Почему трансформаторы тока имеют минимальную номинальную частоту?

Для трансформатора напряжения: -

Если бы приложенное напряжение имело очень низкую частоту, т.е. 0,1 Гц, потребляемый первичный ток (при напряжении 120 или 230 В переменного тока) составил бы несколько десятков ампер, и обмотка сгорела бы. Тем не менее, как насчет того, чтобы попробовать его при 1 В переменного тока? Теперь ток (помните, что мы говорим о частоте 0,1 Гц) составляет пару сотен миллиампер (это нормально), а поток позволяет избежать насыщения (фух), но для получения требуемого напряжения необходима приличная скорость изменения потока. вторичный и на частоте 0,1 Гц он не меняется так быстро, поэтому вы получаете действительно небольшой выходной сигнал. Ничего страшного: выходное напряжение и входное напряжение по-прежнему примерно связаны соотношением витков, но вы больше не можете подключаться к фазе и нейтрали, потому что она сгорит.

В какой-то момент выше (возможно) 35 Гц вы можете использовать полное напряжение.

Трансформатор тока

Первичный ток всегда определяется «внешней цепью» — это хорошо, потому что теперь нам не нужно беспокоиться о насыщении или увеличении тока на более низких частотах. Обычно трансформатор тока имеет нагрузочный резистор от 1 до 100 Ом, и это полностью подавляет импеданс намагничивания; учтите, что при 50 Гц индуктивность магнита составляет 10 мкГн - реактивное сопротивление составляет 3,14 мОм.

Если нагрузка составляет, скажем, 10 Ом, а коэффициент обмотки 1:200, то 10 Ом в 40 000 раз меньше при 250 микроомах. Индуктивное сопротивление намагничивания (3 миллиома) теперь перекрывается первичной нагрузкой в ​​250 микроом. Это то, что мы хотим - мы хотим, чтобы большая часть первичного тока проходила через нагрузку через коэффициент трансформации.

На частоте 5 Гц нагрузка по-прежнему составляет 250 мкОм, но теперь реактивное сопротивление намагничивания упало до 300 мкОм — посмотрите, как все меняется — это означает, что ТТ на низких частотах больше не может поддерживать математические расчеты, лежащие в его основе. При частоте 0,5 Гц выход будет незначительным, потому что основное упомянутое сопротивление нагрузки полностью перекрывается чрезвычайно малым импедансом намагничивания.

Эквивалентные схемы ТН и ТТ

Сравнивая ТТ с ТН, можно забыть о первичном сопротивлении постоянному току, индуктивности рассеяния и потерях в сердечнике (в основном) - все, что у вас есть, это толстый провод (несущий ток), проходящий через отверстие - он генерирует некоторый магнетизм за счет Xm . Если импедансы вторичной утечки малы по сравнению с нагрузкой, то обычно можно забыть и о Xm.

Остается бремя (преобразованное и перенесенное в первичное). Он параллелен Xm, и нагрузка обычно должна преобладать, т.е. это самый низкий импеданс из-за квадрата отношения витков. Таким образом, большая часть первичного тока используется для подачи тока через нагрузку на вторичную обмотку, и небольшое количество этого тока (протекающего через Xm) создает побочный продукт, называемый магнетизмом. Относительно небольшое количество тока, которое создает магнетизм, обычно намного ниже тока, который может вызвать насыщение сердечника.

Несверхпроводящие трансформаторы тока имеют спад ниже определенной частоты, поэтому выходная мощность для данного тока просто снижается по мере уменьшения частоты. Это не насыщение сердечника и не связано напрямую с индуктивностью — это линейный эффект.

Частота спада -3 дБ определяется соотношением L/R, где L — индуктивность вторичной обмотки трансформатора, а R — сопротивление вторичной цепи.

Возьмем случай B82801B0504A050, который имеет рекомендуемую нагрузку 50R и индуктивность 500 мкГн во вторичной обмотке. Константа L/R составляет 10 мкс, что соответствует частоте -3 дБ 16 кГц. Так что погрешность на номинальных 50кГц должна быть минимальной.