Investigación sobre Transformadores Anti-Corriente Continua de Baja Tensión y sus Métodos de Detección

1. Visión general de componentes y problemas

El TA (transformador de corriente de baja tensión) y los medidores de energía eléctrica son componentes clave en la medición de energía eléctrica de baja tensión. La corriente de carga de tales medidores no es inferior a 60A. Los medidores de energía varían en tipo, modelo y rendimiento anti-CD, y se conectan en serie en el dispositivo de medición. Debido a la falta de capacidad anti-CD, sufren errores de medición bajo cargas con componentes de CD, generalmente causados por cargas no lineales. Con el uso cada vez mayor de equipos de CD o controlados por silicio, especialmente en ferrocarriles electrificados e industria del plástico, el riesgo de componentes de CD ha aumentado. Analizar transformadores de corriente de baja tensión anti-CD y dispositivos de detección es de gran importancia para abordar este problema.

2. Razones de la inexactitud del TA causada por componentes de CD

La amplia presencia de sesgo de CD en los transformadores de corriente de baja tensión se debe a la influencia de los componentes de CD del lado primario. Teóricamente, los armónicos generados por el CD interrumpen la transmisión de medición, y los cambios en la corriente de excitación del núcleo de hierro no producen cambios correspondientes en el flujo magnético, lo que finalmente lleva a la inexactitud del TA. Utilizando pruebas de corriente de media onda (el 32% de los componentes de CD son corrientes de media onda), la permeabilidad magnética disminuye después del devanado primario, aumentando significativamente los errores (con un desplazamiento negativo, acercándose a la saturación). El desplazamiento del devanado secundario amplifica los cambios de forma de onda. Las pruebas muestran que las corrientes de media onda causan grandes errores geométricamente crecientes en los transformadores tradicionales; incluso pequeños componentes de CD pueden afectar a los transformadores de baja tensión anti-CD, resultando en errores que superan el rango permitido.

3. I+D de transformadores de corriente de baja tensión anti-CD

Los transformadores de baja tensión tradicionales utilizan núcleos magnéticos anulares (principalmente cintas amorfas, con alta permeabilidad magnética, bajos coeficientes de saturación y no afectados por los componentes de CD del lado primario). Los núcleos amorfos basados en hierro, aunque tienen una permeabilidad magnética ligeramente menor, se utilizan ampliamente en transformadores de potencia debido a la baja pérdida de hierro. Tienen una alta susceptibilidad magnética inicial y baja coercitividad, con excelente capacidad anti-CD. Las ondas eléctricas del devanado secundario pueden restaurar la forma de onda de la corriente primaria. Combinando las propiedades magnéticas complementarias de los materiales amorfos basados en hierro y ultramicrocrístalinos para formar núcleos compuestos, se puede mejorar la precisión de medición de los transformadores de baja tensión anti-CD tradicionales.

4. Investigación sobre métodos de detección del rendimiento anti-CD de TA

Los transformadores de corriente de baja tensión anti-CD existentes generalmente tienen el problema de la falta de métodos de detección. Los estándares anteriores no están estandarizados y no pueden juzgarse según reglas y especificaciones unificadas. Por lo tanto, es urgente hacer un buen trabajo en los métodos de detección del rendimiento anti-CD y optimizarlos.

4.1 Comparación de energía eléctrica

Después de usar el transformador de corriente de baja tensión, el rendimiento interno del medidor de energía AC cambiará, y también cambiará la proporción de armónicos pares. Para realizar una evaluación clara, se debe aplicar una línea de prueba de comparación de energía eléctrica de media onda. Antes de la prueba, la línea experimental de método de comparación de energía eléctrica de media onda debe mejorarse adecuadamente según la situación real para asegurar que sea coherente con el rendimiento anti-CD del transformador de corriente de baja tensión, mejorando así la precisión de la detección de energía eléctrica.

4.2 Autocalibración 1/1

El diagrama de circuito seleccionado para esta prueba se basa en los datos de JJ G1021-2007 "Reglamento para la Verificación de Transformadores de Potencia", y los detalles se muestran en la Figura 1.

Para optimizar la autocalibración 1/1, el experimento vuelve a enrollar el devanado secundario con el mismo número de vueltas que el transformador de corriente de baja tensión de prueba. Esto evita la introducción de errores desde los transformadores estándar. El circuito mide la corriente de media onda y aclara los errores. Nota: el transformador de corriente en el circuito utiliza una relación de 10/1 para aumentar la corriente del verificador, por lo que los valores de prueba deben multiplicarse por 10 para la precisión.

Los experimentos demuestran que este método detecta eficazmente el rendimiento anti-CD, permitiendo la prueba del circuito y la autocalibración mientras se evitan errores de medición. Sin embargo, es necesario volver a enrollar antes de la medición. La corriente y la eficiencia de detección son inversamente relacionadas: a medida que la corriente aumenta, la eficiencia disminuye drásticamente, pero la intensidad laboral aumenta. Por lo tanto, el error compuesto de CD de media onda no puede reflejar con precisión el rendimiento individual anti-CD.

5. Verificación de prueba
5.1 Método de prueba

Simulando el robo de electricidad de media onda de CD por parte de usuarios de horno eléctrico, la prueba instala tres dispositivos de medición de energía distintos. Las comparaciones repetidas de resultados de rendimiento muestran que los medidores de energía de manganeso-resistencia tienen una excelente capacidad de derivación anti-CD, cumpliendo con las necesidades de estabilidad en el sitio.

5.2 Datos de prueba

Una preparación adecuada, planes científicos y la verificación previa en el sitio son clave. Durante 80 días de evaluación, la energía se compara/calcula repetidamente, con registros detallados.Resultados: Los medidores de transformador iniciales muestran un error relativo del 40,08%, que aumenta al 90,58% después de 80 días. Los medidores de manganeso mantienen los errores ≤1% incluso en condiciones adversas, mientras que los dispositivos tradicionales superan el 90% con el tiempo. Mejorar la investigación de transformadores anti-CD es vital para las necesidades en el sitio.

6. Conclusión

El nuevo transformador de corriente de baja tensión anti-CD de núcleo compuesto mide con precisión la corriente, cumpliendo con los estándares incluso bajo cargas de CD. A diferencia de los diseños tradicionales, mantiene procesos familiares de enrollado y colado, facilitando su promoción.Los transformadores basados en estándares CD-CA ofrecen una fuerte operatividad, resolviendo problemas de rastreabilidad y aumentando la precisión de detección.