¿Cómo se obtienen los valores de corriente y tensión en el secundario del TC en el rango de milivoltios/amperios?

Question

Tengo una unidad de distribución de energía (PDU) utilizada en servidores . Tiene una corriente nominal de 32 A. Quiero medir esta corriente y convertirla en tensión proporcional utilizando un TC (transformador de corriente). La corriente de 32 A que pasa a través del cable de alimentación de la PDU pasa a través de 1 TC. Su relación de vueltas es de 1:2500. Voy a conectar una resistencia de carga de 7,5 ohmios accros CT y medir la tensión a través de la resistencia de carga.

Según la teoría de los transformadores, V1/V2=N1/N2 =I2/I1 . Supongamos V1=Vin =230 , I1=Iin=32A , N1=1, N2=2500 . En este caso, V2 debería ser 230*2500= 575000V e I2=Iout debería ser I1/2500=0.0128A. Cuando realizo la simulación del esquema anterior, obtengo el mismo valor de I2 pero V2 es 96mV? Creo que hicieron el siguiente cálculo V2=Vout=I2*Rburdon= 0.0128*7.5=96mV .

Pero no entiendo cómo es posible Por qué los resultados de la simulación muestran V2= 96 mV en lugar de 575000 ¿Cómo se obtienen los valores de corriente y tensión en el secundario del TC en el intervalo de milivoltios/amperios?

Answer 1

La tensión en el primario del transformador de corriente es la impedancia reflejada de la resistencia de carga de 7,5 Ohm multiplicada por la corriente. Por tanto, la tensión del primario es muy pequeña, no llega a 230 V. La mayor parte de la tensión cae a través de la carga. (Si la tensión a través del TC fuera de 230 V, tendría cero voltios a través de la carga por KVL, ¿verdad? Necesita una impedancia primaria del TC muy pequeña para una pérdida de inserción pequeña y una disipación de potencia baja).

La impedancia reflejada en un transformador resulta de las ecuaciones del transformador que escribiste: la impedancia primaria será igual a la impedancia secundaria (7,5 ohmios) dividida por la relación de vueltas al cuadrado. Puedes deducirlo fácilmente de las ecuaciones. (En un transformador perfectamente ideal.) Dado que el transformador no es ideal hay otros factores a tener en cuenta que se detallan en el documento vinculado.

Aquí se explica cómo funcionan los TC: Teoría del transformador de corriente

Circuito equivalente extraído del enlace anterior:

Answer 2

Según la teoría de los transformadores, V1/V2=N1/N2 =I2/I1 . Supongamos que V1=Vin =230 , I1=Iin=32A , N1=1, N2=2500 . En este caso, V2 debería ser 230*2500= 575000V e I2=Iout debería ser I1/2500=0,0128A .

No, no funciona así. La tensión que se ve "a través" del primario del TC es de un milivoltio en el mejor de los casos: es la ligera caída de tensión a través de una pequeña sección del cable de 32 amperios que pasa por el orificio del centro del TC. No es la tensión nominal de CA del circuito de 32 amperios.

Tu carga es de 7 ohmios - aquí es donde empiezas a analizar las cosas. Así pues, 7 ohmios conectados a un transformador 1:1 parecen 7 ohmios al otro lado del transformador, pero cuando se utiliza un transformador con una relación de espiras distinta de 1:1, la impedancia de 7 ohmios aumenta o disminuye. En un TC, los 7 ohmios se reducen.

La relación que se reduce es la relación de vueltas al cuadrado por lo que, 7 ohmios en el secundario parece: -

\$\dfrac{7}{2500^2}\$ ohmios en el devanado primario.

Son 1,12 micro ohmios. Sí, suena increíble, pero tiene que ser así para que funcione un TC y evitar la saturación del núcleo. Esto significa que con 32 amperios en el circuito primario, la tensión primaria efectiva es de unos 36 uV RMS.