Estructura de rendiment i proves dels transformadors electrònics de corrent

1 Avantatges de rendiment

En els darrers anys, els transformadors electrònics de corrent (ECT) han emergit com una tendència clau en la indústria. Les normes nacionals els classifiquen en dos tipus: Transformadors Òptics Actius (AOCT, híbrids actius) i Transformadors Òptics de Corrent (OCT, òptics passius). Els ECT híbrids actius utilitzen transformadors electromagnètics de baixa potència i bobines de Rogowski com a elements sensorials principals (Figura 1).

Les bobines de Rogowski superen els sensors tradicionals amb rangs dinàmics amplis i sense saturació, augmentant l'eficiència de la transmissió de corrent. No obstant això, presenten baixa capacitat anti-interferència (vulnerables a camps magnètics externs, canvis de temperatura/humedat) i riscos d'errors en l'enrotllament manual o multilayer. Dins dels ECT electromagnètics, els models de baixa potència sobresorgeixen: tecnologia madura, rendiment estable, alta sensibilitat, preparats per a producció massiva i àmplia adopció en sistemes elèctrics.

2 Estructura & Principi de Funcionament
2.1 LPCT: Estructura & Operació

LPCT (un ECT electromagnètic de baixa potència) es defineix en GB/T 20840.8—2007 com una implementació d'ECT. Com a representant dels transformadors electromagnètics, el rendiment i la maturació tècnica del LPCT creixen anualment, prometent àmplies aplicacions.

LPCT beneficia els sistemes elèctrics amb càrregues secundàries baixes i requisits de mesura relaxats. Utilitzant materials d'alta permeabilitat (p. ex., alloys nanocristallins basats en ferro), assolint mesures precises amb nuclis petits.

Compost per una resistència de mostreig Rs, un transformador electromagnètic i una unitat de transmissió de senyal, LPCT opera de la següent manera: la corrent primària del bus es converteix en una corrent secundària, que la resistència de mostreig transforma en un senyal de tensió proporcional a la corrent primària. Una unitat de transmissió de fil tors doble blindada envia aquest senyal a un Dispositiu Electrònic Intel·ligent (IED-Business), blindant la interferència electromagnètica externa durant la transmissió.

2.2 Estructura i principi de funcionament de les bobines de Rogowski

Les bobines de Rogowski superen altres mètodes de mesura de corrent AC amb avantatges com excel·lent linealitat, amplis bandes de freqüència, sense nucli de ferro, cost baix, pes lleuger i fàcil instal·lació/manteniment. Esencialment, eviten la histèresi i la saturació, assegurant mesures àmplies i precises.

Normalment, fils flexibles s'enrotllen estretament al voltant de cànoves no magnètiques (vegeu Figura 2) per formar les bobines. Basat en la llei d'Ampère, la integral de la intensitat del camp magnètic H al llarg d'un contorn tancat és igual a la corrent enclosa. No obstant això, un enrotllament precís i uniforme (per seccions transversals constants) és difícil d'aconseguir en la pràctica, limitant la estabilitat.

Per abordar això, optimitzeu les bobines segons les necessitats del sistema. Per exemple, utilitzeu dissenys basats en PCB amb eines informàtiques per a un disposició uniforme del fil i processament digital de seccions transversals. L'enrotllament en sèrie inversa de dues bobines pot reduir la interferència electromagnètica, augmentant la sortida de tensió i la precisió en cancel·lar els camps magnètics longitudinals.

Les bobines de Rogowski millorades en PCB superen els defectes tradicionals (p. ex., poca anti-interferència, mesures inexactes). Amb estructures més simples, dissenys científics i fabricació precisa, són ideals per a la promoció en sistemes elèctrics.

3 Prova dels coeficients de temperatura de la resistència de mostreig & resistència interna de la bobina de Rogowski
3.1 Prova del coeficient de temperatura de la resistència de mostreig del LPCT

En la pràctica, les propietats/materials inconsistents causen desviacions en els valors de resistència, afectant la precisió de la mesura. La resistència també canvia amb la temperatura, impactant significativament els errors de raó del transformador de corrent.

Conclusió: els valors de resistència de les bobines de Rogowski en PCB i la resistència de mostreig del LPCT varien amb la temperatura, posant riscos de seguretat als sistemes elèctrics. Així, proveu científicament els impacts de la temperatura en les bobines de Rogowski en PCB i seleccioneu resistències de mostreig per assegurar que els transformadors compleixen amb les necessitats de disseny i estabilitat operativa.

3.2 Prova de la derivació de la resistència de la bobina de Rogowski & error de raó

Els operadors simulen entorns de temperatura, executen bobines de Rogowski en PCB a diverses temperatures, registren canvis de dades, analitzen els efectes de la temperatura i optimitzen dissenys per millorar l'eficiència.

Aquesta prova avaluua el rendiment i la idoneïtat de les bobines de Rogowski en PCB per a sistemes elèctrics. Utilitzant una cambra de temperatura constant i un tester LCR: col·loqueu la bobina a la cambra, després utilitzeu sistemes de prova LCR/corrent elèctric per mesurar la derivació de la resistència i l'error de raó, assegurant dades vàlides mitjançant condicions de temperatura controlades (p. ex., -50 °C, 250 °C, 450 °C).

Anàlisi post-prova: la resistència interna del PCB és sensible a la temperatura, però la temperatura afecta mínimament els errors angulars/relacionals, assegurant la protecció del sistema elèctric.

4 Conclusió

Els transformadors de corrent són crítics per a la protecció i mesura dels sistemes elèctrics. El seu rendiment impacta directament la stabilitat del sistema i l'abastament d'electricitat a l'usuari. Així, augmenteu la recerca sobre els transformadors electrònics de corrent de 10 kV per suportar el creixement saludable de la indústria elèctrica xinesa.