Düşük Gerilimli Anti-Direkt Akım Dönüşümcüleri ve Onların Tespit Yöntemleri Araştırma

1. Bileşenler ve Sorunlar Genel Bakış

TA (düşük gerilim akım transformatörü) ve elektrik enerji sayaçları, düşük gerilim elektrik enerji ölçümünün temel bileşenleridir. Bu sayaçların yük akımı 60A'nın altına düşmez. Elektrik enerji sayaçları tip, model ve DC karşı koyma performansları açısından farklılık gösterir ve ölçüm cihazında seri bağlıdır. DC bileşeni yükleri altında DC karşı koyma yeteneğinin eksikliği nedeniyle ölçüm hatalarına maruz kalırlar, genellikle bu hatalar doğrusal olmayan yüklerden kaynaklanır. DC veya silikon kontrollü ekipmanların kullanımının artması, özellikle elektrifikasyonlu demiryolları ve plastik endüstrisinde, DC bileşeni riskini artırmıştır. Düşük gerilimli DC karşı koyma akım transformatörlerini ve algılama cihazlarını analiz etmek bu sorunu çözmek için büyük önem taşımaktadır.

2. DC Bileşenleri Nedeniyle TA'deki Ölçüm Hataları

Düşük gerilim akım transformatörlerinde yaygın olan DC sapması, birincil taraftaki DC bileşenlerin etkisi sonucu ortaya çıkmaktadır. Teorik olarak, DC tarafından üretilen harmonikler ölçüm iletimini bozar ve demir çekirdeğin manyetik akımındaki değişiklikler karşılık gelen manyetik akı değişimlerine yol açmaz, bu da en sonunda TA'deki hatalara yol açar. Yarı dalga akım testlerini kullanarak (DC bileşenlerinin %32'si yarı dalga akımlar), birincil bobinden sonra manyetik geçirgenlik azalır, bu da hataları (olumsuz yönde, doyuma yaklaşır) önemli ölçüde artırır. İkincil bobinin yer değiştirmesi dalga formu değişikliklerini artırır. Testler, yarı dalga akımların geleneksel transformatörlerde büyük, geometrik olarak artan hatalara neden olduğunu göstermiştir; hatta minik DC bileşenleri bile düşük gerilimli DC karşı koyma transformatörlerinde izin verilen sınırları aşan hatalara yol açabilir.

3. DC Karşı Koyma Düşük Gerilim Akım Transformatörlerinin Geliştirilmesi

Geleneksel düşük gerilim transformatörleri halka şeklindeki manyetik çekirdekleri kullanır (çoğunlukla amorfe bantlardan, yüksek manyetik geçirgenliğe, düşük doyum katsayılarına ve birincil taraftaki DC'ye duyarlı olmamalarına sahiptir). Demir bazlı amorfe çekirdekler, manyetik geçirgenliği biraz daha düşük olsa da, düşük demir kaybı nedeniyle güç transformatörlerinde yaygın olarak kullanılır. Başlangıç manyetik alıcıları güçlü ve zorlaması düşük olan bu çekirdeklere, mükemmel DC karşı koyma yeteneği vardır. İkincil bobinden gelen elektrik dalgaları birincil akım dalga formunu tekrar oluşturabilir. Demir bazlı amorfe ve ultra-mikrokristal malzemelerin tamamlayıcı manyetik özelliklerini birleştirerek kompozit çekirdekler oluşturarak, geleneksel düşük gerilimli DC karşı koyma transformatörlerinin ölçüm doğruluğu artırılabilir.

4. TA DC karşı koyma performansı algılama yöntemleri üzerine araştırma

Mevcut DC karşı koyma düşük gerilim akım transformatörleri genellikle algılama yöntemlerinin eksikliğine sahiptir. Önceden belirlenen standartlar standartlaşmamıştır ve birleşik kurallara ve spesifikasyonlara göre değerlendirilemez. Bu nedenle, DC karşı koyma performansı algılama yöntemini iyi yapmak ve onu optimize etmek acil bir ihtiyaçtır.

4.1 Elektrik enerjisinin karşılaştırılması

Düşük gerilim akım transformatörünü kullanmanın ardından AC elektrik enerjisi sayacının iç performansı değişir ve çift harmoniklerin oranı da değişir. Bunu net bir şekilde değerlendirmek için yarı dalga dikdörtgenleştirme elektrik enerjisi karşılaştırma test hatı uygulanmalıdır. Test öncesinde, yarı dalga dikdörtgenleştirme elektrik enerjisi karşılaştırma yöntemi deney hatı, düşük gerilim akım transformatörünün DC karşı koyma performansıyla uyumlu olması için mevcut duruma dayanarak uygun bir şekilde geliştirilmelidir, bu da elektrik enerjisi algılamanın doğruluğunu artırır.

4.2 1/1 otokalibrasyon

Bu test için seçilen devre diyagramı, JJ G1021-2007 "Güç Transformatörlerinin Doğrulaması İçin Yönetmelik" verilerine dayanmaktadır, detaylar Şekil 1'de gösterilmiştir.

1/1 otokalibrasyonu iyileştirmek için, deney, test edilen düşük gerilim akım transformatörüyle aynı tur sayısına sahip ikincil bobini yeniden sarar. Bu, standart transformatörlerden kaynaklanan hata girişini önler. Devre, yarı dalga akımı ölçer ve hataları açıklığa kavuşturur. Not: devredeki akım transformatörü, doğrulayıcının akımını artırmak için 10/1 oranını kullanır, bu nedenle test değerleri doğru olmak için 10 ile çarpılmalıdır.

Deneyler, bu yöntemin DC karşı koyma performansını etkili bir şekilde algıladığını, devre testini ve otokalibrasyonu sağladığını ancak ölçüm hatalarından kaçındığını kanıtlamıştır. Ancak, ölçmeden önce yeniden sarılması gerekmektedir. Akım ve algılama verimliliği ters orantılıdır: akım arttıkça verimlilik hızla düşer, ancak iş yoğunluğu artar. Böylece, yarı dalga DC bileşik hata, bireysel DC karşı koyma performansını doğru bir şekilde yansıtmaz.

5. Test Doğrulaması
5.1 Test Yöntemi

Elektrik fırını kullanan kullanıcılar tarafından simüle edilen yarı dalga DC elektrik hırsızlığı testi, üç farklı enerji ölçüm cihazı kurar. Performans sonuçlarının tekrarlı karşılaştırmaları, manganez direnç enerji sayaçlarının DC şuntlama yeteneği bakımından üstün olduğunu, saha istikrar ihtiyacını karşıladığını göstermiştir.

5.2 Test Verileri

Yeterli hazırlık, bilimsel planlar ve test öncesi saha doğrulaması kritiktir. 80 günlük değerlendirme boyunca, enerji defalarca karşılaştırılır/hesaplanır, ayrıntılı kayıtlar tutulur.Sonuçlar: İlk normal transformatör sayaçları %40.08'luk göreceli hata gösterir, 80 gün sonunda %90.58'e yükseltir. Manganez sayaçları, zorlu koşullarda bile hatalarını %1'in altında tutarken, geleneksel cihazlar zamanla %90'ı aşar. Saha ihtiyaçları için DC karşı koyma transformatörleri üzerindeki araştırmaların geliştirilmesi önemlidir.

6. Sonuç

Yeni kompozit çekirdekli düşük gerilimli DC karşı koyma akım transformatörü, DC yükleri altında bile standartları karşılayan hassas akım ölçümü sağlar. Geleneksel tasarımlardan farklı olarak, tanıdık sarım/dökme süreçlerini korur, kolay bir şekilde yayılmasına yardımcı olur.DC-AC standart tabanlı transformatörler, izlenebilirlik sorunlarını çözerek ve algılama doğruluğunu artırarak güçlü işletilebilirlik sunar.