Производит ли трансформатор тока пропорциональное напряжение или ток?

Я купил трансформатор тока, который выглядит так, как показано ниже:

Техническая спецификация

Я обернул трансформатор вокруг своего чайника на 10А и измерил значения с помощью моего мультиметра.

• Измеряя напряжение переменного тока, я измерил 10 мВ (в соответствии с таблицей я должен получить 5 мВ ...)
• Когда я подключил его для измерения переменного тока, я почти ничего не читал (~ 5uA)

Из википедии,

трансформатор тока производит уменьшенный ток, точно пропорциональный току в цепи.

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

Маркировка предполагает, что я должен получить пропорциональный ток, но в техническом описании указано выходное напряжение. Что правильно?

Зажим ДОЛЖЕН обойти ОДИН из двух «проводов под напряжением» - НЕ вокруг всего шнура.

Добавьте 100 Ом через выход.
Ожидайте 1 Вольт на вход 20А.
См. ниже.

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

ДА он будет пытаться сделать 50 кВ, как вы рассчитали. Но до этого вы можете получить искрение, дым, пламя и веселье. Чтобы ограничить ваше веселье, он, вероятно, имеет двухсторонние стабилитроны, рассчитанные примерно на 20В внутри.

НЕ РАБОТАЙТЕ БЕЗ ВНЕШНЕГО РЕЗИСТОРА 100 Ом или менее.

НЕ ДЕЛАЙТЕ

Это 100А / 0,050 А = 2000: 1 ТТ (трансформатор тока). Он рассчитан на ~ ~ <= 5 В на выходе с Iin = макс.
Поскольку он делает ток, вы должны преобразовать это в напряжение, добавив выходной «нагрузочный резистор» Rout.
Для 5 В при 100 А, поскольку это дает 50 мА,
R = V / I = 5 В / 0,050 А = 100 Ом.
Это дает 5 В при 100 А, и, например, 1 В при 20 А в и т. Д. Для одного витка первичного = - провод через сердечник.

По мере увеличения Vout вы начинаете насыщать ядро. Умеренно низкий уровень Vout повышает линейность.

Тяжелое, но полезное чтение:

SCT 30A CT ниже текущей версии вашей.

Члены семьи. Ваш как в левом верхнем углу таблицы, НО выходной ток 50 мА. ,

ВЫХОДНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ работают точно так же, за исключением того, что «резистор Бербедна» уже включен в ТТ.

Yeeha !!!

ТТ (трансформатор тока) - это «обычный трансформатор», используемый необычным образом.

Они обычно используются с «первичным витком», который получается путем пропуска провода через отверстие в сердечнике. В трансформаторах тока с «токовым режимом», с первичным током в 1 виток, они выдают заявленный меньший ток на выходе, когда заявленный больший ток протекает в первичном витке. Для трансформатора 1 100А: 50 мА первичный имеет 1 виток, а вторичный -
1 x 100А / 0,050А = 2000 витков.

Там нет магии - просто перестановка мозга.

Для идеального трансформатора без потерь с отношением оборотов 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- записать и заменить местами
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Если вас не устраивают 5 вышеуказанных формул, примите их как стандартные или обратитесь в Google.
Как только счастлив, продолжай. У нас нет проблем с верой в то, что эти уравнения (возможно, с небольшими цифрами) НО пропускают последствия.

Мы обычно устанавливаем Vin и Vout и позволяем току корректироваться по мере необходимости.

НО с идентичным трансформатором позволяет вместо этого установить Iin и Rload и N и посмотреть, что вы можете получить.

Подробнее позже ...

ТТ является трансформатором напряжения и имеет коэффициент поворота. Это соотношение может быть 1: 100 или 1: 1000 или что-то еще. Итак, давайте рассмотрим, что происходит, когда трансформатор напряжения используется в качестве трансформатора импеданса (как он используется в качестве трансформатора тока).

Допустим, у вас есть нагрузочный резистор 100 Ом, а соотношение витков составляет 1: 100. Импеданс, передаваемый на первичную обмотку (это толстый провод, несущий ток, который вы хотите измерить), преобразуется до гораздо более низкого импеданса в квадрате отношения витков.

Нагрузочный резистор на 100 Ом выглядел бы как 10 мОм на первичной обмотке. Эти 10 мОм полностью затопляют (или, по крайней мере, предназначены для хорошо сконструированного ТТ) все токи намагничивания и надежно делают первичную входную обмотку ТТ похожей на резистор 0,01 Ом (в этом примере).

Сопротивление, видимое на первичной обмотке, представляет собой квадрат отношения витков, преобразующий нагрузочный резистор 100R в 0,01 Ом.

Для среднеквадратичного значения 1 A, протекающего через первичную (иначе говоря, преобразованный нагрузочный резистор), имеется падение напряжения на 0,01 вольт среднеквадратичного значения, а на вторичном это рассматривается как напряжение, которое в 100 раз выше при 1 В среднеквадратичном.

Если вы сняли нагрузочный резистор, вы волшебным образом не получите бесконечное напряжение, но вы получите значительно большее напряжение - оно ограничено / ограничено индуктивностью намагничивания первичного провода / сердечника, в котором вы измеряете ток. Эта индуктивность может составлять 1 мГн и при 50 Гц сопротивление составляет 0,314 Ом. При потоке 1 А (без нагрузки) на первичной обмотке будет среднеквадратичное напряжение 0,314 В, а на вторичной - 31,4 В.

Все дело в трансформаторах тока заключается в том, что они «преобразуют полное сопротивление» нагрузочного резистора до очень малого значения, которое численно поглощает индуктивность намагничивания первичной обмотки - это означает, что вы можете в значительной степени забыть об эффекте магнитного импеданса и рассматривать трансформатор тока как истинный ток. трансформатор.

Без вторичной нагрузки, из-за индуктивности намагничивания, вы никогда не получите больше, чем несколько десятков вольт до нескольких сотен вольт на большинстве трансформаторов тока с открытой цепью. Я не исключаю, что вы можете произвести, возможно, тысячу вольт на каком-то непонятном КТ, но почему бы изготовителю пойти на то, чтобы сделать индуктивность намагничивания (и, следовательно, проницаемость сердечника) такой высокой. Это не имеет никакого экономического смысла.

При измерении тока через чайник выбирайте либо провод под напряжением, либо нейтральный провод - при подаче через оба провода показания не отображаются, потому что токи текут в противоположных направлениях, а магнитные поля подавляются.

РЕДАКТИРОВАТЬ раздел

Рассматриваемый ТТ составляет 1: 2000 со встроенным нагрузочным резистором 1 Ом, следовательно, он вырабатывает среднеквадратичное значение 50 мВ, когда входной ток составляет среднеквадратичное значение. См. Выдержку из соответствующего листа данных: -

При коэффициенте витков 2000 нагрузочный резистор на 1 Ом преобразуется в первичное сопротивление 0,25 мкОм. Поскольку сердечник считается ферритовым, вероятно, что индуктивность первичной намагниченности намного ниже 1 мГн, как указано в моем примере выше. Вероятно, это больше похоже на 10 мкГн, а при 50 Гц сопротивление будет составлять около 3 мОм. Это нормально, конечно, потому что действие нагрузочного резистора параллельно с этим, и, когда речь идет о первичной обмотке, полное затухание импеданса намагничивания составляет 3 мОм.

Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке?

Трансформатор тока преобразует ток.
Если коэффициент поворотов$N_p:N_s$ (например; $1:100$), вы увидите текущий $\dfrac{N_p}{N_s}$время, измеренное Этот ток будет течь через нагрузочный резистор, поэтому вы будете считывать напряжение, ток вторичной стороны, умноженный на нагрузочный резистор.

Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10М * 5 мА = 50 кВ через резистор?

Нагрузочный резистор отражает первичную сторону, умноженную на коэффициент $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$, Поскольку этот коэффициент слишком мал в трансформаторе тока, он дает практически нулевую нагрузку на измеряемую сторону и, следовательно, не понижает напряжение на нем.
Но если поставить 10М$\Omega$ нагрузочный резистор и ваш коэффициент поворота составляет 1: 100, отраженный нагрузочный резистор становится 1к$\Omega$, Ваш трансформатор больше не является трансформатором тока; он стал трансформатором напряжения.

По существу, сопротивление отраженной нагрузки должно быть намного выше, чем индуктивное сопротивление намагничивания первичной стороны для точного измерения. Трансформатор напряжения должен иметь очень высокую индуктивность намагничивания (в идеальном случае бесконечную), чтобы не потреблять ток под нагрузкой, а трансформатор тока должен иметь очень небольшую индуктивность намагничивания, чтобы иметь очень небольшое падение напряжения (в идеале ноль) под резистором с нулевой нагрузкой (нагрузкой). Но имейте в виду, что когда сопротивление отраженной нагрузки становится выше, у вашего трансформатора будет больше падение напряжения, и он будет вести себя как трансформатор напряжения. Нет четкой границы между трансформатором напряжения и тока. Прочитайте этот ответ .

• «Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10 М * 5 мА = 50 кВ через резистор?»

Теоретически да. Вот почему вы всегда должны загружать или укорачивать вторичную обмотку трансформатора тока. Если вы этого не сделаете, вы рискуете уничтожить трансформатор.

• "Что правильно?". Только производитель может ответить на этот вопрос.

Если у вас есть мост или измеритель LCR, вы сможете проверить, действительно ли устройство имеет внутренний нагрузочный резистор. Поскольку вы измеряете только 5 мкА, у него есть один, поскольку он шунтирует ток через ваш измеритель, что объясняет низкое значение.

• Причина высокого сек. Напряжение:

1) Текущий трансформатор:

Изображение трансформатора тока без вторичной обмотки, как здесь.

Это, очевидно, просто индуктор. Поскольку в трансформаторе тока говорят только обмотка, индуктивность этого тороида будет:

Тороид с μ = 2,5 × 10–2, диаметром сердечника 2 см и внешним диаметром 3 см будет иметь вид:

Если вы закорачиваете вторичную магнитный поток в результате этого вторичного тока, противодействует магнитному потоку, вызванному первичным током, эффективно подавляя (по крайней мере для идеального трансформатора) индуктивность с первичной точки зрения. Поскольку импеданс является низким по сравнению с импедансом нагрузки (нагрузка 230 В переменного тока при нагрузке 100 А составляет 2,3 Ом, что примерно в 30 раз больше импеданса ТТ), влияние на ток в цепи незначительно.

2) Трансформатор напряжения:

Почему это отличается для трансформатора напряжения?

Представьте себе ненагруженный трансформатор напряжения с соотношением витков 1: 1 на том же тороидальном сердечнике. Этот VT будет иметь первичную индуктивность

Если нагрузка на вторичную обмотку противоположна, противоположный поток уменьшает первичное полное сопротивление таким же образом, как и трансформатор тока, однако в этом случае полное сопротивление VT составляет большую часть полного полного сопротивления цепи, что приводит к пропорциональному увеличению первичного тока, отменяющему эффект счетчик Φ.