Was ist ein kapazitiver Spannungswandler?

Was ist ein kapazitiver Spannungswandler?

Definition: Ein kapazitiver Spannungswandler (CVT), auch bekannt als kapazitiver Potentialwandler, reduziert Hochspannungs-Eingangssignale, um Niederspannungs-Signale bereitzustellen, die leicht von Messgeräten gemessen werden können.

Der kapazitive Potentialteiler, das induktive Element und der Hilfstransformator sind die drei Hauptkomponenten eines kapazitiven Potentialwandlers.

Warum wird ein kapazitiver Spannungswandler (CVT) benötigt?

Bei der Messung von Spannungen über 100 kV ist ein hochisoliertes Transformator erforderlich. Im Vergleich zu normalen Transformatoren sind hochisolierte Transformatoren sehr teuer. Um Kosten zu sparen, werden kapazitive Spannungswandler im System eingesetzt. CVTs sind kostengünstig, und ihre Leistung ist nicht erheblich schlechter als die von hochisolierten Transformatoren.

Funktionsprinzip des kapazitiven Spannungswandlers

Der kapazitive Potentialteiler wird in Verbindung mit dem Hilfstransformator und dem induktiven Element verwendet. Der kapazitive Potentialteiler reduziert extra-hohe Spannungssignale auf niedrige Spannungssignale. Die Ausgangsspannung des kapazitiven Spannungswandlers wird mit Hilfe des Hilfstransformators weiter reduziert.

Beziehen Sie sich auf den Schaltplan des kapazitiven Spannungswandlers.

Anordnung des Kondensators oder des Potentialteilers

Der Kondensator oder der Potentialteiler wird an der Leitung angeschlossen, deren Spannung gemessen oder gesteuert werden soll. Nehmen wir an, C1 und C2 sind die Kondensatoren, die an der Übertragungsleitung angeschlossen sind. Das Ausgangssignal des Potentialteilers dient als Eingangssignal für den Hilfstransformator.

Im Vergleich zum Kondensator, der in der Nähe der Übertragungsleitung platziert ist, hat der Kondensator, der in der Nähe des Bodens platziert ist, einen höheren Kapazitätswert. Ein hoher Kapazitätswert bedeutet, dass der Impedanzwert dieses Teils des Potentialteilers gering wird. Daher werden niedrige Spannungen an den Hilfstransformator übertragen. Der Hilfstransformator reduziert die Spannungen weiter.

N1 und N2 sind die Anzahl der Wicklungen in der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators. Das Messgerät, das zur Messung des Niederspannungswerts verwendet wird, ist ohmsch, während der Potentialteiler kapazitiv ist. Daher tritt eine Phasenverschiebung auf, die die Ausgabe beeinflusst. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Induktor in Reihe mit dem Hilfstransformator verbunden. Dieser Induktor L enthält den Leckstrom der Hilfwicklung des Hilfstransformators. Der Wert der Induktivität wird durch

Der Wert der Induktivität ist einstellbar. Die Induktivität wird genutzt, um die Spannungsabfälle im Transformator auszugleichen, die aufgrund des Abfalls des Stroms vom Potentialteiler auftreten. In der Praxis kann jedoch aufgrund von Induktivitätsverlusten keine vollständige Ausgleichung erreicht werden. Das Spannungswandlungsverhältnis des Transformators wird ausgedrückt durch

Da der Wert von C1 größer ist als der von C2, ist der Wert von C1/(C1 + C2) klein, was die Erzeugung einer niedrigen Spannung ermöglicht. Das Spannungswandlungsverhältnis des kapazitiven Potentialwandlers ist unabhängig von der Last. Hier bezieht sich die Last auf die von der Sekundärwicklung des Transformators getragene Belastung.