Timanttinen kvanttianturi yksinkertaistaa virranmittauslaitteiden kalibrointia

Japanin kansallinen edistyneen teollisen tieteen ja teknologian instituutin (AIST) tutkijat ovat yhteistyössä Tokion tiedeinstituutin ja kvanttitieteen ja -teknologian kansallisten instituuttien kanssa kehittäneet "virtavertaimen", joka käyttää timanttisia kvanttisensoreita sekä vaihto- että tasavirtasuhteiden tarkkaan arviointiin samalla laitekokoonpanolla.

Virtakomparaattoria käytetään sähkön tuotanto-, siirto- ja jakelulaitoksissa virranmittauslaitteiden kalibrointiin. Koska mittausperiaatteet eroavat vaihto- ja tasavirran välillä, vaihto- ja tasavirran suhteille käytetään yleensä erillisiä virtakomparaattoreita, ja kummallekin on omat kalibrointijärjestelmänsä.

Mittausteknologian ja kalibrointijärjestelmän kehittäminen, joka pystyy käsittelemään molempia tyyppejä yhdenmukaisesti, on keskeinen haaste edistettäessä erittäin luotettavan virranmittauksen laajempaa ja tehokkaampaa käyttöönottoa yhteiskunnassa.

Nyt tutkijat osoittivat, että sekä vaihto- että tasavirtasuhteita voidaan arvioida suurella tarkkuudella käyttämällä samaa timanttiseen kvanttianturiin perustuvaa laitteistoa, joka havaitsee sähkövirtojen synnyttämät magneettivuot. Lisäksi poistamalla sähkömagneettiseen induktioon perustuvan ilmaisukelan tarpeen, jota tyypillisesti käytetään perinteisissä vaihtovirtasuhteen mittauksissa, onnistuimme pienentämään virtakomparaattorin ydinkomponenttia.

Tämä kehitys tasoittaa tietä virranmittauslaitteiden kalibrointijärjestelmien yhtenäistämiselle ja virtaviivaistamiselle. Tämän edistyksen odotetaan edistävän virranmittauksen standardointia seuraavan sukupolven sähköverkoissa, joissa vaihto- ja tasavirta esiintyvät rinnakkain uusiutuvien energialähteiden yleistymisen ansiosta.

Arkielämäämme tukeva sähköverkko koostuu erilaisista laitoksista, kuten voimalaitoksista, sähkönsiirto- ja sähkönjakelulaitteista. Tarkat virranmittaukset ovat välttämättömiä sähköntuotanto-, siirto- ja jakelulaitosten toiminnalle, kunnossapidolle ja laajentamiselle.

Koska nämä sähköjärjestelmät käsittelevät jopa useiden satojen ampeerien suuria virtoja, näitä virtoja ei voida syöttää suoraan mittauslaitteisiin. Siksi tarvitaan virtamuuntajia pienentämään virta tyypillisesti muutamaan ampeeriin, jota on helpompi mitata.

Tässä prosessissa on ratkaisevan tärkeää määrittää tarkasti alkuperäisen virran ja muunnetun virran välinen suhde (virtasuhde), ja tähän tarkoitukseen käytetään virtavertailijoita. Vaihto- ja tasavirtasuhteet mitataan perinteisesti eri periaatteilla ja erillisillä kalibrointijärjestelmillä.

Perinteiset vaihtovirtasuhteiden mittaamiseen käytetyt virtavertaimet käyttävät sähkömagneettiseen induktioon perustuvaa mittausperiaatetta. Vaikka ne voivat mitata vaihtovirtasuhteita, ne eivät voi mitata tasavirtaa. Näin ollen nykyisin vaihto- ja tasavirtasuhteiden arvioimiseen käytetään erilaisia periaatteita ja erilaisia laitekonfiguraatioita.

Aiheesta aiemmin:

Timanttianturi jatkaa sähköauton matkaa

Virheellistä energianmittausta