เซ็นเซอร์โวลต์ทำงานอย่างไร?

ก เซ็นเซอร์โวลต์ หรือตัวแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบการตรวจจับที่จำเป็นที่จะจับศักย์ไฟฟ้าและแปลงสัญญาณไฟฟ้าแรงสูงดิบให้เป็นเอาต์พุตระดับต่ำที่ได้มาตรฐานและปลอดภัยสำหรับการวัด การป้องกันรีเลย์ และการควบคุมระบบไฟฟ้า โดยทำหน้าที่เป็น 'ตาแรงดันไฟฟ้า' ของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงข่ายไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ตัวขับเคลื่อนทางอุตสาหกรรม และสถานีพลังงานใหม่ และทำงานตามกฎทางกายภาพที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการออกแบบ

ประเภทพื้นฐานที่สุดอาศัยหลักการแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบต้านทาน ตัวต้านทานความแม่นยำสองตัวเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้าจะกระจายตามสัดส่วนตามค่าความต้านทาน เซ็นเซอร์จะจับแรงดันไฟฟ้าตกบนตัวต้านทานขนาดเล็กเพื่อคำนวณแรงดันไฟฟ้าขาเข้าดั้งเดิม โครงสร้างที่เรียบง่ายนี้ทำงานได้ดีกับแผงวงจรไฟฟ้าแรงต่ำและการทดสอบในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม มันสร้างการสูญเสียพลังงานความร้อนอย่างต่อเนื่องและทนทุกข์ทรมานจากการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ได้กับสถานการณ์การส่งไฟฟ้าแรงสูง

สำหรับระบบไฟฟ้าแบบดั้งเดิม หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ (VT/PT) มีอิทธิพลเหนือกว่า มีโครงสร้างคล้ายกับหม้อแปลงทั่วไป ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าแรงสูงและแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกันภายในแกนเหล็ก จากนั้นฟลักซ์จะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าต่ำที่เป็นมาตรฐานบนขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งโดยทั่วไปคือ 100 V สำหรับการป้องกันกริด เทคโนโลยีที่เติบโตเต็มที่นี้ให้ความแม่นยำที่เสถียรภายใต้สภาวะที่กำหนด แต่ก็มีจุดอ่อนที่ชัดเจน: แกนเหล็กอาจอิ่มตัวภายใต้ฟอลต์เซิร์จ และความเสี่ยงจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจปรากฏขึ้นในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ มันยังใหญ่โตและหนักอีกด้วย

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟ (CVT) เป็นอีกหนึ่งโซลูชั่นไฟฟ้าแรงสูงกระแสหลัก สแต็คของตัวเก็บประจุแบบอนุกรมแบ่งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าด้วยรีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟ ตัวเหนี่ยวนำการปรับชดเชยข้อผิดพลาดของเฟส ทำให้เกิดสัญญาณทุติยภูมิที่ใช้งานได้ CVT มีน้ำหนักเบากว่า VT แบบแกนเหล็ก และโดยทั่วไปจะติดตั้งบนสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะ

สถานีย่อยดิจิทัลสมัยใหม่มีการใช้เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าแบบออปติกที่สร้างขึ้นรอบ ๆ เอฟเฟกต์ Pockels มากขึ้น เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับคริสตัลอิเล็กโทรออปติก คริสตัลจะเปลี่ยนมุมโพลาไรเซชันของแสงเลเซอร์ที่ผ่านเข้าไป เครื่องตรวจจับแสงจะแปลการเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันนี้เป็นการอ่านค่าทางไฟฟ้า การออกแบบด้านการมองเห็นนี้ช่วยลดขดลวดโลหะและแกนเหล็ก ทำให้เป็นฉนวนที่ดีเยี่ยมและทนทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

เซ็นเซอร์โวลต์เกือบทั้งหมดรวมวงจรหลังการปรับสภาพสำหรับการกรอง การขยาย และการแยกทางไฟฟ้า เอาต์พุตสุดท้ายอาจเป็นสัญญาณอะนาล็อก เช่น 4–20 mA หรือข้อมูลดิจิทัลสำหรับรีเลย์ป้องกันและแพลตฟอร์มการตรวจสอบ เมื่อจับคู่กับเซ็นเซอร์ปัจจุบัน เช่น คอยล์ Rogowski เซ็นเซอร์โวลต์จะให้ข้อมูลหลักที่ช่วยให้ระบบไฟฟ้าสามารถวัดผล ควบคุมได้ และปลอดภัย