ボルトセンサーはどのように機能しますか?

あ ボルト センサー、または電圧トランスデューサーは、電位を捕捉し、生の高電圧信号を測定、リレー保護、および電力システム制御のために安全な標準化された低レベル出力に変換する重要なセンシング コンポーネントです。これは、電力網、パワーエレクトロニクス、産業用ドライブ、新エネルギーステーションで広く使用されている電気機器の「電圧の目」として機能し、その設計に応じて異なる物理規則に従って動作します。

最も基本的なタイプは、抵抗分圧器の原理に基づいています。 2 つの高精度抵抗が測定電圧の両端に直列に接続されています。オームの法則により、電圧は抵抗値に比例して分布します。センサーは小さな抵抗器での電圧降下を検出して、元の入力電圧を計算します。このシンプルな構造は、低電圧回路基板や実験室でのテストに適しています。ただし、継続的に熱電力損失が発生し、温度ドリフトの影響を受けるため、高電圧送電シナリオには適用できません。

従来の電源システムでは、誘導変圧器 (VT/PT) が主流です。従来の変圧器と同様の構造で、電磁誘導を利用しています。一次巻線は高圧線に接続されており、交流電圧によって鉄心の内部に変化する磁束が生成されます。次に、磁束は二次巻線にスケールダウンされた標準化された低電圧 (グリッド保護用に通常は 100 V) を誘導します。この成熟した技術は定格条件下で安定した精度を提供しますが、明らかな弱点があります。故障サージ下では鉄心が飽和する可能性があり、超高電圧環境では強磁性共鳴のリスクが現れる可能性があります。またかさばって重いです。

容量性変圧器 (CVT) は、もう 1 つの主流の高電圧ソリューションです。直列コンデンサのスタックは、容量性リアクタンスによって入力電圧を分割します。同調インダクタは位相誤差を補償し、使用可能な二次信号を生成します。 CVT は鉄心 VT よりも軽量であり、一般に高圧架空送電線に設置されます。

現代のデジタル変電所では、ポッケルス効果に基づいて構築された光電圧センサーを採用するところが増えています。電気光学結晶に電圧が印加されると、結晶はそれを通過するレーザー光の偏光角を変化させます。光検出器は、この偏光変化を電気的な読み取り値に変換します。この光学設計により金属コイルや鉄芯が不要となり、優れた絶縁性と電磁干渉に対する強力な耐性を実現します。

ほぼすべての電圧センサーには、フィルタリング、増幅、電気絶縁のためのポストコンディショニング回路が組み込まれています。最終出力は、4 ～ 20 mA などのアナログ信号、または保護リレーや監視プラットフォーム用のデジタル データです。ロゴスキー コイルなどの電流センサーと組み合わせると、電圧センサーは、電力システムの測定可能、制御可能、安全性を維持するためのコア データを提供します。