संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मरों की मापन सिद्धांत रचना और परीक्षण
1 संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मरों का मापन सिद्धांत
1.1 वोल्टेज मापन सिद्धांत
इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर एकपीडी वोल्टेज विभाजन विधि का उपयोग करके वोल्टेज मापते हैं। क्योंकि कैपेसिटर पर वोल्टेज अचानक बदल नहीं सकता, इसलिए कैपेसिटर वोल्टेज विभाजन से प्राप्त द्वितीयक वोल्टेज का अस्थायी प्रतिक्रिया खराब और मापन योग्यता कम होती है। मापन योग्यता में सुधार करने के लिए, एक परिशुद्ध नमूना लेने वाला प्रतिरोध निम्न-वोल्टेज कैपेसिटर के समान्तर जोड़ा जाता है। इसका सिद्धांत चित्र 1 में दिखाया गया है।
चित्र 1 में, ऐसी स्थिति में
वोल्टेज विभाजित करने वाले कैपेसिटर का आउटपुट वोल्टेज मापी गई वोल्टेज के समय-अवकलज के अनुपात में होता है। एक समाकलन लिंक जोड़कर, प्राथमिक वोल्टेज मापा जा सकता है।
चित्र 1 में, क्योंकि अधिकांश वोल्टेज गिरावट C1 पर होती है, कैपेसिटर C1 के लिए छंद्रण के लिए बहुत उच्च आवश्यकताएं होती हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर में, आमतौर पर शक्ति कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉनिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर में शक्ति कैपेसिटर का उपयोग नहीं किया जाता; बल्कि, समतुल्य कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है।
वोल्टेज विभाजित करने वाले कैपेसिटर की संरचना यह है कि एक छंद्रण सामग्री से बना सिलेंडर एक चालक रॉड पर फिट किया जाता है। फिर, दो-स्तरीय लचीला सर्किट बोर्ड सिलेंडर के बाहर लगाया जाता है। परिशुद्ध प्रतिरोध लचीले सर्किट बोर्ड के बाहरी स्तर पर लगाया जाता है। कैपेसिटर वोल्टेज विभाजक का संरचनात्मक आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
C1 की क्षमता आंतरिक-स्तरीय सिलेंडर से बनती है। चालक रॉड एक इलेक्ट्रोड प्लेट के रूप में और लचीले सर्किट बोर्ड का आंतरिक तांबा फिल्म दूसरे इलेक्ट्रोड प्लेट के रूप में, छंद्रण सामग्री के रूप में दीवार के रूप में काम करता है। C2 की क्षमता बाहरी-स्तरीय सिलेंडर से बनती है। दो-स्तरीय लचीले सर्किट बोर्ड के दोनों तरफ तांबा फिल्म इलेक्ट्रोड प्लेट के रूप में और लचीले सर्किट बोर्ड का आधार सामग्री, जैसे पॉलीइमाइड, दीवार के रूप में काम करता है। इसका त्रिज्याकार अनुप्रस्थ-खंड चित्र 3 में दिखाया गया है। समतुल्य क्षमता C सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है।
सूत्र में: r1 सिलेंडर की आंतरिक त्रिज्या है; r2 सिलेंडर की बाहरी त्रिज्या है; H लचीले प्रिंटेड सर्किट बोर्ड की लंबाई है; εr विद्युत विसरण की सापेक्ष विद्युत विसरणता है; ε0 रिक्तिका विद्युत विसरणता है।
1.2 धारा मापन सिद्धांत
इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर रोगोस्की कोइल का उपयोग करके धारा मापते हैं। द्वितीयक आउटपुट वोल्टेज और प्राथमिक इनपुट धारा के बीच संबंध निम्नलिखित है:
सूत्र में, M एक नियतांक है जो मापी गई धारा की स्थिति से संबंधित नहीं है। रोगोस्की कोइल का आउटपुट वोल्टेज मापी गई धारा के अवकलज के अनुपात में होता है। इसलिए, रोगोस्की कोइल के आउटपुट के बाद एक समाकलन लिंक जोड़कर, मापी गई धारा पुनर्स्थापित की जा सकती है।
इस परियोजना में, रोगोस्की कोइल एक प्रिंटेड सर्किट बोर्ड से बना रोगोस्की कोइल है। इसकी संवेदनशीलता, मापन योग्यता, प्रदर्शन स्थिरता, उत्पाद विनिमेयता और उत्पादन दक्षता सभी परंपरागत रूप से घुमाए गए कोइलों से बेहतर हैं।
सामान्य चुंबकीय क्षेत्र की हस्तक्षेप को कम करने और मापन योग्यता में सुधार करने के लिए, प्रिंटेड सर्किट बोर्ड से बना रोगोस्की कोइल आमतौर पर दो कोइलों को श्रृंखला में जोड़कर डिफरेंशियल इनपुट बनाता है। इन दो PCB कोइलों की घुमाव दिशाएं अलग-अलग होती हैं। एक दाएं-हाथ के नियम के अनुसार और दूसरा बाएं-हाथ के नियम के अनुसार घुमाया जाता है। इस प्रकार, दो विपरीत ध्रुवित व्युत्क्रमित वोल्टेज उत्पन्न होते हैं, और श्रृंखला जोड़ का आउटपुट वोल्टेज एकल रोगोस्की कोइल का दोगुना होता है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है।
1.2 धारा मापन सिद्धांत (जारी)
तांबा फिल्म और PCB आधार के विभिन्न तापीय विस्तार गुणांक के कारण, जब तापमान बदलता है तो उनकी विकृति मात्रा अलग-अलग होती है। विकृति से उत्पन्न त्रुटियों को कम करने और तांबा फिल्म की टूटन से बचने के लिए, निर्मित PCB कोइलों को तापमान वयस्कता प्रक्रिया से गुजारा जाता है। इस प्रक्रिया से, एक ओर, कोइलों के आंतरिक तनाव को रिहा किया जाता है ताकि त्रुटियों को कम किया जा सके, और दूसरी ओर, कोइलों का चयन किया जाता है।
हालांकि डिफरेंशियल आउटपुट वाले रोगोस्की कोइल शक्तिशाली सामान्य-मोड दमन क्षमता रखते हैं, 10 kV विद्युत क्षेत्र की हस्तक्षेप अभी भी महत्वपूर्ण है। इसलिए, रोगोस्की कोइल को तांबा फॉइल से ढँका जाना चाहिए और तांबा फॉइल को ग्राउंड किया जाना चाहिए।
2 संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मरों का गठन सिद्धांत
2.1 संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मरों का गठन ब्लॉक आरेख
संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर का ब्लॉक आरेख चित्र 5 में दिखाया गया है। प्राथमिक वोल्टेज और धारा को कैपेसिटर और रोगोस्की कोइल द्वारा द्वितीयक सिग्नलों में परिवर्तित किया जाता है। द्वितीयक सिग्नलों को समाकलित करके और दीर्घावस्था स्थानांतरित करके, प्राथमिक सिग्नलों के अनुपात में सिग्नल प्राप्त किए जा सकते हैं। मापन योग्यता में सुधार करने के लिए, मापन सिग्नलों का समाकलन और दीर्घावस्था संशोधन डिजिटल सिग्नल प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। हालांकि, डिजिटल सिग्नल प्रक्रिया में एक निश्चित देरी होती है और यह प्राथमिक सिग्नलों को वास्तविक समय में प्रतिबिंबित नहीं कर सकती। इसलिए, यह प्रक्रिया सुरक्षा सिग्नलों के लिए उपयुक्त नहीं है। क्योंकि सुरक्षा सिग्नलों के लिए मापन योग्यता की आवश्यकताएं कम होती हैं, इसलिए एनालॉग सर्किट का उपयोग सीधे विस्तार, समाकलन और दीर्घावस्था संशोधन प्रक्रिया के लिए किया जा सकता है।
2.2 संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर के सेंसिंग हेड की संरचना
संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज मापन यूनिट और धारा मापन यूनिट को चित्र 6 में दिखाए गए रूप में एपोक्सी रेजिन वायु डाक्ट कास्टिंग के द्वारा एंकैप्स्यूलेट किया जाता है।
रोगोस्की कोइल को धारा-वहन करने वाली बसबार पर कास्ट किया जाता है। विस्तारित करने के बाद, कोइल का आउटपुट सिग्नल सिग्नल लाइन के माध्यम से आउटपुट टर्मिनल पर भेजा जाता है। क्योंकि विस्तारक को द्विविध विद्युत स्त्रोत की आवश्यकता होती है, इसलिए बहु-कोर सिग्नल लाइनों के 3 भाग विद्युत संचरण के लिए उपयोग किए जाते हैं।
क्योंकि वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के चालक रॉड में कोई धारा नहीं बहती है, और छंद्रण दूरी बढ़ाने के लिए, चालक रॉड और धारा-वहन करने वाली बसबार एक-दूसरे के लंबवत होते हैं।
क्योंकि सेंसिंग हेड सक्रिय प्रकार का है, इलेक्ट्रॉनिक घटकों की जीवनावधि इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर सेंसिंग हेड की जीवनावधि को गंभीर रूप से सीमित करती है। इसलिए, उपयोग से पहले सभी घटकों को वयस्कता चयन की आवश्यकता होती है।
सिग्नल-शोर अनुपात में सुधार करने के लिए, धारा और वोल्टेज सिग्नलों को सेंसिंग हेड के अंदर विस्तारित किया जाता है। धारा सिग्नल का विस्तार सर्किट बोर्ड कोइल पर होता है, और वोल्टेज सिग्नल का विस्तार लचीले सर्किट बोर्ड पर होता है। विस्तारक के लिए उच्च-प्रदर्शन इंस्ट्रुमेंटेशन एम्प्लिफायर का उपयोग किया जाता है।
3 संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर का परीक्षण
उपरोक्त उल्लिखित सिद्धांत और संरचना, और IEC 60044-7 और IEC 60044-8 मानकों के अनुसार, 10 kV/600 A संयुक्त वोल्टेज/धारा इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर प्रोटोटाइप डिजाइन किया गया है। वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के लिए, मापन योग्यता कक्षा 0.5 है, और सुरक्षा स्तर 3P है; धारा ट्रांसफॉर्मर के लिए, मापन योग्यता कक्षा 0.2 है, और सुरक्षा योग्यता 5P20 है।
परीक्षण के दौरान, विभिन्न धाराएं इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से गुजारी जाती हैं और विभिन्न वोल्टेज उस पर लगाए जाते हैं। द्वितीयक आउटपुट डिजिटल पोर्ट के माध्यम से आउटपुट किया जाता है। डिजिटल डिस्प्ले यूनिट द्वारा प्रदर्शित करने के बाद, इसे संदर्भ धारा ट्रांसफॉर्मर और संदर्भ वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर के साथ तुलना की जाती है। इसकी मापन योग्यता डिजाइन की आवश्यकताओं को पूरा करती है।
साथ ही, प्रोटोटा
