ساختار عملکرد و آزمایش ترانسفورماتورهای جریان الکترونیکی

۱ مزایای 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 هیبریدی فعال) و ترانسفورماتورهای جریان نوری (OCTs، نوع نوری غیرفعال). ترانسفورماتورهای جریان الکترونیکی هیبریدی فعال از ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی با قدرت پایین و پره‌های روگوسکی به عنوان عناصر حسگر اصلی (شکل ۱) استفاده می‌کنند.

پره‌های روگوسکی در مقایسه با حسگرهای سنتی با عدم اشباع و محدوده دینامیکی گسترده، کارایی انتقال جریان را افزایش می‌دهند. با این حال، آنها از توانایی مقاومت ضعیف در برابر مداخلات خارجی (آسیب‌پذیری در برابر میدان‌های مغناطیسی خارجی، تغییرات دما و رطوبت) و خطرات خطاهای ناشی از پیچش دستی/چند لایه رنج می‌برند. در میان ترانسفورماتورهای الکترومغناطیسی ECTs، مدل‌های با قدرت پایین برجسته هستند: فناوری پخته، عملکرد پایدار، حساسیت بالا، آمادگی برای تولید انبوه و پذیرش گسترده در سیستم‌های توان.

۲ ساختار و اصول کار
۲.۱ LPCT: ساختار و عملکرد

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

LPCT با بار ثانویه پایین و الزامات اندازه‌گیری آرام، سیستم‌های توان را مزیت‌مند می‌کند. با استفاده از مواد با نفوذپذیری بالا (مانند آلیاژهای نانوبلوری آهن-مبنا)، آنها با هسته‌های کوچک اندازه‌گیری دقیق را انجام می‌دهند.

تشکیل شده از مقاومت نمونه‌برداری \(R_s\)، ترانسفورماتور الکترومغناطیسی و واحد ارسال سیگنال، LPCT به این شکل عمل می‌کند: جریان اصلی شین به یک جریان ثانویه تبدیل می‌شود که مقاومت نمونه‌برداری آن را به یک سیگنال ولتاژی متناسب با جریان اصلی تبدیل می‌کند. یک واحد ارسال سیگنال با سیم‌های پیچیده دوتایی محافظ، این سیگنال را به دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED) ارسال می‌کند، که در طول انتقال از مداخلات الکترومغناطیسی خارجی محافظت می‌کند.

۲.۲ ساختار و اصول کار پره‌های روگوسکی

پره‌های روگوسکی با مزایایی مانند خطی بودن عالی، باندهای فرکانس گسترده، عدم وجود هسته آهنی، قیمت پایین، وزن کم و نصب/نگهداری آسان، در مقایسه با سایر روش‌های اندازه‌گیری جریان متناوب برتری دارند. به طور حیاتی، آنها از هیسترزیس و اشباع دوری می‌کنند و اندازه‌گیری‌های گسترده و دقیق را تضمین می‌کنند.

معمولاً، سیم‌های نرم به طور محکم حول اسکلت‌های غیرمغناطیسی (به شکل ۲) پیچیده می‌شوند تا پره‌ها تشکیل شوند. بر اساس قانون آمپر، انتگرال قدرت مغناطیسی H در طول یک مسیر بسته برابر با جریان محصور شده است. با این حال، پیچش دقیق و یکنواخت (برای بخش‌های مقطعی یکسان) در عمل سخت به دست می‌آید و پایداری را محدود می‌کند.

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

پره‌های 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 توان مناسب هستند.

۳ آزمون ضرایب دمایی مقاومت نمونه‌برداری و مقاومت داخلی پره روگوسکی
۳.۱ آزمون ضریب دمایی مقاومت نمونه‌برداری LPCT

در عمل، تفاوت‌های ویژگی‌های 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 پره روگوسکی مبتنی بر PCB و مقاومت نمونه‌برداری LPCT با دمای تغییر می‌کنند و خطرات ایمنی برای سیستم‌های توان ایجاد می‌کنند. بنابراین، تأثیرات دما را با آزمون‌های علمی روی پره‌های روگوسکی مبتنی بر PCB و انتخاب مقاومت‌های نمونه‌برداری مورد بررسی قرار داده و مطمئن شوید که ترانسفورماتورها نیازهای پایداری طراحی و عملیاتی را برآورده می‌کنند.

۳.۲ آزمون انحراف مقاومت و خطای نسبت پره روگوسکی

عملگران محیط‌های دما را شبیه‌سازی کرده و پره‌های روگوسکی مبتنی بر PCB را در دماهای مختلف اجرا می‌کنند، تغییرات داده‌ها را ثبت می‌کنند، تأثیرات دما را تحلیل می‌کنند و طراحی‌ها را بهینه می‌کنند تا کارایی را افزایش دهند.

این آزمون عملکرد و مناسب بودن پره‌های روگوسکی مبتنی بر PCB برای سیستم‌های توان را ارزیابی می‌کند. با استفاده از کمد دمای ثابت و تست‌کننده LCR: پره را در کمد قرار داده و سپس از سیستم‌های تست LCR/جریان الکترونیکی برای اندازه‌گیری انحراف مقاومت و خطای نسبت استفاده می‌کنند، تا از اعتبار داده‌ها از طریق شرایط دما کنترل شده (مانند -50 °C، 250 °C، 450 °C) مطمئن شوند.

تحلیل پس از آزمون: مقاومت داخلی PCB به دما حساس است، اما تأثیر دما بر خطاهای زاویه‌ای و نسبتی کم است—این موضوع اطمینان از حفاظت سیستم‌های توان را تأمین می‌کند.

۴ نتیجه‌گیری

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