Modelado de un transformador de corriente en FEMM

Me gustaría diseñar y modelar con precisión un transformador de corriente en FEMM . Espero que esto me permita estimar con precisión la corriente secundaria en un transformador de corriente , incluida su fase en relación con la corriente primaria. El modelo también ayudará a dimensionar el núcleo.

He usado el software FEMM anteriormente para diseñar concentradores magnéticos para sensores de efecto Hall. El problema con el que me encuentro es que no puedo inducir una corriente en el devanado secundario en FEMM, parece que tengo que adivinar y especificar la corriente secundaria.

He seguido el ejemplo de David Meeker sobre el diseño de transformadores, pero no puedo seguirlo exactamente porque no estoy diseñando un transformador de tensión, es decir, la corriente secundaria nunca es cero.

Estas son las 2 ecuaciones que estoy tratando de resolver para Is (corriente secundaria): (fuente: gsu.edu ) :2 ecuaciones

Sé (o puedo elegir) lo siguiente:

  1. Ip - Corriente en el primario
  2. Rb - Resistencia a la carga
  3. w - Frecuencia natural del primario
  4. Vp - Tensión en el primario, resistencia de carga reflejada (de FEMM)
  5. Todas las propiedades relevantes del material
  6. Todas las propiedades físicas relevantes

esto me deja con 4 incógnitas, en concreto:

  1. Rp+jwLp - impedancia de bobina primaria
  2. jwM - impedancia mutua
  3. Rs+Rb+jwLs - impedancia de bobina secundaria + resistencia de carga
  4. Is - corriente en el devanado secundario

Actualmente considerando probar lo siguiente:

  1. Utilice la superposición para determinar de forma independiente Rp+jwLp y Rs+Rb+jwLs (es decir, elimine cada bobina y calcúlelas por separado como constantes)
  2. Calcule de forma independiente los valores de R, L, M en función de ecuaciones idealizadas.

Ambos serían seguidos por una regresión para obtener Is , tampoco estoy seguro de cómo formular esto todavía.

¡Cualquier ayuda sería muy apreciada, gracias!

Respuestas (1)

A menos que me esté perdiendo algo sutil en su pregunta, entonces...

Las impedancias primarias Rp+jwLp son irrelevantes para un transformador de corriente: la corriente fluye y eso es todo, y si esas impedancias de fuga son demasiado altas, entonces es un CT realmente mal diseñado.

La reactancia de magnetización también es irrelevante si se elige que la carga no sea excesiva, es decir, la carga desvía la inductancia de magnetización para que pueda ignorarse.

Simplemente haga algunos cálculos simples sobre las impedancias típicas y debería concluir lo que he dicho anteriormente.

Un punto justo, debo agregar que el diseño mecánico está impulsando el diseño magnético. No puedo simplemente usar un concentrador toroidal y asumir que el factor de acoplamiento es cercano a 1. El diseño preferido tiene que minimizar las holguras e instalarse sin desconectar la barra. Me gustaría entender cuánto puedo recortar en el diseño magnético y aún lograr la precisión requerida.
Bueno, puede hacer un CT donde el factor de acoplamiento sea menor que 1, solo necesita calibrarlo si el factor de acoplamiento es desconocido. Más allá de un cierto factor de acoplamiento bajo, la inductancia de fuga secundaria podría comenzar a hacer que la capacidad de la carga para desviar la inductancia de magnetización también produzca errores no lineales, pero nuevamente, si no está seguro, se puede probar y elegir una carga más baja.