專利名稱：偏磁式漏電流檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于采用零序互感器的漏電流檢測(cè)裝置。
現(xiàn)在，弱漏電流檢測(cè)裝置廣泛采用零序互感器，零序互感器的高μ值鐵芯通常采用坡膜合金或者非晶態(tài)鐵鎳基合金。坡膜合金具有較好的性能指標(biāo)，但成本較高。非晶態(tài)鐵鎳基合金成本低，在一般磁場(chǎng)強(qiáng)度下性能指標(biāo)與坡膜合金相當(dāng)甚至某些方面還超過(guò)，因此在一些應(yīng)用領(lǐng)域已取代了坡膜合金。但是在弱磁場(chǎng)條件下，例如低于千分之三到千分之五奧斯特時(shí)非晶態(tài)鐵鎳基合金的μ值急劇下降，使零序互感器幾乎失去功能，因此采用非晶態(tài)鐵鎳基合金做鐵芯的零序互感器不得不增加初級(jí)圈數(shù)來(lái)提高鐵芯工作的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而這又必須增加鐵芯及零序互感器的尺寸來(lái)滿足繞線空間，這就抵消掉了一部分成本優(yōu)勢(shì)。更重要的是在很多對(duì)體積有限制的場(chǎng)合，例如標(biāo)準(zhǔn)尺寸的漏電保護(hù)插座等，根本就容納不下大的尺寸。另外，由于矯頑力的原因，大電流沖擊后的微弱剩磁，使非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯的μ值急劇下降，性能變壞，這些都是目前非晶態(tài)鐵鎳基合金難以在某些方面取代坡膜合金的原因。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種既不增加零序互感器初級(jí)圈數(shù)和體積，又能避免鐵芯工作于低磁場(chǎng)強(qiáng)度，還能對(duì)鐵芯自動(dòng)消磁的漏電檢測(cè)裝置，從而使采用非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯零序互感器的漏電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)小型化和低成本，提高抗大電流沖擊特性。
本實(shí)用新型的任務(wù)是用如下方式完成的在零序互感器次級(jí)線圈上通過(guò)一高通網(wǎng)絡(luò)加入由偏磁振蕩器產(chǎn)生的交流偏磁激勵(lì)電流，該電流足以將鐵芯的工作磁場(chǎng)強(qiáng)度激勵(lì)到μ值較高區(qū)段，同時(shí)在零序互感器的次級(jí)線圈上再接入一個(gè)低通網(wǎng)絡(luò)，濾除偏磁激勵(lì)電壓，取出零序互感器檢測(cè)到的工頻漏電流信號(hào)送入放大器放大。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)敘述。


圖1是現(xiàn)有漏電流檢測(cè)裝置原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的一種原理圖。
圖3a、圖4a是表示某些鐵芯例如非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系曲線圖。
圖3b、圖4b是圖1、圖2、圖5、圖6中的電流I1的波形圖。
圖3c是圖1中的結(jié)點(diǎn)(20)的電壓V20的波形圖。
圖4c是圖2、圖5、圖6中的偏磁振蕩器(4)向零序互感器(1)的次級(jí)提供的交流偏磁激勵(lì)電流I2的波形圖。
圖4d是圖2、圖5、圖6中的電流I1和I2的等效合成電流I1＋I(xiàn)2的波形圖。
圖4e是圖2、圖5、圖6中的結(jié)點(diǎn)(10)的電壓V10的波形圖。
圖4f是圖2、圖5、圖6中的結(jié)點(diǎn)(20)的電壓V20的波形圖。
圖3、圖4中的t表示時(shí)間。
在圖1所示的現(xiàn)有漏電流檢測(cè)裝置中，有零序互感器(1)和放大器(2)，當(dāng)有漏電流I1產(chǎn)生時(shí)，在零序互感器次級(jí)上，即結(jié)點(diǎn)(20)上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓V20送入放大器(2)進(jìn)行放大，然后由(30)點(diǎn)送去控制其它部分。
當(dāng)零序互感器采用某些具有非線性H－B曲線的鐵芯，例如非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯時(shí)，參照?qǐng)D3a、圖3b、圖3c的關(guān)系可以看到，在I1較小時(shí)，零序互感器的輸出電壓V20將產(chǎn)生嚴(yán)重的交越失真如圖3C所示，若I1再減小，對(duì)應(yīng)的H－B曲線的B值幾乎為零，V20也幾乎為零，表明零序互感器這時(shí)不能正常工作。
圖2是本實(shí)用新型的一種原理圖。它有零序互感器(1)，放大器(2)，高通網(wǎng)絡(luò)(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網(wǎng)絡(luò)(5)。零序互感器(1)的次級(jí)分為兩組，分別與低通網(wǎng)絡(luò)(5)和高通網(wǎng)絡(luò)(3)相聯(lián)，偏磁振蕩器(4)通過(guò)高通網(wǎng)絡(luò)(3)向零序互感器提供交流偏磁激勵(lì)電流，低通網(wǎng)絡(luò)的另一端聯(lián)在放大器(2)的輸入端(20)，放大器(2)有輸出端(30)。
偏磁振蕩器(4)和放大器(2)可以各自獨(dú)立，也可以由一單片集成電路及其外圍元件構(gòu)成。
如上所述由于給鐵芯加入了交流偏磁激勵(lì)，構(gòu)成了偏磁式漏電流檢測(cè)裝置，這就使漏電流檢測(cè)裝置的工作狀態(tài)與現(xiàn)有技術(shù)相比發(fā)生了根本的變化。
結(jié)合圖2、圖4可以看到偏磁振蕩器(4)產(chǎn)生的振蕩信號(hào)通過(guò)高通網(wǎng)絡(luò)(3)在零序互感器(1)的次級(jí)上產(chǎn)生有如圖4c所示的等幅振蕩電流波形I2，該電流足以將鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度H激勵(lì)到H－B曲線的線性段，即鐵芯的μ＝B／H較高的區(qū)段。
零序互感器初級(jí)上的漏電流波形I1如圖4b所示。
因此對(duì)零序互感器鐵芯而言，有圖4d所示的等效于I1＋I(xiàn)2的電流波形激勵(lì)。
由圖4a、圖4d、圖4e的關(guān)系可看到，零序互感器的次級(jí)，即結(jié)節(jié)(10)上將有合成的電壓波形V10如圖4e所示，它包含有對(duì)應(yīng)于I1和I2的波形成分。V10中對(duì)應(yīng)于I1的工頻成份處在波形峰值包絡(luò)上，這些包絡(luò)對(duì)應(yīng)在鐵芯H－B曲線的線性段，因此無(wú)論I1多小都可在V10中反映出對(duì)應(yīng)的變化。
通過(guò)聯(lián)接在結(jié)點(diǎn)(10)和(20)之間的低通網(wǎng)絡(luò)(5)濾去V10中的偏磁成分，就可在放大器(2)的輸入端(20)點(diǎn)得到對(duì)應(yīng)于I1變化的工頻信號(hào)V20如圖4f所示，與圖3c比較，圖4f的V20沒(méi)有交越失真產(chǎn)生。
經(jīng)過(guò)放大器(2)放大V20，從輸出端(30)輸出檢測(cè)到的漏電流信號(hào)。
另一方面，較強(qiáng)的交流偏磁電流自然地對(duì)鐵芯進(jìn)行消磁，使大電流沖擊后鐵芯不帶有剩磁，保證了鐵芯的μ值不會(huì)急劇下降，提高了裝置的抗大電流沖擊特性圖5是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)例，它包括一個(gè)零序互感器(1)，放大器(2)，高通網(wǎng)絡(luò)(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網(wǎng)絡(luò)(5)。這里零序互感器(1)的次級(jí)用一組線圈，偏磁振蕩器(4)通過(guò)高通網(wǎng)絡(luò)(3)聯(lián)到零序互感器(1)的次級(jí)，向零序互感器(1)提供交流偏磁激勵(lì)電流。低通網(wǎng)絡(luò)(5)聯(lián)在零序互感器(1)的次級(jí)與放大器(2)的輸入端(20)之間。
圖5中高通網(wǎng)絡(luò)(3)僅用一只電容(6)構(gòu)成，低通網(wǎng)絡(luò)(5)由一只電阻(7)和一只電容(8)構(gòu)成，偏磁振蕩器(4)和放大器(2)由一單片集成電路及外圍元件構(gòu)成(9)。
圖6是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)例，通過(guò)改變高通網(wǎng)絡(luò)(3)與零序互感器(1)的次級(jí)接線位置可以與某些集成電路更好匹配。
將圖5所示電路用于一種非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯零序互感器構(gòu)成的漏電流檢測(cè)裝置上，在零序互感器初級(jí)只有一匝穿過(guò)鐵芯時(shí)，該檢測(cè)裝置的正常工作靈敏度在I1＜6mA以下，而若去掉偏磁采用圖1電路，則正常工作靈敏度在I1＞20mA以上。很多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的家用漏電保護(hù)裝置，要求靈敏度I1≤6mA。本實(shí)用新型可以很容易地以低成本的非晶態(tài)鐵鎳基合金零序互感器和通用集成電路來(lái)滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求，并實(shí)現(xiàn)小型化。
權(quán)利要求1.一種偏磁式漏電流檢測(cè)裝置，包括一個(gè)零序互感器(1)，放大器(2)，高通網(wǎng)絡(luò)(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網(wǎng)絡(luò)(5)。其特征是偏磁振蕩器(4)通過(guò)高通網(wǎng)絡(luò)(3)聯(lián)到零序互感器(1)的次級(jí)，向零序互感器(1)提供交流偏磁激勵(lì)電流，低通網(wǎng)絡(luò)(5)聯(lián)接在零序互感器(1)的次級(jí)與放大(2)器的輸入端(20)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征是所說(shuō)的零序互感器(1)的次級(jí)分為兩組，分別與低通網(wǎng)絡(luò)(5)和高通網(wǎng)絡(luò)(3)相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征是所說(shuō)的偏磁振蕩器(4)和放大器(2)由一單片集成電路及其外圍元件構(gòu)成。
專利摘要偏磁式漏電流檢測(cè)裝置包括零序互感器，偏磁振蕩器，高通網(wǎng)絡(luò)，低通網(wǎng)絡(luò)和放大器。偏磁振蕩器通過(guò)高通網(wǎng)絡(luò)向零序互感器提供交流偏磁激勵(lì)電流，使鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度工作點(diǎn)處于H—B曲線的線性段，保持高的μ值。低通網(wǎng)絡(luò)濾除偏磁激勵(lì)信號(hào)，取出零序互感器檢出的工頻漏電流信號(hào)送入放大器放大。本裝置解決了如非晶態(tài)鐵鎳基合金鐵芯在弱磁場(chǎng)條件下H—B曲線非線性造成的漏電保護(hù)裝置靈敏度低，體積大以及抗大電流沖擊特性差等問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R15/00GK2167380SQ9320644
公開(kāi)日1994年6月1日 申請(qǐng)日期1993年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月5日
發(fā)明者陳江潮 申請(qǐng)人:陳江潮