변류기 코어 및 변류기 코어 제작 방법 document_id A220623031500

전력계는 산업계 및 가정에서 전자 소자들 및 시스템들의 전력 소비를 판단하기 위하여 사용된다. 예컨대, 전류-비례 및/또는 전압-비례 필드(field)에 의해 구동되는 디스크 회전의 측정에 기초하여 전기 기계적인 페라리스 미터(Ferraris meter)의 원리와 같은 다양한 원리들이 공지된다. 현대의 전력계는 완전히 전자적으로 동작한다. 많은 경우, 전류는 유도(inductive) 원칙으로 감지되고, 이에 따라 유도 전류 및 변류기의 출력 신호는 디지털적으로 처리되어 그 후 소비가 판단될 수 있고, 그 후 원격 기록이 가능하다. 유도 변류기들을 사용하는 전자 전력계들은 가정에서 그 사용이 증가되고 있다. 이러한 계측기를 제작하는 낮은 비용은 어느 정도까지는 다른 기술적 우월성보다 더욱 중요한 역할을 한다. 이는 이러한 변류기들의 특히 경제적인 제작 방법의 개발을 필요로 한다. 측정되는 부하 전류는 수 mA 내지 100 A 또는 그 이상의 범위이다; 이것은 측정될 1차 전류와 비교해볼 때 측정 신호의 낮은 위상 에러 및 진폭 에러에 비하여 정확하고 측정가능한 에너지 측정을 요구한다. 또한 요구되는 정확성에 더하여, 이러한 변류기를 위한 재료의 가격 및 특히 이에 따른 상기 변류기 코어 재료의 가격 또한 대규모 제작에 있어 중요하다. 일반적으로, 다음의 방정식이 변류기의 위상 에러에 적용된다. (1) RB = 부하 저항; RCu = 2차 와인딩(winding)의 저항 δ = 변류기 재료의 손실 각 L = 변류기의 2차측의 인덕턴스 진폭 에러는 다음의 방정식에 의해 주어진다. (2) 인덕턴스(L)는 다음과 같이 정의된다. (3) N2 = 2차 와인딩 갯수 μ'' = 변류기 재료의 투자율(실제 컴포넌트) μ0 = 일반 투자율 상수 AFe = 코어의 철제 단면(iron cross section of the core) LFe = 코어의 철의 평균 경로 길이 따라서 더 작은 체적 및 이에 따라 덜 비싸지만 여전히 높은 정확도를 갖는 변류기의 구현을 위하여 가장 높은 가능한 투자율을 갖는 코어에 대한 요구가 발생한다. 높은 전류를 감지하기 위하여, 변류기 코어는 큰 내부 직경을 요하고, 큰 내부 직경은 작은 철제 단면(AFe)과 함께 대개 1.5 미만 또는 심지어 1.25 미만인 내부 직경(Di)에 대한 외부 직경(Da)의 적은 비율을 초래한다. 그러나, 이러한 작은 직경 비율은 코어의 높은 기계적 불안정을 초래하고, 기계적 조종의 임의의 타입에 민감하게 한다. 이러한 이유로, 아철산염 또는 퍼멀로이(permalloy) 재료들과 같은 높은 투과성 재료들이 이러한 변류기 코어들을 위한 재료로 과거에 사용되어 왔다. 그러나, 아철산염은 투자율이 상대적으로 낮고 비교적 크게 온도에 좌우된다는 단점을 갖는다. 퍼멀로이 재료의 한가지 특성은 저-위상 에러가 발생하더라도 측정될 전류 및/또는 자기 코어의 제어를 이용하여 크게 변한다는 점이다. 이러한 변동의 균등화는 변류기의 적절한 전자 배선 또는 측정된 값들의 디지털 재생에 의하여 가능하지만, 이것은 부가적인 비용-집중 지출을 만들어낸다. 아철산염의 파쇄 민감성(fracture sensitivity)과 높은 자기변형이 두 클래스의 재료들의 낮은 포화 유도 때문에, 재료상에 저장되는 작은 철제 단면을 갖는 변류기 코어, 즉, 낮은 Da/Di 직경 비율이 구현될 수 없다. 높은 포화 유도(saturation induction)를 갖는 나노 결정 재료로 만들어진 높은 투과성 자기 코어의 사용은 또한 예컨대 EP 05 04674 B1의 기술로부터 알려졌다. 그러나, 이러한 재료들은 본 발명과는 대조를 이루어 평평한(flat) 히스테리시스 곡선(hysteresis loop)을 갖는다. 따라서, 이러한 방법으로 달성될 수 있는 투자율 값(약 60,000 내지 120,000μ)과 함께 큰 AFe를 갖는 변류기 코어를 만들려는 요구가 발생한다. 따라서 특히 위상 트렌드와 관련하여 우수한 특성에도 불구하고, 대량 생산에 있어 경제적인 사용은 불가능하다. 본 발명의 목적은 광범위한 유도 범위를 갖는 높은 투과성의 저렴한 변류기 코어뿐 아니라 그러한 높은 투과성의 변류기 코어를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 독립적인 특허 청구항들의 주요한 내용으로 달성된다. 바람직한 실시예들은 상기 독립 특허 청구항들로부터 파생된다.