Apakah transformator arus menghasilkan tegangan atau arus proporsional?

8

Saya membeli transformator saat ini yang terlihat seperti di bawah ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

Saya membungkus transformator di sekitar ketel 10A saya, dan mengukur nilai menggunakan multimeter saya.

Mengukur Tegangan AC, saya mengukur 10mV (menurut datasheet saya harus mendapatkan 5mV ...)
Ketika saya menghubungkannya untuk mengukur arus AC, saya hampir tidak membaca apa-apa (~ 5uA)

Dari wikipedia,

transformator arus menghasilkan arus yang dikurangi secara akurat sebanding dengan arus dalam rangkaian.

Bagaimana transformator dapat menghasilkan arus proporsional jika tidak tahu tentang beban? Jika saya menghubungkan resistor 10Mohm di seluruh koneksi, apakah saya akan mendapatkan 10M * 5mA = 50kV di resistor?

Pelabelan menyarankan saya harus mendapatkan arus proporsional, tetapi datasheet menyatakan tegangan output. Yang mana yang benar?

transformer current-transformer

— tgun926
sumber

"Saya membungkus trafo di sekitar ketel 10A saya:" Jumlah arus yang melewati CT adalah (semoga) nol. Yaitu setiap saat, arus ke ketel melalui satu kabel sama dengan arus keluar dari ketel melalui kabel lainnya. Jadi hasil nol diharapkan. Seperti disebutkan di bawah ini: "penjepit HARUS pergi sekitar SALAH satu dari dua" kabel hidup "saja". Ini sebenarnya adalah prinsip pemutus kebocoran bumi (di setiap rumah) - jika jumlah arus tidak nol, sebagian arus keluar ke sesuatu yang lain misalnya manusia, yang dapat membunuh mereka. Senang Anda mendapat (hampir) nol saat ini !!

— Insinyur Terbalik

19

Penjepit HARUS pergi sekitar SATU dari dua "kabel hidup" saja - TIDAK di seluruh kabelnya.

Tambahkan 100 Ohm di output.
Harapkan 1 Volt per input 20A.
Lihat di bawah.

Bagaimana transformator dapat menghasilkan arus proporsional jika tidak tahu tentang beban? Jika saya menghubungkan resistor 10Mohm di seluruh koneksi, apakah saya akan mendapatkan 10M * 5mA = 50kV di resistor?

YA itu akan mencoba membuat 50 kV, seperti yang Anda hitung. Tapi sebelum itu Anda mungkin mendapatkan busur, asap, api dan kesenangan. Untuk membatasi kesenangan Anda, mungkin zeners ini memiliki nilai 20V di dalam.

JANGAN DIOPERASIKAN TANPA RESISTOR EKSTERNAL 100 Ohm atau kurang.

TIDAK

Itu adalah 100A / 0,050 A = 2000: 1 CT (transformator arus). Ini dirancang untuk memiliki ~~ <= 5V pada output dengan nilai Iin = maks.
Saat ini membuat ANDA harus mengkonversikannya ke tegangan dengan menambahkan output "load resistor" Rout.
Untuk 5V pada 100 A, karena ini menghasilkan 50 mA
R = V / I = 5V / 0,050A = 100 Ohm.
Ini memberikan 5V pada 100 A in, dan misalnya 1V pada 20A di dll untuk satu putaran primer = - wire through core.

Ketika Anda meningkatkan Vout Anda mulai menjenuhkan inti. Menjaga Vout tetap masuk akal meningkatkan linearitas.

Bacaan yang tebal tapi bermanfaat:

SCT 30A CT versi Anda yang lebih rendah.

Anggota keluarga. Milik Anda seperti yang ada di kiri atas dalam tabel, TAPI 50 mA keluaran dinilai. .

VOLTAGE OUTPUT berfungsi sama persis kecuali bahwa "burbedn resistor" sudah termasuk di dalam CT.

masukkan deskripsi gambar di sini

Yeeha !!!

CT (current transformer) adalah "transformator biasa" yang digunakan dengan cara yang tidak biasa.

Mereka biasanya digunakan dengan "satu putaran primer" yang diproduksi dengan menjalankan kawat melalui lubang di inti. Dengan "mode saat ini" CT, dengan primer 1 belokan mereka memberikan arus yang dinyatakan lebih kecil pada output ketika arus yang dinyatakan lebih besar mengalir dalam primer satu belokan. Untuk 1 100A: 50 mA transformator primer memiliki 1 belokan dan sekunder memiliki
1 x 100A / 0,050A = 2000 putaran.

Tidak ada sihir - hanya menata ulang otak.

Untuk transformator lossless ideal dengan rasio belokan 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- note in dan out swapped
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Jika Anda tidak puas dengan 5 formula di atas, menerimanya sebagai standar atau keluar dari Google Anda.
Setelah bahagia, lanjutkan. Kami tidak kesulitan mempercayai persamaan ini (mungkin dengan sedikit mencari) TETAPI kehilangan implikasinya.

Kami biasanya mengatur Vin dan Vout dan membiarkan arus menyesuaikan sesuai kebutuhan.

TETAPI dengan transformator yang sama mari kita mengatur Iin dan Rload dan N dan melihat apa yang dapat Anda peroleh.

Nanti lagi ...

— Russell McMahon
sumber

4

Peringatan keselamatan Russell adalah salah satu hal favorit saya tentang situs ini.

— Greg d'Eon

Apakah akan ada masalah khusus termasuk zener seri ganda berkabel dan resistor yang disambungkan secara permanen ke trafo arus, jika zener tidak melakukan lumayan pada tegangan operasi yang dimaksudkan? Saya akan berpikir transformator saat ini dengan colokan harus mencakup beberapa bentuk beban permanen untuk alasan keamanan

— supercat

1

@ supercat - Saya pikir sebagian besar CT kecil di pasar yang dinilai saat ini sudah memiliki internal zeners back to back - termasuk yang ini. Saya mencatat "... Untuk membatasi kesenangan Anda, mungkin zeners itu memiliki nilai 20V di dalam. Itu berdasarkan referensi yang saya kutip dan komentar serupa lainnya di tempat lain.

— Russell McMahon

Menjepit sekitar beberapa kabel adalah berguna - itu membuat Anda pengukuran perbedaan di saat ini antara kabel.

— ThreePhaseEel

@ThreePhaseEel ... untuk rentang nilai "bermanfaat" terbatas :-). Saya mungkin menganggapnya berguna, dan pasti akan menganggapnya menarik (karena semuanya) tetapi sebagian besar pengguna menggunakan CT untuk penggunaan yang sebagian besar pengguna menggunakannya untuk menemukan exoticaeria seperti itu memang sangat tidak berguna. Seperti yang saya tahu, Anda tahu.

— Russell McMahon

7

CT adalah transformator tegangan dan memiliki rasio belitan. Rasio belokan ini mungkin 1: 100 atau 1: 1000 atau apa pun. Jadi, mari kita periksa apa yang terjadi ketika transformator tegangan digunakan sebagai transformator impedansi (seperti ketika digunakan sebagai CT).

Katakanlah Anda memiliki resistor beban 100 ohm dan rasio belokannya adalah 1: 100. Impedansi yang ditransfer ke primer (yaitu kawat tebal yang membawa arus yang ingin Anda ukur) diubah ke impedansi yang jauh lebih rendah oleh putaran-rasio-kuadrat.

Sebuah resistor beban 100 ohm akan terlihat seperti 10 mili ohm pada primer. Ini 10 mili ohm benar-benar rawa (atau setidaknya dimaksudkan untuk CT yang dirancang dengan baik) semua arus magnetisasi dan andal membuat gulungan input utama CT terlihat seperti resistor 0,01 ohm (dalam contoh ini).

Resistansi yang terlihat pada primer adalah putaran-rasio-kuadrat yang mengubah resistor beban 100R menjadi 0,01 ohm.

Untuk 1 RMS yang mengalir melalui primer (alias resistor beban yang ditransformasikan) ada penurunan volt RMS 0,01 volt dan pada sekunder ini terlihat sebagai tegangan yang 100 kali lebih tinggi pada 1V RMS.

Jika Anda melepaskan resistor beban, Anda tidak secara ajaib mendapatkan voltase tak terbatas tetapi Anda mendapatkan voltase yang jauh lebih besar - ini dibatasi / dibatasi oleh induktansi magnetisasi dari kawat / inti utama yang Anda ukur arusnya. Induktansi ini mungkin 1mH dan , pada 50 Hz, ini memiliki impedansi 0,314 ohm. Dengan 1 amp mengalir (dan tidak ada beban) akan ada tegangan 0,314 volt RMS pada primer dan 31,4 V RMS pada sekunder.

Inti dari CT adalah bahwa mereka "impedansi mengubah" resistor beban ke nilai yang sangat kecil yang secara numerik membengkokkan induktansi magnetisasi primer - ini berarti Anda sebagian besar dapat melupakan efek impedansi mag dan menganggap CT sebagai arus yang benar transformator.

Tanpa beban sekunder, karena induktansi magnetisasi, Anda tidak pernah benar-benar mendapatkan lebih dari beberapa puluh volt hingga beberapa ratus volt pada kebanyakan CT sirkit terbuka. Saya tidak mengesampingkan bahwa Anda dapat menghasilkan mungkin seribu volt pada beberapa CT yang tidak jelas, tetapi mengapa produsen harus bersusah payah membuat induktansi magnetisasi (dan karenanya permeabilitas inti) begitu tinggi. Itu tidak masuk akal secara ekonomi.

Saat mengukur arus melalui ketel Anda, pilih kabel hidup atau kabel netral - memberi makan kedua melalui tidak ada pembacaan karena arus mengalir di arah yang berlawanan dan bidang mag membatalkan.

Bagian EDIT

CT yang dimaksud adalah 1: 2000 dengan resistor beban 1 ohm inbuilt sehingga menghasilkan 50mV RMS ketika arus input adalah 100A RMS. Lihat ekstrak dari lembar data dalam pertanyaan: -

masukkan deskripsi gambar di sini

Dengan rasio belok 2000, resistor beban 1 ohm akan berubah menjadi resistansi utama 0,25 ohm mikro. Karena inti dinyatakan sebagai ferit kemungkinan induktansi magnetisasi utama jauh lebih rendah dari 1mH seperti yang diberikan dalam contoh saya di atas. Mungkin lebih seperti 10uH dan, pada 50Hz akan memiliki impedansi sekitar 3 miliohm. Itu tentu saja baik karena efek dari resistor beban paralel dengan ini dan, ketika disebut primer benar-benar menukar impedansi 3 mili ohm dari induktansi magnetisasi.

— Andy alias
sumber

Saya sudah membaca beberapa yang menarik, "mengapa asap keluar dari CT saya?" posting :-). Dan saya sudah lama memiliki sekotak CT yang belum saya mainkan tetapi benar-benar ingin itu pot toroid 100 mm dia, lubang tengah 45mm, tinggi 30mm berlabel 250-300-400-500-600 / 0,1. yaitu 100 mA seperti di atas. Saya menduga Anda ingin tetap jelas jika menempatkan 600A melalui pusat sementara yang kedua adalah O / C :-). Ini digunakan dalam UPS 3 fase besar dari pusat data bank, saya diberitahu. Heatsink adalah karya seni dan menggunakan perangkat Trilington modular besar - yang waktunya baik dan benar-benar hilang.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon kecurigaan saya adalah bahwa asap bisa disebabkan oleh saturasi inti (cepat atau akhirnya terlalu panas) karena arus primer mengalir melalui induktansi mag ketika beban telah dihapus.

— Andy alias

Saya harus melakukan beberapa pengukuran :-). Perlahan-lahan tingkatkan tahanan beban sambil memantau hasil ATAU jalankan OC dan jalankan Iin dengan variac dll.

— Russell McMahon

5

Bagaimana transformator dapat menghasilkan arus proporsional jika tidak tahu tentang beban?

Transformator arus mengubah arus.
Jika rasio belok adalah $N_p:N_s$ (misalnya; $1:100$ ), Anda akan melihat arus $\dfrac{N_p}{N_s}$ waktu yang diukur. Arus ini akan mengalir melalui resistor beban, oleh karena itu Anda akan membaca tegangan, arus sisi sekunder dikali resistor beban.

Jika saya menghubungkan resistor 10Mohm di seluruh koneksi, apakah saya akan mendapatkan 10M * 5mA = 50kV di resistor?

Resistor beban mencerminkan sisi primer dikalikan dengan koefisien $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$ . Karena koefisien ini terlalu kecil pada trafo arus, maka praktis tidak ada beban pada sisi yang diukur dan karenanya tidak menjatuhkan tegangan di dalamnya.
Tetapi, jika Anda menempatkan 10M $\Omega$ resistor beban dan rasio belokan Anda adalah 1: 100, resistor beban yang dipantulkan menjadi 1k $\Omega$ . Transformator Anda bukan transformator saat ini lagi; itu menjadi transformator tegangan.

Pada dasarnya, tahanan beban yang dipantulkan harus jauh lebih tinggi daripada sisi primer magnetisasi reaktansi induktif untuk pengukuran yang tepat. Trafo tegangan harus memiliki induktansi magnetisasi yang sangat tinggi (idealnya tidak terbatas) untuk menarik arus tanpa beban, dan transformator arus harus memiliki induktansi magnetisasi yang sangat kecil untuk memiliki penurunan tegangan yang sangat kecil (idealnya nol) di bawah resistor beban (beban). Tetapi, perlu diingat bahwa ketika tahanan beban yang dipantulkan menjadi lebih tinggi, transformator Anda akan memiliki lebih banyak drop tegangan dan akan berperilaku lebih seperti transformator tegangan. Tidak ada batas tajam antara tegangan dan transformator arus. Baca jawaban ini .

— hkBattousai
sumber

Saya tidak setuju dengan komentar Anda tentang induktansi mag - impedansi ini harus tetap tinggi untuk menghindari kesalahan pengukuran - resistansi beban yang diubah (dan sangat kecil) ke primer harus jauh lebih rendah daripada impedansi mag.

— Andy alias

Setuju dengan Andy.

— penyelam

3

"Bagaimana transformator dapat menghasilkan arus proporsional jika tidak tahu tentang beban? Jika saya menghubungkan resistor 10Mohm di seluruh koneksi, akankah saya mendapatkan 10M * 5mA = 50kV melintasi resistor?"

Secara teoritis ya. Itu sebabnya Anda harus selalu memuat atau mempersingkat sekunder dari transformator saat ini. Jika Anda gagal melakukannya, Anda berisiko menghancurkan transformator.

"Yang mana yang benar?". Hanya pabrikan yang bisa menjawab pertanyaan itu.

Jika Anda memiliki jembatan atau meter LCR Anda akan dapat memverifikasi apakah perangkat memang memiliki resistor beban internal. Karena Anda hanya mengukur kemungkinan 5uA, ia memiliki satu karena shunts arus melalui meter Anda, yang menjelaskan pembacaan rendah.

Penyebab detik tinggi. tegangan:

1) Transformer Saat Ini:

Gambar transformator saat ini tanpa sekunder seperti yang ada di sini.

masukkan deskripsi gambar di sini

Ini jelas akan menjadi induktor. Karena umumnya hanya ada 1 lilitan dalam CT, induktansi dari toroid ini adalah:

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

$L = \frac{μ×N²×A_{core}}{2×π×r}$

Toroid dengan μ = 2,5 × 10−2, diameter inti 2cm dan diameter luar 3cm akan berfungsi sebagai:

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 ini merupakan impedansi 0,08Ω atau penurunan tegangan 8,8 V @ 100A. Jika kita akan menginstal sekunder dengan spesifikasi yang sama dengan CT dalam lembar data, rasio 1: 2000, tegangan sekunder yang dihasilkan adalah:

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

$U_s = 2000×8.8 = 17.6kV !!!!$

Jika Anda menyingkat fluks magnetik sekunder sebagai akibat dari arus sekunder ini, menentang fluks yang disebabkan oleh arus primer, secara efektif membatalkan (setidaknya untuk transformator ideal) induktansi dari perspektif primer. Karena impedans rendah dibandingkan dengan impedansi beban (230VAC @ 100A beban 2.3Ω, yang kira-kira 30 × impedansi CT) efek pada arus dalam rangkaian dapat diabaikan.

2) Trafo Tegangan:

Mengapa ini berbeda untuk transformator tegangan?

Bayangkan transformator tegangan tanpa beban dengan rasio belokan 1: 1 pada inti toroid yang sama. VT ini akan memiliki induktansi utama atau 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

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

Jika seseorang membebani sekunder, fluks yang berlawanan mengurangi impedansi primer dengan cara yang sama seperti CT, namun dalam hal ini impedansi VT membentuk mayoritas dari seluruh impedansi sirkuit yang menghasilkan peningkatan proporsional pada arus primer yang membatalkan efek dari konter Φ.

— Ambiorix
sumber