专利名称：偏磁式漏电流检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于采用零序互感器的漏电流检测装置。
现在，弱漏电流检测装置广泛采用零序互感器，零序互感器的高μ值铁芯通常采用坡膜合金或者非晶态铁镍基合金。坡膜合金具有较好的性能指标，但成本较高。非晶态铁镍基合金成本低，在一般磁场强度下性能指标与坡膜合金相当甚至某些方面还超过，因此在一些应用领域已取代了坡膜合金。但是在弱磁场条件下，例如低于千分之三到千分之五奥斯特时非晶态铁镍基合金的μ值急剧下降，使零序互感器几乎失去功能，因此采用非晶态铁镍基合金做铁芯的零序互感器不得不增加初级圈数来提高铁芯工作的磁场强度，而这又必须增加铁芯及零序互感器的尺寸来满足绕线空间，这就抵消掉了一部分成本优势。更重要的是在很多对体积有限制的场合，例如标准尺寸的漏电保护插座等，根本就容纳不下大的尺寸。另外，由于矫顽力的原因，大电流冲击后的微弱剩磁，使非晶态铁镍基合金铁芯的μ值急剧下降，性能变坏，这些都是目前非晶态铁镍基合金难以在某些方面取代坡膜合金的原因。
本实用新型的任务是提供一种既不增加零序互感器初级圈数和体积，又能避免铁芯工作于低磁场强度，还能对铁芯自动消磁的漏电检测装置，从而使采用非晶态铁镍基合金铁芯零序互感器的漏电保护装置实现小型化和低成本，提高抗大电流冲击特性。
本实用新型的任务是用如下方式完成的在零序互感器次级线圈上通过一高通网络加入由偏磁振荡器产生的交流偏磁激励电流，该电流足以将铁芯的工作磁场强度激励到μ值较高区段，同时在零序互感器的次级线圈上再接入一个低通网络，滤除偏磁激励电压，取出零序互感器检测到的工频漏电流信号送入放大器放大。
以下结合附图对本实用新型进行详细叙述。
图1是现有漏电流检测装置原理图。
图2是本实用新型的一种原理图。
图3a、图4a是表示某些铁芯例如非晶态铁镍基合金铁芯的磁场强度H与磁感应强度B的关系曲线图。
图3b、图4b是图1、图2、图5、图6中的电流I1的波形图。
图3c是图1中的结点(20)的电压V20的波形图。
图4c是图2、图5、图6中的偏磁振荡器(4)向零序互感器(1)的次级提供的交流偏磁激励电流I2的波形图。
图4d是图2、图5、图6中的电流I1和I2的等效合成电流I1＋I2的波形图。
图4e是图2、图5、图6中的结点(10)的电压V10的波形图。
图4f是图2、图5、图6中的结点(20)的电压V20的波形图。
图3、图4中的t表示时间。
在图1所示的现有漏电流检测装置中，有零序互感器(1)和放大器(2)，当有漏电流I1产生时，在零序互感器次级上，即结点(20)上就会产生感应电压V20送入放大器(2)进行放大，然后由(30)点送去控制其它部分。
当零序互感器采用某些具有非线性H－B曲线的铁芯，例如非晶态铁镍基合金铁芯时，参照图3a、图3b、图3c的关系可以看到，在I1较小时，零序互感器的输出电压V20将产生严重的交越失真如图3C所示，若I1再减小，对应的H－B曲线的B值几乎为零，V20也几乎为零，表明零序互感器这时不能正常工作。
图2是本实用新型的一种原理图。它有零序互感器(1)，放大器(2)，高通网络(3)，偏磁振荡器(4)，低通网络(5)。零序互感器(1)的次级分为两组，分别与低通网络(5)和高通网络(3)相联，偏磁振荡器(4)通过高通网络(3)向零序互感器提供交流偏磁激励电流，低通网络的另一端联在放大器(2)的输入端(20)，放大器(2)有输出端(30)。
偏磁振荡器(4)和放大器(2)可以各自独立，也可以由一单片集成电路及其外围元件构成。
如上所述由于给铁芯加入了交流偏磁激励，构成了偏磁式漏电流检测装置，这就使漏电流检测装置的工作状态与现有技术相比发生了根本的变化。
结合图2、图4可以看到偏磁振荡器(4)产生的振荡信号通过高通网络(3)在零序互感器(1)的次级上产生有如图4c所示的等幅振荡电流波形I2，该电流足以将铁芯的磁场强度H激励到H－B曲线的线性段，即铁芯的μ＝B／H较高的区段。
零序互感器初级上的漏电流波形I1如图4b所示。
因此对零序互感器铁芯而言，有图4d所示的等效于I1＋I2的电流波形激励。
由图4a、图4d、图4e的关系可看到，零序互感器的次级，即结节(10)上将有合成的电压波形V10如图4e所示，它包含有对应于I1和I2的波形成分。V10中对应于I1的工频成份处在波形峰值包络上，这些包络对应在铁芯H－B曲线的线性段，因此无论I1多小都可在V10中反映出对应的变化。
通过联接在结点(10)和(20)之间的低通网络(5)滤去V10中的偏磁成分，就可在放大器(2)的输入端(20)点得到对应于I1变化的工频信号V20如图4f所示，与图3c比较，图4f的V20没有交越失真产生。
经过放大器(2)放大V20，从输出端(30)输出检测到的漏电流信号。
另一方面，较强的交流偏磁电流自然地对铁芯进行消磁，使大电流冲击后铁芯不带有剩磁，保证了铁芯的μ值不会急剧下降，提高了装置的抗大电流冲击特性图5是本实用新型的一个实例，它包括一个零序互感器(1)，放大器(2)，高通网络(3)，偏磁振荡器(4)，低通网络(5)。这里零序互感器(1)的次级用一组线圈，偏磁振荡器(4)通过高通网络(3)联到零序互感器(1)的次级，向零序互感器(1)提供交流偏磁激励电流。低通网络(5)联在零序互感器(1)的次级与放大器(2)的输入端(20)之间。
图5中高通网络(3)仅用一只电容(6)构成，低通网络(5)由一只电阻(7)和一只电容(8)构成，偏磁振荡器(4)和放大器(2)由一单片集成电路及外围元件构成(9)。
图6是本实用新型的另一个实例，通过改变高通网络(3)与零序互感器(1)的次级接线位置可以与某些集成电路更好匹配。
将图5所示电路用于一种非晶态铁镍基合金铁芯零序互感器构成的漏电流检测装置上，在零序互感器初级只有一匝穿过铁芯时，该检测装置的正常工作灵敏度在I1＜6mA以下，而若去掉偏磁采用图1电路，则正常工作灵敏度在I1＞20mA以上。很多国际标准的家用漏电保护装置，要求灵敏度I1≤6mA。本实用新型可以很容易地以低成本的非晶态铁镍基合金零序互感器和通用集成电路来满足国际标准要求，并实现小型化。
权利要求1.一种偏磁式漏电流检测装置，包括一个零序互感器(1)，放大器(2)，高通网络(3)，偏磁振荡器(4)，低通网络(5)。其特征是偏磁振荡器(4)通过高通网络(3)联到零序互感器(1)的次级，向零序互感器(1)提供交流偏磁激励电流，低通网络(5)联接在零序互感器(1)的次级与放大(2)器的输入端(20)之间。
2.根据权利要求1的装置，其特征是所说的零序互感器(1)的次级分为两组，分别与低通网络(5)和高通网络(3)相联。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征是所说的偏磁振荡器(4)和放大器(2)由一单片集成电路及其外围元件构成。
专利摘要偏磁式漏电流检测装置包括零序互感器，偏磁振荡器，高通网络，低通网络和放大器。偏磁振荡器通过高通网络向零序互感器提供交流偏磁激励电流，使铁芯的磁场强度工作点处于H—B曲线的线性段，保持高的μ值。低通网络滤除偏磁激励信号，取出零序互感器检出的工频漏电流信号送入放大器放大。本装置解决了如非晶态铁镍基合金铁芯在弱磁场条件下H—B曲线非线性造成的漏电保护装置灵敏度低，体积大以及抗大电流冲击特性差等问题。
文档编号G01R15/00GK2167380SQ9320644
公开日1994年6月1日 申请日期1993年3月5日 优先权日1993年3月5日
发明者陈江潮 申请人:陈江潮