Genaues Zeichnen von Stromerfassungstransformatoren

Hier ist ein einfacher Stromwandler schematisch und als eher physikalische Konstruktionszeichnung dargestellt. Hier sind nur zwei Wicklungen gezeigt, aber drei wären ähnlich. Eine andere Konvention besteht darin, die Anzahl der Windungen wie gezeigt oder mit dem Buchstaben "T" wie in 1000T aufzulisten.

Beide Diagramme von Nedd sind korrekt für das, was sie darstellen sollen, ABER Ihre grüne Wicklung mit einer Windung ist diejenige, die das Konzept, um das es geht, am besten darstellt. Ein Stromwandler ist „nur“ ein gewöhnlicher 1-Windung-zu-N-Windung-Transformator, auch wenn diese Tatsache aufgrund der Art und Weise, wie wir ihn verwenden, normalerweise nicht offensichtlich ist.

Weil:

Es gibt erhebliche Missverständnisse darüber, was ein CT (Stromwandler) ist und wie er funktioniert. Was normalerweise nicht erkannt wird, ist, dass ein Stromwandler für Betriebszwecke ein völlig "normaler" Transformator ist. Es wird normalerweise physisch und elektrisch für diese spezielle Rolle optimiert, aber es fungiert als Transformator mit einer Primärwicklung mit einer Windung (oder wenigen Windungen) und einer Sekundärwicklung mit N Windungen. Wenn Sie normale Transformatorregeln und elektrische Analysen anwenden, ist das Ergebnis das, was Sie für einen Stromwandler oder für einen "normalen Transformator (da sie ein und derselbe sind) erwarten.
Für den Idealfall und ein Windungsverhältnis von 1 zu N, Rout Ausgang "Bürdenwiderstand" :

Standardtransformatorgleichungen:

Vin x Iin = Vout x Iout ... 1 Vout = Vin x N und ... 2 Iout = Iin / N ... 3

V = I x R (aus dem Ohmschen Gesetz), also
Vout = Iout x Rout ... 4

Aber Iout = Iin/N ... 3 oben also von 3 & 4
Vout = Iin x Rout / N ... 5

Neuanordnung von 5 Iin = Vout x N / Rout ... 6
dh wir können Iin aus Vout & Windungsverhältnis für einen gegebenen Lastwiderstand Rout bestimmen. Dies ist eigentlich trivial (hat sich aber an uns herangeschlichen), wie in 6. Vout/Rout = Iout, also reduziert sich 6. auf eine Neuanordnung von 3.

Der Grund, warum der Stromwandler komisch zu laufen scheint, ist, dass wir uns normalerweise mit Spannungsverhältnissen befassen und an Leistung und Strom in einer bestimmten Last interessiert sind.
Bei einem CT interessieren uns Iin und Vout. Wir stellen den Lastwiderstand ein, versuchen aber nicht, den Strom darin oder die Verlustleistung zu messen. Wir fragen überhaupt nie nach Vin (dem AC-Abfall in der einzelnen Eingangsrunde).

In Ordnung und jetzt? - was hat das alles mit der Beantwortung der Frage zu tun?
Es ist relevant, denn sobald wir feststellen, dass es sich um einen gewöhnlichen Alltagstransformator und nichts Zauberhaftes handelt, müssen wir feststellen, dass die "richtigen" Transformatoranforderungen erfüllt sind. Im Idealfall (und in der Praxis so weit wie möglich) erzeugen wir einen Magnetfluss in der Primärseite (eine Windung) und "verbinden" diesen gesamten Fluss mit der Sekundärseite (N Windungen). Wenn wir also eine einzige Eingabeschleife haben, MUSS es eine "echte" Schleife sein. Es kann nicht eine halbe Umdrehung (die es eigentlich nicht geben kann) oder 75 % oder 99 % einer Umdrehung sein. Wir können den Draht physisch direkt durch den Kern führen, aber wenn wir uns das Magnetfeld ansehen, wird es den Weg um den Kern "vervollständigen".
In Ihren Beispielen kommt also die gesamte einzelne Umdrehung, die mit der grünen Linie gezeigt wird, der Darstellung der Transformatoraktion von einer Umdrehung zu N Umdrehungen am nächsten.

Hinzugefügt:

Danke für deine Antwort, könntest du das auch grafisch erklären? Das war meine Hauptfrage, wie man die Schaltung zeigt, nicht nur beschreibt.

Wie oben angemerkt - Ihre Greenline-Version ist meiner Meinung nach die korrekteste von allen, die ich gesehen habe (nirgendwo! :-) ) (obwohl "ein wenig unordentlich" :-) ).

• Es zeigt eine einzige Wendung

• Es zeigt, wie es um den Kern herumgeht

• Es zeigt, wie es vollständig um den Kern herumgeht - also den gesamten Fluss verbindet.

Das linke Diagramm von @Nedd zeigt effektiv dasselbe, ABER ist nicht so offensichtlich. Das heißt, da wir wissen, dass die N-Windungs-Seite mit N Windungen vollständig um den Kern herumgeht, impliziert dies, dass die 1-Windung dies auch tut, ABER die Implikation davon ist wahrscheinlich für die meisten Menschen verloren.

• Ihre rote Version ist, wie es normalerweise in der Praxis erscheint und wie es normalerweise gezeigt wird, ABER nicht, wie es elektrisch wirklich ist.

• Ihre blaue Version ist elektrisch näher an der Realität, aber auch nicht so, wie sie normalerweise erscheint ODER gezeigt wird, und ist tatsächlich wahrscheinlich verwirrender, obwohl korrekter :-).