Un transformateur de courant produit-il une tension ou un courant proportionnel?

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J'ai acheté un transformateur de courant qui ressemble à celui ci-dessous:

entrez la description de l'image ici

J'ai enroulé le transformateur autour de ma bouilloire 10A et mesuré les valeurs à l'aide de mon multimètre.

En mesurant la tension AC, j'ai mesuré 10mV (selon la fiche technique je devrais avoir 5mV ...)
Quand je l'ai connecté pour mesurer le courant alternatif, je ne lisais presque rien (~ 5uA)

De wikipedia,

un transformateur de courant produit un courant réduit précisément proportionnel au courant dans le circuit.

Comment un transformateur peut-il produire un courant proportionnel s'il n'a aucune idée de la charge? Si je connecte une résistance de 10Mohm entre les connexions, est-ce que j'obtiendrai 10M * 5mA = 50kV à travers la résistance?

L'étiquetage suggère que je devrais obtenir un courant proportionnel, mais la fiche technique indique la tension de sortie. Qui est correct?

transformer current-transformer

— tgun926
source

"J'ai enroulé le transformateur autour de ma bouilloire 10A:" La somme du courant traversant le CT est (espérons-le) nulle. C'est-à-dire à tout moment, le courant dans la bouilloire à travers un fil est égal au courant sortant de la bouilloire à travers l'autre fil. Le résultat zéro est donc attendu. Comme mentionné ci-dessous: "la pince DOIT contourner UNIQUEMENT l'un des deux" fils sous tension "". C'est en fait le principe des disjoncteurs de fuite à la terre (dans chaque maison) - si la somme du courant n'est pas nulle, un courant s'échappe dans autre chose, par exemple un être humain, qui pourrait les tuer. Heureux que vous ayez un courant (presque) nul !!

— Ingénieur inversé

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La pince DOIT contourner UNIQUEMENT l'un des deux "fils sous tension" - PAS autour de l'ensemble du cordon.

Ajoutez 100 Ohms sur la sortie.
Attendez-vous à 1 Volt par entrée 20A.
Voir ci-dessous.

Comment un transformateur peut-il produire un courant proportionnel s'il n'a aucune idée de la charge? Si je connecte une résistance de 10Mohm entre les connexions, est-ce que j'obtiendrai 10M * 5mA = 50kV à travers la résistance?

OUI, il essaiera de faire 50 kV, comme vous l'avez calculé. Mais avant cela, vous pourriez avoir des arcs, de la fumée, des flammes et du plaisir. Pour limiter votre plaisir, il a probablement des zeners dos à dos évalués à environ 20V à l'intérieur.

NE FONCTIONNEZ PAS SANS RÉSISTANCE EXTERNE de 100 Ohms ou moins.

NE PAS

C'est un 100A / 0,050 A = 2000: 1 CT (transformateur de courant). Il est conçu pour avoir ~~ <= 5V à la sortie avec Iin = max nominal.
Comme il fait du courant, VOUS devez le convertir en tension en ajoutant un routage de "résistance de charge" de sortie.
Pour 5 V à 100 A, car cela donne une sortie de 50 mA
R = V / I = 5 V / 0,050 A = 100 Ohms.
Cela donne 5 V à 100 A et, par exemple 1 V à 20 A, etc. pour un fil primaire à un tour à travers le noyau.

Lorsque vous augmentez Vout, vous commencez à saturer le cœur. Garder Vout sensiblement bas améliore la linéarité.

Lecture lourde mais utile:

SCT 30A CT version actuelle inférieure de la vôtre.

Membres de la famille. Le vôtre est comme celui en haut à gauche dans le tableau MAIS sortie 50 mA nominale. .

Ceux de SORTIE DE TENSION fonctionnent EXACTEMENT de la même façon, sauf que la "résistance burbedn" est déjà incluse à l'intérieur du CT.

entrez la description de l'image ici

Yeeha !!!

Un TC (transformateur de courant) est un "transformateur ordinaire" utilisé de manière inhabituelle.

Ils sont généralement utilisés avec un "primaire à un tour" qui est produit en passant un fil dans le trou du noyau. Avec les TC "en mode courant", avec un primaire à 1 tour, ils donnent le courant plus petit indiqué à la sortie lorsque le courant plus grand indiqué circule dans le primaire à un tour. Pour 1 transformateur 100A: 50 mA, le primaire a 1 tour et le secondaire a
1 x 100A / 0,050A = 2000 tours.

Il n'y a pas de magie - juste une réorganisation du cerveau.

Pour un transformateur sans perte idéal avec un rapport de tours de 1: N:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- note in and out swapped
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Si vous n'êtes pas satisfait des 5 formules ci-dessus, acceptez-les en standard ou sortez votre Google.
Une fois heureux, continuez. Nous n'avons aucun mal à croire ces équations (peut-être avec un peu de figuration) MAIS nous manquons les implications.

Nous réglons généralement Vin et Vout et laissons le courant s'ajuster au besoin.

MAIS avec le transformateur identique permet à la place de définir Iin et Rload et N et de voir ce que vous pouvez dériver.

Plus tard ...

— Russell McMahon
source

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Les avertissements de sécurité de Russell sont l'une de mes choses préférées sur ce site.

— Greg d'Eon

Y aurait-il un problème particulier, y compris un zener à double extrémité et une résistance câblés en série à un transformateur de courant, si le zener ne conduisait pas sensiblement à la tension de fonctionnement prévue? Je pense que les transformateurs de courant avec fiches devraient inclure une certaine forme de charge permanente pour des raisons de sécurité.

— supercat

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@supercat - Je pense que la plupart des petits TC sur le marché qui sont évalués en sortie actuelle ont déjà des zeners consécutifs internes - y compris celui-ci. J'ai noté "... Pour limiter votre plaisir, il a probablement des zeners dos à dos évalués à environ 20V à l'intérieur." Cela est basé sur la référence que j'ai citée et d'autres commentaires similaires ailleurs.

— Russell McMahon

Le serrage autour de plusieurs fils est utile - il vous permet de mesurer la différence de courant entre les fils.

— ThreePhaseEel

@ThreePhaseEel ... pour une plage restreinte de valeurs "utiles" :-). Je peux le trouver utile, et je serais sûr de le trouver intéressant (comme tout est) mais la plupart des utilisateurs utilisent un CT pour les utilisations que la plupart des utilisateurs les utiliser pour trouverait une telle exoticaeria très insupportable en effet. Comme je sais que tu sais.

— Russell McMahon

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Un TC est un transformateur de tension et a un rapport de tours. Ce rapport de tours peut être de 1: 100 ou 1: 1000 ou autre. Examinons donc ce qui se passe lorsqu'un transformateur de tension est utilisé comme transformateur d'impédance (comme c'est le cas lorsqu'il est utilisé comme TC).

Disons que vous avez une résistance de charge de 100 ohms et que le rapport de spires est de 1: 100. L'impédance transférée sur le primaire (c'est-à-dire le fil épais transportant le courant que vous souhaitez mesurer) est transformée en une impédance beaucoup plus faible par le rapport de tours au carré.

Une résistance de charge de 100 ohms ressemblerait à 10 milli ohms sur le primaire. Ce 10 milli ohms submerge totalement (ou du moins est destiné à un TC bien conçu) tous les courants de magnétisation et fait en sorte que le bobinage d'entrée primaire du CT ressemble de manière fiable à une résistance de 0,01 ohm (dans cet exemple).

La résistance observée au primaire est le rapport de tours au carré transformant la résistance de charge 100R en 0,01 ohms.

Pour 1 A RMS circulant dans le primaire (alias la résistance de charge transformée), il y a une chute de 0,01 volts RMS et sur le secondaire, cela est considéré comme une tension 100 fois plus élevée à 1V RMS.

Si vous avez supprimé la résistance de charge, vous n'obtenez pas comme par magie une tension infinie mais vous obtenez une tension beaucoup plus élevée - celle-ci est limitée / plafonnée par l'inductance de magnétisation du fil / noyau primaire dans lequel vous mesurez le courant. Cette inductance peut être de 1 mH et , à 50 Hz, cela a une impédance de 0,314 ohms. Avec 1 ampère circulant (et sans charge), il y aura une tension de 0,314 volts RMS sur le primaire et 31,4 V RMS sur le secondaire.

L'intérêt des TC est qu'ils "transforment l'impédance" de la résistance de charge à une très petite valeur qui submerge numériquement l'inductance de magnétisation du primaire - cela signifie que vous pouvez largement oublier l'effet d'impédance du mag et considérer un TC comme un vrai courant transformateur.

Sans charge secondaire, en raison de l'inductance de magnétisation, vous n'obtenez jamais vraiment plus de quelques dizaines de volts à quelques centaines de volts sur la plupart des TC en circuit ouvert. Je n'exclus pas que vous pouvez produire peut-être mille volts sur un TC obscur, mais pourquoi un fabricant se donnerait-il la peine de rendre l'inductance de magnétisation (et donc la perméabilité du noyau) si élevée. Cela n'a aucun sens économique.

Lorsque vous mesurez le courant dans votre bouilloire, choisissez le fil sous tension ou le fil neutre - l'alimentation des deux à travers ne donne aucune lecture car les courants circulent dans des directions opposées et les champs magnétiques s'annulent.

Section EDIT

Le TC en question est de 1: 2000 avec une résistance de charge intégrée de 1 ohm, il produit donc 50 mV RMS lorsque le courant d'entrée est de 100 A RMS. Voir extrait de la fiche technique en question: -

entrez la description de l'image ici

Avec un rapport de tours de 2000, une résistance de charge de 1 ohm se transformera en une résistance primaire de 0,25 micro ohms. Étant donné que le noyau est déclaré comme étant de la ferrite, il est probable que l'inductance de magnétisation primaire soit bien inférieure à 1 mH, comme indiqué dans mon exemple ci-dessus. C'est probablement plus comme 10uH et, à 50Hz aura une impédance d'environ 3 milliohms. C'est bien sûr bien sûr, car l'effet de la résistance de charge est parallèle à cela et, lorsqu'il est fait référence au primaire, submerge totalement l'impédance de 3 milli ohms de l'inductance de magnétisation.

— Andy aka
source

J'ai lu quelques "pourquoi la fumée sort de mon scanner?" des postes :-). Et j'ai depuis longtemps une boîte de tomodensitométries avec laquelle je n'ai pas encore joué, mais je veux vraiment des toroïdes en pot de 100 mm de diamètre, 45 mm de trou central, 30 mm de haut étiquetés 250-300-400-500-600 / 0,1. soit 100 mA comme ci-dessus. Je soupçonne que vous voudriez rester clair si jamais vous mettez 600A à travers le centre alors que le secondaire était O / C :-). Ils ont été utilisés dans un grand onduleur triphasé du centre de données d'une banque, m'a-t-on dit. Les dissipateurs thermiques sont une œuvre d'art et utilisent d'énormes appareils modulaires Trilington - dont le temps est bel et bien révolu.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon mon soupçon est que la fumée pourrait être due à la saturation du noyau (surchauffe rapide ou éventuelle) en raison du courant primaire traversant l'inductance du mag lorsque la charge a été supprimée.

— Andy aka

Je vais devoir faire quelques mesures :-). Augmentez lentement la résistance à la charge tout en surveillant le résultat OU exécutez OC et exécutez Iin avec un variac, etc.

— Russell McMahon

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Comment un transformateur peut-il produire un courant proportionnel s'il n'a aucune idée de la charge?

Le transformateur de courant transforme le courant.
Si le rapport de tours est $N_p:N_s$ (par exemple; $1:100$ ), vous verrez le courant $\dfrac{N_p}{N_s}$ fois celle mesurée. Ce courant traversera la résistance de charge, vous lirez donc une tension, le courant côté secondaire multiplié par la résistance de charge.

Si je connecte une résistance de 10Mohm entre les connexions, est-ce que j'obtiendrai 10M * 5mA = 50kV à travers la résistance?

La résistance de charge reflète le côté primaire multiplié par un coefficient de $\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$ . Étant donné que ce coefficient est trop petit dans le transformateur de courant, il donne une charge pratiquement nulle du côté mesuré et ne fait donc pas chuter la tension sur celui-ci.
Mais si vous mettez un 10M $\Omega$ résistance de charge et votre taux de tours est de 1: 100, la résistance de charge réfléchie devient 1k $\Omega$ . Votre transformateur n'est plus un transformateur de courant; il est devenu un transformateur de tension.

Essentiellement, la résistance à la charge réfléchie doit être beaucoup plus élevée que la réactance inductive magnétisante du côté primaire pour une mesure précise. Un transformateur de tension doit avoir une inductance de magnétisation très élevée (idéalement infinie) pour ne tirer aucun courant sous aucune charge, et un transformateur de courant doit avoir très peu d'inductance de magnétisation pour avoir une très faible chute de tension (idéalement zéro) sous une résistance de charge nulle (charge). Mais gardez à l'esprit que lorsque la résistance à la charge réfléchie devient plus élevée, votre transformateur aura plus de chute de tension et il se comportera plus comme un transformateur de tension. Il n'y a pas de frontière nette entre un transformateur de tension et de courant. Lisez cette réponse .

— hkBattousai
source

Je ne suis pas d'accord avec vos commentaires sur l'inductance mag - l'impédance de celle-ci doit toujours être élevée pour éviter les erreurs de mesure - la résistance de charge transformée (et très petite) sur le primaire doit être significativement inférieure à l'impédance mag.

— Andy aka

D'accord avec Andy.

— diverger

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"Comment un transformateur peut-il produire un courant proportionnel s'il n'a aucune idée de la charge? Si je connecte une résistance de 10Mohm entre les connexions, est-ce que j'obtiendrai 10M * 5mA = 50kV à travers la résistance?"

Théoriquement oui. C'est pourquoi vous devez toujours charger ou raccourcir le secondaire d'un transformateur de courant. Si vous ne le faites pas, vous risquez de détruire le transformateur.

"Qui est correct?". Seul le fabricant peut répondre à cette question.

Si vous avez un pont ou un compteur LCR, vous pourrez vérifier si l'appareil a effectivement une résistance de charge interne. Comme vous ne mesurez que 5uA, il y en a une car elle shunte le courant dans votre compteur, ce qui explique la faible lecture.

Cause de haute sec. Tension:

1) Transformateur de courant:

Imaginez un transformateur de courant sans secondaire comme celui-ci.

entrez la description de l'image ici

Ce serait évidemment simplement un inducteur. Puisqu'il n'y a généralement qu'un seul enroulement dans un TC, l'inductance de ce tore serait:

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

$L = \frac{μ×N²×A_{core}}{2×π×r}$

Un tore avec μ = 2,5 × 10−2, un diamètre de noyau de 2 cm et un diamètre extérieur de 3 cm correspondrait à:

L = \frac{2,5 \times {dix}^{- 2} \times 1 \times 7.01 \times {dix}^{- 4}}{2 \times π \times 0,01} = 0,28 m H

$L = \frac{2.5×10^{−2}×1×7.01×10^{−4}}{2×π×0.01} = 0.28mH$ À 50 Hz, cela représente une impédance de 0,08 Ω ou une chute de tension de 8,8 V à 100 A. Si nous installions un secondaire avec les mêmes spécifications que le TC dans la fiche technique, rapport 1: 2000, la tension secondaire résultante est:

U_{s} = 2000 \times 8.8 = 17,6 k V!!!!

$U_s = 2000×8.8 = 17.6kV !!!!$

Si vous court-circuitez le flux magnétique secondaire à la suite de ce courant secondaire, s'oppose au flux provoqué par le courant primaire, annulant efficacement (au moins pour un transformateur idéal) l'inductance d'un point de vue primaire. Étant donné que l'impédance est faible par rapport à l'impédance de charge (la charge de 230 VCA à 100 A est de 2,3 Ω, soit environ 30 fois l'impédance CT), l'effet sur le courant dans le circuit est négligeable.

2) Transformateur de tension:

Pourquoi est-ce différent pour un transformateur de tension?

Imaginez un transformateur de tension non chargé avec un rapport de tours de 1: 1 sur ce même noyau toroïdal. Ce VT aurait une inductance primaire de

L = \frac{2,5 \times {dix}^{- 2} \times 10000 \times 7.01 \times {dix}^{- 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 880 Ω à 50 Hz.

Si l'on charge le secondaire, le flux opposé réduit l'impédance primaire de la même manière que le TC, mais dans ce cas, l'impédance du VT constitue la majorité de l'impédance du circuit entier, ce qui entraîne une augmentation proportionnelle du courant primaire annulant l'effet de le compteur Φ.

— Ambiorix
source