça sai do meu CT?" Postagens :-). E há muito tempo tenho uma caixa de TCs com os quais ainda não brinco, mas realmente quero que sejam toróides envasados com 100 mm de diâmetro, furo central de 45 mm e 30 mm de altura, rotulados 250-300-400-500-600 / 0,1. ou seja, 100 mA como acima. Eu suspeito que você gostaria de ficar claro, se alguma vez colocar 600A no centro, enquanto o secundário era O / C :-). Eles foram usados em um grande no-break trifásico do data center de um banco, disseram-me. Os dissipadores de calor são uma obra de arte e usam enormes dispositivos modulares da Trilington - cujo tempo já passou.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon minha suspeita é que a fumaça possa ser causada pela saturação do núcleo (superaquecimento rápido ou eventual) devido à corrente primária que flui através da indutância magnética quando a carga foi removida.

— Andy aka

Vou ter que fazer algumas medições :-). Aumente lentamente a resistência da carga ao monitorar o resultado OU execute o OC e execute o Iin com uma variação etc.

— Russell McMahon

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Como um transformador pode produzir uma corrente proporcional se não tem idéia da carga?

O transformador de corrente transforma a corrente.
Se a taxa de espiras for $N_p:N_s$ (por exemplo; $1:100$ ), você verá o atual $\dfrac{N_p}{N_s}$ tempo aquele medido. Esta corrente fluirá através do resistor de carga; portanto, você lerá uma tensão; a corrente do lado secundário multiplicará o resistor de carga.

Se eu conectar um resistor de 10Mohm nas conexões, receberei 10M * 5mA = 50kV no resistor?

O resistor de carga reflete o lado primário multiplicado por um coeficiente de $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$ . Como esse coeficiente é muito pequeno no transformador de corrente, ele fornece carga praticamente nula no lado medido e, portanto, não reduz a tensão nele.
Mas, se você colocar um 10M $\Omega$ resistor de carga e sua taxa de voltas é de 1: 100, o resistor de carga refletido se torna 1k $\Omega$ . Seu transformador não é mais um transformador de corrente; tornou-se um transformador de tensão.

Essencialmente, a resistência refletida da carga deve ser muito maior que a reatância indutiva magnetizante do lado primário para uma medição precisa. Um transformador de tensão deve ter uma indutância de magnetização muito alta (idealmente infinita) para extrair nenhuma corrente sem carga, e um transformador de corrente deve ter muito pouca indutância de magnetização para ter uma queda de tensão muito pequena (idealmente zero) sob resistor de carga zero (carga). Mas lembre-se de que, à medida que a resistência à carga refletida se torna mais alta, seu transformador terá mais queda de tensão e se comportará mais como um transformador de tensão. Não há borda nítida entre um transformador de tensão e corrente. Leia esta resposta .

— hkBattousai
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Não concordo com seus comentários sobre a indutância magnética - a impedância ainda deve ser alta para evitar erros de medição - a resistência de carga transformada (e muito pequena) no primário deve ser significativamente menor que a impedância magnética.

— Andy aka

Concordo com Andy.

— diverger

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"Como um transformador pode produzir uma corrente proporcional se não tem idéia da carga? Se eu conectar um resistor de 10Mohm nas conexões, receberei 10M * 5mA = 50kV no resistor?"

Teoricamente sim. É por isso que você sempre deve carregar ou reduzir o secundário de um transformador de corrente. Se você não fizer isso, corre o risco de destruir o transformador.

"Qual é correto?". Somente o fabricante pode responder a essa pergunta.

Se você possui uma ponte ou medidor de LCR, poderá verificar se o dispositivo realmente possui um resistor de carga interno. Como você mede apenas 5uA, é possível que ele tenha uma, pois desviará a corrente através do medidor, o que explica a baixa leitura.

Causa de segundo alto. Voltagem:

1) Transformador de corrente:

Imagem de um transformador de corrente sem um secundário como o aqui.

insira a descrição da imagem aqui

Obviamente, isso seria simplesmente um indutor. Como geralmente existe apenas 1 enrolamento em um CT, a indutância desse toróide seria:

eu = \frac{μ \times N ² \times {UMA}_{c o r e}}{2 \times π \times r}

$L = \frac{μ×N²×A_{core}}{2×π×r}$

Um toróide com μ = 2,5 × 10−2, um diâmetro de núcleo de 2 cm e 3 cm de diâmetro externo funcionaria da seguinte forma:

eu = \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 isso representa uma impedância de 0,08Ω ou uma queda de tensão de 8,8V @ 100A. Se instalarmos um secundário com as mesmas especificações do CT na folha de dados, proporção 1: 2000, a tensão secundária resultante será:

{você}_{s} = 2000 \times 8,8 = 17,6 k V!!!!

$U_s = 2000×8.8 = 17.6kV !!!!$

Se você reduzir o fluxo magnético secundário como resultado dessa corrente secundária, opõe-se ao fluxo causado pela corrente primária, cancelando efetivamente (pelo menos para um transformador ideal) a indutância de uma perspectiva primária. Como a impedância é baixa em comparação com a impedância de carga (a carga de 230VAC a 100A é de 2,3Ω, que é aproximadamente 30 × a impedância do TC), o efeito na corrente no circuito é insignificante.

2) Transformador de tensão:

Por que isso é diferente para um transformador de tensão?

Imagine um transformador de tensão sem carga com uma taxa de espiras de 1: 1 no mesmo núcleo toróide. Este TV teria uma indutância primária de

eu = \frac{2.5 \times 10^{- 2} \times 10000 \times 7.01 \times 10^{- 4}}{2 \times π \times 0,01} = 2.8 H

$L = \frac{2.5×10^{−2}×10000×7.01×10^{−4}}{2×π×0.01} = 2.8H$ ou 880Ω a 50Hz.

Se alguém sobrecarrega o secundário, o fluxo oposto reduz a impedância primária da mesma maneira que o TC; entretanto, neste caso, a impedância do VT compõe a maioria de toda a impedância do circuito, resultando em um aumento proporcional da corrente primária, cancelando o efeito de o contador Φ.

— Ambiorix
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