Prinsip ng Pagkuha ug Pagsulay sa Kombinadong Elektronikong Transformers
1 Prinsip Pagsukod sa Combined Electronic Transformers
1.1 Prinsipyo sa Pagsukod sa Voltaje
Ang mga electronic transformers nagpagsukod sa voltaje gamit ang metodo sa capacitive voltage division. Tungod kay ang voltaje sa isang capacitor dili mahimong mag-usab abruto, ang secondary voltage nga gikinahanglan direkta pinaagi sa capacitive voltage division adunay kaayo malubog nga transient response ug lawas nga sukat sa pagpamaos. Aron mapadako ang accuracy sa pagsukod, isulti nga precision sampling resistor gi-parallel connect sa low-voltage capacitor. Ang iyang prinsipyo gitrayecto sa Figure 1.
Sa Figure 1, sulod sa kondisyon nga
Ang output voltage sa voltage - dividing capacitor proporsyonal sa time - derivative sa ginipagsukdan nga voltaje. Pinaagi sa pagdagdag og integration link, ang primary voltage makapagpamaos.
Sa Figure 1, tungod kay ang labing dako nga voltage drop nahitabo sa C1, adunay kaayo mataas nga requirement sa insulation sa capacitor C1. Sa electromagnetic voltage transformers, kasagaran gigamit ang power capacitors, apan sa electronic voltage transformers, wala gigamit ang power capacitors; bisan unsa, gigamit ang equivalent capacitors.
Ang struktura sa voltage - dividing capacitor mao ang insulating - material - made cylinder nga gitrayecto sa isang conductive rod. Pagkatapos, isulti nga double - layer flexible circuit board giputok sa gawas sa cylinder. Ang precision resistor mao ang chip resistor nga giputok sa outer layer sa flexible circuit board. Ang structural schematic diagram sa capacitor voltage divider gitrayecto sa Figure 2.
Ang capacitance sa C1 gihimo sa inner - layer cylinder. Ang conductive rod equivalent sa usa ka electrode plate, ug ang inner copper film sa flexible circuit board equivalent sa uban nga electrode plate, ngadto sa insulating material ingon dielectric. Ang capacitance sa C2 gihimo sa outer - layer cylinder. Ang double - sided copper films sa double - layer flexible circuit board equivalent sa electrode plates, ug ang base material sa flexible circuit board, sama sa polyimide, nagserbi isip dielectric. Ang iyang radial cross - sectional view gitrayecto sa Figure 3. Ang equivalent capacitance C makapagpamaos pinaagi sa Formula.
Sa formula: r1 mao ang inner radius sa cylinder; r2 mga outer radius sa cylinder; H mao ang length sa flexible printed circuit board; εr mao ang relative permittivity sa electrolyte; ε0 mga vacuum permittivity.
1.2 Prinsipyo sa Pagsukod sa Current
Ang mga electronic transformers gigamit ang Rogowski coils aron mapagsukdan ang current. Ang relasyon tali sa secondary output voltage ug primary input current mao kini:
Sa formula, M mao ang constant wala may kalabutan sa position sa ginipagsukdan nga current. Ang output voltage sa Rogowski coil proporsyonal sa derivative sa ginipagsukdan nga current. Busa, pinaagi sa pagdagdag og integration link human sa output sa Rogowski coil, ang ginipagsukdan nga current makakompleto.
Sa proyekto, ang Rogowski coil mao ang Rogowski coil gihimo pinaagi sa printed circuit board. Ang iyang sensitivity, measurement accuracy, performance stability, product interchangeability, ug production efficiency tanang superior kon parehas sa traditionally wound coils.
Arong makurta ang interference sa accessory magnetic field ug padako ang accuracy sa pagsukod, ang Rogowski coil gihimo pinaagi sa printed circuit board kasagaran gigamit ang duha ka coils nga giconnect sa series aron moporma og differential input. Ang winding directions sa duha ka PCB coils wala pareho. Usa gipailhan sa right - hand rule, ug ang uban gipailhan sa left - hand rule. Busa, duha ka induced voltages nga naghulagway sa opposite polarities gihatag, ug ang output voltage sa series connection mao ang duha ka beses sa usa ka Rogowski coil, gitrayecto sa Figure 4.
1.2 Prinsipyo sa Pagsukod sa Current (Gipatuloy)
Tungod sa wala pareho nga thermal expansion coefficients sa copper film ug PCB substrate, ang ilang deformation amounts wala pareho kung magbag-o ang temperatura. Aron kurta ang errors resulta sa deformation ug pangutana ang breakage sa copper film, ang gibuong PCB coils gipasabot sa temperature aging process. Kini nga proseso, sa usa ka bahin, release ang internal stress sa coils aron kurta ang errors, ug sa uban nga bahin, serve sa screening sa coils.
Bagama ang Rogowski coils nga may differential output adunay matibay nga common - mode suppression capability, ang 10 kV electric field interference adunay kaayo malubog nga epekto. Busa, kinahanglan ang Rogowski coils igbuntog sa copper foil ug ground ang copper foil.
2 Komposisyon Principle sa Combined Electronic Transformers
2.1 Komposisyon Block Diagram sa Combined Electronic Transformers
Ang block diagram sa combined electronic transformer gitrayecto sa Figure 5. Ang primary voltage ug current giconvert sa secondary signals pinaagi sa capacitor ug Rogowski coil. Pinaagi sa pag-integrate ug phase shifting sa secondary signals, ang signals proportional sa primary signals makapagpamaos. Aron padako ang accuracy, ang integration ug phase compensation sa measurement signals makapagpamaos pinaagi sa digital signal processing methods. Apan, ang digital signal processing adunay kaayo malubog nga delay ug wala makapahibalo sa primary signals sa real - time. Busa, kini nga proseso wala maayo para sa protection signals. Tungod kay ang protection signals adunay kaayo lawas nga requirement sa measurement accuracy, ang analog circuits direktang mahimong gamiton para sa amplification, integration, ug phase compensation processing.
2.2 Struktura sa Sensing Head sa Combined Electronic Transformer
Ang combined electronic transformer giepoksa ang voltage measurement unit ug current measurement unit sa struktura gitrayecto sa Figure 6 pinaagi sa epoxy resin vacuum casting.
Ang Rogowski coil gicast sa current - carrying busbar. Human sa amplification, ang coil output signal gipadala sa output terminal pinaagi sa signal line. Tungod kay ang amplifier nanginahanglan og dual power supply, 3 sa multi - core signal lines gigamit para sa power transmission.
Tungod kay wala may current naglupad sa conductive rod sa voltage transformer, ug aron mapadako ang creepage distance, ang struktura diin ang conductive rod ug current - carrying busbar perpendicular sa usa ka't usa gitrayecto.
Tungod kay ang sensing head mao ang active type, ang service life sa electronic components severe restricts ang service life sa electronic transformer sensing head. Busa, tanang komponente kinahanglan mogamit sa aging screening human sa paggamit.
Arong padako ang signal - to - noise ratio, ang current ug voltage signals giamplify sa loob sa sensing head. Ang amplification circuit para sa current signal ania sa PCB coil, ug ang amplification circuit para sa voltage signal ania sa flexible circuit board. Ang high - performance instrumentation amplifiers gigamit para sa amplifiers.
3 Testing sa Combined Electronic Transformer
Sumala sa gibutangan nga principles ug struktura, sama sa IEC 60044 - 7 ug IEC 60044 - 8 standards, ang 10 kV/600 A integrated voltage/current electronic transformer prototype gidesinyo. Para sa voltage transformer, ang measurement accuracy mao ang Class 0.5, ug ang protection level mao ang 3P; para sa current transformer, ang measurement accuracy mao ang Class 0.2, ug ang protection accuracy mao ang 5P20.
Human sa test, ang iba't ibang currents gipasabot sa electronic transformer ug ang iba't ibang voltages gipasabot sa kini. Ang secondary output gipadala pinaagi sa digital port. Human sa pagpakita sa digital display unit, gi-compare niini sa reference current transformer ug reference voltage transformer. Ang iyang measurement accuracy naghatag sa design requirements.
Sa samay, ang power frequency withstand voltage, partial discharge, lightning impulse, ug electromagnetic compatibility tests gibuhat sa prototype. Ang pagpasabot sa kini nga mga tests nagpakita sa correctness sa design scheme.
4 Conclusions
(1) Pinaagi sa paggamit og voltage - dividing capacitor nga gihimo pinaagi sa equivalent capacitors ug Rogowski coil gihimo pinaagi sa printed circuit board isip sensors sa voltage ug current, adunay simple nga struktura, maayo nga product interchangeability, ug taas nga measurement accuracy.
(2) Pinaagi sa paggamit og printed circuit board ug flexible printed circuit board technologies, ang amplification circuit mahimo mugamit sa loob sa sensing head, padako ang signal - to - noise ratio sa measurement signal.
(3) Pinaagi sa pagcombine sa electronic voltage transformer ug electronic current transformer isip usa aron moporma og combined voltage - current transformer, makakurta ang cost sa primary equipment ug padako ang accuracy ug capacity sa secondary circuit para sa voltage sa usa ka line. Nakaabot kini sa bag-ong requirements para sa secondary metering ug protection, ug sumala usab sa control concept sa modern power systems nga gipahimulos sa switchgear intervals isip units.
