¿Por qué los transformadores de corriente tienen una clasificación de frecuencia mínima?

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Las hojas de datos de los transformadores de corriente generalmente especifican un rango de frecuencia de trabajo. En otras palabras, especifican una frecuencia mínima y máxima para el funcionamiento normal.

Entiendo que las pérdidas del núcleo crecen exponencialmente con la frecuencia. Así que las hojas de datos dan un límite superior para la frecuencia. Pero, ¿por qué hay un límite de frecuencia más bajo? ¿Qué sucede cuando aplicamos una corriente de CA a la entrada de un transformador de corriente con una frecuencia inferior a la frecuencia mínima nominal?

Un producto de ejemplo:
EPCOS B82801B Series
Rango de frecuencia: 50 kHz ... 1 MHz

    
pregunta hkBattousai

2 respuestas

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Para un transformador de voltaje: -

Si la tensión aplicada fuera muy baja en frecuencia, es decir, 0,1 Hz, la corriente primaria tomada (si la tensión fuera de 120 VCA o 230 VCA) sería de varias decenas de amperios y el devanado se freiría y quemaría. Sin embargo, ¿qué hay de probarlo a 1 VAC? Ahora, la corriente (recuerde que estamos hablando de 0.1 Hz) es un par de cientos de miliamperios (eso está bien) y el flujo es solo para evitar la saturación (phew), pero se necesita una tasa de cambio de flujo decente para producir el voltaje requerido la secundaria y a 0.1 Hz no está cambiando tan rápido, por lo que obtienes una salida muy pequeña. No es gran cosa: el voltaje de salida y el voltaje de entrada aún están relacionados aproximadamente por la relación de giros, pero ya no puedes conectarte a vivo y neutral porque se quemará.

En algún punto arriba (tal vez) de 35 Hz, puede funcionar a pleno voltaje.

Transformador de corriente

La corriente primaria siempre está definida por el "circuito externo", eso es bueno porque ahora no tenemos que preocuparnos por la saturación o la corriente aumenta a frecuencias más bajas. Normalmente, el transformador de corriente tiene una resistencia de carga de 1 a 100 ohmios y esto atasca totalmente la impedancia de magnetización; Considere, a 50 Hz, la inductancia mag es de 10 uH, esto tiene una reactancia de 3.14 miliohmios.

Si la carga es (digamos) 10 ohmios y la relación de bobinado es 1: 200, referida a la primaria, 10 ohmios es 40,000 veces más pequeña a 250 micro ohmios. La reactancia inductiva de magnetización (3 miliohmios) está ahora saturada por la carga primaria referida de 250 micro ohmios. Esto es lo que queremos: queremos que la mayoría de la corriente primaria pase a través de la carga a través de la relación de giros.

A 5 Hz, la carga sigue siendo de 250 micro ohmios, pero ahora la reactancia de magnetización se ha reducido a 300 micro ohmios. Vea cómo están cambiando las cosas. Esto significa que la TC a bajas frecuencias ya no puede soportar las matemáticas que lo sustenta. A 0,5 Hz, la salida será despreciable porque la resistencia a la carga referida primaria está totalmente inundada por la impedancia de magnetización extremadamente pequeña.

Circuitos equivalentes de TV y TC

Comparando la TC con la TV, puede olvidarse de la resistencia primaria de CC, la inductancia de fuga y las pérdidas del núcleo (principalmente); todo lo que tiene es un cable grueso (corriente de carga) que atraviesa un orificio. em> magnetismo debido a xm. Si las impedancias secundarias de fuga son pequeñas en comparación con la carga, entonces generalmente también puede olvidarse de Xm.

Lo que queda es la carga (transformada y transferida a la primaria). Está en paralelo con Xm y, normalmente, la carga debería dominar, es decir, es la impedancia más baja debido a la razón de vueltas al cuadrado. Por lo tanto, la mayoría de la corriente primaria se usa para alimentar la corriente a través de la carga en la secundaria y una pequeña cantidad de esta corriente (que fluye a través de Xm) genera un subproducto llamado magnetismo. La cantidad relativamente pequeña de corriente que genera magnetismo suele estar muy por debajo de la corriente que causaría la saturación del núcleo.

    
respondido por el Andy aka
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Los transformadores de corriente no superconductores tienen una caída por debajo de cierta frecuencia, por lo que la salida de una corriente dada simplemente disminuye a medida que la frecuencia disminuye. No es una saturación del núcleo ni está directamente relacionada con la inductancia; este es un efecto lineal.

La frecuencia de reducción de -3dB se determina a partir de L / R, donde L es la inductancia del transformador secundario y R es la resistencia del circuito secundario.

Tomemos el caso del B82801B0504A050, que tiene una carga recomendada de 50R y una inductancia de 500uH en el secundario. La constante L / R es 10usec, correspondiente a una frecuencia de -3dB de 16kHz. Por lo tanto, el error a 50kHz nominal debe ser mínimo.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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