專利名稱：偏磁式漏電流檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于采用零序互感器的漏電流檢測裝置。
現在，弱漏電流檢測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鐵鎳基合金。坡膜合金具有較好的性能指標，但成本較高。非晶態鐵鎳基合金成本低，在一般磁場強度下性能指標與坡膜合金相當甚至某些方面還超過，因此在一些應用領域已取代了坡膜合金。但是在弱磁場條件下，例如低于千分之三到千分之五奧斯特時非晶態鐵鎳基合金的μ值急劇下降，使零序互感器幾乎失去功能，因此采用非晶態鐵鎳基合金做鐵芯的零序互感器不得不增加初級圈數來提高鐵芯工作的磁場強度，而這又必須增加鐵芯及零序互感器的尺寸來滿足繞線空間，這就抵消掉了一部分成本優勢。更重要的是在很多對體積有限制的場合，例如標準尺寸的漏電保護插座等，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鐵鎳基合金難以在某些方面取代坡膜合金的原因。
本實用新型的任務是提供一種既不增加零序互感器初級圈數和體積，又能避免鐵芯工作于低磁場強度，還能對鐵芯自動消磁的漏電檢測裝置，從而使采用非晶態鐵鎳基合金鐵芯零序互感器的漏電保護裝置實現小型化和低成本，提高抗大電流沖擊特性。
本實用新型的任務是用如下方式完成的在零序互感器次級線圈上通過一高通網絡加入由偏磁振蕩器產生的交流偏磁激勵電流，該電流足以將鐵芯的工作磁場強度激勵到μ值較高區段，同時在零序互感器的次級線圈上再接入一個低通網絡，濾除偏磁激勵電壓，取出零序互感器檢測到的工頻漏電流信號送入放大器放大。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細敘述。


圖1是現有漏電流檢測裝置原理圖。
圖2是本實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鐵鎳基合金鐵芯的磁場強度H與磁感應強度B的關系曲線圖。
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中的結點(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)的次級提供的交流偏磁激勵電流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＋I2的波形圖。
圖4e是圖2、圖5、圖6中的結點(10)的電壓V10的波形圖。
圖4f是圖2、圖5、圖6中的結點(20)的電壓V20的波形圖。
圖3、圖4中的t表示時間。
在圖1所示的現有漏電流檢測裝置中，有零序互感器(1)和放大器(2)，當有漏電流I1產生時，在零序互感器次級上，即結點(20)上就會產生感應電壓V20送入放大器(2)進行放大，然后由(30)點送去控制其它部分。
當零序互感器采用某些具有非線性H－B曲線的鐵芯，例如非晶態鐵鎳基合金鐵芯時，參照圖3a、圖3b、圖3c的關系可以看到，在I1較小時，零序互感器的輸出電壓V20將產生嚴重的交越失真如圖3C所示，若I1再減小，對應的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不能正常工作。
圖2是本實用新型的一種原理圖。它有零序互感器(1)，放大器(2)，高通網絡(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網絡(5)。零序互感器(1)的次級分為兩組，分別與低通網絡(5)和高通網絡(3)相聯，偏磁振蕩器(4)通過高通網絡(3)向零序互感器提供交流偏磁激勵電流，低通網絡的另一端聯在放大器(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)可以各自獨立，也可以由一單片集成電路及其外圍元件構成。
如上所述由于給鐵芯加入了交流偏磁激勵，構成了偏磁式漏電流檢測裝置，這就使漏電流檢測裝置的工作狀態與現有技術相比發生了根本的變化。
結合圖2、圖4可以看到偏磁振蕩器(4)產生的振蕩信號通過高通網絡(3)在零序互感器(1)的次級上產生有如圖4c所示的等幅振蕩電流波形I2，該電流足以將鐵芯的磁場強度H激勵到H－B曲線的線性段，即鐵芯的μ＝B／H較高的區段。
零序互感器初級上的漏電流波形I1如圖4b所示。
因此對零序互感器鐵芯而言，有圖4d所示的等效于I1＋I2的電流波形激勵。
由圖4a、圖4d、圖4e的關系可看到，零序互感器的次級，即結節(10)上將有合成的電壓波形V10如圖4e所示，它包含有對應于I1和I2的波形成分。V10中對應于I1的工頻成份處在波形峰值包絡上，這些包絡對應在鐵芯H－B曲線的線性段，因此無論I1多小都可在V10中反映出對應的變化。
通過聯接在結點(10)和(20)之間的低通網絡(5)濾去V10中的偏磁成分，就可在放大器(2)的輸入端(20)點得到對應于I1變化的工頻信號V20如圖4f所示，與圖3c比較，圖4f的V20沒有交越失真產生。
經過放大器(2)放大V20，從輸出端(30)輸出檢測到的漏電流信號。
另一方面，較強的交流偏磁電流自然地對鐵芯進行消磁，使大電流沖擊后鐵芯不帶有剩磁，保證了鐵芯的μ值不會急劇下降，提高了裝置的抗大電流沖擊特性圖5是本實用新型的一個實例，它包括一個零序互感器(1)，放大器(2)，高通網絡(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網絡(5)。這里零序互感器(1)的次級用一組線圈，偏磁振蕩器(4)通過高通網絡(3)聯到零序互感器(1)的次級，向零序互感器(1)提供交流偏磁激勵電流。低通網絡(5)聯在零序互感器(1)的次級與放大器(2)的輸入端(20)之間。
圖5中高通網絡(3)僅用一只電容(6)構成，低通網絡(5)由一只電阻(7)和一只電容(8)構成，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成(9)。
圖6是本實用新型的另一個實例，通過改變高通網絡(3)與零序互感器(1)的次級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鐵鎳基合金鐵芯零序互感器構成的漏電流檢測裝置上，在零序互感器初級只有一匝穿過鐵芯時，該檢測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。很多國際標準的家用漏電保護裝置，要求靈敏度I1≤6mA。本實用新型可以很容易地以低成本的非晶態鐵鎳基合金零序互感器和通用集成電路來滿足國際標準要求，并實現小型化。
權利要求1.一種偏磁式漏電流檢測裝置，包括一個零序互感器(1)，放大器(2)，高通網絡(3)，偏磁振蕩器(4)，低通網絡(5)。其特征是偏磁振蕩器(4)通過高通網絡(3)聯到零序互感器(1)的次級，向零序互感器(1)提供交流偏磁激勵電流，低通網絡(5)聯接在零序互感器(1)的次級與放大(2)器的輸入端(20)之間。
2.根據權利要求1的裝置，其特征是所說的零序互感器(1)的次級分為兩組，分別與低通網絡(5)和高通網絡(3)相聯。
3.根據權利要求1或2的裝置，其特征是所說的偏磁振蕩器(4)和放大器(2)由一單片集成電路及其外圍元件構成。
專利摘要偏磁式漏電流檢測裝置包括零序互感器，偏磁振蕩器，高通網絡，低通網絡和放大器。偏磁振蕩器通過高通網絡向零序互感器提供交流偏磁激勵電流，使鐵芯的磁場強度工作點處于H—B曲線的線性段，保持高的μ值。低通網絡濾除偏磁激勵信號，取出零序互感器檢出的工頻漏電流信號送入放大器放大。本裝置解決了如非晶態鐵鎳基合金鐵芯在弱磁場條件下H—B曲線非線性造成的漏電保護裝置靈敏度低，體積大以及抗大電流沖擊特性差等問題。
文檔編號G01R15/00GK2167380SQ9320644
公開日1994年6月1日 申請日期1993年3月5日 優先權日1993年3月5日
發明者陳江潮 申請人:陳江潮