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Electrical current measurement based on elastic waves propagation in dielectric materials

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Test d'un nouveau type de transformateur

Les transformateurs de mesure de courant électrique sont essentiels pour la génération, la transmission et la distribution de l'énergie électrique et le contrôle du flux de puissance dans toute grille électrique. Cependant, ces équipements de première importance pour la mesure d'amplitude électrique sont encore fabriqués en utilisant les mêmes méthodes et concepts technologiques qu'il y a 40 ans.

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Le consortium IELAS a développé un nouveau type de transformateur de mesure de courant, qui fonctionne en utilisant des ondes mécaniques au lieu de variations de flux magnétique. Un prototype à pleine échelle a été produit à partir de matériaux magnétostrictifs et piézoélectriques au lieu de bobines en cuivre et d'un noyau magnétique. La magnétostriction désigne la propriété qu'ont les matériaux ferromagnétiques de se déformer lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique. La piézoélectricité désigne la capacité de certains matériaux à générer un potentiel électrique lorsqu'une contrainte mécanique leur est appliquée. Cette nouvelle approche a permis aux chercheurs de réduire de manière significative la taille et le poids des transformateurs, ainsi que d'arrêter d'utiliser des huiles minérales pour le refroidissement et l'isolation des bobinages. Ces changements signifient une réduction considérable des coûts de fabrication par rapport aux transformateurs de courant traditionnels équivalents. La production industrielle de ces dispositifs apporterait un avantage concurrentiel considérable aux fabricants et permettrait de stimuler l'économie européenne. Les tests ont été menés en deux phases sur le prototype à pleine échelle. La phase initiale a consisté à caractériser le comportement du capteur sous différentes conditions de fonctionnement, jusqu'à 3000 ampères. Il a été conclu que des études supplémentaires sur les matériaux magnétostrictifs étaient nécessaires pour pouvoir répéter les résultats. La conception électrotechnique du capteur a assuré l'alignement stable de la pile d'un mètre. La pile comportait l'émetteur magnétostrictif, le récepteur piézoélectrique et la barre d'alumine de connexion. La seconde phase de test a consisté en une série de tests standards à haute tension. Ces tests sont réalisés sur tous les équipements électriques installés dans une sous-station électrique et fonctionnant aux rapports de tension standard allant jusqu'à 400kV. Le transformateur a résisté avec succès au test de tenue aux décharges atmosphériques et au test de tenue aux fréquences industrielles. Ces tests étaient nécessaires pour garantir que l'intégrité de l'isolation du transformateur ne soit pas compromise.

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