Erzeugt ein Stromwandler eine proportionale Spannung oder einen proportionalen Strom?

Ich habe einen Stromwandler gekauft, der wie folgt aussieht:

Datenblatt

Ich wickelte den Transformator um meinen 10-A-Wasserkocher und maß die Werte mit meinem Multimeter.

• Bei der Messung der Wechselspannung habe ich 10 mV gemessen (laut Datenblatt sollte ich 5 mV erhalten ...)
• Als ich es anschloss, um Wechselstrom zu messen, las ich fast nichts (~ 5uA)

Aus Wikipedia,

Ein Stromwandler erzeugt einen reduzierten Strom, der genau proportional zum Strom in der Schaltung ist.

Wie kann ein Transformator einen proportionalen Strom erzeugen, wenn er keine Ahnung von der Last hat? Wenn ich einen 10-Ohm-Widerstand über die Anschlüsse schließe, erhalte ich dann 10M * 5mA = 50 kV über den Widerstand?

Die Beschriftung schlägt vor, dass ich einen proportionalen Strom erhalten sollte, aber das Datenblatt gibt die Ausgangsspannung an. Welches ist richtig?

Die Klemme darf nur um EINEN der beiden "stromführenden Drähte" herumgeführt werden - NICHT um das gesamte Kabel.

Fügen Sie 100 Ohm über den Ausgang hinzu.
Erwarten Sie 1 Volt pro 20A Eingang.
Siehe unten.

Wie kann ein Transformator einen proportionalen Strom erzeugen, wenn er keine Ahnung von der Last hat? Wenn ich einen 10-Ohm-Widerstand über die Anschlüsse schließe, erhalte ich dann 10M * 5mA = 50 kV über den Widerstand?

JA, es wird versucht, 50 kV zu erzeugen, so wie Sie es berechnet haben. Aber vorher kann es zu Lichtbögen, Rauch, Flammen und Spaß kommen. Um Ihren Spaß einzuschränken, hat es wahrscheinlich Back-to-Back-Zeners mit einer Nennspannung von ca. 20 V im Inneren.

NICHT OHNE EXTERNEN WIDERSTAND von 100 Ohm oder weniger BETRIEBEN.

UNTERLASSEN SIE

Das ist ein 100A / 0,050 A = 2000: 1 CT (Stromwandler). Es ist für ~~ <= 5 V am Ausgang mit Iin = max ausgelegt.
Da es Strom erzeugt, müssen SIE dies in Spannung umwandeln, indem Sie einen Ausgangs-Lastwiderstand Rout hinzufügen.
Für 5 V bei 100 A ergibt dies 50 mA
Ausgang R = V / I = 5 V / 0,050 A = 100 Ohm.
Dies ergibt 5 V bei 100 A Zoll und z. B. 1 V bei 20 A Zoll usw. für eine Primärwicklung mit einer Windung = - Draht durch den Kern.

Wenn Sie Vout erhöhen, beginnen Sie, den Kern zu sättigen. Wenn Sie Vout vernünftig niedrig halten, wird die Linearität verbessert.

Schwere, aber nützliche Lektüre:

SCT 30A CT niedrigere aktuelle Version von Ihnen.

Familienmitglieder. Ihre ist wie die oben links in der Tabelle, ABER 50 mA Ausgang bewertet. .

Die VOLTAGE OUTPUT funktionieren genau gleich, außer dass der "Burbedn-Widerstand" bereits im Stromwandler enthalten ist.

Yeeha !!!

Ein Stromwandler ist ein "gewöhnlicher Transformator", der auf ungewöhnliche Weise verwendet wird.

Sie werden normalerweise mit einer "Ein-Windungs-Primärwicklung" verwendet, die durch Verlegen eines Drahtes durch das Loch im Kern erzeugt wird. Bei Stromwandlern im "Strommodus" mit einer Primärwicklung von 1 Windung geben sie den angegebenen kleineren Strom am Ausgang ab, wenn der angegebene größere Strom in der Primärwicklung mit einer Windung fließt. Bei einem Transformator mit 1 100 A: 50 mA hat die Primärwicklung 1 Umdrehung und die Sekundärwicklung
1 x 100 A / 0,050 A = 2000 Umdrehungen.

Es gibt keine Magie - nur eine Neuordnung des Gehirns.

Für einen idealen verlustfreien Transformator mit 1: N Windungsverhältnis:
Vout / Vin = N .... 1
Iin / Vout = N .... 2 <- Note in und out vertauscht
Vin x Iin = Vout x Iout .... 3
Iout = Vout / Rload .... 4
Iin = Iout / N = Vout / Rload / N .... 5

Wenn Sie mit den oben genannten 5 Formeln nicht zufrieden sind, akzeptieren Sie sie entweder als Standard oder holen Sie Ihr Google heraus.
Sobald Sie glücklich sind, fahren Sie fort. Wir haben keine Probleme damit, diese Gleichungen zu glauben (vielleicht mit ein wenig Nachdenken), ABER verpassen Sie die Implikationen.

Normalerweise stellen wir Vin und Vout ein und lassen den Strom nach Bedarf anpassen.

ABER mit dem identischen Transformator können Sie stattdessen Iin und Rload und N einstellen und sehen, was Sie ableiten können.

Später mehr ...

Ein Stromwandler ist ein Spannungswandler und hat ein Windungsverhältnis. Dieses Windungsverhältnis kann 1: 100 oder 1: 1000 oder was auch immer sein. Lassen Sie uns also untersuchen, was passiert, wenn ein Spannungswandler als Impedanztransformator verwendet wird (wie bei Verwendung als Stromwandler).

Angenommen, Sie haben einen 100-Ohm-Lastwiderstand und das Windungsverhältnis beträgt 1: 100. Die auf die Primärwicklung übertragene Impedanz (das ist der dicke Draht, der den zu messenden Strom führt) wird durch das Quadrat der Windungsverhältnisse in eine viel niedrigere Impedanz umgewandelt.

Ein 100-Ohm-Lastwiderstand würde auf der Primärseite wie 10 Milli-Ohm aussehen. Diese 10 Milliohm überschwemmen alle Magnetisierungsströme vollständig (oder sind zumindest für einen gut konzipierten Stromwandler vorgesehen) und lassen die primäre Eingangswicklung des Stromwandlers zuverlässig wie einen 0,01-Ohm-Widerstand aussehen (in diesem Beispiel).

Der Widerstand, der an der Primärseite gesehen wird, ist das Quadrat im Windungsverhältnis, das den 100R-Lastwiderstand in 0,01 Ohm umwandelt.

Für 1 A RMS, das durch die Primärwicklung (auch bekannt als transformierter Lastwiderstand) fließt, gibt es einen Spannungsabfall von 0,01 Volt RMS und auf der Sekundärseite wird dies als eine Spannung angesehen, die bei 1 V RMS 100-mal höher ist.

Wenn Sie den Lastwiderstand entfernt haben, erhalten Sie auf magische Weise keine unendliche Spannung, aber eine erheblich größere Spannung - diese wird durch die Magnetisierungsinduktivität des Primärdrahtes / Kerns, in dem Sie den Strom messen, begrenzt / begrenzt. Diese Induktivität kann 1 mH und betragen bei 50 Hz hat dies eine Impedanz von 0,314 Ohm. Wenn 1 Ampere fließt (und keine Last), liegt eine Spannung von 0,314 Volt RMS an der Primärseite und 31,4 V RMS an der Sekundärseite an.

Der springende Punkt bei Stromwandlern ist, dass sie den Lastwiderstand auf einen sehr kleinen Wert "impedanztransformieren", der die Magnetisierungsinduktivität der Primärwicklung numerisch überschwemmt - dies bedeutet, dass Sie den Mag-Impedanzeffekt weitgehend vergessen und einen Stromwandler als echten Strom betrachten können Transformator.

Ohne eine sekundäre Belastung erhalten Sie aufgrund der Magnetisierungsinduktivität bei den meisten Stromwandlern mit offenem Stromkreis nie wirklich mehr als ein paar zehn Volt bis ein paar hundert Volt. Ich schließe nicht aus, dass Sie mit einem obskuren Stromwandler vielleicht tausend Volt erzeugen können, aber warum sollte sich ein Hersteller die Mühe machen, die Magnetisierungsinduktivität (und damit die Permeabilität des Kerns) so hoch zu machen? Das macht wirtschaftlich keinen Sinn.

Wenn Sie den Strom durch Ihren Wasserkocher messen, wählen Sie entweder den stromführenden Draht oder den neutralen Draht. Wenn Sie beide durch den Strom führen, wird kein Messwert angezeigt, da die Ströme in entgegengesetzte Richtungen fließen und sich die Magnetfelder aufheben.

Abschnitt bearbeiten

Der fragliche Stromwandler ist 1: 2000 mit einem eingebauten 1-Ohm-Lastwiderstand, daher erzeugt er 50 mV RMS, wenn der Eingangsstrom 100 A RMS beträgt. Siehe Auszug aus dem betreffenden Datenblatt: -

Bei einem Windungsverhältnis von 2000 wandelt sich ein 1-Ohm-Lastwiderstand in einen Primärwiderstand von 0,25 Mikroohm um. Da der Kern als Ferrit angegeben wird, ist es wahrscheinlich, dass die Induktivität der primären Magnetisierung viel niedriger als 1 mH ist, wie in meinem obigen Beispiel angegeben. Es ist wahrscheinlich eher 10 uH und hat bei 50 Hz eine Impedanz von etwa 3 Milliohm. Das ist natürlich in Ordnung, da die Wirkung des Lastwiderstands parallel dazu ist und, bezogen auf die Primärwicklung, die 3-Milli-Ohm-Impedanz der Magnetisierungsinduktivität vollständig überschwemmt.

Wie kann ein Transformator einen proportionalen Strom erzeugen, wenn er keine Ahnung von der Last hat?

$N_p:N_s$$1:100$$\dfrac{N_p}{N_s}$

Wenn ich einen 10-Ohm-Widerstand über die Anschlüsse schließe, erhalte ich dann 10M * 5mA = 50 kV über den Widerstand?

$\dfrac{N_p^2}{N_s^2}$
$\Omega$$\Omega$

Im Wesentlichen sollte der Widerstand der reflektierten Belastung für eine genaue Messung viel höher sein als die induktive Reaktanz der magnetisierenden Primärseite. Ein Spannungswandler muss eine sehr hohe Magnetisierungsinduktivität (idealerweise unendlich) aufweisen, um keinen Strom ohne Last zu ziehen, und ein Stromwandler muss eine sehr geringe Magnetisierungsinduktivität aufweisen, um einen sehr geringen Spannungsabfall (idealerweise Null) unter einem Lastwiderstand von Null (Last) zu haben. Beachten Sie jedoch, dass Ihr Transformator mit zunehmendem Widerstand der reflektierten Last einen höheren Spannungsabfall aufweist und sich eher wie ein Spannungswandler verhält. Es gibt keine scharfe Grenze zwischen einem Spannungs- und Stromwandler. Lesen Sie diese Antwort .

• "Wie kann ein Transformator einen proportionalen Strom erzeugen, wenn er keine Ahnung von der Last hat? Wenn ich einen 10-Ohm-Widerstand über die Anschlüsse schließe, erhalte ich 10M * 5mA = 50 kV über den Widerstand?"

Theoretisch ja. Deshalb müssen Sie immer die Sekundärseite eines Stromwandlers laden oder kürzen. Wenn Sie dies nicht tun, besteht die Gefahr, dass der Transformator zerstört wird.

• "Welches ist richtig?". Nur der Hersteller kann diese Frage beantworten.

Wenn Sie eine LCR-Brücke oder ein Messgerät haben, können Sie überprüfen, ob das Gerät tatsächlich über einen internen Lastwiderstand verfügt. Da Sie nur 5uA messen, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass es einen gibt, da es den Strom durch Ihr Messgerät leitet, was den niedrigen Messwert erklärt.

• Ursache für hohe sek. Stromspannung:

1) Stromwandler:

Stellen Sie sich einen Stromwandler ohne Sekundärteil wie hier vor.

Dies wäre offensichtlich einfach ein Induktor. Da es in einem Stromwandler im Allgemeinen nur eine Wicklung gibt, wäre die Induktivität dieses Toroids:

Ein Toroid mit μ = 2,5 × 10−2, einem Kerndurchmesser von 2 cm und einem Außendurchmesser von 3 cm würde sich wie folgt auswirken:

Wenn Sie den Sekundärstrom infolge dieses Sekundärstroms kurzschließen, wirkt er dem durch den Primärstrom verursachten Fluss entgegen und hebt (zumindest für einen idealen Transformator) die Induktivität aus primärer Sicht effektiv auf. Da die Impedanz im Vergleich zur Lastimpedanz niedrig ist (230 VAC bei 100 A Last beträgt 2,3 Ω, was ungefähr dem 30-fachen der CT-Impedanz entspricht), ist die Auswirkung auf den Strom in der Schaltung vernachlässigbar.

2) Spannungswandler:

Warum ist das bei einem Spannungswandler anders?

Stellen Sie sich einen unbelasteten Spannungswandler mit einem Windungsverhältnis von 1: 1 auf demselben Ringkern vor. Diese VT hätte eine Primärinduktivität von oder 880Ω bei 50 Hz.

Wenn man die Sekundärwicklung belastet, verringert der entgegengesetzte Fluss die Primärimpedanz auf die gleiche Weise wie der Stromwandler. In diesem Fall macht die Impedanz der Spannungswandler jedoch den größten Teil der gesamten Schaltungsimpedanz aus, was zu einer proportionalen Erhöhung des Primärstroms führt, wodurch die Wirkung von aufgehoben wird der Zähler Φ.