A voltsensor , eller spänningsgivare, är en viktig avkänningskomponent som fångar elektrisk potential och omvandlar råa högspänningssignaler till säkra, standardiserade lågnivåutgångar för mätning, reläskydd och styrning av kraftsystemet. Den fungerar som 'spänningsögat' för elektrisk utrustning, som ofta används i kraftnät, kraftelektronik, industriella drivenheter och nya energistationer, och den fungerar enligt olika fysiska regler beroende på dess design.
Den mest grundläggande typen bygger på den resistiva spänningsdelarprincipen. Två precisionsmotstånd är kopplade i serie över den uppmätta spänningen. Enligt Ohms lag fördelar spänningen sig proportionellt efter resistansvärde. Sensorn tar upp spänningsfallet på det mindre motståndet för att beräkna den ursprungliga inspänningen. Denna enkla struktur fungerar bra för lågspänningskretskort och laboratorietester. Den genererar dock kontinuerliga värmeeffektförluster och lider av temperaturdrift, så den är inte tillämplig för högspänningsöverföringsscenarier.
För traditionella kraftsystem dominerar induktiva spänningstransformatorer (VT/PT). Strukturellt liknar en konventionell transformator, de använder elektromagnetisk induktion. Primärlindningen ansluter till högspänningsledningen och växelspänning skapar ett varierande magnetiskt flöde inuti järnkärnan. Fluxet inducerar sedan en nedskalad, standardiserad lågspänning på sekundärlindningen, vanligtvis 100 V för nätskydd. Denna mogna teknologi ger stabil noggrannhet under nominella förhållanden, men den har uppenbara svagheter: järnkärnan kan mättas vid felstötar, och ferromagnetiska resonansrisker kan uppstå i ultrahögspänningsmiljöer. Den är också skrymmande och tung.
Kapacitiva spänningstransformatorer (CVT) är en annan vanlig högspänningslösning. En stapel med seriekondensatorer delar ingångsspänningen med kapacitiv reaktans. En avstämningsinduktor kompenserar fasfel och producerar en användbar sekundär signal. CVT:er är lättare än VT:er med järnkärna och installeras vanligtvis på högspänningsledningar.
Moderna digitala transformatorstationer använder i allt större utsträckning optiska spänningssensorer byggda kring Pockels-effekten. När spänning appliceras över en elektrooptisk kristall, ändrar kristallen polarisationsvinkeln för laserljus som passerar genom den. En fotodetektor översätter denna polarisationsförändring till en elektrisk avläsning. Denna optiska design eliminerar metallspolar och järnkärnor, och erbjuder enastående isolering och stark immunitet mot elektromagnetiska störningar.
Nästan alla voltsensorer integrerar efterkonditioneringskretsar för filtrering, förstärkning och elektrisk isolering. Slututgången kan vara analoga signaler som 4–20 mA eller digital data för skyddsreläer och övervakningsplattformar. Parat med strömsensorer som Rogowski-spolar ger voltsensorer kärndata som håller kraftsystemen mätbara, kontrollerbara och säkra.
