Structure de performance et tests des transformateurs de courant électroniques

1 Avantages de performance

Au cours des dernières années, les transformateurs électroniques de courant (ECT) sont devenus une tendance clé dans l'industrie. Les normes nationales les classent en deux types : les Transformateurs Actifs Optiques de Courant (AOCT, type hybride actif) et les Transformateurs Optiques de Courant (OCT, type optique passif). Les ECT hybrides actifs utilisent des transformateurs électromagnétiques à faible puissance et des bobines de Rogowski comme éléments de détection centraux (Figure 1).

Les bobines de Rogowski surpassent les capteurs traditionnels grâce à leur absence de saturation et à leurs larges plages dynamiques, améliorant ainsi l'efficacité de la transmission du courant. Cependant, elles souffrent d'une faible résistance aux interférences (vulnérables aux champs magnétiques externes, aux changements de température/humidité) et de risques d'erreurs dans le bobinage manuel/multicouche. Parmi les ECT électromagnétiques, les modèles à faible puissance se distinguent : technologie mature, performances stables, haute sensibilité, prêts pour la production en masse et largement adoptés dans les systèmes de puissance.

2 Structure & Principe de fonctionnement
2.1 LPCT : Structure & Fonctionnement

Le LPCT (un ECT électromagnétique à faible puissance) est défini dans la norme GB/T 20840.8—2007 comme une mise en œuvre d'ECT. En tant que transformateur électromagnétique représentatif, les performances et la maturité technologique du LPCT progressent chaque année, promettant des applications larges.

Le LPCT bénéficie aux systèmes de puissance avec des charges secondaires faibles et des exigences de mesure moins strictes. En utilisant des matériaux à haute perméabilité (par exemple, des alliages nanocristallins à base de fer), il permet des mesures précises avec de petits noyaux.

Composé d'une résistance d'échantillonnage Rs, d'un transformateur électromagnétique et d'une unité de transmission de signal, le LPCT fonctionne comme suit : le courant primaire du bus est converti en un courant secondaire, qui est ensuite transformé par la résistance d'échantillonnage en un signal de tension proportionnel au courant primaire. Une unité de transmission à double blindage avec câble torsadé envoie ce signal à un Dispositif Électronique Intelligent (IED), protégeant contre les interférences électromagnétiques externes pendant la transmission.

2.2 Structure et principe de fonctionnement des bobines de Rogowski

Les bobines de Rogowski surpassent d'autres méthodes de mesure de courant alternatif avec des avantages tels qu'une excellente linéarité, des bandes de fréquence larges, absence de noyau en fer, coût réduit, poids léger et facilité d'installation/entretien. Elles évitent l'hystérésis et la saturation, assurant des mesures larges et précises.

Généralement, des fils souples sont enroulés étroitement autour de squelettes non magnétiques (voir Figure 2) pour former des bobines. Selon la loi d'Ampère, l'intégrale de l'intensité du champ magnétique H le long d'un contour fermé est égale au courant enclos. Cependant, un enroulement précis et uniforme (pour des sections transversales constantes) est difficile à réaliser en pratique, limitant la stabilité.

Pour y remédier, optimisez les bobines selon les besoins du système. Par exemple, utilisez des conceptions basées sur des circuits imprimés (PCB) avec des outils informatiques/IT pour un placement de fil uniforme et un traitement numérique des sections transversales. L'enroulement en série inverse de deux bobines peut réduire les interférences électromagnétiques, augmentant la sortie de tension et la précision en annulant les champs magnétiques longitudinaux.

Les bobines de Rogowski améliorées sur PCB surmontent les défauts traditionnels (par exemple, faible résistance aux interférences, mesures imprécises). Avec des structures plus simples, des conceptions scientifiques et une fabrication précise, elles sont idéales pour la promotion dans les systèmes de puissance.

3 Tests des coefficients de température de la résistance d'échantillonnage & de la résistance interne des bobines de Rogowski
3.1 Test du coefficient de température de la résistance d'échantillonnage du LPCT

En pratique, les propriétés incohérentes des matériaux/processus causent des écarts de valeur de résistance, affectant la précision de la mesure. La résistance change également avec la température, ayant un impact significatif sur les erreurs de rapport du transformateur de courant.

Conclusion : les valeurs de résistance des bobines de Rogowski sur PCB et de la résistance d'échantillonnage du LPCT varient avec la température, posant des risques de sécurité pour les systèmes de puissance. Ainsi, testez scientifiquement l'impact de la température sur les bobines de Rogowski sur PCB et sélectionnez les résistances d'échantillonnage pour assurer la stabilité de conception et de fonctionnement des transformateurs.

3.2 Test de dérive de résistance & d'erreur de rapport des bobines de Rogowski

Les opérateurs simulent des environnements de température, font fonctionner les bobines de Rogowski sur PCB à différentes températures, enregistrent les changements de données, analysent les effets de la température et optimisent les conceptions pour améliorer l'efficacité.

Ce test évalue les performances et l'adéquation des bobines de Rogowski sur PCB pour les systèmes de puissance. En utilisant une chambre à température constante et un testeur LCR : placez la bobine dans la chambre, puis utilisez des systèmes de test LCR et de courant électrique pour mesurer la dérive de résistance et l'erreur de rapport, assurant des données valides via des conditions de température contrôlées (par exemple, -50 °C, 250 °C, 450 °C).

Analyse post-test : la résistance interne du PCB est sensible à la température, mais la température a un effet minimal sur les erreurs angulaires et de rapport, assurant la protection du système de puissance.

4 Conclusion

Les transformateurs de courant sont essentiels pour la protection et la mesure des systèmes de puissance. Leur performance a un impact direct sur la stabilité du système et l'approvisionnement en électricité des utilisateurs. Ainsi, renforcez la recherche sur les transformateurs électroniques de courant 10 kV pour soutenir la croissance saine de l'industrie électrique chinoise.