Forschung zu Niederspannungs-Gegenstrom-Transformatoren und deren Detektionsmethoden

1. Überblick über Komponenten und Probleme

TA (Niederspannungstromwandler) und elektrische Energiemesser sind Schlüsselkomponenten der Niederspannungselektrizitätsmessung. Der Laststrom solcher Messgeräte beträgt mindestens 60A. Elektrische Energiemesser variieren in Typ, Modell und Gegen-DC-Leistung und sind in der Messvorrichtung in Reihe geschaltet. Aufgrund des Mangels an Gegen-DC-Fähigkeit treten bei DC-Komponentenlasten Messfehler auf, die in der Regel durch nichtlineare Lasten verursacht werden. Mit dem zunehmenden Einsatz von DC- oder thyristor-gesteuertem Gerät, insbesondere in der Elektrifizierungsbahn und der Kunststoffindustrie, ist das Risiko von DC-Komponenten gestiegen. Die Analyse von Niederspannung-Gegen-DC-Stromwandler und Prüfgeräten hat große Bedeutung für die Bewältigung dieses Problems.

2. Gründe für die Ungenauigkeit von TA durch DC-Komponenten

Die weit verbreitete DC-Beeinflussung in Niederspannungstromwandlern stammt aus dem Einfluss von Primärseite-DC-Komponenten. Theoretisch beeinträchtigen Harmonische, die durch DC erzeugt werden, die Messübertragung, und Veränderungen im Anregungsstrom des Eisens bestehen nicht in entsprechenden magnetischen Flussveränderungen, was letztendlich zu einer Ungenauigkeit des TA führt. Durch Halbwellenstromtests (32% der DC-Komponenten sind Halbwellenströme) nimmt die magnetische Permeabilität nach dem Primärwicklung ab, wodurch Fehler signifikant zunehmen (mit negativer Verschiebung, nahe am Sättigungsgebiet). Die Verschiebung der Sekundärwicklung verstärkt Wellenformänderungen. Tests zeigen, dass Halbwellenströme in herkömmlichen Transformern große, geometrisch wachsende Fehler verursachen; selbst winzige DC-Komponenten können Niederspannung-Gegen-DC-Transformern schaden, was zu Fehlern über dem zulässigen Bereich führt.

3. Entwicklung und Forschung von Gegen-DC-Niederspannungstromwandlern

Traditionelle Niederspannungstransformatoren verwenden ringförmige Magnetkerne (hauptsächlich amorphe Bänder, mit hoher magnetischer Permeabilität, niedrigen Sättigungskoeffizienten und unbeeinflusst von Primärseite-DC). Eisenbasierte amorphe Kerne, obwohl ihre magnetische Permeabilität etwas geringer ist, werden aufgrund des geringen Eisenverlusts in Starkstromtransformern weit verbreitet eingesetzt. Sie haben eine starke initiale magnetische Suszeptibilität und einen niedrigen Coercitivwert, mit ausgezeichneter Gegen-DC-Fähigkeit. Elektrische Wellen aus der Sekundärwicklung können die Primärstromwellenform wiederherstellen. Durch die Kombination der komplementären magnetischen Eigenschaften von eisenbasierten amorphen und ultramikrokristallinen Materialien zu kompositen Kernen kann die Messgenauigkeit traditioneller Niederspannung-Gegen-DC-Transformer verbessert werden.

4.Forschung zu Prüfmethoden für die Gegen-DC-Leistung von TA

Die bestehenden Gegen-DC-Niederspannungstromwandler haben im Allgemeinen das Problem, dass es an Prüfmethoden mangelt. Die vorherigen Normen sind nicht standardisiert und können nicht nach einheitlichen Regeln und Spezifikationen beurteilt werden. Daher ist es dringend notwendig, eine gute Arbeit in der Gegen-DC-Leistungsprüfmethodik zu leisten und sie zu optimieren.

4.1 Vergleich der elektrischen Energie

Nach der Verwendung des Niederspannungstromwandlers ändert sich die interne Leistung des Wechselstrom-Energiemessers, und auch der Anteil der geraden Oberschwingungen ändert sich. Um eine klare Bewertung durchzuführen, muss eine Halbwellengleichrichtungs-Energievergleichsprüflinie angewendet werden. Vor dem Test sollte die Halbwellengleichrichtungs-Energievergleichsmethode experimentelle Linie gemäß der tatsächlichen Situation angepasst werden, um sicherzustellen, dass sie mit der Gegen-DC-Leistung des Niederspannungstromwandlers übereinstimmt, wodurch die Genauigkeit der Energiemessung verbessert wird.

4.2 1/1 Selbstkalibrierung

Das für diesen Test ausgewählte Schaltbild basiert auf den Daten der Vorschrift JJ G1021-2007 "Vorschriften für die Prüfung von Stromtransformern", und die Details sind in Abbildung 1 dargestellt.

Um die 1/1 Selbstkalibrierung zu optimieren, wird die Sekundärwicklung des Experiments mit der gleichen Windungszahl wie beim geprüften Niederspannungstromwandler neu gewickelt. Dies vermeidet Fehlerausführungen von Standardtransformern. Das Schaltbild misst Halbwellenstrom und klärt Fehler. Hinweis: Der Stromwandler im Schaltbild verwendet ein 10/1-Verhältnis, um den Prüferstrom zu erhöhen, daher müssen die Prüfwerte zur Genauigkeit mit 10 multipliziert werden.

Experimente beweisen, dass diese Methode die Gegen-DC-Leistung effektiv erfasst, ermöglicht die Schaltungstests und Selbstkalibrierung und vermeidet Messfehler. Allerdings ist vor der Messung eine Neuwicklung erforderlich. Strom und Prüfeffizienz stehen in einem inversen Verhältnis: Je höher der Strom, desto geringer die Effizienz, aber desto höher die Arbeitsintensität. Daher kann der Halbwellen-DC-Gesamtfehler die individuelle Gegen-DC-Leistung nicht genau widerspiegeln.

5. Prüfvalidierung
5.1 Prüfmethode

Durch Simulation von Halbwellen-DC-Energieklau durch Elektroofenbenutzer wird im Test drei unterschiedliche Energierichtungseinrichtungen installiert. Wiederholte Vergleiche der Leistungsergebnisse zeigen, dass Manganin-Widerstandsmessgeräte eine überlegene Gegen-DC-Umleitungsfähigkeit haben und den Anforderungen an die Standortstabilität gerecht werden.

5.2 Prüfdaten

Angemessene Vorbereitung, wissenschaftliche Pläne und vorgängige Standortvalidierung sind entscheidend. Während 80-tägiger Bewertungen wird die Energie wiederholt verglichen/berechnet, mit detaillierten Aufzeichnungen.Ergebnisse: Anfängliche normale Transformatormesser zeigen 40,08% relative Abweichung, die nach 80 Tagen auf 90,58% ansteigt. Manganin-Messer halten die Fehler ≤1% sogar unter harten Bedingungen, während traditionelle Geräte über die Zeit 90% überschreiten. Die Verbesserung der Gegen-DC-Transformatorforschung ist für die Standortanforderungen entscheidend.

6. Fazit

Der neue komposite Kern Niederspannung Gegen-DC Stromwandler misst den Strom präzise und erfüllt Standards auch unter DC-Lasten. Im Gegensatz zu traditionellen Designs behält er vertraute Wickel- und Gießprozesse bei, was seine einfache Verbreitung erleichtert.DC-AC-Standard-basierte Transformer bieten starke Handhabbarkeit, lösen Rückführbarkeitsprobleme und steigern die Prüfgenauigkeit.