Mga Pangunahing Teknolohiya at Hamon ng Mataas na Voltang na Elektronikong Transformer

Ang mga tradisyonal na power transformers ay may inherent na mga isyu dahil sa kanilang mga sensor. Kritikal sila para sa pag-monitor, kontrol, at proteksyon ng power plant (halimbawa, fault recording, safety control). Gayunpaman, ang malaking electrical energy transmission sa pamamagitan ng information carriers at ang kakulangan ng digital signal output mula sa mga digital system ay nakakapagpahirap sa secondary communication. Ang komplikadong secondary wiring ay nagbibigay ng solusyon sa mataas na reliabilidad ng mga microcomputer, na nagpapaligtas at nagpapahusay ng proteksyon at secondary devices. Ang inobasyon na ito ay magpapakilala ng secondary equipment sa mga sistema, na nagpapa-accelerate ng substation digitization/computerization at nagbabago ng power system automation/protection.

Ang mga electronic transformers ay kumukontrol ng optical transmission isolation, ngunit ang high-voltage lines para sa signal recording/transmission nangangailangan ng matatag at maaswang DC power—a key technical challenge na may ugat sa pisika. Ang variable electromagnetic field sa paligid ng sinukat na high-voltage conductor, na makukuha sa pamamagitan ng electromagnetic induction, ay ideal (ang enerhiya ay "self-stimulating," na kinukuha at ginagamit para sa sinukat na bagay, batay sa AC electromagnetic stimulation). Gayunpaman, ang teknikal na hadlang ay nagpapakilala sa mahal na mga pamamaraan (halimbawa, lasers, microwaves). Ang papel na ito ay sumasalamin sa self-regulation ng power supply sa pamamagitan ng cutting-edge electronic tech, na kasama ang optical communication at magnetic materials.

1 Air-core Coil

Sa stage na ito, ang high-voltage ETA ay gumagamit ng air-core coils bilang sensing elements. Ang mga low-voltage semiconductor lasers, na pinapatakbo ng optical fibers sa high-voltage modulated lines, ay nagco-convert ng voltage signals. Ang sinukat na electrical info (na input bilang digital signals) ay nagpapatakbo ng mga LEDs, at ang optical fibers ay nag-transmit ng mga signal sa low-voltage side bilang optical pulses.

Kakaiba sa traditional transformer winding, ang mga air-core coils ay sumusunod sa mahigpit na mga tuntunin: Ang secondary windings ay pantay-pantay na ipinamamahagi sa non-metallic magnetic skeletons (uniform cross-section); ang mga coil ay may parehong hugis; ang bawat winding's horizontal plane ay dapat nasa perpendicular position sa tangent ng coil shell (kung hindi, ang measurement errors ay lumalaki). Ang semi-manual winding madalas na nabibigo sa mga criteria na ito sa praktikal, na nagdudulot ng pagtaas ng power consumption sa mass production. Karaniwan, ang accuracy ng estruktura ng air-core coil ay nasa peak ng 0.1% (average 2%).

Bagama't ang temperature-related operation ay simple, ang IEC standards ay nag-uutos ng malinaw na quantitative requirements para sa secondary output under rated current—all initial deviations count toward measurement errors. Mahalaga ang pag-solve ng air-core transformer atomization sa produksyon. Ang mga transformer na may resistance labels ay nangangailangan ng espesyal na approval (mula sa Electrical and Mechanical Services Department) para sa secondary output, na nagiging hadlang sa industrialization. Dahil dito, kailangan ng mga bagong air-core coil optical sensor structures. Sa pamamagitan ng PCB tech, ang mga mananaliksik ay bumuo ng mga bagong disenyo, na nagpapataas ng measurement accuracy at stability.

2 Transient Characteristics

Sa high-voltage grids, ang malaking system capacity ay nagresulta sa patuloy at relatibong mahabang primary cycle. Ang relay protection ay aktibo sa panahon ng transitions, na may long-duration short-circuit currents. Upang masiguro ang operasyon ng mga protective device, ang mga transformer ay dapat na medyo distorted; ang second output signal ay nagpapalit ng first interrupt current, at ang transient defects sa loob ng set time ay hindi dapat lumampas sa limits. Ang transient performance ng air-core coil-based electronic power transformers ay isang pangunahing lakas.

Ang integrator, na may limitadong time constant, ay nagre-recover ng sinukat na electrical signals. Kung ang circuits ay may iodine-periodic components, ang error characteristics ay depende higit sa lower-end frequencies. Mas mababang down-frequencies ay nagpapabuti ng tracking at nagbabawas ng errors (halimbawa, ang weakening ng opening element ng isang sistema sa 0.5s nangangailangan ng low-frequency ng power converter na manatili sa ibaba ng 2Hz para sa mas mahusay na damping cycle tracking). Mas mabagal na transient decay at output signal attenuation ay nangyayari kapag ang air-core current transformers at integrators ay natigil sa zero primary current. Ang incompatibility sa zero-position shutdown systems ay nagdudulot ng measurement errors. Dahil dito, ang disenyong integrator at optimization ay kritikal para sa performance ng air-core transformer.

3 High-Voltage Side Power Supply

Ang mga air-core power transformers ay gumagamit ng "energy-taking power supplies" upang kunin ang enerhiya mula sa primary conductor sa high voltage. Ang mga electronic circuit ay nagbibigay ng power, ngunit ang napakababang primary currents (halimbawa, ≤5% rated current) ay hindi nagpapahintulot sa mga current converters na mapanatili ang normal na excitation o mag-transmit ng enerhiya, na nagreresulta sa isang power dead zone. Ang pagdisenyo ng fiber-optic power para sa low-side semiconductor lasers' high-voltage modulation circuits ay nakakarating sa mataas na power consumption (≈60mW).

Ang balanse ng paggamit ng enerhiya at performance ay kritikal: sa 30% photoelectric conversion efficiency, ang mga semiconductor lasers ay nangangailangan ng hindi bababa sa 180mW output—na nagpapakurt ng kanilang lifespan at nagpapataas ng cost. Ang hybrid energy carriers ay nagbibigay ng solusyon: ang KT ay nagbibigay ng power para sa mataas na primary currents; ang laser-based supplies ay nagpapahaba ng lifespan para sa mababang currents. Ang pag-asam sa lasers ay nagdadala ng panganib sa pagkakasira ng transformer kung ito ay tumigil, kaya kailangan ng dalawang optical modulators at smart control strategies (upang mabigyan ng prediction ang mode switching at handlin ang short-circuits), na nagdaragdag ng cost ngunit nag-aasigurado ng reliable power.

4 Reliability Design

Ang mga electronic dampers ay mas epektibo kaysa sa mga tradisyonal, ngunit umaasa sa komplikadong teknolohiya (halimbawa, tech transfer, high-voltage expertise), na sa huli ay nagpapalit sa kanila. Ang redundancy ay nagpapataas ng reliability: ang mga protection channels ay gumagamit ng dual-redundant air-core coils at converters. Ang mga pangunahing tools (halimbawa, power module converters) ay nangangailangan ng simple automation. Ang mga protective measures ay tumutugon sa impact ng short-circuit sa sampling cycles at high-performance lasers sa ATM protection channels. Ang high-performance lasers ay nagpapahamak sa operator ngunit nasisira kasama ng power modules upang maiwasan ang hazards.