Pesquisa sobre Transformadores Anti-DC de Baixa Tensão e seus Métodos de Detecção

1. Visão Geral dos Componentes e Problemas

TA (transformador de corrente de baixa tensão) e medidores de energia elétrica são componentes-chave na medição de energia elétrica de baixa tensão. A corrente de carga desses medidores não é inferior a 60A. Os medidores de energia variam em tipo, modelo e desempenho anti-corrente contínua, e estão conectados em série no dispositivo de medição. Devido à falta de capacidade anti-corrente contínua, eles sofrem com erros de medição sob cargas com componentes de corrente contínua, geralmente causados por cargas não lineares. Com o uso crescente de equipamentos DC ou controlados por silício, especialmente em ferrovias eletrificadas e na indústria de plásticos, o risco de componentes de corrente contínua aumentou. Analisar transformadores de corrente de baixa tensão anti-corrente contínua e dispositivos de detecção é de grande importância para abordar esse problema.

2. Razões para a Inexatidão do TA Causada por Componentes de Corrente Contínua

O viés DC generalizado nos transformadores de corrente de baixa tensão decorre da influência de componentes de corrente contínua do lado primário. Teoricamente, os harmônicos gerados pelo DC perturbam a transmissão de medição, e as mudanças na corrente de excitação do núcleo de ferro não produzem alterações correspondentes no fluxo magnético, levando, em última análise, à inexatidão do TA. Usando testes de corrente de meia-onda (32% dos componentes de corrente contínua são correntes de meia-onda), a permeabilidade magnética diminui após o enrolamento primário, aumentando significativamente os erros (com um deslocamento negativo, aproximando-se da saturação). O deslocamento do enrolamento secundário amplifica as mudanças de forma de onda. Testes mostram que correntes de meia-onda causam erros grandes e geometricamente crescentes em transformadores tradicionais; mesmo pequenos componentes de corrente contínua podem afetar transformadores de baixa tensão anti-corrente contínua, resultando em erros que ultrapassam o limite aceitável.

3. Pesquisa e Desenvolvimento de Transformadores de Corrente de Baixa Tensão Anti-Corrente Contínua

Transformadores de baixa tensão tradicionais usam núcleos magnéticos anulares (principalmente fitas amorfas, com alta permeabilidade magnética, baixos coeficientes de saturação e não afetados por componentes de corrente contínua do lado primário). Núcleos amorfos baseados em ferro, embora tenham uma permeabilidade magnética ligeiramente menor, são amplamente utilizados em transformadores de potência devido à baixa perda de ferro. Eles têm uma susceptibilidade magnética inicial forte e baixa coercividade, com excelente capacidade anti-corrente contínua. As ondas elétricas do enrolamento secundário podem restaurar a forma de onda da corrente primária. Ao combinar as propriedades magnéticas complementares do material amorfo baseado em ferro e do material ultra-microcristalino para formar núcleos compostos, a precisão de medição dos transformadores de baixa tensão anti-corrente contínua tradicionais pode ser melhorada.

4. Pesquisa sobre Métodos de Detecção de Desempenho Anti-Corrente Contínua do TA

Os transformadores de corrente de baixa tensão anti-corrente contínua existentes geralmente têm o problema de falta de métodos de detecção. Os padrões anteriores não são padronizados e não podem ser julgados de acordo com regras e especificações unificadas. Portanto, é urgente fazer um bom trabalho no método de detecção de desempenho anti-corrente contínua e otimizá-lo.

4.1 Comparação de Energia Elétrica

Após o uso do transformador de corrente de baixa tensão, o desempenho interno do medidor de energia AC mudará, e a proporção de harmônicos pares também mudará. Para realizar uma avaliação clara disso, deve-se aplicar uma linha de teste de comparação de energia elétrica de retificação de meia-onda. Antes do teste, a linha experimental de método de comparação de energia elétrica de retificação de meia-onda deve ser aprimorada apropriadamente com base na situação real para garantir que seja consistente com o desempenho anti-corrente contínua do transformador de corrente de baixa tensão, melhorando assim a precisão da detecção de energia elétrica.

4.2 Autocalibração 1/1

O diagrama de circuito selecionado para este teste é baseado nos dados da JJ G1021-2007 "Regulamento para a Verificação de Transformadores de Potência", e os detalhes são mostrados na Figura 1.

Para otimizar a autocalibração 1/1, o experimento rebobina o enrolamento secundário com o mesmo número de espiras que o transformador de corrente de baixa tensão de teste. Isso evita a introdução de erros pelos transformadores padrão. O circuito mede a corrente de meia-onda e esclarece os erros. Nota: o transformador de corrente no circuito usa uma relação de 10/1 para aumentar a corrente do verificador, portanto, os valores de teste devem ser multiplicados por 10 para obter a precisão.

Experimentos provam que este método detecta eficazmente o desempenho anti-corrente contínua, permitindo a realização de testes de circuito e autocalibração, evitando erros de medição. No entanto, é necessário rebobinar antes da medição. A corrente e a eficiência de detecção são inversamente relacionadas: à medida que a corrente aumenta, a eficiência cai drasticamente, mas a intensidade de trabalho aumenta. Assim, o erro composto de DC de meia-onda não pode refletir com precisão o desempenho individual anti-corrente contínua.

5. Verificação de Teste
5.1 Método de Teste

Simulando o furto de energia elétrica de meio-ciclo DC por usuários de fornos elétricos, o teste instala três dispositivos de medição de energia distintos. Comparações repetidas dos resultados de desempenho mostram que os medidores de energia de resistência de manganina têm superior capacidade de derivar corrente contínua, atendendo às necessidades de estabilidade no local.

5.2 Dados de Teste

Preparação adequada, planos científicos e verificação prévia no local são fundamentais. Durante avaliações de 80 dias, a energia é comparada/calculada repetidamente, com registros detalhados.Resultados: Medidores iniciais de transformadores comuns mostram 40,08% de erro relativo, subindo para 90,58% após 80 dias. Os medidores de manganina mantêm erros ≤1% mesmo em condições adversas, enquanto dispositivos tradicionais excedem 90% ao longo do tempo. Aumentar a pesquisa de transformadores anti-corrente contínua é vital para atender às demandas no local.

6. Conclusão

O novo transformador de corrente de baixa tensão anti-corrente contínua de núcleo compósito mede a corrente com precisão, atendendo aos padrões mesmo sob cargas de corrente contínua. Diferentemente dos designs tradicionais, ele mantém processos familiares de bobinagem e moldagem, facilitando sua promoção.Transformadores baseados em padrões DC-AC oferecem forte operabilidade, resolvendo problemas de rastreabilidade e aumentando a precisão da detecção.