专利名称：电子设备漏电保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种漏电保护器，属低压电器，由于电子设备中非线性元件很多，它们的电压电流波形比较复杂，漏电电流的波形也较复杂，随着设备不同，负载不同，漏电位置不同，或工作状态不同，漏电电流的波形也不同，峰值因素(峰值／平均值)也不相同，漏电电流的极性和相位也会有多种情况出现。现有的漏电保护器，从检测原理上看，基本上是检测由漏电引起的磁通变化率，这样就有两个问题，一是对磁芯的导磁率变化敏感，在单极性漏电或大电流磁化以后，磁芯导磁率可能降低，使灵敏度发生变化，二是对输出电压积分以后，才同漏电电流的幅度成比例，这种对幅度敏感的保护器不能适应峰值因素变化的场合，因为对于同样有效值或平均值的漏电电流，由于峰值不一样，这种保护器将会有不同反应，这是不方便的，它使额定动作电流概念不清。
本实用新型针对以上情况提出了一种动作阀值取决于漏电电流平均值，在平均值意义上单极性漏电同交流漏电灵敏度相同，并且在漏电电流相位变动时动作灵敏度变化不大的漏电保护器，能够适应在电子电器漏电波形复杂的环境使用。
为了实现对平均值敏感和对单极性漏电有效，本实用新型采用了以下四种具体方法。
其一是让零序互感器工作在近似电流互感器状态，输出端负载阻抗较小，此时输出正比于漏电电流，积分以后则正比于漏电平均值。并且由于输出端接入阻抗比线圈感抗小的多磁芯磁导率的变化对输出的影响也就比较小了。采用线性较好的磁芯材料，绝对值电路和积分电路，使得输出控制电压正比于漏电电流的平均值，且同漏电电流极性无关。
其二是零序互感器采用具有较高微分磁导率的材料作磁芯，并且用高于电源频率的交流电偏置，使之工作在较高导磁率区，再利用频率差别选出漏电信号，用有一定Q值的50HZ滤波器完成积分和保证单极性漏电时灵敏度无方向性。
其三是采用磁调制技术，利用高导磁低矫顽，高矩形系数的磁芯材料的对称的非线性磁化特性，将由漏电电流引起的剩余磁势调制后输出，由于磁调制器工作在饱和区，因而对单向磁化不敏感，从而能解决单极性漏电问题。
其四是利用具有非线性导磁率的磁芯线圈电感量的变化，检测漏电电流的大小，由于磁性材料的对称性，不用绝对值电路就可解决两个单极性漏电方向灵敏度对称的问题，由于磁化后导磁率也可能有较大的变化，因此增加了退磁按钮，它可同试验按钮 或复位按钮联动，即在复位前退磁。
图1至图5是这四种方法的电路原理，由于电源、执行机构、接地互感器，试验开关等部分原理相同，也没有多少新的东西，故图2以后都将它们省略了，这更便于说明问题。
图1中，LLH是零序电流互感器，JDH是接地互感器，电源变压器B同D1～D4，C1C2以及稳压集成电路IC1IC2构成正负电源，IC3是一个电流－电压变换器，IC4同R4～R7D7D8构成绝对值电路，R8C7构成积分电路，SCR，J构成执行机构，D5D6是保护IC3的，D9是泄放继电器J的感生电流的，C6是隔直流电容，IC3～IC4是集成运放。
JDH在相线，零线和地之间加上一个较小的交流电压，在中线接地供电系统中(只有在这种系统漏电保护器才有意义)，当零线对地有短路故障时，也会有零序电流流过LLH，使保护器断电，避免事故扩大。
由于IC3是反相输入接法的电流－电压变换电路，其输入阻抗很低，这样，对LLH来讲，就工作在电流互感器状态了，流过R3的电流同漏电电流成比例，经过积分以后，就反映了漏电电流的平均值，IC4作为绝对值电路，当输入为负时，流向C7的电流为 ( (R6)/(R4R7) － 1/(R5) )ui，当ui为正时，流向C7的电流为 (Ui)/(R5) ，适当选取元件数值，可使输出u0＝｜ui｜，这样，电路对单极性漏电就没有方向性了。
LLH采用软磁铁氧体，线性较好，这样在磁化后磁导率的变化对输出的影响就更小了。
图2中IC1～IC4是集成运算放大器，IC1构成一个文氏电桥正弦波振荡器，经过R5供给LLH偏置R6C3构成低通滤波器，滤除偏置信号，IC2是缓冲级，IC3是有一定Q值的50HZ带通滤波器，由IC4设定控制触发电压。
在交流偏置下，LLH的等效磁导率增加，因为它在低导磁率区时间很短。这样，漏电信号迭加在偏置上，经过选频，就可取出漏电信号。由于此时导磁率较大，对50HZ的感抗较R5来得大，输出电压也正比于漏电信号，经过滤波器的积分，可输出比例于漏电电流平均值的控制信号，IC3也是将文氏桥接入正反馈回路，当环路增益不大于3时，电路不振荡，由此可构成选频放大器，调W可调节增益和Q值，有一定的Q值可保证输出信号是纯正弦波，正负峰值也对称。这样对于不同方向的单极性漏电，输出仅相差180°，而大小不变，这就保证了灵敏度的对称性。
图3中IC1输出的正弦波经变压器B送入LLH，LLH由两个用高导磁低矫顽高矩形系数材料作磁芯的零序互感器构成，将它们的输出线圈反向串联，调制正弦交流电将两个磁芯磁化到饱和，IC2是一个双T陷波器，滤掉调制信号，IC3是一个谐振在二倍调制频率上的选频放大器也即带通滤波器，D3检波，R18C8积分，IC4整定动作灵敏度。
正常时，由于磁化曲线对称，调制电流也对称，在输出端将设有二次谐波输出，当有漏电时，在两个磁芯里将以相反的方向破坏磁化曲线的对称性，使输出端有偶次谐波输出，经过选频放大，它反映了漏电电流的大小，经检波、积分，成为正比于漏电电流平均值的控制信号，由于两互感器对称，因而对两个单极性漏电方向，灵敏度是相同的。
因为两个磁芯不可能完全一致，因而有尖峰电压输出，在没有漏电时，由于对称，这个尖峰电压没有偶次谐波，由IC2陷波电路滤掉基频，可减少对二倍频滤波器的干扰。
图4电路的磁调制器同图3电路一样，只是调制用方波，检测用峰差检波，积分用50HZ带通滤波器。
图中IC1是方波振荡器，IC2作峰差检波的缓冲，IC3是带通滤波器，IC4是控制电压设定级。
由于磁调制器两磁芯不完全相同，就有一个磁芯的磁滞回线窄一点，这样它就先进入饱和，从而使输出端出现了尖峰电压，由于没有漏电时磁化曲线的对称，正负尖峰电压的大小和面积是相等的，有漏电时，对称性被破坏，输出的尖峰电压大小和面积都发生了变化，正负之间有了差值，这个差值同漏电电流成比例，因此经峰差检波以后，输出电压同漏电成比例经过选频放大器滤波、积分，成为反映漏电平均值的控制信号，相位上最多相差180°，而幅度上则没有方向性。
峰差检波器由D1D2、R1R2、C1～C3组成，工作时，由于D1D2的单向导电性，C1C2上保持互感器输出的正负峰值电压，它们之差在C3上反映出来，经IC2缓冲以后，成为漏电信号。
图5电路的LLH用非线性导磁率材料作磁芯，当漏电流使磁芯工作点偏移时，导磁率发生变化，从而电感量也发生变化，由此可检测漏电流大小，由于磁化曲线是对称的，不同极性的漏电对电感量的影响是一样的，因此它没有方向性。
图中IC1是正弦波振荡器，经过R6对L2C3回路提供一个不大的工作电流，无漏电时，电感量较小，回路失谐大，输出电压不大，经D3检波C4R10积分以后，电压不足以推动IC4，当有漏电时，电感量随工作点的偏移而增大，输出电压也增大，C4上电压也增大，电感量同漏电幅度有关，则电感上电压的积分则同漏电平均值有关，从而控制电压正比于漏电平均值。
图1至图5中，电源、控制电路和执行电路都不是很简化的，但由于它们的原理很简单，在实际应用中可根据需要另外设计，各滤波器和放大器也可根据元器件情况另外设计，并不影响各图原理的实现。
权利要求1.一种漏电保护器，主要由零序电流互感器，控制电路，保护执行机构和辅助电源组成，其特征是零序电流互感器的磁芯磁导率线性较好，且互感输出端负载阻抗不大于其感抗的三分之一，并在控制判断之前有绝对值电路和积分电路。
2.根据权利要求1所述保护器，其特征是零序电流互感器磁芯具有较高的微分磁导率，并被高于电源频率的交流电偏置，使之工作在较高导磁率区段，并且互感器输出端后面有一具有一定Q值，中心频率为50HZ的滤波器。
3.根据权利要求1所述保护器，其特征是零序电流互感器是一个磁调制器，利用磁芯材料对称的非线性特性，将由漏电流引起的剩余磁势调制后输出，经过解调积分，再判断控制。
4.根据权利要求1所述保护器，其特征是零序电流互感器是一个受漏电电流控制的可调电感，其磁芯采用非线性磁导率材料制作，利用交流电偏置，将电感量的变化转化为电信号经过积分之后再进行控制判断。
5.根据权利要求1所述控制电路，其特征是利用反相输入接法的电流一电压变换器，作为零序互感器的负载。
6.根据权利要求3所述保护器，其特征是互感器的输出经峰差检波，再通过一个具有一定Q值的，50HZ滤波器积分，最后才进行判断。
7.根据权利要求3所述保护器，其特征是零序互感器的输出经过二倍调制频率的滤波器选频，并有检波和积分电路。
8.根据权利要求4所述保护器，其特征是并联电容在互感器次级线圈上，构成LC回路，以利用偏置交流电源检测电感量的变化。
专利摘要本实用新型针对电子设备漏电电流波形比较复杂的特点，提出了一种能适应漏电电流峰值因素变化的漏电保护器。其方法是让零序电流互感器输出端接入较低的阻抗。或者利用交流电流对零序互感器偏置，或者利用磁调制技术。或者利用非线性导磁率磁芯线圈电感量的变化，在经过积分电路以后，都能达到动作阈值取决于漏电电流平均值，对单向性漏电和波形变化适应的效果，适用于电子电器环境作漏电保护。
文档编号H02H3/32GK2058791SQ8920504
公开日1990年6月27日 申请日期1989年4月29日 优先权日1989年4月29日
发明者刘豫东 申请人:刘豫东