Alacsony feszültségű ellenáramú átmerési transzformátorok és észlelési módszereik kutatása

1. Alkatrészek és problémák áttekintése

A TA (alacsony feszültségű áramerőtérítő) és az elektrikus energia mérése kulcsfontosságú alkatrészei az alacsony feszültségű elektromos energiamérésnek. Az ilyen mérők terhelési áramának legalább 60A-nak kell lennie. Az energia mérése változatos típusú, modellje és DC-ellenálló képessége szerint, és sorban vannak csatlakoztatva a mérőeszközben. A DC-ellenálló képesség hiányával miatt hibás mérést szenvednek a DC-komponens terhelések esetén, amit általában nemlineáris terhelések okoznak. A DC vagy kristályvezérlő berendezések növekvő használata, különösen a villamosított vasutakon és a műanyagiparban, emelte a DC-komponensek kockázatát. Az alacsony feszültségű DC-ellenálló áramerőtérítők és detektáló eszközök elemzése nagy jelentőséggel bír ezzel a problémával szemben.

2. A DC-komponensek okozta TA pontatlanságok oka

Az alacsony feszültségű áramerőtérítők széles körben előforduló DC-biasa a primáris oldali DC-komponensek hatásából ered. Elméletileg, a DC által generált harmonikus hullámok zavarják a mérési továbbítást, és a vaspod paraméterei változása nem termel megfelelő mágneses fluxusváltozást, ami végül a TA pontatlanságát eredményezi. Fél hullámú árampróbák (32% DC-komponens fél hullámú áram) alkalmazásával a primáris tekercs után a mágneses áthatás csökken, jelentősen növelve a hibákat (negatív eltolódással, a telítéshez közel). A másodlagos tekercs eltolódása megnöveli a hullámformaváltozást. A tesztek azt mutatják, hogy a fél hullámú áramok jelentős, geometriailag növekvő hibákat okoznak a hagyományos transzformátorokban; még a csekély mértékű DC-komponensek is befolyásolhatják az alacsony feszültségű DC-ellenálló áramerőtérítőket, ami a hibákat a megengedett tartományon túl viszi.

3. A DC-ellenálló alacsony feszültségű áramerőtérítők fejlesztése

A hagyományos alacsony feszültségű transzformátorok gyűrű alakú mágneses magokat használnak (főleg amorfo szalagok, magas mágneses áthatás, alacsony telítési együttható, nem érintett a primáris oldali DC-val). A vashuzamos amorfa magok, bár kissé alacsonyabb mágneses áthatásukkal, széles körben használódnak a tápegységekben, mert alacsony vashanyanuk van. Erős kezdeti mágneses suszeptibilitásuk és alacdon coercivitásuk van, rendkívüli DC-ellenálló képességgel. A másodlagos tekercsből származó elektromos hullámok visszaállíthatják a primáris áram hullámformáját. A vashuzamos amorfa és ultra-mikrokristályos anyagok komplementer mágneses tulajdonságainak kombinálásával formált összetett magokkal javítható a hagyományos alacsony feszültségű DC-ellenálló áramerőtérítők mérési pontossága.

4. A TA DC-ellenálló teljesítmény ellenőrzési módszereinek kutatása

A létező DC-ellenálló alacsony feszültségű áramerőtérítők általában ellenőrzési módszerek hiányával küzdenek. A korábbi szabványok nem standardizáltak, és nem lehetnek egységes szabályok és előírások szerint megítélve. Ezért sürgős, hogy a DC-ellenálló teljesítmény ellenőrzési módszerét jól megoldjuk és optimalizáljuk.

4.1 Elektromos energia összehasonlítása

Az alacsony feszültségű áramerőtérítő használata után az AC elektromos energia mérő belső teljesítménye változik, és a páros harmonikus hullámok aránya is változik. Egyértelmű értékelés érdekében alkalmazni kell a fél hullámú rectifikációval ellátott elektromos energia összehasonlító próbálatot. A próba előtt a fél hullámú rectifikációval ellátott elektromos energia összehasonlító módszer kísérleti vonalát a valós helyzetekre vonatkozóan megfelelően javítani kell, hogy az az alacsony feszültségű áramerőtérítő DC-ellenálló teljesítményével egyezzen, ezzel javítva az elektromos energia mérés pontosságát.

4.2 1/1 saját kalibráció

Ehhez a próbatához a kiválasztott áramkör diagramja a JJ G1021-2007 "Power Transformers Verification Regulations" adatokon alapul, és a részleteket a 1. ábra mutatja be.

A 1/1 saját kalibráció optimalizálásához a kísérlet ugyanolyan számú tekercset használ, mint a próba alacsony feszültségű áramerőtérítő. Ez elkerüli a szabványos transzformátorokból származó hibák bevezetését. Az áramkör méri a fél hullámú áramot, és tisztázza a hibákat. Megjegyzés: az áramkörben a 10/1-es arányú áramerőtérítőt használják a hitelesítő áramának növelésére, így a mérési értékeket 10-zel kell megszorozni a pontos eredmény érdekében.

A kísérletek bizonyítják, hogy ez a módszer hatékonyan észleli a DC-ellenálló teljesítményt, lehetővé téve az áramkör ellenőrzését és a saját kalibrációt, miközben elkerüli a mérési hibákat. Ugyanakkor a mérés előtt újra kell tekerni. Az áram és a detektálási hatékonyság fordítottan arányos: ahogy az áram nő, a hatékonyság drasztikusan csökken, de a munkaigény nő. Így a fél hullámú DC összetett hiba nem tudja pontosan tükrözni a különálló DC-ellenálló teljesítményt.

5. Próba ellenőrzés
5.1 Próba módszer

Az elektroütő felhasználók által okozott fél hullámú DC elektromos lopás szimulálása érdekében a próba három különböző energiamérő berendezést telepít. A teljesítmény eredményeinek ismétlődő összehasonlítása azt mutatja, hogy a mangánellenállású energia mérők rendkívüli DC-ellenálló szétosztási képességgel rendelkeznek, amelyek megfelelnek a helyszíni stabilitási igényeknek.

5.2 Próba adatok

A megfelelő előkészületek, a tudományos tervek és a próba előtti helyszíni ellenőrzés kulcsfontosságú. 80 napos értékelés során az energia többször is összehasonlítva/számítva lett, részletes feljegyzésekkel.Eredmények: Kezdetben a hagyományos transzformátor mérők 40,08%-os relatív hibát mutattak, 80 napon belül 90,58%-ra nőtt. A mangánellenállású mérők akár súlyos körülmények között is ≤1% hibát tartottak, míg a hagyományos eszközök idővel 90% felettiek lettek. A DC-ellenálló transzformátorok kutatásának fejlesztése fontos a helyszíni igényekhez.

6. Következtetés

Az új összetett magú alacsony feszültségű DC-ellenálló áramerőtérítő pontosan méri az áramot, még a DC-terhelések esetén is megfelel a szabványoknak. A hagyományos tervezéshez hasonlóan, ismerős tekercsöntödéssel rendelkezik, ami könnyebb promócióját teszi lehetővé.A DC-AC szabvány alapú transzformátorok erős operativitást nyújtanak, megoldják a nyomonkövethetőségi problémákat, és növelik a detektálási pontosságot.