Hochpräzisions- und Stabilitätslösungen für Niederspannungs-Stromwandler (LV CT)
I. Lösungshintergrund
In Hochpräzisionsanwendungen wie Smart Grids, Erneuerbare-Energie-Messung und Industrielle Stromüberwachung stoßen herkömmliche Niederspannungsstromwandler (LV CTs) oft auf Herausforderungen wie ungenügende Präzision, erhebliche Temperaturdrift und schlechte Langzeitstabilität. Um den Anforderungen an die 0.2S/0.5S-Klasse der Hochpräzisionsmessung gerecht zu werden, schlägt diese Lösung eine umfassende Verbesserung des Designs für elektromagnetische LV-CTs durch Materialinnovationen und Strukturoptimierung vor.
II. Kerntechnische Lösungen
- Verbesserte Hochpermeabilitätskernmaterialien
• Nanokristalline/Amorphe Legierungsultradünne Bänder:
Kerne werden mit 0,02–0,025 mm dicken nanokristallinen oder amorphen Legierungsbändern gewickelt, wodurch eine Anfangspermeabilität (μi) von über 1,5 × 10⁵ H/m erreicht wird. Dies reduziert den Anregungsstrom erheblich und minimiert Verhältnis-/Phasenfehler.
• Magnetische Domänenoptimierung:
Richtungsabhängige magnetfeldthermische Behandlung beseitigt Kernspannungen, verbessert die Flussdichteuniformität und reduziert Hystereseverluste bei hohen Frequenzharmonischen. - Magnetische Abschirmung und Störschutzstrukturen
• Mehrstufige kombinierte magnetische Abschirmung:
Doppelte Permalloy- und Kupfergitterabschirmungsschichten werden um den Kern herum hinzugefügt, um externe Wechselstrommagnetfeldstörungen und DC-Bias-Effekte zu unterdrücken.
• Orthogonale Wickeltechnik:
Segmentierte orthogonale Wickeltechnologie für Sekundärwicklungen reduziert verteilte Kapazitäten und Streuinduktivitäten, verbessert die Frequenzantwort (Genauigkeitsabweichung < ±0,1% innerhalb eines Bandbreitenbereichs von 1–5 kHz). - Temperaturkompensation und Signalverarbeitung
• Dynamischer Temperaturkompensationskreis:
Integrierte Hochlinearität-NTC/PTC-Sensoren kompensieren in Echtzeit die Temperaturdrift der Kernpermeabilität und der Wicklungswiderstände (Temperaturdriftkoeffizient ≤ ±10 ppm/°C).
• Hochstabile Abtastwiderstände:
Niederdrift-Metallfolienwiderstände (ΔR/R < ±5 ppm/°C) mit vierpoligen Kelvin-Verbindungen garantieren die Genauigkeit der Strom-Strom-Umwandlung. - Versiegelung und Isolierungsverstärkung
• Vakuum-Gießprozess:
Gießen mit hochreinem Epoxidharz bei 10⁻³ Pa beseitigt Blasen und innere Spannungen, erhöht die mechanische Festigkeit und thermische Stabilität.
• Mehrstufiges Isolierarchitektur:
Polyimid-Folie + Silikon-Komposit-Zwischenschichtisolierung erreichen eine elektrische Festigkeit >15 kV/mm und partielle Entladung <5 pC (@1,5Ur).
III. Leistungsmerkmale
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Parameter |
Konventioneller CT |
Diese Lösung |
Verbesserung |
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Genauigkeitsklasse |
0,5–1,0 |
0,2S/0,5S |
Verhältnis-/Phasenfehler ↓50% |
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Temp. Driftkoeffizient |
±100 ppm/°C |
±10 ppm/°C |
10-mal bessere Stabilität |
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Lange Zeitstabilität |
±0,3%/Jahr |
±0,05%/Jahr |
Lebensdauerfehler kontrollierbar |
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Phasenfehler (1%In) |
>30' |
<5' |
Phasengenauigkeit ↑6x |
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Betriebstemperatur |
-25°C~+70°C |
-40°C~+85°C |
Erhöhte Anpassungsfähigkeit an extreme Umgebungen |
IV. Anwendungsszenarien
Diese Lösung eignet sich besonders für:
• Strommessung: Smart Meter, Verteilnetzautomatisierungssysteme (entsprechend der IEC 61869-2-Norm)
• Überwachung erneuerbarer Energien: Hochpräzise Stromabtastung in PV-Wechselrichtern und Energiespeichersystemen
• Industrielle Steuerung: Fehlerstromerkennung in VFDs und Motorschutzgeräten
• Labornormen: Als 0,2S-Klassen-Standardtransformator für Wertübertragung dienen
