¿Por qué los transformadores de corriente tienen una clasificación de frecuencia mínima?

Para un transformador de tensión: -

Si el voltaje aplicado fuera de muy baja frecuencia, es decir, 0,1 Hz, la corriente primaria tomada (si el voltaje fuera de 120 VCA o 230 VCA) sería de varias decenas de amperios y el devanado se freiría y se quemaría. No obstante, ¿qué tal probarlo a 1 VAC? Ahora, la corriente (recuerde que estamos hablando de 0,1 Hz) es un par de cientos de miliamperios (eso está bien) y el flujo se trata de evitar la saturación (uf), pero se necesita una tasa de cambio de flujo decente para producir el voltaje requerido en el secundario y a 0,1 Hz no cambia tan rápido, por lo que obtiene una salida realmente pequeña. No es gran cosa: el voltaje de salida y el voltaje de entrada todavía están aproximadamente relacionados por la relación de vueltas, pero ya no puede conectarse a vivo y neutral porque se quemará.

En algún punto por encima de (quizás) 35 Hz, puede ejecutar voltaje completo.

Transformador de corriente

La corriente primaria siempre está definida por el "circuito externo"; eso es bueno porque ahora no tenemos que preocuparnos por la saturación o la corriente que aumenta a frecuencias más bajas. Normalmente, el transformador de corriente tiene una resistencia de carga de 1 a 100 ohmios y esto inunda totalmente la impedancia de magnetización; Considere, a 50 Hz, la inductancia magnética es de 10 uH, esto tiene una reactancia de 3,14 miliohmios.

Si la carga es (digamos) de 10 ohmios y la relación de devanado es de 1:200, referida al primario, 10 ohmios es 40 000 veces menor a 250 micro ohmios. La reactancia inductiva de magnetización (3 miliohmios) ahora está inundada por la carga primaria referida de 250 microohmios. Esto es lo que queremos: queremos que la mayor parte de la corriente primaria pase a través de la carga a través de la relación de vueltas.

A 5 Hz, la carga sigue siendo de 250 micro ohmios, pero ahora la reactancia de magnetización se ha reducido a 300 micro ohmios. Vea cómo están cambiando las cosas. Lo que esto significa es que el TC a bajas frecuencias ya no puede sostener las matemáticas que lo sustentan. A 0,5 Hz, la salida será insignificante porque la resistencia de carga primaria referida está totalmente inundada por la impedancia de magnetización extremadamente pequeña.

Circuitos equivalentes de TT y TC

Al comparar CT con VT, puede olvidarse de la resistencia de CC primaria, la inductancia de fuga y las pérdidas del núcleo (principalmente); todo lo que tiene es un cable grueso (que transporta corriente) que atraviesa un orificio; genera algo de magnetismo debido a Xm . Si las impedancias de fuga secundarias son pequeñas en comparación con la carga, generalmente también puede olvidarse de Xm.

Lo que queda es la carga (transformada y transferida a lo primario). Está en paralelo con Xm y la carga normalmente debería dominar, es decir, es la impedancia más baja debido a la relación de vueltas al cuadrado. Entonces, la mayor parte de la corriente primaria se usa para alimentar corriente a través de la carga en la secundaria y una pequeña cantidad de esta corriente (que fluye a través de Xm) genera un subproducto llamado magnetismo. La cantidad relativamente pequeña de corriente que genera magnetismo suele estar muy por debajo de la corriente que causaría la saturación del núcleo.

Los transformadores de corriente no superconductores tienen una atenuación por debajo de cierta frecuencia, por lo que la salida para una corriente determinada simplemente disminuye a medida que disminuye la frecuencia. No es la saturación del núcleo ni está directamente relacionado con la inductancia; este es un efecto lineal.

La frecuencia de caída de -3dB se determina a partir de L/R, donde L es la inductancia del secundario del transformador y R es la resistencia del circuito secundario.

Tome el caso del B82801B0504A050, que tiene una carga recomendada de 50R y una inductancia de 500uH mirando hacia el secundario. La constante L/R es 10useg, correspondiente a una frecuencia de -3dB de 16kHz. Por lo tanto, el error a los 50 kHz nominales debería ser mínimo.