JP2016181620A - カレントトランス用磁心、カレントトランスおよび電力量計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カレントトランス用磁心3は、環状の第1磁心1と、環状の第2磁心2とを備える。第1磁心1は、50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有する材料、好ましくはFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心2は、900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有する材料、好ましくはFe基アモルファス合金材料で形成される。カレントトランス用磁心3は、2つの磁心が半径方向に積層した複合磁心構造を有し、第1磁心1は内周側磁心として配置され、第2磁心2は外周側磁心として配置される。
【選択図】図1
Description
50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有する環状の第1磁心と、
900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有する環状の第2磁心とを備えることを特徴とする。
(A.カレントトランス用磁心:実施例1)
図1(a)は本発明の実施の形態1を示す平面図であり、図1(b)はその垂直断面図である。カレントトランス用磁心3は、環状の第1磁心1と、環状の第2磁心2とを備える。第1磁心1は、50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有する材料、好ましくはFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心2は、900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有する材料、好ましくはFe基アモルファス合金材料で形成される。
次に、実施例1に係るカレントトランス用磁心3を用いたカレントトランスについて説明する。上記のように製作したカレントトランス用磁心3を電気絶縁性のケースに詰めた後、図5に示すように1ターンの1次巻線W1及び2500ターンの2次検出巻線W2を巻回し、さらに電気絶縁性のハウジングに収納し、樹脂モールドを施してカレントトランスを製作した。
本実施形態に係るカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、JIS C1271−1の規格に規定された性能を満足し、かつ半波正弦波交流電流の電力計側および電力量計の測定誤差を計測できることが判った。
(A.カレントトランス用磁心:実施例2)
図2(a)は本発明の実施の形態2を示す正面図であり、図2(b)はその垂直断面図である。カレントトランス用磁心6は、環状の第1磁心4と、環状の第2磁心5とを備える。第1磁心4は、50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有する材料、好ましくはFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心5は、900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有する材料、好ましくはFe基アモルファス合金材料で形成される。
次に、実施例2に係るカレントトランス用磁心6を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、位相差に関して、交流電流計測時の位相差を0.5°以内に改善できることが判った。また、波形に関して、1次巻線に半波正弦波交流電流を流したとき、2次検出巻線の出力波形において磁気的な飽和が発生していないことが判った。
本実施形態に係るカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、JIS C1271−1の規格に規定された性能を満足し、かつ半波正弦波交流電流の電力計側および電力量計の測定誤差を計測できることが判った。
(A.カレントトランス用磁心:実施例3)
図3(a)は本発明の実施の形態3を示す正面図であり、図3(b)はその垂直断面図である。カレントトランス用磁心13は、2つの磁心ユニット9,12を備える。磁心ユニット9は、環状の第1磁心7と、環状の第2磁心8とを備える。磁心ユニット12は、環状の第1磁心10と、環状の第2磁心11とを備える。
次に、実施例3に係るカレントトランス用磁心13を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、位相差に関して、交流電流計測時の位相差を0.5°以内に改善できることが判った。また、波形に関して、1次巻線に半波正弦波交流電流を流したとき、2次検出巻線の出力波形において磁気的な飽和が発生していないことが判った。
本実施形態に係るカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、JIS C1271−1の規格に規定された性能を満足し、かつ半波正弦波交流電流の電力計側および電力量計の測定誤差を計測できることが判った。
(A.カレントトランス用磁心:比較例4)
比較例4は、図1に示したカレントトランス用磁心3と同様な複合磁心構造を有し、環状の第1磁心1と、環状の第2磁心2とを備える(表1中の重ね構造「1」)。第1磁心1は、10000〜20000の範囲にある第1比透磁率μr1を有するFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心2は、900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有するFe基アモルファス合金材料で形成される。従って、比較例4は、実施例1と比べて、第1磁心1の第1比透磁率μr1が小さい点で相違する。
次に、比較例4に係るカレントトランス用磁心3を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、位相差に関して、交流電流計測時の位相差は5〜10°と大きくなることが判った。また、波形に関して、1次巻線に半波正弦波交流電流を流したとき、2次検出巻線の出力波形において磁気的な飽和が発生していないことが判った。
比較例4に係るカレントトランス用磁心3を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、電力量計の測定誤差を計測可能であるが、良好でないことが判った。
(A.カレントトランス用磁心:比較例5)
比較例5は、図1に示したカレントトランス用磁心3と同様な複合磁心構造を有し、環状の第1磁心1と、環状の第2磁心2とを備える(表1中の重ね構造「1」)。第1磁心1は、50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有するFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心2は、400〜500の範囲にある第2比透磁率μr2を有するFe基アモルファス合金材料で形成される。従って、比較例5は、実施例1と比べて、第2磁心2の第2比透磁率μr2が小さい点で相違する。
次に、比較例5に係るカレントトランス用磁心3を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、磁気的な飽和がなく、計測することが可能であった。
比較例5に係るカレントトランス用磁心3を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、第2磁心2の比透磁率μr2が低いため、半波正弦波交流電流の電力計測が可能であるが、良好ではなかった。
(A.カレントトランス用磁心:比較例6)
比較例6は、図1に示したカレントトランス用磁心3と同様な複合磁心構造を有し、環状の第1磁心1と、環状の第2磁心2とを備える(表1中の重ね構造「1」)。第1磁心1は、50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有するFe基ナノ結晶合金材料で形成される。第2磁心2は、5000〜6000の範囲にある第2比透磁率μr2を有するFe基アモルファス合金材料で形成される。従って、比較例5は、実施例1と比べて、第2磁心2の第2比透磁率μr2が大きい点で相違する。
次に、比較例6に係るカレントトランス用磁心3を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、磁気的な飽和があり、計測することが不可能であった。
比較例6に係るカレントトランス用磁心3を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、第2磁心2の比透磁率μr2が高いため、半波正弦波交流電流の電力計測が可能であるが、良好ではなかった。
(A.カレントトランス用磁心:比較例7)
図4(a)は比較例7を示す平面図であり、図4(b)はその垂直断面図である。カレントトランス用磁心20は、環状の単一部材として形成される(表1中の重ね構造「0」)。
次に、比較例7に係るカレントトランス用磁心20を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、位相差に関して、交流電流計測時の位相差は20〜30°と大きくなることが判った。また、波形に関して、1次巻線に半波正弦波交流電流を流したとき、2次検出巻線の出力波形において磁気的な飽和が発生していないことが判った。
比較例7に係るカレントトランス用磁心20を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、電力量計の測定誤差を計測できないことが判った。
(A.カレントトランス用磁心:比較例8)
比較例8は、図4に示したカレントトランス用磁心20と同様な単一磁心構造を有する(表1中の重ね構造「0」)。磁心20の製法に関して、厚さ25μmのFe基ナノ結晶合金薄帯を円筒状となるように多重に巻回して、外径24mm、内径15mm、高さ7mmの寸法を有する磁心を作製した。続いて、磁心を、窒素ガス雰囲気の熱処理炉に投入して熱処理を行った。熱処理条件は、10℃/分のレートで昇温し、そして550℃の温度を1時間保持し、そして3℃/分のレートで冷却を行った。その結果、比透磁率μr1が50000〜150000の範囲である磁気特性を有する磁心20が得られた。
次に、比較例8に係るカレントトランス用磁心20を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、磁気的な飽和があり、計測することが不可能であった。
比較例8に係るカレントトランス用磁心20を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、単一磁心の場合は、半波正弦波交流電流の電力計測が不可能であった。
(A.カレントトランス用磁心:比較例9)
比較例9は、図4に示したカレントトランス用磁心20と同様な単一磁心構造を有する(表1中の重ね構造「0」)。磁心20の製法に関して、厚さ25μmのCo基アモルファス合金薄帯を円筒状となるように多重に巻回し、外径24mm、内径15mm、高さ7mmの寸法を有する磁心を作製した。続いて、磁心を、窒素ガス雰囲気の熱処理炉に投入し、8.5kA/mの磁場を印加させた状態で熱処理を行った。熱処理条件は、2.5℃/分のレートで昇温し、そして300℃の温度を3時間保持し、そして2℃/分のレートで冷却を行った。その結果、比透磁率μr2が2000〜3000の範囲である磁気特性を有する磁心20が得られた。
次に、比較例9に係るカレントトランス用磁心20を用いて、実施の形態1と同様な手法でカレントトランスを製作し、同様の条件で計測を実施した。その結果、位相差に関して、交流電流計測時の位相差は3〜5°と大きくなることが判った。また、波形に関して、1次巻線に半波正弦波交流電流を流したとき、2次検出巻線の出力波形において磁気的な飽和が発生していないことが判った。
比較例9に係るカレントトランス用磁心20を用いたカレントトランスを搭載した電力量計について、JIS C1271−1に準拠して性能を評価した結果、電力量計の測定誤差を計測可能であるが、良好ではないことが判った。
3,6,13,20 カレントトランス用磁心、 9,12 磁心ユニット。
Claims (7)
- 50000〜150000の範囲にある第1比透磁率μr1を有する環状の第1磁心と、
900〜3000の範囲にある第2比透磁率μr2を有する環状の第2磁心とを備えることを特徴とするカレントトランス用磁心。 - 第1磁心は、Fe基ナノ結晶合金材料で形成され、
第2磁心は、Fe基アモルファス合金材料で形成されることを特徴とする請求項1記載のカレントトランス用磁心。 - 第1磁心は、内周側磁心として配置され、
第2磁心は、外周側磁心として配置されることを特徴とする請求項1または2記載のカレントトランス用磁心。 - 内周側磁心として配置された第1磁心および外周側磁心として配置された第2磁心を含む磁心ユニットが、複数積み重ねられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカレントトランス用磁心。
- 第1磁心および第2磁心は、2段重ねで配置されることを特徴とする請求項1または2記載のカレントトランス用磁心。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のカレントトランス用磁心と、該磁心に巻回された検出巻線とを備えることを特徴とするカレントトランス。
- 請求項6記載のカレントトランスを搭載したことを特徴とする電力量計。
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