ΕΝΑ Ο αισθητήρας volt , ή ο μορφοτροπέας τάσης, είναι ένα βασικό στοιχείο ανίχνευσης που συλλαμβάνει το ηλεκτρικό δυναμικό και μετατρέπει τα ακατέργαστα σήματα υψηλής τάσης σε ασφαλείς, τυποποιημένες εξόδους χαμηλού επιπέδου για μέτρηση, προστασία ρελέ και έλεγχο του συστήματος ισχύος. Χρησιμεύει ως «οφθαλμός τάσης» του ηλεκτρικού εξοπλισμού, που χρησιμοποιείται ευρέως σε δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, ηλεκτρονικά ηλεκτρικά, βιομηχανικά συστήματα κίνησης και νέους ενεργειακούς σταθμούς και λειτουργεί σύμφωνα με διαφορετικούς φυσικούς κανόνες ανάλογα με το σχεδιασμό του.
Ο πιο βασικός τύπος βασίζεται στην αρχή του διαιρέτη τάσης αντίστασης. Δύο αντιστάσεις ακριβείας συνδέονται σε σειρά κατά μήκος της μετρούμενης τάσης. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση κατανέμεται αναλογικά σύμφωνα με την τιμή αντίστασης. Ο αισθητήρας λαμβάνει την πτώση τάσης στη μικρότερη αντίσταση για να υπολογίσει την αρχική τάση εισόδου. Αυτή η απλή δομή λειτουργεί καλά για πλακέτες κυκλωμάτων χαμηλής τάσης και εργαστηριακές δοκιμές. Ωστόσο, παράγει συνεχή απώλεια θερμικής ισχύος και υποφέρει από μετατόπιση θερμοκρασίας, επομένως δεν ισχύει για σενάρια μετάδοσης υψηλής τάσης.
Για τα παραδοσιακά συστήματα ισχύος, κυριαρχούν οι μετασχηματιστές επαγωγικής τάσης (VT/PT). Δομικά παρόμοια με έναν συμβατικό μετασχηματιστή, χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Η κύρια περιέλιξη συνδέεται με τη γραμμή υψηλής τάσης και η εναλλασσόμενη τάση δημιουργεί μια μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή μέσα στον πυρήνα του σιδήρου. Στη συνέχεια, η ροή προκαλεί μια μειωμένη, τυποποιημένη χαμηλή τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη, συνήθως 100 V για προστασία του δικτύου. Αυτή η ώριμη τεχνολογία προσφέρει σταθερή ακρίβεια υπό ονομαστικές συνθήκες, ωστόσο έχει προφανείς αδυναμίες: ο πυρήνας του σιδήρου μπορεί να κορεσθεί σε υπερτάσεις σφάλματος και οι κίνδυνοι σιδηρομαγνητικού συντονισμού μπορεί να εμφανιστούν σε περιβάλλοντα εξαιρετικά υψηλής τάσης. Είναι επίσης ογκώδες και βαρύ.
Οι μετασχηματιστές χωρητικής τάσης (CVT) είναι μια άλλη κύρια λύση υψηλής τάσης. Μια στοίβα πυκνωτών σειράς διαιρεί την τάση εισόδου με την χωρητική αντίδραση. Ένας επαγωγέας συντονισμού αντισταθμίζει το σφάλμα φάσης, παράγοντας ένα χρησιμοποιήσιμο δευτερεύον σήμα. Τα CVT είναι ελαφρύτερα από τα VT με σίδηρο και εγκαθίστανται συνήθως σε εναέριες γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης.
Οι σύγχρονοι ψηφιακοί υποσταθμοί υιοθετούν όλο και περισσότερο οπτικούς αισθητήρες τάσης που είναι κατασκευασμένοι γύρω από το φαινόμενο Pockels. Όταν εφαρμόζεται τάση σε έναν ηλεκτρο-οπτικό κρύσταλλο, ο κρύσταλλος αλλάζει τη γωνία πόλωσης του φωτός λέιζερ που διέρχεται από αυτόν. Ένας φωτοανιχνευτής μεταφράζει αυτή την αλλαγή πόλωσης σε ηλεκτρική ένδειξη. Αυτός ο οπτικός σχεδιασμός εξαλείφει τα μεταλλικά πηνία και τους πυρήνες σιδήρου, προσφέροντας εξαιρετική μόνωση και ισχυρή ατρωσία στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
Σχεδόν όλοι οι αισθητήρες βολτ ενσωματώνουν κυκλώματα μετα-κλιματισμού για φιλτράρισμα, ενίσχυση και ηλεκτρική απομόνωση. Η τελική έξοδος μπορεί να είναι αναλογικά σήματα όπως 4–20 mA ή ψηφιακά δεδομένα για ρελέ προστασίας και πλατφόρμες παρακολούθησης. Σε συνδυασμό με αισθητήρες ρεύματος όπως τα πηνία Rogowski, οι αισθητήρες βολτ παρέχουν τα βασικά δεδομένα που διατηρούν τα συστήματα ισχύος μετρήσιμα, ελεγχόμενα και ασφαλή.
