Měřicí senzor nebo konvenční přístrojový transformátor? |
Přístrojové transformátory jsou široce využívány v ochranných a měřicích aplikacích. Poskytují výkonný výstupní signál, který vyžadují elektromechanické ochrany. Avšak zavedením mikroprocesorů do ochranný zařízeních již není výkonných výstupních signálů potřeba.
Typickým elektromechanických zařízením jsou elektromechanická relé, které zastávají jednoduchou ochranou funkci. Tyto relé nenabízejí žádnou možnost kontroly a ovládání, také jsou bez možnosti vzdálené komunikace. Spolu s klasickými indukčními transformátory došlo k vývoji elektronických přístrojových transformátorů (senzorů). Ty jsou navrženy tak, aby poskytovaly stejné funkce, jako klasické indukční transformátory, jejich principy jsou však zcela odlišné. Systémy ochran s elektromechanickým zařízenímDřívější elektromechanická zařízení byly montovány jako součást primárního systému, trochu jako dnešní jištění pomocí pojistek. Tento typ ochran nepotřeboval externí napájení a nebylo potřeba indukčních přístrojových transformátorů. Systémy ochran s mikroprocesorovým zařízenímZavedením mikroprocesorů do relé došlo k potřebě zavedení kontrolních funkcí a umožnit následnou komunikaci. Využití procesorů nabízí nevídané možnosti a ohromnou početní sílu, díky čemu je možné získat celou řadu ochranných funkcí v jednom relé. Základní principy elektronických přístrojových transformátorůProudové elektronické přístrojové transformátoryPracují na principu Rogowského cívky, což je v přeneseném slova smyslu přesný lineární senzor proudu pro přesné měření ve velkém rozsahu. Prakticky jde o toroidní cívku bez železného jádra (vzduchovou cívku) umístěnou kolem primárního měřeného vodiče stejným způsobem jako sekundární vinutí měřícího proudového transformátoru. Na rozdíl od něj však výstupní signál z Rogowského cívky není proud, ale napětí. Díky absenci železného jádra nemůže dojít k saturaci. Obr. 1 Rogovského cívka Napěťové elektronické přístrojové transformátoryPrincip je založen na odporovém nebo kapacitním děliči s převodem 10 000 V : 1 V. Tyto senzory se vyznačují linearitou v celém měřicím rozsahu. Výstupní napětí je přímo úměrné vstupnímu měřenému napětí na primáru. Tvar senzoru je speciálně navržen tak, aby minimalizoval parazitní účinky (kapacitu a indukci). Obr. 2 Odporový dělič napětí Kombinované elektronické přístrojové transformátoryMalé rozměry proudových a napěťových senzorů dovolují výrobu i kombinovaných senzorů kompaktních rozměrů.V jednom těle je obsažen proudový a napěťový senzor. Zákazník touto volbou ušetří kolem několik desítek procent nákladů na pořízení a následnou instalaci. Porovnání klasických indukčních a elektronických přístrojových transformátorůAbsence železných jader v elektronických přístrojových transformátorech umožňuje dosáhnout významného snížení velikosti a tak snadno dosáhnout kombinovaného měření napětí a proudu v jednom těle. Jednoúčelové elektronické přístrojové transformátory mohou být o polovinu menší, než klasické indukční přístrojové transformátory. Již zmiňovaná absence železného jádra a velkých cívek s výrazným podílem mědi vede k velmi nízké hmotnosti. Díky tomu je v rozváděči více místa a celý rozváděče je lehčí, bez ohledu na aplikaci. Možnost vysokého zatížení a zanedbatelné ztráty pak hrají významný přínos ve spotřebě těchto zařízení. Obr. 3 Srovnání celkových nákladů při použití klasického a elektronického přístrojového transformátoru U porovnání se předpokládá, že indukční proudový transformátor pracuje na svém jmenovitém proudu a jmenovitém zatížení po dobu životnosti 30 let. Jak je vidět, spotřebovaná a rozptýlená energie je během celé životnosti výrazně vyšší než u elektronického přístrojového transformátoru. Trendy a budoucnostElektronické přístrojové transformátory dnes nepokrývají veškeré potřeby zákazníků. Proto se v blízké budoucnosti předpokládá využití obou technologií s rostoucí převahou využívání elektronických přístrojových transformátorů. Zdroj: |