Mesaŭro Principo Komponaĵo kaj Testado de Kombinitaj Elektronikaj Transformiloj
1 Kombinita Elektronika Transformiloj Mitan Principo
1.1 Voltmetra Mitan Principo
Elektronikaj transformiloj mezuras voltan per la kapacitiva divida metodo. Ĉar la voltoj trans kapacitoro ne povas ŝanĝiĝi subite, la duaĵa volto akirita rekte per kapacitiva divido havas malbonan tranĉan respondon kaj malaltan mitan akuratecon. Por plibonigi la mitan akuratecon, preciza provanta rezistoro estas kunligita paralele tra la malalta-volta kapacitoro. Ĝia principo montriĝas en Figuro 1.
En Figuro 1, sub la kondiĉo ke
La eliga volto de la dividanta kapacitoro estas proporcia al la tempa derivaĵo de la mezurata volto. Per aldono de integra ligo, oni povas mezuri la unuaĵan volton.
En Figuro 1, ĉar plej multe da la voltdifuŝo okazas tra C1, ekzistas tre altaj postuloj por la izolado de kapacitoro C1. En elektromagnetaj voltagtransformiloj, oni ĝenerale uzas potencapacitorojn, dum en elektronikaj voltagtransformiloj, potencapacitoroj ne estas uzitaj; anstataŭe, oni adoptas ekvivalentajn kapacitorojn.
La strukturo de la dividanta kapacitoro estas tia, ke cilindro farita el izolmaterialo estas metita sur kondukrodon. Tiam, duoblanka fleksa cirkuitplanko estas fiksita ekster la cilindro. La preciza rezistoro estas chiprezistoro fiksita al la ekstera blano de la fleksa cirkuitplanko. La strukturajka skemo de la kapacitiva dividanto montriĝas en Figuro 2.
La kapacito de C1 formiĝas per la interna-blanka cilindro. La kondukrod estas ekvivalenta al unu elektradono, kaj la interna kupra filmo de la fleksa cirkuitplanko estas ekvivalenta al la alia elektradono, kun la izolmaterialo kiel dielektriko. La kapacito de C2 formiĝas per la ekstera-blanka cilindro. La duoblankaj kupraj filmoj de la duoblanka fleksa cirkuitplanko estas ekvivalentaj al la elektradonoj, kaj la bazmaterialo de la fleksa cirkuitplanko, kiel poliimid, servas kiel dielektriko. Ĝia radia sekcio videtiĝas en Figuro 3. La ekvivalenta kapacito C povas esti kalkulita per Formulo.
En formulo: r1 estas la interna radiuso de la cilindro; r2 estas la ekstera radiuso de la cilindro; H estas la longo de la fleksa prescirkuitplanko; εr estas la relativa permittivo de la elektroluto; ε0 estas la vakuo-permittivo.
1.2 Ampermetra Mitan Principo
Elektronikaj transformiloj uzas Rogowskian spirojn por mezuri amperon. La rilato inter la duaĵa eliga volto kaj la unuaĵa eniga ampero estas jena:
En la formulo, M estas konstanto senrilata al la pozicio de la mezurata ampero. La eliga volto de la Rogowska spiro estas proporcia al la derivaĵo de la mezurata ampero. Do, per aldono de integra ligo post la eligo de la Rogowska spiro, oni povas restarigi la mezuratam amperon.
En tiu projekto, la Rogowska spiro estas Rogowska spiro farita el prescirkuitplanko. Ĝia sensitivo, mita akurateco, performanca stabileco, produkta interskeopeblo, kaj produktada efikeco ĉiuj estas superaj al tiuj de tradicie vikitaj spiroj.
Por redukti la interferon de la aldona magnetkampo kaj plibonigi la mitan akuratecon, la Rogowska spiro farita el prescirkuitplanko ĝenerale uzas du spirojn kunligitajn en serio por formi diferencajn enigojn. La vitdirektoj de tiuj du PCB-spiroj estas malsamaj. Unu estas vitita laŭ la dekstra-regula regulo, kaj la alia estas vitita laŭ la maldekstra-regula regulo. Tiel, du indukitaj voltoj kun kontraŭaj polaritatoj estas generitaj, kaj la eliga volto de la serio-ligado estas duoble tiu de unuopa Rogowska spiro, kiel montriĝas en Figuro 4.
1.2 Ampermetra Mitan Principo (Daŭrigita)
Pro la malsamaj termalaj dilatkoeficientoj de la kupra filmo kaj la PCB-substrato, iliaj deformadkvantoj malsamas kiam la temperaturo ŝanĝiĝas. Por redukti erarojn kaŭzitajn de deformado kaj preveni kupran filmrompon, la fabrikataj PCB-spiroj subiras temperaĝinproceson. Tiu proceso, unue, liberigas la internan streĉon de la spiroj por minimumigi erarojn, kaj due, servas por selektado de la spiroj.
Ankoraŭ ke Rogowskiaj spiroj kun diferenciala eligo havas fortan komuna-modo supreskapablon, la 10 kV elektra-kampa interfero restas signifa. Do, necesas pakigi la Rogowskiajn spirojn per kuprofolio kaj terigi la kuprofolion.
2 Kompona Principo de Kombinita Elektronika Transformiloj
2.1 Kompona Blokdiagramo de Kombinita Elektronika Transformiloj
La blokdiagramo de la kombinita elektronika transformilo montriĝas en Figuro 5. La unuaĵa volto kaj ampero estas konvertitaj en duaĵajn signalojn per la kapacitoro kaj la Rogowska spiro. Per integriĝo kaj fazŝovo de la duaĵaj signaloj, oni povas akiri signalojn proporciajn al la unuaĵaj signaloj. Por plibonigi la akuratecon, la integriĝo kaj fazkompenso de mitaj signaloj povas esti atingitaj per ciferecaj signal-traktadoj. Tamen, ciferecaj signal-traktadoj havas certan prokraston kaj ne povas reflekti la unuaĵajn signalojn en realtempa. Do, tiu traktada metodo ne taŭgas por protektaj signaloj. Ĉar protektaj signaloj havas pli malaltajn postulojn por mita akurateco, analogaj cirkvitoj povas esti rekte uzitaj por amplifiko, integriĝo, kaj fazkompenso.
2.2 Strukturo de la Sensanta Kapo de la Kombinita Elektronika Transformilo
La kombinita elektronika transformilo inkluzivas la voltmetran unuon kaj la ampermetran unuon en la strukturon montritan en Figuro 6 uzante epoksidrezinon sub vakuo-verdo.
La Rogowska spiro estas verditaj sur la amperportanta busbaro. Post amplifiko, la eliga signalo de la spiro estas sendata al la eliga finpunkto per signalofilo. Ĉar la amplifikilo bezonas duoblan energion, tri el la plurkeraj signalofiloj estas uzitaj por energitransporto.
Ĉar neniu ampero fluas tra la kondukrod de la voltagtransformilo, kaj por pligrandigi la kruipagon, estas adoptita strukturo kie la kondukrod kaj la amperportanta busbaro estas perpendikularaj al unu la alian.
Ĉar la sensanta kapo estas aktiva, la vivdaŭro de elektronikaj komponantoj severe limigas la vivdaŭron de la elektronika transformila sensanta kapo. Do, ĉiuj komponantoj devas subiri aĝiga-selektadon antaŭ uzo.
Por plibonigi la signal-je-bruo-raporton, amperaj kaj voltaj signaloj estas amplifikitaj en la sensanta kapo. La amplifikila cirkvito por la ampera signalo estas sur la PCB-spiro, kaj la amplifikila cirkvito por la volta signalo estas sur la fleksa cirkuitplanko. Uzitaj estas alta-prestaĵaj instrumentaj amplifikiloj.
3 Testado de la Kombinita Elektronika Transformilo
Konforme al la supre mencititaj principoj kaj strukturo, kaj la normoj IEC 60044-7 kaj IEC 60044-8, estas dezignita prototipo de 10 kV/600 A integrala voltag/ampera elektronika transformilo. Por la voltagtransformilo, la mita akurateco estas Klase 0.5, kaj la protekt-nivelo estas 3P; por la ampertransformilo, la mita akurateco estas Klase 0.2, kaj la protektakurateco estas 5P20.
Dum la testo, malsamaj amperoj estas pasigitaj tra la elektronika transformilo, kaj malsamaj voltoj estas aplikitaj al ĝi. La duaĵa eligo estas eligita per cifera porta. Post montriĝo per la cifera montrilo, ĝi estas komparita kun la referenca ampertransformilo kaj la referenca voltagtransformilo. Ĝia mita akurateco konformas al la dezajnpostuloj.
Simultane, estas faritaj testoj pri frekvenco-stabileco, parta dissendo, fulmoimpulso, kaj elektromagneteka kompatiĝo sur la prototipo. La sukceso de tiuj testoj indikas la korektecon de la dezajnskemo.
4 Konkludoj
(1) Uzante dividantan kapacitoron komponitan el ekvivalentaj kapacitoroj kaj Rogowskan spiron faritan per prescirkuitplanko kiel voltag- kaj amper-sensoroj, ĝi havas simplan strukturon, bonan produkta interskeopeblon, kaj altan mitan akuratecon.
(2) Per adopcio de prescirkuitplank- kaj fleksa prescirkuitplank-teknologioj, la amplifikila cirkvito povas esti konstruita en la sensanta kapo, plibonigante la signal-je-bruo-raporton de la mita signalo.
(3) Kombinante la elektronikan voltagtransformilon kaj la elektronikan ampertransformilon en unu por formi kombinitan voltag-ampertransformilon, oni ne nur povas redukti la koston de unuaĵa ekipaĵo, sed ankaŭ plibonigi la akuratecon kaj kapablecon de la duaĵa cirkvito por la volto de unu linio. Ĝi kontentigas la novajn postulojn por duaĵa mezurado kaj protekto, kaj ankaŭ konformas al la kontrolkoncepto de modernaj elektra sistemoj, kiuj prezentas switchgear-intervalojn kiel unuojn.
