Der Transformator-Spannungsverhältnis-Tester wird hauptsächlich verwendet, um das Spannungs- oder Stromverhältnis von Stromtransformatoren, Spezialtransformatoren und Wechselgeräten zu messen. Seine Kernfunktion besteht darin, durch die Erfassung und Verarbeitung von hochpräzisen elektrischen Parametern zu überprüfen, ob die Wicklungs-Spannungsverhältnisse den Konstruktionsanforderungen entsprechen. Die Empfindlichkeit als Schlüsselindikator zur Messung der Leistung des Geräts beeinflusst direkt die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse. In diesem Artikel werden die Kernelemente, die die Empfindlichkeit beeinflussen, aus vier Dimensionen der Hardwarearchitektur, der Signalverarbeitung, der Umweltanpassung und der Betriebsspezifikation untersucht.

1. Hardware-Design und Geräteauswahl

1. Genauigkeitsklasse des Sensors

Hall-Effektsensor: zur berührungslosen Stromerkennung, die Empfindlichkeit hängt von der magnetischen Durchlaufdichte-Auflösung ab (typischer Wert ± 0,1% FS). Die Auswahl eines industriellen Chips mit einer Linearität von mehr als ± 0,05% und einer Temperatur von < ± 50 ppm / ℃ ist erforderlich.

Präzisionsabnahmewiderstand: Mangan-Kupfer-Legierungsscheider mit niedriger Temperaturdrift (≤ ± 5 ppm / ℃), niedriger parasitärer Induktion, die Widerstandsstabilität wirkt sich direkt auf das Signal-Rausch-Verhältnis der Strommessung auf Mikroampere aus.

ADC-Wandelmodul: Das quantifizierte Rauschen des 24-Bit-ΣΔ-Modul-Wandlers bestimmt die minimale unterscheidbare Spannungsdifferenz, idealerweise sollte das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ≥ 100 dB sein.

2. Eigenschaften der Motivationsquelle

Sinuswellengenerator: Die Ausgangswellenformverzerrung (THD) muss auf < 0,3% und eine Frequenzstabilität von ± 0,01 Hz gesteuert werden, um eine Störung der harmonischen Komponenten bei der Basiswellenphase zu vermeiden.

Leistungsverstärker: Dynamische Lastanpassungsrate <± 0,5%, um eine konstante Ausgangsspanne bei unterschiedlichen kapazitiven / sensorischen Belastungen zu gewährleisten.

3. Abschirmung und Erdung

Mehrschichtiges PCB-Layout: Das analoge Frontend verwendet eine vierschichtige Plattenstruktur, die Stromschicht ist eng mit dem Boden gekoppelt, um die durch die Schaltungsfläche verursachte Strahlungsstörung zu reduzieren.

Faraday-Käfig-Schutz: Der Erdungswiderstand des gesamten Metallgehäuses <2mΩ unterdrückt effektiv die Kopplung von Arbeitsfrequenzfeldern (50/60Hz) und Hochfrequenzrauschen (> 1MHz).

Optimierung des Signalverarbeitungsalgorithmus

1. Digitale Filterstrategien

Adaptive Fallwellenfilter: Für Netzharmoniken (3. bis 19. Mal) verfolgt und dämpft der IIR-Filter in Echtzeit bestimmte Frequenzstörungen, der Q-Faktor ist auf 8 bis 12 eingestellt.

Kleine Wellen Schwellengrenze Rauschenentfernung: Mehrskala-Zerlegung von Rauschsignalen, die Mutationsmerkmale beibehalten und gleichzeitig weißes Rauschen eliminieren, mit einem Spitzensignal-Rausch-Verhältnis (PSNR) um etwa 15 dB erhöht.

2. Synchronisierte Probenahme

GPS-Zeitsynchronisierung: Verwenden Sie die Satellitenuhr, um die Zeitstempel-Ausrichtung von mehreren Kanälen zu erreichen, die Zeitabweichung < ± 1 μs, um die Phasendifferenzmessungsgenauigkeit zu gewährleisten.

Verriegelungsphase (PLL) -Multifrequenz: Die Eingangssignale werden auf fs = N × fin (N = 1024) multipliziert, so dass die Probenpunktzahl in jedem Zyklus ≥ 512 ist, um die Anforderungen der FFT-Analyse zu erfüllen.

3. Kompensationsalgorithmische Modelle

Korrektur des Leerlastverlusts: Erstellen Sie ein mathematisches Modell des Eisenverlusts Pa + Kupferverlusts Pcu = k · U² + R · I², um zusätzliche Fehler durch den stimulierenden Strom durch vorgegebene Parameter automatisch abzuziehen.

Algorithmus zur Unterdrückung von Leckagen: Bauen Sie ein kombiniertes Simulationsmodell eines Wechselrichtertransformators auf der Grundlage eines Smith-Estimators, um dynamisch die durch Leckagen verursachte Phasenverschiebung zu kompensieren.

Standardisierung der Betriebsprozesse

1. Verkabelungsvorschriften

Vier-Draht-Messmethode: Spezielle Prüfklemmen halten die getesteten Wickelklemmen, um zusätzliche Druckabfälle durch den Leitungswiderstand zu vermeiden.

Erdungskonsistenz: Alle Geräte sind gemeinsam und der Erdungswiderstand < 4Ω verhindert, dass die Erdungspotential-Differenz einen Kreislauf bildet.

2. Größenauswahlprinzip

Übereinstimmung mit der Nennleistung des zu messenden Transformators:

S≤10kVA → Optional 0,1% ~ 1% Vollbereichsgetriebe

10kVA

S > 100kVA → 1% ~ 10% Geschwindigkeit

Automatische Reaktionszeit <50ms zur Vermeidung von Überlaststoßen.

3. Vorwärme und Kalibrierung

Startselbstprüfung: Führen Sie ein integriertes Diagnoseprogramm aus, um Spannungsschwankungen der internen Referenzquelle (REF) < ± 0,01% zu prüfen.

Periodische Kalibrierung: Verwenden Sie vierteljährlich Standard-Sensoren (PT / CT) zur Nachverfolgungskalibrierung mit einer erweiterten Unsicherheit von ≤ 0,05% bei U = k = 2.

Trends der Spitzentechnologie

KI-unterstütztes Diagnosesystem

Ein integriertes konvolutives neuronales Netzwerk (CNN) ermöglicht das Deep Learning historischer Daten, erstellt eine Bibliothek mit Fehlermerkmalen und ermöglicht eine frühzeitige Warnung von interstellaren Kurzschlüssen.

Die Edge-Recheneinheit implementiert ein leichtes YOLOv5-Modell mit einer Lokalisierungsgeschwindigkeit von <200ms.

2. Durchbruch bei Quantensensoren

Das überleitende Quanteninterferometer (SQUID) wird für die Erkennung schwacher Magnetfelder eingesetzt und kann theoretisch die Empfindlichkeit auf die Ebene fT/√Hz erhöhen.

Das Raumtemperatur-Diamant-NV-Farbkardiomagnetometer ist in die Laborphase eingetreten und soll die herkömmlichen Hall-Komponenten ersetzen.

3. Photonenzähltechnik

Die Single-Photon-Avalanche-Dioden (SPAD) ermöglichen eine Flugsicherheitsstromerfassung und ermöglichen eine absolute Messung in Kombination mit optischen Schüttern.

Das Phytosekunde-Laser-Pumpfungsprogramm erforscht die Beobachtung von transienten Prozessen auf der Episekundensstufe.