專利名稱：差動(dòng)電流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到結(jié)合電力系統(tǒng)應(yīng)用的控制電路，特別涉及到這樣的控制電路，它響應(yīng)于沿電力導(dǎo)體不同位置電流的差值。
一般在商用飛機(jī)上可遇到的恒速驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)，將一臺(tái)發(fā)電機(jī)通過(guò)液力傳動(dòng)耦連到飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，並以恒速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，使其產(chǎn)生恒頻輸出電壓?？勺兯俸泐l(VSCF)電力系統(tǒng)包括一個(gè)直接耦連到發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)，因而發(fā)電機(jī)被以可變速度驅(qū)動(dòng)。這個(gè)發(fā)電機(jī)的變頻輸出被電氣轉(zhuǎn)換成恒頻輸出。最好用可變速恒頻電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有裝備恒速驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)改型。改型的成功關(guān)鍵在于VSCF系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可直接替換現(xiàn)有的恒速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這就消除了飛機(jī)布線的改變以及任何其它系統(tǒng)元件的變更。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，VSCF轉(zhuǎn)換器及其控制應(yīng)裝在與發(fā)電機(jī)相同的外殼內(nèi)，且將一個(gè)發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元放置在靠近系統(tǒng)負(fù)荷。
差動(dòng)保護(hù)電路監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中不同位置的電流並當(dāng)電流差值超過(guò)某預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生一種控制信號(hào)以使電壓源解除激勵(lì)，這是已知的技術(shù)。如美國(guó)專利4，173，774號(hào)所述，其典型的差動(dòng)保護(hù)電路包括兩個(gè)電流互感器，它們響應(yīng)于電力導(dǎo)體中的電流並連成一個(gè)環(huán)路?？缭陔娏骰ジ衅鲀啥酥辽龠B接一個(gè)負(fù)載電阻，並在互感器兩端產(chǎn)生的電壓極性是這樣的如果通過(guò)兩個(gè)互感器流過(guò)同樣的電流，跨負(fù)載電阻兩端就不產(chǎn)生電壓。如果在兩個(gè)互感器之間的電力導(dǎo)體上發(fā)生故障，跨負(fù)載電阻兩端就產(chǎn)生電壓。有一個(gè)控制電路檢測(cè)這個(gè)電壓的出現(xiàn)，並作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，例如，截止電源或?qū)㈦娏?dǎo)體與負(fù)荷斷開(kāi)。
在用來(lái)替換一個(gè)恒速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的VSCF飛機(jī)電力系統(tǒng)中采用的一個(gè)差動(dòng)保護(hù)電路，應(yīng)對(duì)VSCF系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元二者都檢測(cè)故障，這種檢測(cè)由于這樣的事實(shí)而復(fù)雜了接近VSCF系統(tǒng)的地電位可能不同于接近于發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元地電位，這是因?yàn)樵陲w機(jī)結(jié)構(gòu)中共模電壓的緣故。另外，由于雷擊而會(huì)使飛機(jī)結(jié)構(gòu)引入很高的電壓。因此就希望研究出一種差動(dòng)保護(hù)電路，它能工作于替換一個(gè)恒速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的VSCF系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一種差動(dòng)保護(hù)電路包括一對(duì)電流互感器，其中每個(gè)都具有一個(gè)二次線圈，並感應(yīng)耦合到電力系統(tǒng)的一個(gè)電力導(dǎo)體。這兩個(gè)線圈電氣上串連在一個(gè)回路中而互相反向排列。每個(gè)二次線圈都電氣並連一個(gè)電阻。控制電路被連接成當(dāng)電流互感器檢測(cè)到電流差值時(shí)接收電阻兩端產(chǎn)生的電壓信號(hào)。控制電路之一利用在一個(gè)電流互感器上的隔離線圈與該電流互感器回路隔離開(kāi)。這就消除了誤跳閘，該誤跳閘可能由于在VSCF位置接地的系統(tǒng)和在發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元位置處接地的系統(tǒng)之電位差造成的。
從以下結(jié)合附圖
僅作為舉例示出的較佳實(shí)施例的描述，可更易明了本發(fā)明，其中唯一的附圖是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)電路的示意圖。
如附圖所示，用標(biāo)號(hào)10總體標(biāo)示VSCF電力系統(tǒng)，它包括一個(gè)電源12，該電源包括一個(gè)變速發(fā)電機(jī)和一個(gè)轉(zhuǎn)換器，用于將發(fā)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為一個(gè)恒頻交流輸出，還有一個(gè)發(fā)電機(jī)控制單元14。典型的發(fā)電機(jī)控制單元還包括與本發(fā)明無(wú)關(guān)的其它電路，所以在附圖上未示出。電源在多相電力母線上的一個(gè)電力導(dǎo)體16上生成一個(gè)恒頻交流輸出電壓，該導(dǎo)體通過(guò)一個(gè)接觸器20連到負(fù)荷18。一個(gè)就地的或第一個(gè)電流互感器22設(shè)置在電源附近，以檢測(cè)在電力母線11上一個(gè)導(dǎo)體中的電流，該電流互感器包括第一個(gè)二次線圈24和第二個(gè)二次線圈26。第一個(gè)負(fù)載電阻28跨接在互感器22的二次線圈24的兩端。第二個(gè)電流互感器30與第一電流互感器一樣耦合到同一電力導(dǎo)體，且包括第一個(gè)二次線圈32。負(fù)載電阻34在電氣上跨接在互感器30的二次線圈兩端?；ジ衅骶€圈24和32在電氣上反向排列地串接成一個(gè)這樣的回路如果在電力導(dǎo)體中流同樣的電流，則在負(fù)載電阻28和34兩端不生成電壓。但是，如果故障發(fā)生在電流互感器之間，則在負(fù)載電阻兩端就產(chǎn)生電壓?？珉娮?4兩端產(chǎn)生的電壓由發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元36檢測(cè)，該控制單元包括按已知技術(shù)構(gòu)成的控制電路，由它產(chǎn)生合適的動(dòng)作，諸如斷開(kāi)接觸器20，將負(fù)荷從電力母線上去掉。
由于遠(yuǎn)方的地38電位與就地者40電位不同，則在發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元36中的差動(dòng)保護(hù)電路和在VSCF系統(tǒng)的就地發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)電路42之間需要隔離，這種隔離是靠互感器線圈26提供的。另一個(gè)電阻44和一個(gè)二極管46電氣連接到線圈26兩端。二極管將一個(gè)來(lái)自線圈26的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波直流信號(hào)，用于控制單元14中的檢測(cè)電路。饋通電容48和50設(shè)在包括發(fā)電機(jī)控制單元14的電磁屏蔽內(nèi)。
為了使電阻44影響最小，其阻值要足夠大，例如大于電阻28阻值的100倍。假設(shè)線圈24、26和32的匝數(shù)相同，則跨過(guò)線圈26兩端產(chǎn)生的電壓等于跨電阻28兩端電壓加上線圈24的IR降。于是，當(dāng)減小線圈24電阻時(shí)，附加線圈兩端的電壓就接近電阻28兩端的電壓。對(duì)電路的分析表明，對(duì)于可接受的在線圈24中最不利情況下的IR降以及在電力導(dǎo)體中最大的預(yù)期的電流，差動(dòng)保護(hù)電路42不會(huì)發(fā)生誤跳閘。
由于差動(dòng)保護(hù)回路提供了將VSCF系統(tǒng)從電力母線去除的快速斷開(kāi)功能，能用它提供在電流互感器之間發(fā)生故障以外的原因所需要的斷開(kāi)功能。為了這個(gè)原因，可以在發(fā)電機(jī)控制單元中采用一個(gè)現(xiàn)有的微處理機(jī)去激勵(lì)一個(gè)互感器而構(gòu)成一個(gè)振蕩器52，用于產(chǎn)生一個(gè)交流信號(hào)，例如12千赫，以使發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)方控制單元中的差動(dòng)保護(hù)電路跳開(kāi)接觸器20。選擇12千赫頻率對(duì)于降低在振蕩器中互感器的尺寸是足夠高的，而又足夠低，所以不需要高頻半導(dǎo)體。
利用在互感器22上的第二個(gè)線圈提供在發(fā)電機(jī)控制單元14和差動(dòng)保護(hù)回路之間的隔離，本發(fā)明就避免了應(yīng)用單獨(dú)隔離變壓器或其它的隔離設(shè)備，如差動(dòng)放大器或光耦合器。
盡管按照其較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了敘述，但很明顯，對(duì)技術(shù)熟練的人員可作出各種變化而不脫離本發(fā)明范圍。例如，雖然在較佳實(shí)施例的差動(dòng)保護(hù)回路中采用了兩個(gè)負(fù)載電阻28和34，但這些電阻可以換為等效阻值的負(fù)載電阻。如果電阻28和34各為800歐，則它們可各換為一個(gè)400歐電阻。因此意在使所附的權(quán)利要求覆蓋這些變更。
權(quán)利要求
1.一種差動(dòng)保護(hù)電路包括具有第一個(gè)線圈24的第一個(gè)電流互感器22，該線圈在第一個(gè)位置感應(yīng)耦合到一個(gè)電力導(dǎo)體；具有第一個(gè)線圈32的第二個(gè)電流互感器30，該線圈在與上述第一位置離開(kāi)的第二個(gè)位置感應(yīng)耦合到所述電力導(dǎo)體；所述第一個(gè)和第二個(gè)電流互感器的所述各自第一個(gè)線圈在電氣上互相反向排列在串連在一個(gè)回路中；第一個(gè)電阻28電氣上與所述第一和第二電流互感器的第一線圈並聯(lián)；以及第一個(gè)控制裝置36，用于響應(yīng)于跨在所述第一個(gè)電阻兩端的第一個(gè)電壓信號(hào)將一個(gè)電路截止；其特征在于在所述第一個(gè)電流互感器上的第二個(gè)線圈26，以及第二個(gè)控制裝置42，用于響應(yīng)所述第二個(gè)線圈兩端的第二個(gè)電壓信號(hào)將所述電路截止。
2.如權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其特征還在于接在所述第一個(gè)電流互感器的所述第二個(gè)線圈兩端的第二個(gè)電阻44，所述第二個(gè)控制裝置跨接在所述第二個(gè)電阻兩端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其中所述第二個(gè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于所述第一個(gè)電阻的阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其中在所述第一個(gè)電流互感器的所述第一個(gè)線圈的匝數(shù)等于所述第一個(gè)電流互感器的所述第二個(gè)線圈的匝數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所以的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其中所述第一個(gè)電流互感器的所述第一個(gè)線圈的匝數(shù)等于所述第二個(gè)電流互感器的所述第一個(gè)線圈的匝數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其特征在于裝置52向所述第二個(gè)線圈輸送一個(gè)交流信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)電路，其特征在于第二個(gè)電阻34在電氣上與所述第一個(gè)電阻並連。
全文摘要
一種差動(dòng)保護(hù)電路包括一對(duì)電流互感器22、30，每個(gè)都有一個(gè)二次線圈24、32，且在一個(gè)電力導(dǎo)體16的不同位置感應(yīng)耦合。二互感器的二次線圈以反向排列地在電氣上串連在一個(gè)回路中。電阻28、34各與一個(gè)互感器二次線圈并連?？刂齐娐?6接成能檢測(cè)電阻兩端的電壓信號(hào)，并當(dāng)檢測(cè)電壓達(dá)一預(yù)定值時(shí)給出合適動(dòng)作?；ジ衅髦坏母郊泳€圈26供作該回路和控制電路之一間的隔離，以防止差動(dòng)保護(hù)電路42的誤跳閘。
文檔編號(hào)H02H3/28GK1054856SQ9110144
公開(kāi)日1991年9月25日 申請(qǐng)日期1991年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月9日
發(fā)明者萊蘭德·路易斯·克斯勒 申請(qǐng)人:西屋電氣公司