O Senzorul de volți sau traductorul de tensiune este o componentă esențială de detectare care captează potențialul electric și convertește semnalele brute de înaltă tensiune în ieșiri sigure, standardizate de nivel scăzut pentru măsurare, protecție releului și controlul sistemului de alimentare. Acesta servește ca „ochiul de tensiune” al echipamentelor electrice, utilizat pe scară largă în rețelele electrice, electronica de putere, unitățile industriale și noile stații de energie și funcționează urmând reguli fizice diferite în funcție de designul său.
Cel mai de bază tip se bazează pe principiul divizorului de tensiune rezistiv. Două rezistențe de precizie sunt conectate în serie la tensiunea măsurată. După legea lui Ohm, tensiunea se distribuie proporțional în funcție de valoarea rezistenței. Senzorul preia căderea de tensiune pe rezistorul mai mic pentru a calcula tensiunea inițială de intrare. Această structură simplă funcționează bine pentru plăcile de circuite de joasă tensiune și testele de laborator. Cu toate acestea, generează pierderi continue de energie termică și suferă de derive de temperatură, așa că nu este aplicabil pentru scenariile de transmisie de înaltă tensiune.
Pentru sistemele de alimentare tradiționale, transformatoarele inductive de tensiune (VT/PT) domină. Asemănătoare din punct de vedere structural cu un transformator convențional, folosesc inducția electromagnetică. Înfășurarea primară se conectează la linia de înaltă tensiune, iar tensiunea alternativă creează un flux magnetic variabil în interiorul miezului de fier. Fluxul induce apoi o tensiune joasă standardizată redusă pe înfășurarea secundară, de obicei 100 V pentru protecția rețelei. Această tehnologie matură oferă o precizie stabilă în condiții nominale, dar are slăbiciuni evidente: miezul de fier se poate satura sub supratensiuni, iar riscurile de rezonanță feromagnetică pot apărea în medii de ultra-înaltă tensiune. De asemenea, este voluminos și greu.
Transformatoarele capacitive de tensiune (CVT) sunt o altă soluție principală de înaltă tensiune. O stivă de condensatoare în serie împarte tensiunea de intrare la reactanța capacitivă. Un inductor de reglare compensează eroarea de fază, producând un semnal secundar utilizabil. CVT-urile sunt mai ușoare decât VT-urile cu miez de fier și sunt instalate în mod obișnuit pe liniile aeriene de înaltă tensiune.
Substațiile digitale moderne adoptă din ce în ce mai mult senzori optici de tensiune construiți în jurul efectului Pockels. Când tensiunea este aplicată peste un cristal electro-optic, cristalul modifică unghiul de polarizare al luminii laser care trece prin el. Un fotodetector traduce această schimbare de polarizare într-o citire electrică. Acest design optic elimină bobinele metalice și miezurile de fier, oferind o izolație superbă și o imunitate puternică la interferențe electromagnetice.
Aproape toți senzorii de volți integrează circuite de post-condiționare pentru filtrare, amplificare și izolare electrică. Ieșirea finală poate fi semnale analogice precum 4–20 mA sau date digitale pentru relee de protecție și platforme de monitorizare. Împreună cu senzori de curent precum bobinele Rogowski, senzorii de volți oferă datele de bază care mențin sistemele de alimentare măsurabile, controlabile și sigure.
