Application of graphene and newly developed amorphous alloys in current transformers for railway applications

• Autorzy: Petruk O. , Szewczyk R. , Winiarski W. , Nowicki M.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.035.5297

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie grafenu oraz najnowszej klasy materiałów magnetycznie miękkich – magnetyków amorficznych w budowie przekładników prądowych na potrzeby kolejnictwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paper present practical solutions based on the utilization of graphene and amorphous alloys for construction of DC current transformer. Proposed solution is competitive as for the metrological properties and overall dimensions, and is well suited for the measurements of large currents in the railway traction. Use of amorphous alloys as magnetic materials for low-hysteresis and highpermeability cores, and development of highly sensitive graphene-based Hall effect sensors, allow for substantial improvements in the open feedback loop DC current transformers construction. In order to verify the usefulness of the developed DC current transformer, its characteristic was investigated. High linearity of the sensor is confirmed by the R-square parameter exceeding 0.99. The repeatability of the measurements was in the range of 1%. The properties of these materials raise the prospect of changes in the construction of the DC current transformers and open up the perspective of a number of innovative projects in the railway industry, in the current measurements area.

PL

Artykuł przedstawia praktyczne zastosowanie grafenu i stopów amorficznych w aplikacji przekładnika prądu stałego. Zaproponowane rozwiązanie jest konkurencyjne co do parametrów metrologicznych i geometrycznych oraz jest dostosowane do pomiaru prądów o wysokim natężeniu występujących w kolejnictwie. Wykorzystanie magnetyków amorficznych jako materiałów do wykonania rdzeni, które charakteryzują się znaczną przenikalnością magnetyczną i znikomą histerezą, oraz wysokoczułych hallotronów wykonanych z grafenu pozwala na poprawę właściwości przekładników prądu stałego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. W celu sprawdzenia użyteczności skonstruowanego przekładnika została zbadana jego charakterystyka. Liniowość charakterystyki w badanym zakresie potwierdzono współczynnikiem determinacji liniowej wynoszącym 0,99. Uzyskano powtarzalność pomiarów na poziomie 1%. Właściwości użytych materiałów budzą perspektywę zmian w obszarze budowy przekładników prądowych i otwierają perspektywę wielu innowacyjnych projektów w kolejnictwie w obszarze pomiaru prądu.

Słowa kluczowe

EN

graphene; amorphous alloys; current transformer

PL

grafen; stopy amorficzne; przekładnik prądowy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 1-E
• Strony: 131--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wz., wykr., il.

Twórcy

autor

Petruk O.

• Industrial Research Institute for Automation and Measurements (PIAP), Warsaw

autor

Szewczyk R.

• Industrial Research Institute for Automation and Measurements (PIAP), Warsaw

autor

Winiarski W.

• Industrial Research Institute for Automation and Measurements (PIAP), Warsaw

autor

Nowicki M.

• Institute of Metrology and Biomedical Engineering, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Ramsden E., Hall-Effect Sensors. Teory and application, Second edition, Elsevier, Newness 2006.
• [2] Ripka P., Magnetic Sensors and Magnetometers, Artech, Boston 2001.
• [3] Salach J., Hasse L., Szewczyk R., Smulko J., Bienkowski A., Frydrych P., Kolano-Burian A., Low Current Transformer Utilizing Co-Based Amorphous Alloys, “IEEE Trans. Magn.”, 48, 2012.
• [4] Petruk O., Szewczyk R., Ciuk T., Strupiński W., Salach J., Nowicki M., Pasternak I., Winiarski W., Trzcinka K., Sensitivity and offset voltage testing in the hall effect sensors made of graphene, “Automation 2014”, Warszawa 2014.
• [5] Petruk O., Szewczyk R., Salach J., Nowicki M., Digitally controlled current transformer with Hall sensor, “Automation 2014”, Warszawa 2014.
• [6] Nałęcz M., Jaworski J.M., Miernictwo magnetyczne, WNT, Warszawa 1968.
• [7] Xu H., Zhang Z., Shi R., Liu H., Wang Z., Wang S., Peng L.M., Batch-fabricated highperformance graphene Hall elements, “Nature Sci. Rep.”, Vol. 3, 1207, pp. 1–8.
• [8] http://www.magnetec.de/en/nanopermr-products/metering-products [online: 2.06.2016].
• [9] Kulik T., Ferenc J., Kolano-Burian A., Magnetically soft nanomaterials for high-temperature applications, “Journal of Alloys and Compounds”, 434, 2007, pp. 623–627.