电流采集传感器的合金半环制造工艺及合金半环的制作方法

1.本发明具体涉及电流采集传感器合金半环制造工艺及合金半环，属于传感器技术领域。


背景技术：

2.长期以来，电流采集传感器是电力系统中很重要的一个二次设备，电流采集传感器和变压器很相像，变压器主要用来转换线缆的电压，而电流采集传感器主要用来转换线路的电流。现有的电流采集传感器，也称为电流互感器，是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，由闭合的磁芯和线圈组成。
3.目前，电流采集传感器的磁芯大多为单一材质导磁磁芯，常用的磁性材料有两类，一类是磁导率高的超微晶或者坡莫合金磁芯，取电能力强，防腐能力好，但是容易出现磁饱和现象；另一类是饱和磁通密度高的硅钢磁芯或者电工纯铁，不容易出现磁饱和现象，但测量精度低，而且硅钢材质或者电工纯铁防腐性能差，容易生锈导致损伤线缆，基于此，有必要针对电流采集传感器的取电和测量难以兼容的问题，提供一种具有兼具取电和测量能力以及防腐性能好的电流采集传感器。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的问题，本发明提供电流采集传感器合金半环制造工艺及合金半环，选择以镍，钼合金为主的材料制成合金半环，同时对切割工艺进行改进，提高了切割效率的同时使得合金半环端面不易生锈，并且具有更宽的检测范围。
5.本发明的技术方案如下：
6.本发明的目的在于提供一种电流采集传感器的合金半环制造工艺，利用切割机从上至下移动切割水平放置的合金整环，进而制得合金半环。
7.进一步的，所述切割机采用树脂砂轮切割片，树脂砂轮切割片的直径为13.3-20cm，厚度为0.4-0.5mm。
8.进一步的，电流采集传感器的合金半环制造工艺具体包括如下步骤：
9.(1)卷带成型步骤：根据确定的截面积将基础带材缠绕成圆环形结构的合金整环，基础带材为1j85型铁镍合金，厚度为0.1-0.16mm；
10.(2)退火：将缠绕形成的合金整环进行退火处理，退火时间为50-60h；
11.(3)固化：将退火后的合金整环放入固化胶水中真空浸泡，真空浸泡的时间5-10h；
12.(4)喷涂绝缘：在固化后的合金整环的表面喷涂树脂涂料，将合金整环和外界进行隔断；
13.(5)切割：将喷涂绝缘后的合金整环水平放置，并以中心线为基准利用切割片从上至下切割成两个合金半环；
14.(6)研磨检测：将切割后两个合金半环的断面进行研磨处理，同时对两个半环构成的合金整环进行性能检测。
15.进一步的，所述步骤(1)中缠绕而成的合金整环截面积根据如下公式进行计算确定；其中，ae表示磁芯横截面积，aw表示磁芯的窗口面积，po表示输出功率，δb表示磁通密度变化量，f
t
表示变压器工作频率，k表示系数，当制成合金整环用于正激变换器或推挽中心抽头时，k为0.014，当制成合金整环为全桥或半桥时，k为0.017。
16.进一步的，所述步骤(5)切割分别划分为初始，中端和收尾的切割进程，初始阶段的切割片入刀转速为5000转/秒，中端阶段的切刀速度保持在4500-4000转/秒，收尾阶段的切割收刀速度为5500转/秒。
17.本发明的另一目的还在于提供电流采集传感器的合金半环，所述合金半环由上述电流采集传感器的合金半环制造工艺制得。
18.进一步的，所述合金半环表面设置有固化胶水层，固化胶水层外还喷涂有树脂涂料层。
19.相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
20.1、本发明中创造性的提出利用切割机从上至下对合金整环进行切割的工艺，切割片整个过程保持上下移动；首先，能够克服现有技术中利用切割片水平切割竖直放置的合金整环时存在的切割过程中砂轮切割力量碰撞合金整环碰撞导致合金整环不能垂直水平，使得切割时两个断面的端面不在同一水平上，出现斜坡现象的问题；其次，将合金整环水平放置的整环切割工艺，能够提高切割的单位效率，也就是缩短了切割时间；最后，将合金整环水平放置的整环切割工艺，利于排出切削液，在切割过程中如果切削液不能及时排出会严重影响切削的质量(切削液中含很多颗粒，不能有效排出颗粒，会对合金半环端面产生更多划痕)。
21.2、本发明中切割机的切割砂轮采用树脂砂轮切割片，能够克服现有技术中采用金刚砂轮时其硬度会导致整环在切割过程中快速开裂，选择尺寸为13.3-20cm，厚度为0.4-0.5mm的树脂砂轮切割片能够保证切割片在砂轮边缘运动过程中做规律接近直线的轨迹，利于切割的一致性。
22.3、由于所切割的合金整环外部涂有环氧树脂，保持一个速度切割会导致环氧树脂层撕破，因此，在本发明的切割机切割过程中，设计了初始、中端和首尾三个不同的切割分段，分别设置不同的切割转速，进而保证更好的切割效果。
23.4、本发明提供的合金半环选用以镍，钼合金为主的材料进行的改进工艺，使得具备该合金半环的电流采集传感器在线路小电流情况下仍旧可以进行采集并且测量，相对于其他材质的开口电流采集传感器解决方案更加稳定，精度更高，并且具有更宽的检测范围；1j85型铁镍钼合金缠绕形成的合金整环用于电流采集传感器，使得电流采集传感器端面不易生锈，在高温，潮湿等户外以及更恶劣环境下依然可以使用；其次，材料选定后再结合后续退火、固化和喷涂绝缘等改进工艺，使得1j85铁镍合金取电效率能达到整环的80％以上且无抗腐蚀性能优良；最后，本发明还对1j85型铁镍钼合金缠绕形成的合金整环的截面积进行严格设计和控制，进而使得制成的合金半环用于电流采集传感器在低负载线路上可持续获得稳定电源。
24.附图标记
25.图1为本发明合金半环的制造工艺流程图。
具体实施方式
26.下面结合附图和较佳实施例对本发明做进一步的说明。
27.实施例1
28.如图1所示，电流采集传感器的合金半环制造工艺，包括如下步骤：
29.(1)卷带成型步骤：根据确定的截面积，将厚度为0.1-0.16mm的1j85型铁镍合金带材经过平整后，进入卷带缠绕机，将基础带材按圆环形结构进行缠绕成合金整环；
30.(2)退火：将缠绕形成的合金整环放入退火炉中进行退火处理，退火时间为50-60h；
31.(3)固化：将退火后的合金整环放入固化胶水中真空浸泡，真空浸泡的时间5-10h；
32.(4)喷涂绝缘：在固化后的合金整环的表面喷涂树脂涂料，将合金整环和外界进行隔断；喷涂绝缘同时还起到第二次固化的作用，树脂涂料的喷涂有干法喷涂和湿法喷涂；
33.(5)切割：将喷涂绝缘后的合金整环水平放置，并以中心线为基准利用切割砂轮从上至下切割成两个合金半环，方便安装在线路上；所述切割机采用树脂砂轮切割片，树脂砂轮切割片的直径为13.3-20cm，厚度为0.4-0.5mm
34.(6)研磨检测：将切割后两个合金半环的断面进行研磨处理，同时对两个半环构成的合金整环进行高低温、盐雾、拍打、跌落试验等性能检测，符合试验标准之后出厂。
35.进一步的，所述步骤(1)中需要根据电流采集传感器的用途来计算和确定合金整环的截面积，截面积的计算根据如下公式进行；
36.其中，ae表示磁芯横截面积，aw表示磁芯的窗口面积，po表示输出功率，δb表示磁通密度变化量，f
t
表示变压器工作频率，k表示系数，当制成合金整环用于正激变换器或推挽中心抽头时，k为0.014，当制成合金整环为全桥或半桥时，k为0.017；
37.在具体操作中，50khz的工作频率下绝大多数磁材料损耗较低，磁芯材料的饱和限制了磁通密度的选择；铁氧体在100℃时饱和磁通密度大约在0.3t左右，当磁通密度大于0.2t以后，磁场强度会很明显的增加，磁化电流会迅速增加，线圈损耗增加，为避免在瞬态时磁芯进入饱和，选取磁通密度摆幅为0.16t；如果频率超过50khz，按工作频率在磁芯损耗曲线上按100～200mw/cm3选择磁通密度摆幅δb，输出功率应当乘以系数δb/0.16；
38.磁通密度变化量最大为0.3t，假设电路工作在50hz的频率下，所需的合金整环的截面积为：
[0039][0040]
选择高磁导率、高频率低损耗材料，即1j85型铁镍合金，则
[0041]
ap＝a
eaw
＝0.388
×
1.49＝0.57812cm4[0042]
进一步的，所述步骤(5)切割分别划分为初始，中端和收尾的切割进程，初始阶段的切割片入刀转速为5000转/秒，中端阶段的切刀速度保持在4500-4000转/秒，收尾阶段的
切割收刀速度为5500转/秒。
[0043]
实施例2
[0044]
一种电流采集传感器的合金半环，所述合金半环由实施例1的电流采集传感器的合金半环制造工艺制得，制成的合金半环表面设置有固化胶水层，固化胶水层外还喷涂有树脂涂料层。
[0045]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。