Noyaux nanocristallins magnétiques ovales pour transformateurs de courant d'instrument

Les noyaux nanocristallins magnétiques ovales sont des circuits magnétiques fermés produits en enroulant un ruban nanocristallin à base de fer-en une forme ovale (piste de course-) et en le recuit dans un champ magnétique. La géométrie ovale fournit une fenêtre longue et droite qui s'adapte au conducteur primaire ou à la traversée d'un transformateur de courant d'instrument, tandis que le matériau nanocristallin offre la perméabilité élevée et la faible coercivité qu'exigent les classes modernes de précision de mesure et de protection. Cet article décrit les propriétés clés, les applications typiques et les valeurs des paramètres de ces cœurs.

Pourquoi un matériau nanocristallin pour les transformateurs d'instruments ?

La précision d'un transformateur de courant d'instrument dépend de la façon dont le courant secondaire reproduit le courant primaire, qui à son tour dépend du courant magnétisant consommé par le noyau. Un noyau avec une perméabilité plus élevée et une coercivité plus faible consomme moins de courant magnétisant et produit des erreurs de rapport et de phase plus faibles. Le ruban nanocristallin offre :

Perméabilité plus élevée que les noyaux en acier au silicium, offrant une plus grande précision de mesure pour la même taille de noyau.

Performances proches du Mu-métal (alliage de nickel-fer à haute-perméabilité) à un coût de matériau inférieur.

Induction de saturation plus élevée que la ferrite, de sorte que le noyau peut transporter le courant de défaut sans saturer prématurément.

Coût de fabrication inférieur à celui du permalloy pour les mêmes performances de précision.

Large plage de températures de fonctionnement de -30 degrés à +180 degrés, couvrant les services extérieurs et d'appareillage de commutation.

Paramètres matériels clés

Paramètre typique	Valeur
Densité d'induction de saturation	Bs=1.2 T
Perméabilité du matériau	µo > 8×10&sup4; Gs/Oe
Température de cristallisation	Émission > 510 degrés
Dureté Vickers	Hv=880 kg/mm²
Température de Curie	TC > 570 degrés
Densité	ρ=7.2 g/cm³
Résistivité électrique	Supérieur ou égal à 130 μΩ·cm
Épaisseur du ruban	29–35 µm
Facteur de stratification	0.75–0.82

La température de Curie et la température de cristallisation élevées signifient que le noyau conserve ses propriétés magnétiques sur toute la plage de températures de service des appareillages de commutation et des transformateurs, et la résistivité élevée maintient les pertes par courants de Foucault faibles à la fréquence industrielle et au-dessus. Le facteur de stratification reflète l'espace occupé par les couches de ruban et le revêtement dans l'empilement de noyaux enroulés.

Performances de précision dans les transformateurs de courant d'instrument

Les noyaux de transformateur de courant d'instrument fabriqués à partir de ce matériau sont utilisés pour atteindre les classes de précision 0,2 et 0,2 s pour la mesure, ce qui limite l'erreur de rapport à 0,2 % et l'erreur de phase à 10 minutes au courant nominal (avec des exigences plus strictes à 1 % et 5 % de courant pour la classe 0,2 s). Le courant magnétisant étant très faible, le courant d'excitation contribue peu aux erreurs et la faible rémanence du noyau recuit permet également un fonctionnement stable des enroulements de protection. La forme ovale est particulièrement adaptée aux transformateurs de courant de type traversée-, où le primaire est un conducteur unique passant à travers la fenêtre du noyau.

Applications typiques

Noyaux de transformateur de courant d'instrument avec classe de précision 0,2 et 0,2 s.

Transformateurs de courant à traversée pour appareillage de commutation en résine époxy,-à isolation gazeuse (GIS) et immergé dans l'huile-.

Détection de courant dans les tableaux d'appareillage BT, MT et HT.

Transformateurs de courant de protection des relais du système électrique.

Appareils de surveillance et de mesure de puissance.

Dans toutes ces applications, le noyau est enroulé dans la forme requise, recuit et généralement enveloppé ou imprégné avant l'application de l'enroulement secondaire.

Comparaison avec des matériaux alternatifs

Par rapport à l'acier au silicium, le noyau nanocristallin offre une perméabilité plus élevée et donc des erreurs de rapport et de phase plus faibles pour la même section -, ce qui permet au concepteur de réduire la taille du noyau tout en conservant la précision. Comparé au Mu-métal et au permalloy, le noyau nanocristallin offre des performances de perméabilité élevée-très similaires à un coût de matériau inférieur, et son induction de saturation de 1,2 T est supérieure à celle de la plupart des alliages de nickel-fer, ce qui améliore le comportement sous courant de défaut. Ces facteurs font des noyaux nanocristallins ovales un choix rentable-pour les transformateurs de courant de précision dans les sous-stations modernes.

FAQ

A quoi sert un noyau nanocristallin ovale ?

Il est utilisé comme circuit magnétique des transformateurs de courant de mesure, en particulier les conceptions de type bague-, où un conducteur primaire passe à travers la fenêtre ovale et l'enroulement secondaire est enroulé autour du noyau. Sa haute perméabilité confère la précision nécessaire au dosage et à la protection.

Quelle classe de précision peut-on atteindre avec des noyaux nanocristallins ?

Avec une conception appropriée de l'enroulement et de la charge, les classes de précision 0,2 et 0,2 s sont réalisables, ce qui signifie que l'erreur de rapport reste dans les 0,2 % et l'erreur de phase dans les 10 minutes au courant nominal. La classe 0,2s maintient également une précision jusqu'à 1 % du courant nominal.

Comment la forme ovale profite-t-elle à un transformateur de courant ?

La fenêtre ovale offre un long passage droit pour le conducteur primaire ou la traversée, ce qui simplifie l'assemblage dans les appareillages en résine moulée-et GIS, tandis que le chemin magnétique fermé maintient le champ parasite faible et le courant magnétisant faible.

Quelle est la plage de température de fonctionnement de ces noyaux ?

La plage de température de fonctionnement est de -30 degrés à +180 degrés. La température de Curie supérieure à 570 degrés et la température de cristallisation supérieure à 510 degrés garantissent des performances magnétiques stables bien au-delà des conditions normales de service.

Pourquoi le facteur de laminage est-il inférieur à 1 ?

Le facteur de stratification est le rapport entre la section transversale magnétique effective- et la section transversale géométrique-du noyau enroulé. Il est inférieur à 1 en raison de la rugosité de la surface du ruban, du revêtement isolant entre les couches et de l'espace entre spires adjacentes.