Frecuencia mínima del transformador de corriente

Necesito un transformador de corriente para un proyecto de calentamiento por inducción. Después de buscar en Digi-Key un transformador que cumpliera con mis especificaciones (relación de transformación, corriente, tipo de montaje, etc.), el modelo más económico que encontré fue este . Desafortunadamente, especifica un rango de frecuencia de 50 kHz a 500 kHz, mientras que mi calentador de inducción funciona a frecuencias tan bajas como 20 kHz. Simplemente no pude encontrar ningún otro modelo que cumpla con mis especificaciones (especialmente con respecto al montaje) en Digi-Key.

Ahora, en principio evitaría usar una parte fuera de las especificaciones, pero debido a la falta de opciones, he estado tratando de averiguar qué establece este límite inferior de 50 kHz para la frecuencia de esta parte en particular, esperando que alguna particularidad de mi aplicación significaría que podría usarlo en frecuencias más bajas.

Una de las respuestas a esta pregunta (por Spehro Pefhany) menciona la L / R constante para el secundario. Para mi aplicación, seleccioné una resistencia de carga de 3,3 Ω, que junto con la inductancia indicada de 22,4 mH, da como resultado una constante de tiempo de 6,8 ms, por lo tanto, una frecuencia de corte de 23,4 Hz. Incluso si fuera necesario tener en cuenta la resistencia secundaria del TC de 2,9 Ω, la frecuencia de corte se duplicaría aproximadamente. De cualquier forma, la atenuación a 20 kHz debería ser insignificante. Este no parece ser el factor limitante.

La hoja de datos indica que la densidad de flujo máxima debe permanecer por debajo de 2000 Gauss, y se proporciona una ecuación para calcular esto:

B PAG k = 8 × V R mi F × d × 10 5 norte × F

Dónde V R mi F es el voltaje aplicado a la resistencia de carga, d es el ciclo de trabajo, norte es la relación de vueltas, y F es la frecuencia en kHz. Conectando todos los valores para mi aplicación, obtengo B PAG k < 1000 Gauss, peor de los casos (incluido algún margen adicional). Así que este tampoco parece ser el factor limitante.

Por lo tanto, pregunto: ¿alguien tiene una teoría plausible de por qué este transformador de corriente no debería funcionar para señales de 20 kHz?

Por cierto: ¿debo preocuparme por el hecho de que mi corriente, aunque cambia a más de 20 kHz, tiene un componente de 120 Hz (debido a la frecuencia de la red)? Mi instinto es que no importa, pero pensé en preguntar de todos modos.

Editar : según la solicitud de un comentarista, esta es la hoja de datos para el CT. En cuanto a la forma de onda, se puede describir aproximadamente como una onda sinusoidal de más de 20 kHz multiplicada por una onda sinusoidal rectificada de onda completa de 60 Hz. He esbozado la forma de onda en la figura a continuación, sin embargo, utilicé una forma de onda de 2,4 kHz en lugar de la forma de onda de 20 kHz, porque con la forma de onda completa de 20 kHz, el gráfico se volvió ilegible.

forma de onda

Estoy desconcertado también. Tienes que mantener la carga secundaria, reflejada a través de vueltas al cuadrado, mucho menor que la inductancia primaria. Incluso si optó por una resistencia de carga de 50 ohmios, digamos que coincida con un osciloscopio, eso es 1,25 mohm en el primario, en comparación con su impedancia de al menos 175 mjohm a 50k y 70 mjohm a 20 kHz.
El componente de 120 Hz de la corriente podría ser un gran obstáculo real y lo dejaste hasta el final para mencionarlo. Creo que debes indicar exactamente cuál es la corriente. No haga una réplica rápida, piénselo un momento y diga cuál es el peor de los casos. También debe proporcionar un enlace a la hoja de datos del transformador (.pdf). Si no tiene uno, busque uno que lo tenga.
@ user44635, ¿qué es un mjohm?
La hoja de datos es pobre y no parece dar los niveles de saturación. ¿Está diciendo (como lo indica su imagen) que no hay un componente de 120 Hz?
Hay un componente de 120 Hz. La envolvente de la forma de onda rápida que se muestra en la imagen tiene un período de 8,33 ms. El eje de tiempo en el gráfico abarca 18 ms (aunque los ~1,3 ms finales del dibujo están en blanco).
j como en sqrt (-1), también conocido como i, por lo que es un inductor, la impedancia es imaginaria, por lo que las unidades de j Ω , y es pequeño, así que usé el prefijo m para 1e-3

Respuestas (1)

No hay un componente de 120 Hz, se multiplica por los 20 kHz, lo que da bandas laterales a 20k + 120 y 20k -120.

El límite del CT es la saturación del núcleo; a frecuencias más bajas, no puede ejecutar una corriente tan alta a través de él, básicamente limitada proporcional a la frecuencia.

Por supuesto que tienes razón, no hay componente de 120 Hz, no estoy seguro de qué diablos estaba pensando. Pero la verdadera pregunta aquí es: ¿realmente se saturará este núcleo? En mi pregunta, señalé que no estoy cerca de los límites de la densidad de flujo máxima, que, según tengo entendido, es solo una redacción diferente para la saturación. ¿No significaría eso que sigo operando la pieza dentro de las especificaciones, incluso si está por debajo de la frecuencia mínima indicada?
De su ecuación anterior, a medida que f se reduce, VREF también debería reducirse para mantener B por debajo del límite. ¿Supongo que la salida no está acoplada a CA? Eso también limitaría la frecuencia más baja. ¿Hay alguna forma de calibrarlo? Puede usar un generador de señal estándar (salida de 50 ohmios) y simplemente enrollar 10-100 vueltas a través del CT. 1 V en 50 ohmios es 20 mA: 100 vueltas 'parecerán' como 2A. Verifique con un 'alcance lo que le está entregando.