Neurriaren Oinarria Konbinatutako Transformadore Elektronikoen Osaketaren eta Probatzeko

1 Konbinatuako elektronikoaren transformatorren neurketa printzipioa
1.1 Tentsioko neurketa printzipioa

Elektronikoak tentsioa kapazitorki banatze metodoarekin neurtzen dute. Kapazitorean egon arren tentsioa ezin da aldaketarik gabe aldatu, beraz, kapazitorki banatutako tentsio sekundarioak erantzun transiente txarra eta neurketaren zehaztasuna baxua ditu. Neurketaren zehaztasuna hobetzeko, presizio-sampleresistentia bat konexio paraleloan jarri behar da tentsio baxuko kapazitorarekin. Bere printzipioa irudian 1 ikusgaitzake.

Irudi 1-ean, non

Banatzaile-kapazitoreko tentsioa neurriko tentsioaren deribatu orduari proportzionala da. Integralaren lotura bat gehituz, tentsio nagusia neurtu daiteke.

Irudi 1-ean, tentsio handiena C₁-n gertatzen denez, kapazitore C₁-rako isolamenduari eskaintzen zaizkie baldintza oso altuak. Magnetiko-tentsioko transformatoretan indarraren kapazitoreak erabiltzen dira, baina elektroniko-tentsioko transformatoretan ez dira indarraren kapazitoreak erabili, baizik eta kapazitore baliokideak.

Banatzaile-kapazitorearen egitura hau da: material isolantez osatutako zilindro bat konduktore-barruan sartzen da. Orduan, zilindroaren kanpoaldean bi kirolko plaka fleksibila itsatsi egin da. Presizio-resistentia chip resistentia bat da, fleksibilo plakan kirolkoaren kanpoaldean itsatsita. Banatzaile-kapazitorearen egiturako diagrama esquematikoa Irudi 2-ean ikusgaitzake.

Kapazitore C₁-rako kapasitatea barruko zilindroaren bitartez sortzen da. Konduktore-barrua elektrodo bat bezala kudeatzen da, eta fleksibilo plakan koilarako elektrodoa beste elektroda bat, isolante-materiala dielektrikoa izanda. Kapazitore C₂-rako kapasitatea kanpoaldeko zilindroaren bitartez sortzen da. Fleksibilo plakan bi aldeko koilek elektrodoen balio du, eta fleksibilo plakan oinarria, adibidez polimidoa, dielektrikoa izanda. Berdinkapazitorea C formula batez kalkula daiteke.

Formula honetan: r₁ zilindroaren erradio barrualdea da; r₂ zilindroaren erradio kanpoaldea da; H fleksibilo plakan luzera da; ε_r dielektrikorako dielektrikotasun erlatiboa da; ε₀ hutsunearen dielektrikotasuna da.

1.2 Intentsioko neurketa printzipioa

Elektronikoak intentsioa Rogowski-en koil baten bidez neurtzen dute. Koil sekundarioaren tentsioa eta intentsio sarrera nagusiaren arteko harremana hau da:

Formula honetan, M konstante bat da, intentsio neurritako posizioarekin zerikusirik ez duena. Rogowski-en koilen tentsio sekundarioa intentsio neurritako deribatuari proportzionala da. Beraz, Rogowski-en koilaren emaitzan ondoren integralaren lotura bat gehituz, intentsio neurria lehenera daiteke.

Proiektu honetan, Rogowski-en koila PCB batez osatutako koila da. Sensibilitatea, neurketaren zehaztasuna, prestazioen estabilitatea, produktuen trukagarritasuna eta produzamenduaren efizientzia guztiak tradizionalki biratutako koilei buruzkoa gainditzen ditu.

Osagai magnetikoaren interferentziak murrizteko eta neurketaren zehaztasuna hobetzeko, PCB batez osatutako Rogowski-en koilek normalean bi koil seriean konektatuta diferentzial sarrerarako erabiltzen dira. Bi PCB koilen biratze norabidea desberdina da. Bat eskubiko erregela jarraituz eta bestea ezkerriko erregela jarraituz. Horrela, polaritate desberdinak dituzten bi tentsio indukitzen dira, eta serieko konektatutako emaitzaren tentsioa bikoitzegia da Rogowski-en koil bakarraren tentsioa baino, irudian 4 ikusgaitzake.

1.2 Intentsioko neurketa printzipioa (jarraitu)

Koilaren eta PCB oinarriaren kobre filmaren hazkunde-koefiziente termikoak ezberdinak direnez, tenperatura aldatzen denean deformazioak ezberdinak dira. Deformazioek eragindako erroreak murrizteko eta kobre filmak hautsatzeko saihesteko, egin diren PCB koilek tenperatura-zaharketa prozesua pasatzen dute. Prozesu honek, batetik, koilei barneko tensionak askatzen ditu erroreak murrizteko, eta bestetik, koilei filtroa egiten dio.

Diferentzial emaitzak dituzten Rogowski-en koilek modu komuneko supresio gaitasuna ona dute, 10 kVko elektrika-eremuaren interferentzia handia mantentzen da. Beraz, Rogowski-en koilei kobrezko folioekin bistaratu behar zaie eta kobrezko folioa lurratzeko.

2 Konbinatuako elektronikoaren transformatorren osaketa printzipioa
2.1 Konbinatuako elektronikoaren transformatorrentzako bloke-diagrama

Konbinatuako elektronikoaren transformatorrentzako bloke-diagrama irudian 5 ikusgaitzake. Tentsio eta intentsio nagusiak kapazitore eta Rogowski-en koil bidez sekundario segnaleetan bihurtzen dira. Sekundario segnalei integrazioa eta fase-laguntza eman dezan, segnaleak tentsio eta intentsio nagusiarekin proportzionalak izango dira. Zehaztasuna hobetzeko, neurketako segnaleen integrazioa eta fase-laguntza digital signal processing metodoen bidez lortu daitezke. Hala ere, digital signal processingen atzerapena bat du eta ezin du tentsio eta intentsio nagusiak errealitatean erreflekatu. Beraz, metodorik hau ez da egokia babesa-segnaleentzat. Babesa-segnaleek neurketaren zehaztasunaren eskaintza gutxiago dutenez, analogoa zirkuituak zuzenean amplifikazioa, integrazioa eta fase-laguntza-prozesuan erabil daitezke.

2.2 Konbinatuako elektronikoaren transformatorrentzako sensor unitatearen egitura

Konbinatuako elektronikoaren transformatorak tentsio-neurketa unitatea eta intentsio-neurketa unitatea epoxy resinaren bidez vakumeko kolpean egitura hau dauka, irudian 6 ikusgaitzake.

Rogowski-en koila intentsio-portatzaileko busbarrean kolpatzen da. Amplifikatu ondoren, koilen emaitza segnalen bidez bidaltzen da irteera terminalera. Amplifikadoreak bikote-bateri behar duenez, segnalen multiko lineetako 3 erabili dira indarren bidalketa.

Tentsio-transformatoraren konduktore-barruan ez dago intentsiorik eta korronte-luzera handitu behar denez, konduktore-barruaren eta intentsio-portatzaileko busbarren artean perpendikularra den egitura erabili da.

Sensor unitatea aktibo motatakoa denez, elektroniko elementuen mugatua dela elektroniko transformatoraren sensor unitatearen mugatua. Beraz, erabili aurretik elementu guztiak zaharketa-filtro baten bidez igotu behar dira.

Seinalen arrazoia hobetzeko, intentsio eta tentsio segnaleak sensor unitatean amplifikatu dira. Intentsio segnaleko amplifikazio zirkuitua PCB koilan dago, eta tentsio segnaleko amplifikazio zirkuitua fleksibilo plakan dago. Amplifikadoreei instrumentazioa altu-prestazioeko erabili dira.

3 Konbinatuako elektronikoaren transformatorren probak

Aurreko printzipio eta egitura horien arabera, IEC 60044-7 eta IEC 60044-8 estandarekin, 10 kV/600 A integratutako tentsio/intentsio elektronikoaren transformator prototipo bat diseinatu da. Tentsio-transformatorarentzat, neurketaren zehaztasuna 0.5 klasekoa da, eta babesa-egoera 3P; intentsio-transformatorarentzat, neurketaren zehaztasuna 0.2 klasekoa da, eta babesa-zehaztasuna 5P20.

Probak egitean, elektroniko transformator bati intentsio desberdinak pasatzen zaizkie eta tentsio desberdinak aplikatzen zaizkie. Segundario emaitza portu digital bidez ematen da. Digitaleko bistaratze unitatearen bidez bistaratuta, tentsio eta intentsio referentziekin konparatzen da. Neurketaren zehaztasuna diseinuaren eskaintza betetzen du.

Berehalakoan, prototipoari tensio-tolerrantzia probak, partzialki botatze probak, urragi-ospegi probak eta magnetismo-indarraren kompatibilitate probak egin zaizkie. Probak gainditzeak diseinuaren zuzentasuna adierazten du.

4 Iraultza

(1) Baliokide kapazitoreetatik osatutako banatzaile-kapazitore eta PCB batez osatutako Rogowski-en koila erabiliz, tentsio eta intentsio sensor gisa, egitura sinplea, produktuen trukagarritasuna ona eta neurketaren zehaztasuna altua ditu.

(2) PCB eta fleksibilo PCB teknologietan oinarrituta, amplifikazio zirkuitua sensor unitatearen barnean eraiki daiteke, neurketaren segnalen arrazoia hobetzeko.

(3) Elektroniko tentsio-transformatora eta elektroniko intentsio-transformatora batuz formaturiko kombinatu tentsio-intentsio transformatorak, ez du bakarrik gailu nagusiaren kostua murriztu, baizik eta sekundario zirkuituaren zehaztasuna eta kapasitatea hobetu, tentsioa marra bakar batean. Honek sekundario neurketa eta babesa berriak betetzen ditu, eta moderno indarraren sistemaren kontrol kontzeptua betetzen du, interruptore tarteen baitan unitate gisa.