Ovalne magnetne nanokristalne jezgre za instrumentalne strujne transformatore

Ovalna magnetna nanokristalna jezgra su zatvorena magnetna kola proizvedena namotavanjem nanokristalne trake na bazi željeza-u ovalni (trkačka-staza) oblik i žarenjem u magnetnom polju. Ovalna geometrija pruža dugačak, ravan prozor koji odgovara primarnom provodniku ili čahuri instrumentalnog strujnog transformatora, dok nanokristalni materijal pruža visoku propusnost i nisku koercitivnost koje zahtijevaju moderne klase preciznosti mjerenja i zaštite. Ovaj članak opisuje ključna svojstva, tipične aplikacije i vrijednosti parametara ovih jezgri.

Zašto nanokristalni materijal za instrumentalne transformatore?

Preciznost instrumentalnog strujnog transformatora ovisi o tome koliko blisko sekundarna struja reproducira primarnu struju, koja zauzvrat ovisi o struji magnetiziranja koju povlači jezgro. Jezgro sa većom propusnošću i nižom koercitivnošću vuče manje struje magnetiziranja i proizvodi manje greške u omjeru i fazi. Nanokristalna traka nudi:

Veća propusnost od jezgri od silikonskog čelika, što daje veću preciznost mjerenja pri istoj veličini jezgra.

Performanse bliske Mu-metu (visoka-legura nikla-gvožđa visoke propusnosti) uz nižu cijenu materijala.

Veća indukcija zasićenja od ferita, tako da jezgro može nositi struju kvara bez prevremenog zasićenja.

Niži proizvodni troškovi od permaloja za istu preciznost.

Široki raspon radnih temperatura od -30 stepeni do +180 stepeni, pokrivajući vanjske i razvodne uređaje.

Ključni parametri materijala

Tipični parametar	Vrijednost
Gustoća indukcije zasićenja	Bs=1.2 T
Propustljivost materijala	μo > 8×10&sup4; Gs/Oe
Temperatura kristalizacije	Tx > 510 stepeni
Vickers tvrdoća	Hv=880 kg/mm²
Curie temperatura	Tc > 570 stepeni
Gustina	ρ=7.2 g/cm³
Električna otpornost	Veće ili jednako 130 μΩ·cm
Debljina trake	29–35 µm
Faktor laminacije	0.75–0.82

Visoka Curie temperatura i temperatura kristalizacije znače da jezgro zadržava svoja magnetna svojstva u cijelom rasponu radnih temperatura rasklopnih uređaja i transformatora, a visoka otpornost održava gubitak vrtložna{0}}na niskim na frekvenciji snage i iznad. Faktor laminacije odražava prostor koji zauzimaju slojevi trake i premaz u hrpi jezgre rane.

Performanse tačnosti u instrumentalnim strujnim transformatorima

Jezgra strujnih transformatora instrumenta napravljena od ovog materijala koriste se za postizanje klasa tačnosti 0,2 i 0,2s za mjerenje, koje ograničavaju grešku odnosa na 0,2% i faznu grešku na 10 minuta pri nazivnoj struji (sa strožim zahtjevima za 1% i 5% struje za klasu 0,2s). Budući da je struja magnetiziranja vrlo mala, struja pobude doprinosi maloj grešci, a niska remanentnost žarenog jezgra također podržava stabilan rad zaštitnih namotaja. Ovalni oblik je posebno pogodan za strujne transformatore tipa -, gdje je primar jedan provodnik koji prolazi kroz prozor jezgre.

Tipične primjene

Jezgra strujnog transformatora instrumenta sa klasom tačnosti 0,2 i 0,2s.

Provodni strujni transformatori za livene od epoksidne smole, gas{0}}izolovane (GIS) i uljne{1}}razvodne uređaje.

Senzor struje u NN, SN i VN rasklopnim panelima.

Strujni transformatori relejne zaštite elektroenergetskog sistema.

Uređaji za nadzor i mjerenje snage.

U svim ovim primjenama jezgro se namota u traženi oblik, žari i obično se omota ili impregnira prije nanošenja sekundarnog namotaja.

Poređenje sa alternativnim materijalima

U poređenju sa silicijumskim čelikom, nanokristalno jezgro daje veću propusnost i stoga manje greške u omjeru i fazi za isti poprečni-presjek, što omogućava dizajneru da smanji veličinu jezgra uz zadržavanje preciznosti. U poređenju sa Mu-metalom i permalojom, nanokristalno jezgro nudi vrlo slične performanse visoke-propusnosti uz nižu cijenu materijala, a njegova indukcija zasićenja od 1,2 T je veća od one kod većine legura nikla-gvožđa, što poboljšava ponašanje pod strujom kvara. Ovi faktori čine ovalna nanokristalna jezgra isplativim izborom-za precizne strujne transformatore u modernim trafostanicama.

FAQ

Za šta se koristi ovalno nanokristalno jezgro?

Koristi se kao magnetno kolo instrumentalnih strujnih transformatora, posebno u izvedbi tipa čaura-, gdje primarni provodnik prolazi kroz ovalni prozor, a sekundarni namotaj je namotan oko jezgra. Njegova visoka propusnost daje tačnost potrebnu za mjerenje i zaštitu.

Koja se klasa tačnosti može postići sa nanokristalnim jezgrama?

Sa odgovarajućim dizajnom namotaja i opterećenja, klase tačnosti 0,2 i 0,2s su dostižne, što znači da greška odnosa ostaje unutar 0,2%, a fazna greška unutar 10 minuta pri nazivnoj struji. Klasa 0.2s takođe održava tačnost do 1% nazivne struje.

Kako ovalni oblik koristi strujnom transformatoru?

Ovalni prozor daje dug pravi prolaz za primarni provodnik ili čahuru, što pojednostavljuje montažu u livenoj-smoli i GIS razvodnim uređajima, dok zatvorena magnetna putanja održava polje lutanja niskim i struju magnetiziranja malom.

Koji je raspon radnih temperatura ovih jezgara?

Opseg radne temperature je -30 stepeni do +180 stepeni. Curie temperatura iznad 570 stepeni i temperatura kristalizacije iznad 510 stepeni garantuju stabilne magnetne performanse daleko iznad normalnih uslova rada.

Zašto je faktor laminacije ispod 1?

Faktor laminacije je omjer efektivnog magnetnog poprečnog-presjeka prema geometrijskom poprečnom-presjeku jezgre rane. Manji je od 1 zbog hrapavosti površine trake, izolacijskog premaza između slojeva i prostora između susjednih zavoja.