Ölçüm Prinsipi Kombine Elektronik Dönlərçilərin Kompozisiyası və Testlənməsi

1 Birləşmiş Elektronik Dövlətlərin Ölçüm Prinsipi
1.1 Gerilim Ölçüm Prinsipi

Elektronik dövlətlər kapasitiv gerilim bölüşmə metodu ilə gerilimi ölçür. Kapasitorda gerilim birdəfədə dəyişə bilməyən üçün kapasitiv gerilim bölüşməsi vasitəsiylə doğrudan əldə edilən ikinci gerilim anlık cavabda zayıf və ölçmə dəqiqliyi aşağıdır. Ölçmə dəqiqliyini artırmaq məqsədilə, dəqiqlik nümunə rezistoru aşağı gerilimli kapasitora paralel qoşulur. Onun prinsipi Şəkil 1-də göstərilir.

Şəkil 1-də,

Gerilim bölüşmə kapasitorunun çıxış gerilimi ölçülən gerilimin zamana görə törəməsinə mütənasibdir. İnteqral həlləri əlavə edərək, birinci gerilim ölçülə bilər.

Şəkil 1-də, çoxlu gerilim düşməsi C₁-in üzərində baş verdiyinə görə, kapasitor C₁ üçün izolyasiya səviyyəsində yüksək tələblər var. Elektromaqnit gerilim dövlətlərində enerji kapasitorları istifadə olunur, elektronik gerilim dövlətlərində isə enerji kapasitorları istifadə olunmur; əvəzinə, ekvivalent kapasitorlar istifadə olunur.

Gerilim bölüşmə kapasitorunun strukturu şövələrə malik olan dielektirik materialdan hazırlanmış silindirin iletici çubuğa yerləşdirilməsidir. Sonra, silindirin xaricinə iki qatlı fleksibil lövhə qalxır. Dəqiqlik rezistoru, fleksibil lövhənin xarici qatına qalxır. Kapasitiv gerilim bölüşməsinin struktur şəkli Şəkil 2-də göstərilir.

C₁ kapasitivliyi iki qatlı silindirin iç qatı ilə yaranır. İletici çubuk bərabər qarşı pol adlanır, fleksibil lövhənin iç qatı digər pol adlanır, dielektirik material isə dielektirik kimi xidmət edir. C₂ kapasitivliyi iki qatlı silindirin xarici qatı ilə yaranır. İki qatlı fleksibil lövhənin iki qatlı qalın filmləri pol adlanır, fleksibil lövhənin bazası, məsələn, poliimid, dielektirik kimi xidmət edir. Onun radiusal kesiti Şəkil 3-də göstərilir. Ekvivalent kapasitivlik C Formulada hesablanır.

Formulada: r₁ silindirin iç radiusudur; r₂ silindirin xarici radiusudur; H fleksibil çapraz ləmanın uzunluğu; ε_r elektrolitin nisbi dielektirik sabitidir; ε₀ vakuumun dielektirik sabitidir.

1.2 Cərəyan Ölçüm Prinsipi

Elektronik dövlətlər cərəyanı ölçmək üçün Rogowski spirallarını istifadə edir. İkinci çıxış gerilimi və birinci giriş cərəyanı arasındakı əlaqə aşağıdakı kimi deyilidir:

Formulada M, ölçülən cərəyanın mövzusuna asılı olmayan sabitdir. Rogowski spiralının çıxış gerilimi ölçülən cərəyanın törəməsinə mütənasibdir. Bu səbəbdən, Rogowski spiralının çıxışına inteqral həlli əlavə edərək, ölçülən cərəyan bərpa edilə bilər.

Bu layihədə, Rogowski spirali çapraz ləmanı istifadə edərək hazırlanmış Rogowski spiralıdır. Onun hassaslıq, ölçmə dəqiqliyi, performans stabiilliyi, məhsul araqlığı və istehsal effektivliyi, gəmişdə sarılmış spiralardan daha üstündür.

Qoşma maqnit sahəsin təsirini azaltmaq və ölçmə dəqiqliyini artırmaq məqsədilə, çapraz ləmanı istifadə edərək hazırlanmış Rogowski spiralında ümumi olaraq iki spiral seriyada qoşularak diferensial giriş forması alınır. Bu iki PCB spiralin sarılma istiqaməti fərqlidir. Biri sağ əl qaydasına, digəri isə sol əl qaydasına əsasən sarılır. Bu sayədə, müxtəlif qütbli iki induksiya gerilimi yaradılır və seriyada qoşulmuş çıxış gerilimi, bir Rogowski spiralından iki dəfə böyükdür, bu Şəkil 4-də göstərilir.

1.2 Cərəyan Ölçüm Prinsipi (Davam)

Məsələn, mənsum filmin və PCB bazanın tərkibinin fərqli termal genişlənmə katsayılarına malik olması səbəbindən, temperatur dəyişdiyi zaman onların deformasiya miqdari fərqlidir. Deformasiya səbəbindən meydana gələn səhvəri azaltmaq və mənsum filmin kəskinəlməsini önləmək üçün istehsal olunan PCB spiralları temperatur yaşlanma prosesindən keçir. Bu proses, bir tərəfdən, spiralın daxili stressini azaltmaqla səhvləri minimuma endirir, digər tərəfdən, spiralı seçmək üçün xidmət edir.

Diferensial çıxışa malik Rogowski spiralının güclü ümumi rejim təsiri olsa da, 10 kV elektrik sahəsi təsiri hələ də böyük qalır. Bu səbəbdən, Rogowski spiralını məsələn kaplaması və məsələn kaplamasını yerləşdirmək lazımdır.

2 Birləşmiş Elektronik Dövlətlərin Təşkil Prinsipi
2.1 Birləşmiş Elektronik Dövlətlərin Blok Sənədləri

Birləşmiş elektronik dövlətin blok sənədi Şəkil 5-də göstərilir. Birinci gerilim və cərəyan kapasitor və Rogowski spirali vasitəsiylə ikinci sihnallara çevrilir. İkinci sihnalların inteqrasiyasını və faz kompensasiyasını apararaq, birinci sihnallara mütənasib olan sihnallar əldə edilə bilər. Dəqiqliyi artırmaq məqsədilə, ölçmə sihnallarının inteqrasiyası və faz kompensasiyası rəqəmi sihnal işlənmə metodları vasitəsiylə aparıla bilər. Amma, rəqəmi sihnal işlənməsi belə bir gecikməyə malikdir və birinci sihnalları real vaxtda əks etdirə bilməz. Bu səbəbdən, bu işlənmə metodu qoruma sihnalları üçün uyğun deyil. Qoruma sihnallarının ölçmə dəqiqliyi ehtiyacı aşağı olduğu üçün, analitik lənkələr doğrudan amplyasiya, inteqrasiya və faz kompensasiya işlənməsi üçün istifadə oluna bilər.

2.2 Birləşmiş Elektronik Dövlətin Sensordaş Sisteminin Strukturu

Birləşmiş elektronik dövlət epoksit rezi vakuum dökümü vasitəsiylə Şəkil 6-dakı struktura kimi gerilim ölçmə vahidi və cərəyan ölçmə vahidini kapsalar.

Rogowski spirali cərəyan keçirən şina üzerine dökülür. Amplyasiya edildikdən sonra, spiralın çıxış sihnali sihnal lənti vasitəsiylə çıxış terminalına göndərilir. Amplyatorun iki güc istismar etməsi səbəbindən, çox çekili sihnal ləntinin 3-ü güc istismar etmək üçün istifadə olunur.

Gerilim dövlətindən keçirilən cərəyan olmadığı və sürüşmə məsafəsini artırmaq məqsədilə, iletici çubuğun və cərəyan keçirən şinanın bir-birinə perpendikulyar olmaq şərtlərində struktur hazırlanır.

Sensordaş sistemin aktiv tip olması səbəbindən, elektron komponentlərin ömrü elektronik dövlət sensordaş sisteminin ömrünü ciddi şəkildə məhdudlaşdırır. Bu səbəbdən, istifadədən əvvəl bütün komponentlər yaşlanma seçməsindən keçir.

Sinyal-səssizlət nisbətini artırmaq məqsədilə, cərəyan və gerilim sihnalları sensordaş sistem daxilində amplyasiya olunur. Cərəyan sihnalı amplyasiya lənkəsi PCB spirali, gerilim sihnalı amplyasiya lənkəsi isə fleksibil lövhədə yerləşir. Amplifikatorlar üçün yüksək performanslı instrument amplyifikatorları istifadə olunur.

3 Birləşmiş Elektronik Dövlətin Testləri

Yuxarıda qeyd edilən prinsiplər və struktur, IEC 60044-7 və IEC 60044-8 standartlarına əsasən, 10 kV/600 A birləşmiş gerilim/cərəyan elektronik dövlət prototip dizayn edilib. Gerilim dövləti üçün ölçmə dəqiqliği 0.5 sinifi, qoruma dəqiqliyi isə 3P sinifidir; cərəyan dövləti üçün ölçmə dəqiqliği 0.2 sinifi, qoruma dəqiqliyi isə 5P20 sinifidir.

Testlər boyunca, elektronik dövlətə müxtəlif cərəyanlar keçirilir və müxtəlif gerilimlər tətbiq olunur. İkinci çıxış rəqəmi port vasitəsiylə çıxış edilir. Rəqəmi göstərici vahidi vasitəsiylə göstərilərək, referans cərəyan dövləti və referans gerilim dövləti ilə müqayisə edilir. Ölçmə dəqiqliyi dizayn tələblərinə uyğundur.

Eyni zamanda, prototipa şəbəkə frekvensi dayanıklılıq, qismi buraxış, yığın darbəsi və elektromaqnitik uyğunluq testləri həyata keçirilir. Bu testlərin keçirilməsi, dizayn şemasının düzgünlüyünü göstərir.

4 Nəticələr

(1) Ekvivalent kapasitorlardan ibarət gerilim bölüşmə kapasitori və çapraz ləmanı istifadə edərək hazırlanmış Rogowski spirali kimi gerilim və cərəyan sensorları, sadə struktura, yaxşı məhsul araqlığı və yüksək ölçmə dəqiqliyinə malikdir.

(2) Çapraz ləmanı və fleksibil çapraz ləmanı texnologiyalarının istifadəsi, amplyasiya lənkəsini sensordaş sistem daxilində inşa etməyə imkan verir, bu da ölçmə sihnalının sinyal-səssizlət nisbətini artırır.

(3) Elektronik gerilim dövləti və elektronik cərəyan dövlətini birləşdirərək, birləşmiş gerilim-cərəyan dövləti formalaşdırılarsa, birincil ekipman maliyyətini azaltmaq, eyni zamanda ikinci sihnal şəbəkəsinin dəqiqliyini və kapasitetini artırmaq mümkündür. Bu, ikinci sihnalölçmə və qoruma üçün yeni tələblərə uyğun gəlir və modern elektrik sistemlərinin idarəetmə konsepsiyasına uyğun gəlir ki, bu konsepsiya anahtar qurğu intervalı kimi birliklərə əsaslanır.