ساختار عملکرد و آزمون ترانسفورماتورهای جریان الکترونیکی

1 پیشرفت های عملکردی

در سال‌های اخیر، ترانسفورماتورهای جریان الکترونیکی (ECTs) به عنوان یک روند کلیدی صنعتی ظاهر شده‌اند. استانداردهای ملی آنها را به دو نوع تقسیم‌بندی می‌کنند: ترانسفورماتورهای جریان نوری فعال (AOCTs، نوع ترکیبی فعال) و ترانسفورماتورهای جریان نوری (OCTs، نوع نوری غیرفعال). ECTهای ترکیبی فعال از ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی با قدرت کم و لوله‌های روگوسکی به عنوان عناصر حسگر اصلی (شکل 1) استفاده می‌کنند.

لوله‌های روگوسکی با داشتن محدوده دینامیکی گسترده و عدم اشباع، کارایی انتقال جریان را افزایش می‌دهند. با این حال، آنها دارای قابلیت مقاومت کم در برابر مداخلات خارجی (آسیب‌پذیری نسبت به میدان‌های مغناطیسی خارجی، تغییرات دما و رطوبت) و خطرات خطای ناشی از پیچش دستی و چند لایه هستند. در میان ECTهای الکترومغناطیسی، مدل‌های با قدرت کم برجسته‌اند: فناوری پخته، عملکرد پایدار، حساسیت بالا، آمادگی برای تولید انبوه و پذیرش گسترده در سیستم‌های قدرت.

2 ساختار و اصول کار
2.1 LPCT: ساختار و عملکرد

LPCT (یک ECT الکترومغناطیسی با قدرت کم) در GB/T 20840.8-2007 به عنوان یک پیاده‌سازی ECT تعریف شده است. به عنوان یک ترانسفورماتور الکترومغناطیسی نماینده، عملکرد و تکامل فناوری LPCT سالانه افزایش می‌یابد و کاربردهای گسترده‌ای را در پیش می‌گیرد.

LPCT با داشتن بار ثانویه کم و نیازهای اندازه‌گیری آرام‌تر، سیستم‌های قدرت را می‌تواند بهبود بخشد. با استفاده از مواد با نفوذپذیری بالا (مانند آلیاژهای نانوالیکی بر پایه آهن)، اندازه‌گیری دقیق با هسته‌های کوچک امکان‌پذیر می‌شود.

LPCT از مقاومت نمونه‌برداری Rs، ترانسفورماتور الکترومغناطیسی و واحد ارسال سیگنال تشکیل شده است و به این صورت کار می‌کند: جریان اصلی بار به یک جریان ثانویه تبدیل می‌شود که مقاومت نمونه‌برداری آن را به سیگنال ولتاژی متناسب با جریان اصلی تبدیل می‌کند. یک واحد ارسال سیگنال با سیم‌پیچ دو لایه محافظ، این سیگنال را به دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED) می‌فرستد، که در طول انتقال از مداخلات الکترومغناطیسی خارجی محافظت می‌کند.

2.2 ساختار و اصول کار لوله‌های روگوسکی

لوله‌های روگوسکی با مزایایی مانند خطی بودن عالی، باند فرکانس گسترده، عدم وجود هسته آهنی، هزینه کم، وزن کم و نصب/نگهداری آسان، از سایر روش‌های اندازه‌گیری جریان متناوب برتری دارند. مهم‌تر از همه، آنها از هیسترزیس و اشباع اجتناب می‌کنند و اندازه‌گیری‌های گسترده و دقیق را تضمین می‌کنند.

معمولاً، سیم‌های نرم به صورت محکم حول اسکلت‌های غیرمغناطیسی (به شکل 2) پیچیده می‌شوند تا لوله‌هایی تشکیل دهند. بر اساس قانون آمپر، انتگرال قدرت مغناطیسی H در طول یک مسیر بسته برابر با جریان محصور است. با این حال، پیچش دقیق و یکنواخت (برای برش‌های مقطعی یکسان) در عمل دشوار است و پایداری را محدود می‌کند.

برای رفع این مشکل، لوله‌ها برای نیازهای سیستم بهینه‌سازی می‌شوند. به عنوان مثال، از طراحی‌های مبتنی بر PCB با استفاده از ابزارهای کامپیوتری/IT برای چیدمان یکنواخت سیم و پردازش دیجیتال برش‌های مقطعی استفاده می‌شود. پیچش معکوس دو لوله می‌تواند مداخلات الکترومغناطیسی را کاهش دهد و با لغو میدان‌های مغناطیسی طولی، خروجی ولتاژ و دقت را افزایش دهد.

لوله‌های روگوسکی بهبود یافته مبتنی بر PCB نقاط ضعف سنتی (مانند مقاومت ضعیف در برابر مداخلات و اندازه‌گیری‌های نادرست) را رفع می‌کنند. با ساختارهای ساده‌تر، طراحی‌های علمی و تولید دقیق، آنها برای ترویج در سیستم‌های قدرت مناسب هستند.

3 آزمون ضرایب دمایی مقاومت نمونه‌برداری و مقاومت داخلی لوله روگوسکی
3.1 آزمون ضریب دمایی مقاومت نمونه‌برداری LPCT

در عمل، ویژگی‌های نامتجانس مواد و فرآیندها باعث انحراف مقادیر مقاومت می‌شوند که دقت اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. مقاومت نیز با دمای تغییر می‌کند و تأثیر قابل توجهی بر خطاهای نسبت ترانسفورماتور جریان دارد.

نتیجه: مقادیر مقاومت لوله روگوسکی PCB و مقاومت نمونه‌برداری LPCT با دمای تغییر می‌کنند و خطرات ایمنی برای سیستم‌های قدرت ایجاد می‌کنند. بنابراین، تأثیرات دمایی روی لوله‌های روگوسکی PCB را به طور علمی آزمون کرده و مقاومت‌های نمونه‌برداری را برای اطمینان از تطبیق ترانسفورماتورها با نیازهای پایداری طراحی و عملیاتی انتخاب کنید.

3.2 آزمون اغتشاش مقاومت و خطای نسبت لوله روگوسکی

عملگران محیط‌های دمایی را شبیه‌سازی می‌کنند، لوله‌های روگوسکی PCB را در دماهای مختلف اجرا می‌کنند، تغییرات داده‌ها را ثبت می‌کنند، تأثیرات دمایی را تحلیل می‌کنند و طراحی را بهبود می‌بخشند تا کارایی را افزایش دهند.

این آزمون عملکرد و مطابقت لوله‌های روگوسکی PCB با سیستم‌های قدرت را ارزیابی می‌کند. با استفاده از چمدان دمای ثابت و تست‌کننده LCR: لوله را در چمدان قرار دهید، سپس از سیستم‌های تست LCR و جریان الکترونیکی برای اندازه‌گیری اغتشاش مقاومت و خطای نسبت استفاده کنید، تا داده‌های معتبر از طریق شرایط دمایی کنترل شده (مانند -50 °C، 250 °C، 450 °C) تأمین شود.

تحلیل پس از آزمون: مقاومت داخلی PCB به دمای حساس است، اما دما تأثیر کمی بر خطاهای زاویه‌ای و نسبت دارد - که اطمینان از حفاظت سیستم قدرت را تضمین می‌کند.

4 نتیجه‌گیری

ترانسفورماتورهای جریان برای حفاظت و اندازه‌گیری در سیستم‌های قدرت حیاتی هستند. عملکرد آنها مستقیماً بر پایداری سیستم و تامین برق کاربران تأثیر می‌گذارد. بنابراین، تحقیقات را بر روی ترانسفورماتورهای جریان الکترونیکی 10 kV تقویت کنید تا رشد سالم صنعت برق چین را پشتیبانی کنید.