Sensor de Potencial Electroestático sin Contacto Basado en Microvibración de Voladizo para la Medición del Potencial...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Eléctrica
• Ciencia de Materiales
• Física

Sus antecedentes:

• La medición precisa del potencial electroestático superficial es vital para evaluar los campos eléctricos y garantizar la fiabilidad del aislamiento en el desarrollo de sistemas de energía de alto voltaje de corriente continua (HVDC).
• Los métodos existentes pueden enfrentar desafíos en precisión y aplicabilidad para la monitorización crítica del aislamiento HVDC.

Objetivo del estudio:

• Proponer y validar un novedoso sensor de potencial electroestático basado en la modulación de microvibración de voladizo para aplicaciones HVDC.
• Analizar el principio del sensor, optimizar su diseño mediante simulación y verificar experimentalmente su rendimiento.

Principales métodos:

• Desarrollo de un sensor de modulación de microvibración de voladizo utilizando actuadores piezoeléctricos.
• Establecimiento de un modelo de inducción electrostática para describir el principio de detección.
• Simulaciones de acoplamiento multifísico para optimizar la geometría del sensor y la frecuencia de modulación.
• Construcción de una plataforma de medición para validación experimental y desarrollo de modelos de compensación.

Principales resultados:

• El sensor propuesto convierte el potencial electrostático estático en una señal de carga inducida alterna a través de la microvibración.
• Las simulaciones optimizaron la geometría del voladizo y la frecuencia de modulación para mejorar la eficiencia y la estructura compacta.
• La validación experimental mostró un error máximo de medición del 0,92% y una linealidad del 0,47% en el rango de 1-10 kV.
• Las mediciones del potencial superficial en un aislador de poste se alinearon bien con los resultados de la simulación.

Conclusiones:

• El sensor de modulación de microvibración de voladizo mide eficazmente el potencial electrostático superficial en sistemas HVDC.
• El sensor demuestra alta precisión, linealidad y aplicabilidad para la monitorización del aislamiento.
• Esta tecnología contribuye a mejorar la evaluación del campo eléctrico y la fiabilidad del aislamiento en la infraestructura de energía HVDC.