Изследване на нисковолтови трансформатори за противодействие на постоянното напрежение и техните методи за измерване

1. Преглед на компонентите и проблемите

ТА (трансформатор за измерване на тока при ниско напрежение) и електроенергийните сметачи са ключови компоненти в измерването на нисковолтовата электроенергия. Токът на такива сметачи не е по-малък от 60A. Електроенергийните сметачи се различават по тип, модел и способността да противодействат на постоянния ток и са свързани поредно в устройството за измерване. Поради липсата на способността да противодействат на постоянния ток те изпитват грешки в измерването при наличието на постоянна компонента, обикновено причинена от нелинейни натоварвания. С увеличаването на използването на постоянен ток или силикон-управляемо оборудване, особено в електрифицираните железопътни линии и пластмасовата индустрия, рискът от постоянна компонента се е увеличил. Анализът на нисковолтовите трансформатори за измерване на тока, които противодействат на постоянния ток, и устройствата за детекция е от голяма значимост за решаването на този проблем.

2. Причини за неточностите на ТА, предизвикани от постоянна компонента

Широко разпространената постоянна компонента в нисковолтовите трансформатори за измерване на тока произтича от влиянието на постоянната компонента от страна на първичната обмотка. Теоретично хармониците, генериращи постоянен ток, разбиват измерването, а промените в тока на възбудване на желязната ядро не водят до съответстващи промени в магнитния поток, което в крайна сметка довежда до неточности в ТА. Използвайки тестове с полувълни ток (32% от постоянната компонента са полувълни ток), магнитната проницаемост намалява след първичната обмотка, което значително увеличава грешките (с отрицателно сместване, близо до насищане). Сместването на вторичната обмотка увеличава промените в формата на вълната. Тестовете показват, че полувълни токове причиняват големи, геометрично нарастващи грешки в традиционните трансформатори; дори малки постоянни компоненти могат да повлияят на нисковолтовите трансформатори, които противодействат на постоянния ток, водейки до грешки, надхвърлящи допустимата граница.

3. ИЗР на трансформатори за измерване на тока, които противодействат на постоянния ток

Традиционните нисковолтови трансформатори използват пръстеновидни магнитни ядра (предимно аморфни ленти, с висока магнитна проницаемост, ниски коефициенти на насищане и невлияни от постоянната компонента от страна на първичната обмотка). Желязните аморфни ядра, въпреки че имат леко по-ниска магнитна проницаемост, се използват широко в електроенергийните трансформатори поради ниската загуба на железо. Те имат силна начална магнитна восприимчивост и ниска коерцитивна сила, с отлична способност да противодействат на постоянния ток. Електрическите вълни от вторичната обмотка могат да възстановят формата на тока на първичната обмотка. Чрез комбиниране на допълващите се магнитни свойства на желязните аморфни и ултра-микрокристални материали за образуване на композитни ядра, може да се подобри точността на измерването на традиционните нисковолтови трансформатори, които противодействат на постоянния ток.

4.Изследвания на методи за детекция на способността на ТА да противодейства на постоянния ток

Съществуващите нисковолтови трансформатори, които противодействат на постоянния ток, обикновено страдат от липса на методи за детекция. Предходните стандарти не са стандартизирани и не могат да бъдат преценени според единни правила и спецификации. Затова е спешно необходимо да се направи добра работа по методите за детекция на способността да противодейства на постоянния ток и да се оптимизират.

4.1 Сравнение на электроенергията

След използването на нисковолтовия трансформатор за измерване на тока, вътрешните характеристики на сметача за алтернативна электроенергия ще се променят, както и пропорцията на четните хармоници. За ясна оценка на това, трябва да се приложи сравнителен тест на полувълновата ректификация на электроенергията. Преди теста, методът за сравнение на полувълновата ректификация на электроенергията трябва да бъде подходящо подобрен в зависимост от действителната ситуация, за да се гарантира, че е съвместим със способността на нисковолтовия трансформатор за измерване на тока да противодейства на постоянния ток, като това ще подобри точността на измерването на электроенергията.

4.2 1/1 само-калибриране

Електрическата схема, избрана за този тест, е основана на данните от JJ G1021-2007 "Регламент за проверка на трансформатори за измерване", подробностите са показани на Фигура 1.

За оптимизиране на 1/1 само-калибрирането, експериментът преплитка вторичната обмотка със същия брой витки като тези на тестираната нисковолтова трансформаторна. Това избягва възникването на грешки от стандартните трансформатори. Схемата измерва полувълнов ток и уточнява грешките. Обърнете внимание: трансформаторът в схемата използва соотношение 10/1, за да увеличи тока на верификатора, затова тестовите стойности трябва да бъдат умножени по 10, за да бъдат точни.

Експериментите доказват, че този метод ефективно детектира способността да противодейства на постоянния ток, позволявайки тестове на схемата и само-калибриране, докато се избягва възникването на грешки при измерването. Въпреки това, преди измерването е необходима преплитка. Токът и ефективността на детекцията са обратно пропорционални: с увеличаването на тока, ефективността рязко намалява, но интензивността на труда се увеличава. Така, полувълновата постоянна компонента не може точно да отрази индивидуалната способност да противодейства на постоянния ток.

5. Тестово потвърждение
5.1 Метод за тестове

Симулирайки хиляди полувълнови постоянни токове от потребителите на електрически печки, тестът инсталира три различни устройства за измерване на енергия. Повторните сравнения на резултатите показват, че сметачите с манганинови съпротивления имат по-добри способности за противодействие на постоянния ток, отговарящи на нуждите на местата на използване.

5.2 Тестови данни

Достатъчна подготовка, научни планове и предварителна проверка на местата са ключови. По време на 80-дневните оценки, енергията се сравнява/изчислява многократно, с подробните записи.Резултати: Началните обикновени трансформаторни сметачи показват относителна грешка от 40.08%, която се увеличава до 90.58% след 80 дни. Сметачите с манганинови съпротивления поддържат грешки ≤1% дори в стресиращи условия, докато традиционните устройства превишават 90% с времето. Подобряването на изследванията върху трансформаторите, които противодействат на постоянния ток, е важно за местните нужди.

6. Заключение

Новият композитен-ядрен нисковолтов трансформатор, който противодейства на постоянния ток, измерва тока с точност, отговаряща на стандартите, дори при постоянни натоварвания. В сравнение с традиционните дизайни, той запазва познатите процеси на преплитка и заливане, което го прави лесен за популяризиране.Трансформаторите, базирани на стандартите DC-AC, предлагат силна операбилност, решавайки проблеми с проследяваемост и подобрявайки точността на детекцията.