Wie liegen die an der Sekundärseite des Stromwandlers erhaltenen Strom- und Spannungswerte im Bereich von Millivolt / Ampere?

Ich habe eine Power Distribution Unit (PDU), die in Servern verwendet wird. Es hat eine Nennstromstärke von 32 A. Ich möchte diesen Strom messen und mit CT (Stromwandler) in eine proportionale Spannung umwandeln. Der Strom von 32 A fließt durch das stromführende Kabel der PDU. Dieser Draht wird durch 1 CT geführt. Das Übersetzungsverhältnis beträgt 1:2500. Ich werde einen Bürdenwiderstand von 7,5 Ohm gegen CT anschließen und die Spannung über dem Bürdenwiderstand messen.

Gemäß der Theorie der Transformatoren ist V1/V2=N1/N2 =I2/I1 . Angenommen V1 = Vin = 230 , I1 = Iin = 32 A , N1 = 1, N2 = 2500 . Hier sollte also V2 230 * 2500 = 575000 V sein und I2 = Iout sollte I1 / 2500 = 0,0128 A sein. Als ich die Simulation des obigen Schemas durchführte, erhalte ich denselben I2-Wert, aber V2 ist 96 mV? Ich denke, sie haben folgende Berechnung durchgeführt: V2 = Vout = I2 * Rburdon = 0,0128 * 7,5 = 96 mV.

Aber ich verstehe nicht, wie das möglich ist? Warum zeigen die Simulationsergebnisse V2 = 96 mV anstelle von 575000 V? Wie liegen die an der Sekundärseite des Stromwandlers erhaltenen Strom- und Spannungswerte im Bereich von Millivolt/Ampere? Was ist mit dem Windungsverhältnis des Transformators?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Antworten (2)

Die Spannung an der Primärseite des Stromwandlers ist die reflektierte Impedanz des 7,5-Ohm-Bürdenwiderstands multipliziert mit dem Strom. Die Primärspannung ist also sehr klein, nicht 230 V. Der größte Teil der Spannung fällt über der Last ab. (Wenn die Spannung am Stromwandler 230 V betragen würde, hätten Sie bei KVL null Volt an Ihrer Last, oder? Sie benötigen eine sehr kleine Primärimpedanz des Stromwandlers für geringe Einfügungsdämpfung und geringe Verlustleistung.)

Die reflektierte Impedanz in einem Transformator ergibt sich aus den von Ihnen geschriebenen Transformatorgleichungen. Die Primärimpedanz ist gleich der Sekundärimpedanz (7,5 Ohm) geteilt durch das Windungsverhältnis im Quadrat. Das kannst du leicht aus den Gleichungen ableiten. (In einem perfekt idealen Transformator.) Da der Transformator nicht ideal ist, müssen andere Faktoren berücksichtigt werden, die im verlinkten Dokument aufgeführt sind.

Hier ist eine gute Diskussion darüber, wie CTs funktionieren: Current Transformer Theory

Ersatzschaltbild aus obigem Link:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Anstatt die ganze Mathematik neu zu erstellen, habe ich meine Antwort bearbeitet, um einen Link zu einer wirklich guten Diskussion über die Funktionsweise eines CT hinzuzufügen.

Gemäß der Theorie der Transformatoren ist V1/V2=N1/N2 =I2/I1 . Angenommen V1 = Vin = 230 , I1 = Iin = 32 A , N1 = 1, N2 = 2500 . Hier sollte also V2 230 * 2500 = 575000 V sein und I2 = Iout sollte I1/2500 = 0,0128 A sein.

Nein, nein so geht das nicht. Die Spannung, die "über" der Primärseite des Stromwandlers gesehen wird, beträgt bestenfalls ein Millivolt - es ist der leichte Spannungsabfall an einem kleinen Abschnitt Ihres 32-Ampere-Kabels, das durch das Loch in der Mitte des Stromwandlers verläuft. Es ist nicht die Nennwechselspannung des 32-Ampere-Stromkreises!

Ihre Bürde beträgt 7 Ohm - hier fangen Sie an, die Dinge zu analysieren. 7 Ohm an einem 1:1-Transformator sehen also wie 7 Ohm auf der anderen Seite des Transformators aus, aber wenn Sie einen Transformator ohne 1:1-Wicklungsverhältnis verwenden, wird die Impedanz von 7 Ohm verstärkt oder verstärkt. runter. Bei einem Stromwandler werden die 7 Ohm heruntergesetzt.

Das Verhältnis, das heruntergesetzt wird, ist das Windungsverhältnis im Quadrat, also sehen 7 Ohm auf der Sekundärseite so aus: -

7 2500 2 Ohm an der Primärwicklung.

Das sind 1,12 Mikroohm. Ja, es klingt unglaublich, aber es muss so sein, damit ein CT funktioniert und eine Kernsättigung vermieden wird. Das bedeutet, dass bei 32 Ampere im Primärkreis die effektive Primärspannung etwa 36 uV RMS beträgt.