Кombineleк электрондық трансформаторлардың өлшеу принципінің құрылымы және тестілеуі

1 Комбинаттық электронды трансформаторлардың өлшеру принципі
1.1 Вольттау принципі

Электронды трансформаторлар конденсаторлық вольттау бөлінетін ыкма арқылы вольттау жасайды. Конденсатордағы вольт сапалы тез өзгермейді, сондықтан конденсаторлық вольттау бөлінетін ыкма арқылы алған екінші деңгейдегі вольттау кезінде динамикалық жауап жаман болады және өлшеру дәлдігі төмен. Өлшеру дәлдігін жақсарту үшін нақты өлшеру ұзындығына параллель түрде төмен вольтталы конденсатор орналастырылады. Оның принципі 1-ші суретте көрсетілген.

1-ші суретте,

Вольттау бөлінетін конденсатордың шығыс вольты өлшемделген вольттың уақытқа қатынасына пропорционал. Интегралдық бөлік қосылғанда, негізгі вольт өлшерілетін болады.

1-ші суретте, C₁ конденсаторында ең көп вольт құбылысуы өтуіне себеп болады, сондықтан C₁ конденсаторының диэлектрикалық қасиеттеріне жоғары талаптар қойылады. Электромагниттік вольттау трансформаторларында энергиялық конденсаторлар пайдаланылады, ал электронды вольттау трансформаторларда энергиялық конденсаторлар пайдаланылмайды, орнына теңцендер конденсаторлар қолданылады.

Вольттау бөлінетін конденсатордың құрылымы - диэлектрикалық материалдың цилиндрі, құныр жолағына құрастырылады. Содан кейін, цилиндрдің сыртқы жағына қозғалысқа ұшыраушы двойное гибкое печатное плато қосылады. Нақты ұзындықты қолдану үшін, чип резистор гибкі печатті платада қосылады. Конденсаторлық вольттау бөлінетін құрылымының схемасы 2-ші суретте көрсетілген.

C₁ конденсаторының қабырғасы ішкі слой цилиндрінен құрастырылады. Құныр жолақ бір өлшерімдік платинаға тең, ал гибкі печатті платадағы ішкі мүмкіндік платинаға тең, диэлектрикалық материал - диэлектрик. C₂ конденсаторының қабырғасы сыртқы слой цилиндрінен құрастырылады. Двойное гибкое печатное платоның екі жағындағы мүмкіндік платинаға тең, гибкі печатті платаның негізгі материала (мысалы, полиимида) - диэлектрик. Оның радиальды кескіні 3-ші суретте көрсетілген. Теңцендер конденсатор C формуласы арқылы есептеледі.

Формулада: r₁ - цилиндрдің ішкі радиусы; r₂ - цилиндрдің сыртқы радиусы; H - гибкі печатті платаның ұзындығы; ε_r - электролиттің салыстырмалы диэлектрикалық қасиеттері; ε₀ - вакуумдың диэлектрикалық қасиеттері.

1.2 Ағым өлшеру принципі

Электронды трансформаторлар Роговски койлы арқылы ағымды өлшейді. Екінші деңгейдегі шығыс вольт және негізгі енгізілген ағым арасындағы қатынас мынаған тең:

Формулада M - өлшемді ағымдың орнына байланысты емес тұрақты. Роговски койлының шығыс вольты өлшемделген ағымдың туындысына пропорционал. Сондықтан, Роговски койлының шығысына интегралдық бөлік қосылғанда, өлшемделген ағым қалпына келтірілетін болады.

Бұл жобада, Роговски койлы - печатті платадан жасалған. Аның жеңілдігі, өлшеру дәлдігі, иіс салыстырмалылығы, өнімдердің алмасуы, және өнімдердің өндіру үздігі - традиционды жіпті койлыдан жақсы.

Қосымша магниттік талақты азайту үшін және өлшеру дәлдігін жақсарту үшін, печатті платадан жасалған Роговски койлы екі койлы сериялық түрде байланыстырылуымен дифференциалды енгізіледі. Бұл екі PCB койлының обмоткалау бағыттары әртүрлі. Біреуі оң қол қауіпсіздігіне, екеуі сол қол қауіпсіздігіне сәйкес обмоткаланады. Сондықтан, екі карама-каршы полярлық индуцирленген вольт өтуіне себеп болады, сериялық байланыстыру арқылы шығыс вольт бір Роговски койлының екі есеуі болады, 4-ші суретте көрсетілген.

1.2 Ағым өлшеру принципі (Жалғасу)

Мысалы, мүмкіндік фильмі мен PCB негізінің термиялық кеңейтілу коэффициенттері әртүрлі, сондықтан температура өзгергенде олардың деформациясы әртүрлі болады. Деформацияға байланысты пішіндерді азайту үшін және мүмкіндік фильмінің жарылуын сақтау үшін, өндірілген PCB койлылар температуралық жасталу процесінен өтеді. Бұл процестің бір жағы - койлылардың ішкі күшін азайту, өлшеру қателерін минималдау, екінші жағы - койлыларды фильтрлеу.

Дифференциалды шығысқа ие Роговски койлылардың қатынассыз модулдау қабілеті қатты, бірақ 10 кВ электр магниттік талақты әсері әлі де маңызды. Сондықтан, Роговски койлыларды мүмкіндік фильмімен қоршытып, мүмкіндік фильмін жерге қосу қажет.

2 Комбинаттық электронды трансформаторлардың құрылымы принципі
2.1 Комбинаттық электронды трансформаторлардың блок-диаграммасы

Комбинаттық электронды трансформатордың блок-диаграммасы 5-ші суретте көрсетілген. Негізгі вольт және ағым конденсатор арқылы және Роговски койлы арқылы екінші деңгейдегі сигналдарға айналысады. Екінші деңгейдегі сигналдарды интегралдау және фазасын өзгерту арқылы, негізгі сигналдарға пропорционал сигналдар алынатын болады. Өлшеру дәлдігін жақсарту үшін, өлшеру сигналдарының интегралдау және фазасын өзгерту цифирлік сигнал өңдеу ыкималары арқылы жасалуы мүмкін. Бірақ, цифирлік сигнал өңдеуінде белгілі бір кешірек болады және негізгі сигналдарды реалдық уақытта білдірмейді. Сондықтан, бұл өңдеу ыкимасы корғау сигналдары үшін қолданылмайды. Корғау сигналдары өлшеру дәлдігіне төмен талаптар қойылады, сондықтан аналогтық схемалардың қолданылуы үшін сигналдарды көбейту, интегралдау және фазасын өзгерту өңдеулері жасалады.

2.2 Комбинаттық электронды трансформатордың сенсорлық басының құрылымы

Комбинаттық электронды трансформатор вольт өлшеру модулі мен ағым өлшеру модулін 6-ші суретте көрсетілген құрылымға эпоксид резина вакуумдық лейкілеу арқылы құрастырылады.

Роговски койлы ағымды өтуінің автобусына лейкілеу қояды. Койлы шығысы көбейтілгеннен кейін, сигналдың жолы арқылы шығыс терминалына өтеді. Көбейткішке екі жағынан энергия қажет, сондықтан көптеген сигналдың жолының үшін энергия өту үшін қолданылады.

Вольт трансформаторының құныр жолағында ағым өтуі жоқ, сондықтан кездесу қашықтығын арттыру үшін, құныр жолақ және ағымды өтуінің автобусы бір-біріне перпендикуляр құрылымы қолданылады.

Сенсорлық басы активті болғандықтан, электронды компоненттердің пайдалану мерзімі электронды трансформатордың сенсорлық басының пайдалану мерзімін шектейді. Сондықтан, барлық компоненттер қолдану алдында жасталу фильтрлеу өтеді.

Сигнал-шум қатынасын жақсарту үшін, ағым және вольт сигналдары сенсорлық баста ішінде көбейтіледі. Ағым сигналының көбейткіш схемасы PCB койлында, ал вольт сигналының көбейткіш схемасы гибкі печатті платада. Көбейткіштерге жөндегі құралдар қолданылады.

3 Комбинаттық электронды трансформатордың тесті

Жоғарыда айтылған принциптер және құрылымдар, IEC 60044-7 және IEC 60044-8 стандарттарына қарай, 10 кВ/600 А интегралды вольт-ағым электронды трансформатор прототипы құрылды. Вольт трансформаторы үшін өлшеру дәлдігі 0.5 классы, корғау деңгейі 3P; ағым трансформаторы үшін өлшеру дәлдігі 0.2 классы, корғау дәлдігі 5P20.

Тест кезінде, электронды трансформаторға әртүрлі ағымдар өткізіледі және әртүрлі вольттар қойылады. Екінші деңгейдегі шығыс цифрлық порт арқылы шығады. Цифрлық көрсеткіш бөлігі арқылы көрсетілгеннен кейін, ол өлшеру ағым трансформаторымен және өлшеру вольт трансформаторымен салыстырылады. Өлшеру дәлдігі құрылым талаптарына сәйкес келеді.

Одесімен, прототипке қуаттық дауыс сапасы, дербес шығу, молниялық тоқу, және электромагниттік сәйкестікті тесттер өткізіледі. Бұл тесттерді өткізу құрылым схемасының дұрыстығын көрсетеді.

4 Жалпылау

(1) Теңцендер конденсаторлардан тұратын вольттау бөлінетін ыкма және печатті платадан жасалған Роговски койлы вольт және ағым сенсорларын қолдану, қарапайым құрылым, жақсы өнімдердің алмасуы, және жоғары өлшеру дәлдігіне қол жеткізеді.

(2) Печатті платадан жасалған және гибкі печатті платадан жасалған технологияларды қолдану, көбейткіш схемасын сенсорлық баста ішінде құрастыру, өлшеру сигналының сигнал-шум қатынасын жақсартады.

(3) Электронды вольт трансформаторды және электронды ағым трансформаторды бір құрылымға біріктіру, не только снижает стоимость первичного оборудования, но и улучшает точность и мощность вторичной цепи для напряжения одной линии. Это соответствует новым требованиям к вторичному измерению и защите, а также согласуется с концепцией управления современных энергетических систем, основанных на интервалах коммутационных устройств.