V sodobnih sistemih za merjenje električne energije ima ujemajoči rele Manganin Shunt, kot osnovni zaznavni element za vzorčenje toka, ključno vlogo pri pretvorbi velikih tokovnih signalov v merljive napetostne signale. Na podlagi Ohmovega zakona (V=I×R) shunt terminal doseže natančno merjenje toka z merjenjem padca napetosti, ki nastane, ko tok teče skozi nizko-uporni upor. Manganova-bakrova zlitina je zaradi izjemno nizkega temperaturnega koeficienta, odlične dolgoročne-stabilnosti in dobre prevodnosti postala prednostni material za izdelavo visoko-natančnih statičnih bakrenih plošč z manganom. Z razvojem novih virov energije, pametnih omrežij in industrijske avtomatizacije se zahteve glede zmogljivosti bakrovega mangana v števcih električne energije nenehno povečujejo, zaradi česar se tehnologija nenehno razvija v smeri višje natančnosti, nižje porabe energije in večje integracije.
Osnovni materiali in inovacije v postopkih: preboj v tehnologiji varjenja z elektronskim žarkom
Tradicionalni shunt terminali za magnetne zaskočne releje pogosto uporabljajo kositrno ali srebrno spajkanje za povezavo manganinskih uporovnih elementov z bakrenimi konektorji. Vendar pa prisotnost spajke zlahka povzroči dodatno odpornost, toplotni odmik in tveganje staranja, kar vpliva na dolgoročno-meroslovno stabilnost. V zadnjih letih je tehnologija varjenja z elektronskim žarkom (EBW) postopoma postala glavni postopek za visoko-manganinske šantove za števce električne energije. Ta postopek uporablja visoko{5}}energijski elektronski žarek za neposredno spajanje manganina in bakrenih materialov v vakuumskem okolju, brez dodajanja spajke, s čimer doseže metalurško{6}}razredno-vezovanje na atomski ravni.
Varilni sklop za varjenje z elektronskim žarkom ponuja znatne prednosti: Prvič, zasnova brez spajkanja odpravlja odmik upora, ki ga povzročata oksidacija spajkalnega spoja in toplotna utrujenost, kar zagotavlja stabilno merilno natančnost med dolgotrajnim-delovanjem. Drugič, izjemno nizka toplotna upornost in majhen dvig temperature na spoju učinkovito zmanjšata napake pri meritvah, ki jih povzroči samo-segrevanje. Tretjič, njegova visoka mehanska trdnost mu omogoča, da prenese udare strele do 3000 A/10 ms, njegova odpornost proti oksidaciji in preobremenitvi pa daleč presega tradicionalne metode varjenja. Poleg tega ta postopek zahteva izjemno visoko čistost materiala in natančnost obdelave, kar odraža napredne proizvodne zmogljivosti, in je postal standardna konfiguracija za 0,5-stopnjo in večjo natančnost prilagodljivih manganinskih šantnih uporov v merilnikih enosmerne napetosti srednje- in visoke moči (kot so polnilni piloti in fotovoltaični sistemi).
Razvoj metod namestitve: od razdeljenega-tipa do integriranega-tipa
Glede na način vgradnje lahko števce električne energije razdelimo v dve glavni kategoriji: zunanji razdeljeni-tip in notranji integrirani-tip. Ti dve vrsti se bistveno razlikujeta v konstrukcijski zasnovi, zmogljivosti in scenarijih uporabe.
Zunanji split-manganinski upori za merjenje toka so neodvisni od ohišja merilnika in zahtevajo povezavo prek vzorčevalnega voda. Čeprav ponujajo prilagodljivo namestitev, imajo znatne pomanjkljivosti:-prenos signala na velike razdalje je dovzeten za elektromagnetne motnje, impedanca voda pa povzroča dodatne napake; uporaba visoko{5}}napetostnega izhodnega signala 75 mV ali 50 mV ima za posledico visoko upornost, kar vodi do visoke porabe energije (npr. do 22,5 VA pri pogojih 300 A), znatne proizvodnje toplote in vpliva na dvig temperature sistema in varnost; napaka merjenja je kombinacija merilnika, žigosanja z manganovim bakrom in tehnik ožičenja, zaradi česar je skupno napako težko nadzorovati, običajno primerna samo za razrede točnosti 1,0 in nižje.
V nasprotju s tem notranji integrirani manganinov shunt za eno-fazni zaskočni rele neposredno zapakira manganov bakreni upor v merilniku in tvori integrirano strukturo. Njegove glavne prednosti so: uporablja 6 mV nizko{3}}napetostni prenos signala, kar ima za posledico nižji upor (npr. 20 μΩ), poraba energije pa je le 1/12 razdeljenega-sistema (približno 1,8 VA pri 300 A), kar znatno zmanjša proizvodnjo toplote in porabo energije; povezava za vzorčenje je kratka in zaprta, s čimer se izognemo zunanjim motnjam in napakam pri ožičenju, dosežemo merilno natančnost razreda 0,5 s stabilno napako znotraj ±0,5 %; podpira integrirane svinčene plombe za preprečevanje poseganja in izboljšanje nepristranskosti merjenja; ožičenje je poenostavljeno, zahteva samo napetost in komunikacijske linije, kar poveča učinkovitost namestitve za več kot 50 %, zaradi česar je posebej primerno za-scenarije z omejenim prostorom, kot so eno-pištole za polnjenje z enosmernim tokom in-vozilni{17}}sistemi za shranjevanje energije.
Strukturne specifikacije in sistem ravni natančnosti
Strukturno električni števec shunt sledi standardizirani zasnovi s pogostimi modeli, vključno z osnovnim tipom FL-2 in FL-29/FL-39 visoko-vrste moči. Model FL-2 je primeren za tokovne razpone od 1 A do 15000 A, z izhodno napetostjo, ki jo je mogoče izbrati od 20 mV do 100 mV (standard je 75 mV), in se pogosto uporablja v AC in malih -do -srednje močnih enosmernih števcih. Modela FL-29/FL-39 sta zasnovana za scenarije ultravisokega toka nad 2000 A, uporabljata izolacijsko osnovo, odporno na visoke temperature, za izboljšanje preobremenitvene zmogljivosti in sta primerna za industrijsko visokonapetostno merjenje enosmernega toka.
Razredi točnosti so razvrščeni v skladu s standardi, kot je DL/T 2345-2021, v razrede 0,2, 0,5 in 1,0. Razred 0,2 predstavlja najvišjo natančnost in je primeren za laboratorijske kalibracije in ključne meritve; razred 0,5 je trenutni glavni standard visoke natančnosti, ki se pogosto uporablja v polnilnih pilotih in fotovoltaičnih sistemih; razred 1.0 je primeren za splošno industrijsko in komercialno merjenje. Natančnost ni odvisna samo od delovanja manganovega bakrenega materiala, ampak je tesno povezana tudi s postopkom varjenja, konstrukcijsko zasnovo in mehanizmom temperaturne kompenzacije.
Razvojni trendi: integracija, nizka poraba energije in hibridno vzorčenje
Trenutno tehnologija relejnega upora shunt kaže tri glavne trende: Prvič, kar zadeva proizvodne procese, se široko uporablja varjenje z elektronskim žarkom za izboljšanje zanesljivosti in okoljske prilagodljivosti. Drugič, kar zadeva strukturo, se tehnologija razvija od diskretnih komponent do integriranih sistemov, z vgrajenimi-manganovimi bakrenimi šantovi, ki postajajo tehnološka iteracijska smer za števce enosmerne energije. Tretjič, na sistemski ravni se preučujejo hibridne sheme vzorčenja, ki združujejo shunts in tokovne transformatorje, ki uravnotežijo zahteve velikih merilnih območij toka in visoke natančnosti, primerne za 1500 V visoko-napetost, na tisoče amperov shranjevanja energije in scenarije fotonapetostnega kombiniralnika.
Hkrati uporaba novih materialov, kot so zlitine mangana in bakra visoke-čistosti in kompozitni kovinski filmi, dodatno zmanjša temperaturni koeficient in dolgoročno-odnašanje, kar izboljša stabilnost v širokem temperaturnem območju (-40 stopinj do +70 stopinj). V kombinaciji s kompenzacijo sledi PCB,-nadzorom hrupa v realnem času in popravkom programskega algoritma so sodobni sistemi bakrenega manganskega šunta dosegli sooptimizacijo strojne in programske opreme ter zagotovili natančnost merjenja v zapletenih elektromagnetnih okoljih.
Osredotočeni smo na raziskave, razvoj in proizvodnjo visoko-natančnih komponent za merjenje energije, ki zagotavljajoManganov bakreni šantrešitve, ki ustrezajo mednarodnim standardom. Za tehnično svetovanje ali storitve po meri nas kontaktirajte za strokovno podporo.
kontaktirajte nas
