Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей

В работе рассмотрены вопросы основных свойств и возможности применения аморфных сплавов в различных областях техники. Учитывая особенности нового магнитомягкого материала, появилась необходимость их использования в магнитопроводах элементов конструкции низковольтных электрических аппаратов. а именно...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
1. Verfasser:	Павленко, Т.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2007
Schriftenreihe:	Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:	Електричні машини та апарати
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142914
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей / Т.П. Павленко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 5. — С. 30-33. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142914
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1429142018-10-20T01:23:18Z Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей Павленко, Т.П. Електричні машини та апарати В работе рассмотрены вопросы основных свойств и возможности применения аморфных сплавов в различных областях техники. Учитывая особенности нового магнитомягкого материала, появилась необходимость их использования в магнитопроводах элементов конструкции низковольтных электрических аппаратов. а именно, как показали исследования, в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей серии ВА. У роботі розглянуті питання основних властивостей і можливості застосування аморфних сплавів в різних областях техніки. Враховуючи особливості нового магнитом’якого матеріалу, з'явилася необхідність їх використання в магнітопроводах елементів конструкції низьковольтних електричних апаратів. а саме, як показали дослідження, в блоках напівпровідникових розчиплювачів автоматичних вимикачів серії ВА. In the work, the basic properties of amorphous alloys and feasibility of their application in different fields of engineering are considered. Taking into account features of new soft magnetic materials, there is a necessity of their application in magnetic cores of low-voltage apparatus elements, namely, in semiconductor release blocks of VA circuit breakers. 2007 Article Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей / Т.П. Павленко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 5. — С. 30-33. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142914 539.213:537623 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Павленко, Т.П. Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей Електротехніка і електромеханіка
description	В работе рассмотрены вопросы основных свойств и возможности применения аморфных сплавов в различных областях техники. Учитывая особенности нового магнитомягкого материала, появилась необходимость их использования в магнитопроводах элементов конструкции низковольтных электрических аппаратов. а именно, как показали исследования, в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей серии ВА.
format	Article
author	Павленко, Т.П.
author_facet	Павленко, Т.П.
author_sort	Павленко, Т.П.
title	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
title_short	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
title_full	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
title_fullStr	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
title_full_unstemmed	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
title_sort	аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142914
citation_txt	Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей / Т.П. Павленко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 5. — С. 30-33. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT pavlenkotp amorfnyesplavyivozmožnostʹihprimeneniâvblokahpoluprovodnikovyhrascepitelejavtomatičeskihvyklûčatelej
first_indexed	2025-07-10T16:02:32Z
last_indexed	2025-07-10T16:02:32Z
_version_	1837276447564103680
fulltext	30 Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №5 УДК 539.213:537623 АМОРФНЫЕ СПЛАВЫ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В БЛОКАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РАСЦЕПИТЕЛЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Павленко Т.П., к.т.н, доц. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Украина, 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, НТУ "ХПИ", каф. "Электрические машины" тел. (057) 707-66-01. У роботі розглянуті питання основних властивостей і можливості застосування аморфних сплавів в різних областях техніки. Враховуючи особливості нового магнитом’якого матеріалу, з'явилася необхідність їх використання в магні- топроводах елементів конструкції низьковольтних електричних апаратів. а саме, як показали дослідження, в блоках напівпровідникових розчиплювачів автоматичних вимикачів серії ВА. В работе рассмотрены вопросы основных свойств и возможности применения аморфных сплавов в различных облас- тях техники. Учитывая особенности нового магнитомягкого материала, появилась необходимость их использования в магнитопроводах элементов конструкции низковольтных электрических аппаратов. а именно, как показали иссле- дования, в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей серии ВА. ВВЕДЕНИЕ Современный научно-технический прогресс не- мыслим без создания и применения принципиально новых материалов. К таким материалам следует отне- сти новый класс магнитомягких сплавов для магнито- проводов, не имеющих кристаллического строения – металлических стекол или аморфных сплавов. Их по- лучают различными методами, в основе которых ле- жит сверхбыстрый переход компонентов сплавов из жидкого состояния в твердое. Промышленное приме- нение получил самый распространенный способ про- катки расплава в быстро вращающихся валках с полу- чением ленты толщиной 0,01-0,100 мм. Наибольшее распространение получили сплавы на основе металлов переходной группы (Fе; Ni; Со) с металлоидами (В; Si; С), которые понижают темпера- туру плавления и обеспечивают более легкое дости- жение температуры стеклования при охлаждении. Известно [1], что физические и химические свойства материала определяются его электронной структурой. Отсутствие дальнего порядка, а следова- тельно, и периодичности в расположении атомов в аморфных сплавах приводят к особенностям их элек- тронной структуры и, соответственно, физико- химических свойств. Заметим, что электронная структура зависит также от количества и вида аморфизирующих метал- лоидов. Аморфные сплавы обладают высокой прочно- стью и твердостью (до 1000 НV). В то же время большинство ленточных образцов аморфных сплавов можно согнуть и разогнуть не опасаясь их разруше- ния, однако степень деформации при испытании на растяжение очень мала, т.к. образец претерпевает сильно локализованную сдвиговую деформацию. За меру пластичности аморфных сплавов принимают остаточный угол загиба после изгиба образца на 180º. Испытания свидетельствуют о том, что аморфные сплавы достаточно пластичны. Считалось, что структура аморфных тел изо- тропна, поскольку отсутствует кристаллографическая анизотропия. Однако изучение свойств аморфных сплавов показало, что они обладают магнитной ани- зотропией. Магнитная анизотропия аморфных сплавов свя- зана с макроскопической анизотропией структуры, которая возникает при получении аморфных сплавов всеми способами непосредственно перед стекловани- ем, когда вязкость резко возрастает, вызывая сдвиго- вые напряжения и деформации. При этом пары ато- мов или их группы располагаются в соответствии с направлением деформации из-за различий в силах химического взаимодействия и размерах. Анизотро- пия наводится также внутренними напряжениями, образующимися при стекловании. Анизотропия структуры аморфных сплавов и ос- таточных напряжений определяют магнитную анизо- тропию, формирующую доменную структуру, от кото- рой и зависят магнитные свойства аморфных сплавов (как и от стабилизации доменов на границах дефектов атомной структуры или дефектах, связанных с техно- логией получения). В частности от соотношения раз- личных доменов зависят максимальная магнитная про- ницаемость μmax, индукция насыщения Вs, коэрцитив- ная сила Нс, начальная магнитная проницаемость μн. Величину магнитной анизотропии можно суще- ственно снизить или изменить путем термической (отжиг), термомагнитной или термической с наложе- нием механических напряжений обработок. В целом в аморфных сплавах достигаются весь- ма высокие для магнитомягких материалов характе- ристики: - высокие значения магнитной проницаемости (μн – до 8000; μmax до 300000-700000); - низкая коэрцитивная сила (Нс менее 8 А/м); - достаточная магнитострикция насыщения, регули- руемая в широком диапазоне значений; - высокое удельное сопротивление (ρ = 1-1,5 Ом·мм2); - низкий коэффициент температурной зависимости и малые потери на гистерезис и вихревые токи (в 3-5 раз ниже лучших кристаллических сплавов). По данным аморфные сплавы обладают и повы- шенной коррозионной стойкостью, высоким сопро- тивлением адгезионному износу. Однако аморфные сплавы имеют ряд существен- ных недостатков, затрудняющих их использование и делающими не совсем перспективными их примене- ние. К основным недостатком можно отнести: - крайняя хрупкость после термообработки (при несо- блюдении режима); - высокая твердость, затрудняющая разрезку; - малая толщина ленты (до 50 мкм), что делает прак- тически невозможной шихтовку; - большая неравномерность толщины ленты по сече- Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №5 31 нию, что значительно уменьшает эффективное сече- ние элементов магнитных систем; - большая чувствительность к напряжениям, что крайне нежелательно в случае применения аморфного сплава как магнитомягкого материала. К этому можно отнести и отсутствие сведений о сохранении свойств аморфных сплавов при длительной (порядка 10-20 лет эксплуатации) в условиях достаточ- но высоких температур (равных или более 100 ºС). Благодаря своим уникальным электромагнитным свойствам и несмотря на недостатки аморфные спла- вы могут и уже находят применение в различных об- ластях техники. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Рекомендуется использовать аморфные сплавы в источниках питания для устройств силовой электро- ники, в дросселях и трансформаторах повышенной частоты [2]. Наряду с экономией материала, сердеч- ник из аморфного сплава позволяет снизить число витков и внутреннюю емкость. Это особенно важно для помехоподавляющих дросселей, где требуются максимальная индукция при минимальных габаритах. В США считают перспективным применение аморфных сплавов на основе железа в трансформато- рах взамен традиционно используемой кремнистой стали. Сравнительные данные и анализ потерь энер- гии при трансформации 100·109 кВт/ч за год показы- вают преимущества аморфных сплавов (табл. 1). Таблица 1 Сравнительные данные магнитопроводов из кремнистой стали и аморфного сплава (Fе-В-Si) трансформаторов мощностью 30 кВА Сравнительные данные магнитопроводов Наименование характеристик шихтованный из аморфного сплава Потери в сердечнике 90 Вт 30 Вт Коэффициент заполнения 0,97 0,78-0,8 Ширина ленты 95 мм 10-20 мм Температура при непре- рывной эксплуатации 250 ºС 125 ºС Магнитная индукция насыщения 2,03 Тл 1,6 Тл Электросопротивление 45 мкОм·см 125 -130 мкОм·см В трансформаторах с частотой 400 Гц, в основном используемых в бортовой аппаратуре и военной техни- ке, низкий уровень потерь, свойственный аморфным сплавам, можно использовать для уменьшения их ма- териалоемкости. Более чем пятикратное превосходство аморфных сплавов над железокремнистой сталью по уровню потерь при частоте 400 Гц и индукции 1,0 Тл, очевидно позволяет в трансформаторах с сердечниками из аморфных существенно повысить уровень потерь в медных обмотках без превышения максимально допус- тимой температуры. В результате объем обмотки мо- жет уменьшиться за счет использования более тонкой проволоки, что позволяет снизить массогабаритные параметры трансформатора. Измерение мощности в тороидальных сердечниках (90х50х25), изготовленных из аморфного сплава и желе- зокремнистой стали (толщиной 0,3 мм) при ограничении максимальной температуры 75 К над температурой ок- ружающей среды 40 °С, показало, что эта мощность при использовании аморфного сплава на 60% выше. В свете изложенного, были проведены исследова- ния целью которых являлось – определение возможно- сти применения аморфных сплавов в узлах магнитных систем низковольтных электрических аппаратов. В данной статье показана возможность примене- ния аморфных сплавов в трансформаторах тока по схеме с импульсным стабилизатором напряжения, применяемой в полупроводниковых расцепителях ав- томатических выключателей серии ВА. Трансформато- ры тока выполняют функцию датчиков тока и источ- ников питания полупроводниковых релейных органов и импульсного питания отключающего электромагнита автоматического выключателя. Специфика работы трансформатора тока в такой схеме заключается в том, что перемагничивание его магнитопровода в зоне ма- лых токов производится по смещенной частной петле гистерезиса, что обусловлено несимметрией нагрузки трансформатора по полупериодам тока и, приводит в конечном счете, к погрешностям измерения тока пер- вичной обмотки и к появлению существенных погреш- ностей установок защитного отключения. Наиболее сильно указанный эффект проявляется в блоках защи- ты полупроводниковых расцепителей на 400 Гц, где перемагничивание сердечника трансформатора осуще- ствляется по частной петле гистерезиса с заходом в область насыщения. В этом случае прибегают к уста- новке в цепь вторичной обмотки трансформатора до- полнительных балластных резисторов, что приводит к увеличению рассеиваемой мощности. Существенно уменьшить погрешности измерения тока первичной обмотки может только применение магнитопровода из материала с узкой петлей гистерезиса и малыми поте- рями на перемагничивание. В данном случае испытывались образцы транс- форматоров тока (ТТ) на номинальный ток 160 А, номинальный вторичный ток 1600 А, с сечением маг- нитопровода 1 см2 (для автоматических выключате- лей серии ВА 50). Испытания трансформаторов про- водились от стендов-имитаторов сигналов частоты 50 и 400 Гц, генерирующих относительно небольшие токи (20 А). Поэтому трансформаторы выполняли с многовитковой первичной обмоткой – с количеством витков 160, что позволило снизить приведенный но- минальный первичный ток ТТ до 1 А. Тороидальные магнитопроводы для ТТ наматыва- лись лентой шириной 10 мм, толщиной 0,025 мм без нанесения изоляционного покрытия на алюминиевые каркасы с использованием намоточного станка модели ОГА фирмы "Микафил" с натяжными устройствами МЕ-485 той же фирмы при усилии натяжения ленты 3-4 кг. Сечение магнитопровода – 1 см2; коэффициент заполнения (с учетом неравномерности толщины лен- ты по длине и местных неровностей – 0,79-0,84. Термомагнитная обработка выполнялась в ка- мерной печи при температуре 400 ºС, с нагревом 10-12 мин и выдержкой – 4 мин, быстрым охлаждени- ем на воздухе без снятия магнитного поля. Ток в на- магничивающую обмотку подавался от источника постоянного тока Б5-21; сила тока – 6 А, напряжен- ность магнитного поля – 1200-2500 А/м. Продольное (по длине ленты) магнитное поле создавалось обмоткой (38 витков) термостойкого медного провода ПСКД-25, намотанного на контей- нер (каркас с крышкой), при пропускании постоянно- го тока 6-9,5 А от источника В5-21. После отжига магнитопроводы изолировались от стенок контейнера шайбами из электрокартона марки ЭВ толщиной 5 мм. Снаружи контейнер изолировался лакотканью ЛИМ-105-010 в полнахлеста. Первичная обмотка наматывалась из провода 32 Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №5 ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм, вторичная – проводом ПЭТВЛ-АМ диаметром 0,64 мм. При исследовании ТТ нагружали на схему, со- стоящую из накопительных конденсаторов и ключе- вого стабилизатора напряжения (рис. 1). Рис. 1. Электрическая схема стабилизатора напряжений Такая схема стабилизатора применяется в уст- ройствах защиты серии БПР 11 для автоматических выключателей ВА 50. В ходе испытаний исследовалась зависимость минимального значения величины первичного тока, при которой обеспечивается включение ключевого стабилизатора напряжения (транзисторы VТ1, VТ2, тиристор VS). При включении этих элементов обеспе- чивается замыкание вторичной обмотки ТТ на изме- рительный резистор R1. Напряжение, выделяемое на резисторе R1, про- порционально первичному току I и используется для запуска релейных органов защиты. В процессе испытаний определялась также зави- симость дополнительной погрешности ТТ, обуслов- ленной наличием стабилизатора напряжения. Эта по- грешность δ определялась как отношение сигналов на измерительном резисторе при работе стабилизатора и при его закорачивании, когда ТТ работает только на измерительный резистор R1. Результаты исследова- ний приведены в табл. 2-3. В табл. 2. приведены значения тока включения (Iвкл) стабилизатора напряжения при частоте тока 50 Гц в зависимости от величины тока нагрузки Iн, отби- раемой от накопительных конденсаторов с резисто- рами R7 и R8 для испытуемого ТТ на основе аморф- ного сплава. Здесь же приведены аналогичные данные для ТТ с шихтованным магнитопроводом. В табл. 3 приведены данные погрешностей для ТТ с магнитопроводом из аморфного сплава и ших- тованного магнитопровода при различных значениях токов нагрузки. Испытания проводились при напря- жении стабилизации на накопительных конденсато- рах С1, С2 при напряжении сети Uс = 40 В, которое устанавливалось соответствующим выбором величи- ны резисторов R4 и R5. Таблица 2 Зависимость тока включения стабилизатора напряжения от тока нагрузки при частоте первичного тока 50 Гц Номинальный ток, Iн, мА Магнито- провод ТТ Ток включе- ния, А 4 5 7 10 15 20 АС 7421 Iвкл 17 20 30 39 51 67 ТТ с шихтован- ным магнито- проводом Iвкл 21 25 31 40 50 67 Из приведенных данных видно, что значение то- ков включения ключевого стабилизатора у обеих схем для больших токов нагрузки близки, поскольку ток включения в основном определяется величиной тока нагрузки и слабо зависит от характеристик магнито- провода. При малых токах нагрузки ток включения у ТТ на основе аморфного сплава меньше, что объясня- ется влиянием тока намагничивания ТТ, который у ТТ из аморфного сплава меньше, чем у ТТ с шихтован- ным магнитопроводом. Таблица 3 Погрешности ТТ при различной нагрузке Магнитопровод из аморфного сплава 7421 I, А 25 30 40 50 60 80 δ,% 1,2 <1 <1 <1 <1 <1 Iн=5 мА I, А 40 50 60 70 80 100 δ, % 1,4 1 <1 <1 <1 <1 Iн=10 мА I, А 50 60 70 80 90 100 δ, % 1,6 1,3 1 <1 <1 <1 Iн=15 мА I, А 25 30 40 50 60 80 δ, % 3,0 3,0 2,7 2,5 2,0 1,8 Iн=60 мА Магнитопровод из стали 3421 (шихтованный) I, А 40 50 60 70 80 100 δ, % 4,5 4,0 3,5 3,2 3,0 2,0 Iн= 10 мА I, А 50 60 70 80 90 100 δ, % 9,0 7,0 6,5 6,0 5,0 3,0 Iн=15 мА Из табл. 3 видно, что ТТ на основе аморфного сплава дает существенный выигрыш в уменьшении погрешностей измерения первичного тока, особенно в области больших токов нагрузки, снимаемых с нако- пительных конденсаторов. В табл. 4 приводится зависимость амплитуды напряжения на измерительном резисторе R1 от вели- чины I/Iн (где I – текущее значение тока, Iн – номинальное значение тока). Таблица 4 Зависимость напряжения от отношения токов (сплав 7421) I/Iн 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U, В 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Из таблицы следует, что в диапазоне кратностей токов 1-10 Iн зависимость линейна. Такой диапазон токов взят исходя из того, что в полупроводниковых расцепителях, применяемых для защиты низковольт- ной аппаратуры (НВА), максимальная калибруемая кратность токов короткого замыкания равна 10 Iн. На рис. 2 приведена осциллограмма вторичного тока ТТ или кратности тока 10 Iн. Из приведенной осциллограммы можно определить угол насыщения магнитопровода ТТ. Он равен 0,55π. Отсюда можно определить величину индукции на- сыщения магнитопровода из известного соотношения: )cos1(12 α−=ω mS RIfSВ , (1) где ω2 – количество витков вторичной обмотки (ω2=1600); f1 – циклическая частота в сети; S – сечение магнитопровода (S= 1,0 см2); R – суммарное сопро- тивление вторичной цепи ТТ (R = 100 Ом); Im – ам- плитудное значение вторичного тока ТТ при 10 Iн (Im= 1,4 А); α – угол насыщения ТТ (α = 0,55π). Рис. 2. Осциллограмма напряжений на при I/Iн = 10 Отсюда получаем ВS = 1,5 Тл. Зная значения ВS, можно подсчитать амплитудное значение вторичного тока ТТ при больших величинах первичного тока, в Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №5 33 том числе и при предельных значениях тока коротко- го замыкания по формуле: 2 ' 111 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ω −−= m S a RI fSB I , (2) где Iа – амплитудное значение вторичного тока ТТ; ' mI - приведенное ко вторичной обмотке значение первичного предельного тока короткого замыкания. В табл. 5 приведена зависимость токов включе- ния ключевого стабилизатора напряжения от величи- ны тока нагрузки для ТТ на основе аморфного сплава с нетермообработанным и термообработанным сер- дечником, а также для ТТ с шихтованным магнито- проводом соответственно. Испытания проводились при номинальном токе 160 А. Таблица 5 Зависимость тока включения от величины тока нагрузки при частоте первичного тока 400 Гц Номинальный ток нагрузки, мА Значения токов, А 5 7 10 12 15 17 20 Магнитопровод из сплава 7421 без термообработки Iвкл1 24 30 42 50 56 70 80 Iвкл2 70 78 98 110 120 13 140 Магнитопровод из сплава 7421 с термомагнитной обработкой Iвкл1 38 44 50 53 56 68 91 Iвкл2 38 44 50 53 57 69 92 Магнитопровод шихтованный из стали 3421 Iвкл1 30 38 46 53 60 68 75 Iвкл2 52 60 70 76 81 125 144 Из таблицы видно, что при работе ТТ от источ- ника тока 400 Гц при нагрузке на ключевой стабили- затор напряжения наблюдается зона токов, нижняя граница которой Iвкл1 характеризуется тем, что стаби- лизатор включается только в один из полупериодов тока, а при верхней границе токов Iвкл2 стабилизатор включается в работу в оба полупериода тока. Осциллограмма сигнала на измерительном рези- сторе в этом диапазоне токов представлена на рис. 3. Рис. 3. Осциллограмма напряжений при частоте 400 Гц Здесь же пунктиром представлена необходимая осциллограмма тока, которая должна быть на измери- тельном резисторе для обеспечения получения мини- мальной токовой погрешности ТТ. Как видно из этой осциллограммы, ТТ обладают в этом диапазоне токов существенной токовой погрешно- стью, что неприемлемо для устройств защиты. Указан- ный эффект объясняется тем, что при частоте 400 Гц сердечник магнитопровода получает малое приращение индукции, вследствие чего он перемагничивается вблизи зоны насыщения, как показано на рис. 4. Рис. 4. Перемагничивание магнитопровода ТТ при частоте 400 Гц Если в этой зоне характеристика перемагничива- ния существенно отличается от прямоугольной, то в одном полупериоде первичного тока ток намагничи- вания складывается с приведенным ко вторичной об- мотке ТТ первичным током, а во втором полупериоде вычитается из него, что создает значительную асим- метрию вторичного тока по полупериодам, как пока- зано на рис. 3. Причем, эта асимметрия и ширина зо- ны существенно зависят от магнитных свойств мате- риала магнитопровода. Именно этим обстоятельством можно объяснить тот факт, что ширина токовой зоны работы ТТ с большой токовой погрешностью у ТТ с термообработанным сердечником на основе аморфно- го сплава значительно уже, чем у ТТ с шихтованным магнитопроводом и неотожженным сердечником на основе аморфного сплава. Для устранения этой токо- вой зоны у ТТ с магнитопроводом из аморфного сплава необходимо несколько увеличить приращение индукции ТТ. Этого можно достичь уменьшением сечения магнитопровода – до 0,4 см2. При такой вели- чине сечения магнитопровода зона работы ТТ с уве- личенной погрешностью практически отсутствует. Минимальная величина сечения магнитопровода ТТ ограничена требованием обеспечения линейности ТТ во всем калибруемом диапазоне токов короткого за- мыкания и для ТТ при частоте 400 Гц составляет ве- личину 0,15-0,25 см2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Исследования свойств и характеристик магнито- проводов трансформаторов тока (ТТ) устройств защи- ты низковольтных автоматических выключателей, выполненных из аморфного сплава 7421, показали целесообразность его применения в датчиках пере- менного тока, в особенности для работы в цепях с частотой тока 400 Гц. В результате исследования бы- ли определены основные соотношения параметров магнитопроводов из аморфного сплава, обеспечи- вающего минимальную погрешность срабатывания защиты, вносимую собственно трансформаторами тока, выполненными на основе таких магнитопрово- дов. Повышение точности срабатывания устройств защиты за счет использования в составе ТТ ленточ- ных магнитопроводов из аморфного сплава с умень- шенным сечением по сравнению с ТТ, содержащими шихтованные магнитопроводы, оценивается прибли- женно в 1,5 раза. ЛИТЕРАТУРА [1] Аморфные металлические сплавы. Под ред. Люборского Ф.Е.: Пер с англ.-М: Металлургия, 1987, 584 с. [2] Д. Раскин, С.Х. Смит .Применение аморфных сплавов: настоящее и будущее. Allied Corporation Mettglas Products, 6 Eastmens Road. Parsiffary, New Yersey, 07054, USA. Поступила 14.03.2007

Аморфные сплавы и возможность их применения в блоках полупроводниковых расцепителей автоматических выключателей

Institution

Ähnliche Einträge