專利名稱:配備電流互感器的繼電器的制作方法
本發(fā)明涉及繼電器，特別涉及配備電流互感器的繼電器。要求動作電流值小的場合(例如觸電保安器、漏電繼電器、接地繼電器等)，必須采用靈敏繼電器;而靈敏繼電器的動作電流，須取自電流互感器的付邊，即電流互感器付邊的額定電流須為非標(biāo)準(zhǔn)值，電流互感器須為非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品;此外，動作值還以電流互感器原邊的故障值表示-電流互感器與靈敏繼電器是不可分割的部件，設(shè)計或制造時，須同時考慮這兩部件。
上述繼電器(不論用于單相或三相電路)，皆以各線圈磁勢之差值，作為電流互感器的原邊磁勢F1。既然動作電流小，(它與線圈匝數(shù)的乘積為F1)F1就小。很小的F1導(dǎo)致電流互感器鐵心的磁導(dǎo)率甚低，為獲得一定值磁密B，須磁強H大，較大的HL消耗掉F1中可觀的比例，F(xiàn)1減去勵磁分量后，變換為付邊磁勢F2;也就是由于鐵心磁導(dǎo)率低，引起F2與F1的比值低。就靈敏繼電器而言，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，具有氣隙或彈簧，且無“磁力放大”環(huán)節(jié)(磁力放大環(huán)節(jié)詳下)，難以進(jìn)一步提高靈敏度;因氣隙或彈簧都使磁鐵釋放所須的安匝大，即靈敏度的提高受到限制。靈敏度不能提高，產(chǎn)品的外形尺寸與成本就不能進(jìn)一步降低。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)見1.歐洲專利公約EP42056B號專利;2.中國科學(xué)技術(shù)情報研究所重慶分所國外觸電保安器，第145頁;3.同書，第120頁。
本發(fā)明的任務(wù)在于1.磁化電流互感器的鐵心，提高其磁導(dǎo)率。該鐵心磁化用三種部件，它們分別是交流線圈、直流線圈、永久磁鐵。2.改進(jìn)靈敏繼電器的結(jié)構(gòu)，提高其靈敏度。3.設(shè)計“磁力放大”環(huán)節(jié)，供必要時進(jìn)一步提高靈敏度。
實現(xiàn)上述任務(wù)的各方案對應(yīng)如下1.鐵心磁化①用交流線圈A、三相的每相用鐵心、電阻、電流互感器原邊、磁化線圈各一，串接電阻的磁化線圈，其繞法及電源與原邊相同，各磁化線圈接成Y形。B、單相的用鐵心、磁化線圈二組。兩磁化線圈的匝數(shù)相等，兩磁化線圈串接后再串接電阻，接通電流互感器的電源。電流互感器的原、副邊，總繞在二組鐵心上(也可原邊分繞在兩鐵心上)。②用直流線圈直流線圈的繞法與電流互感器的副邊相同，其電源可以是以下之一A.電池;B.交流電源經(jīng)整流，穩(wěn)壓成為直流電源，例如交流電源經(jīng)二極管、電容器構(gòu)成迴路，該電容器與串有電阻的穩(wěn)壓管支路并聯(lián)，磁化線圈與穩(wěn)壓管并聯(lián)。C、交流電源整流后對電流浮充，電池作為電源，例如二極管、電阻、電池各一只，三者串聯(lián)，接上交流電源;B、C中所述的交流電源。可取自變壓器的副邊，也可取自分壓電阻。③用永久磁鐵磁化鐵心。永久磁鐵的形狀可以是以下之一A.空心圓柱體，且甲.圓柱體的平面上有兩凸起平面，該凸起平面分別為N極與S極，N、S極緊靠鐵心的相應(yīng)平面;乙.圓柱體的一端端部，向半徑較小的方向、延伸出兩水平塊，水平塊的內(nèi)平面為N極與S極，N、S極緊靠鐵心的相應(yīng)平面;丙.圓柱體的一端端部，向半徑較大的方向、延伸出兩水平塊，水平塊的上表面為N極與S極，鐵心置于水平塊上;丁.上述甲、乙、丙所述N、S極的極面形狀，可以為扇形，扇形的圓心與鐵心的圓心重合;戊、圓柱體的內(nèi)表面有兩凸出塊，凸出塊的內(nèi)表面為N極與S極，鐵心置永久磁鐵的內(nèi)層;己、圓柱體的外表面有兩凸出塊，凸出塊的外表面為N極與S極，鐵心置于永久磁鐵的外層。B、永久磁鐵為條狀，其兩端的平面為N極與S極，它們分別與環(huán)形鐵心兩端引出帶的表面接觸。C、永久磁鐵為條狀，兩端為N極與S極，兩極表面可以是平面、也可以是圓柱面，永久磁鐵置鐵心內(nèi)。D、永久磁鐵的形狀，是上述各種的組合與變化例1、永久磁鐵為馬蹄形，例2、鐵心上下，各用一塊永久磁鐵。例3、凸塊的數(shù)量為4或6，各凸塊為磁極，N、S相間。例4、戊、己的極面為圓柱面或平面。-上述所有磁化方法，均以鐵心的磁導(dǎo)率＝(0.8～1.2)最大磁導(dǎo)率、或等于(0.95～1.05)最大磁導(dǎo)率為目的。2.靈敏繼電器的兩種結(jié)構(gòu)兩結(jié)構(gòu)共同的特點是①具有一只磁旁路件、鐵心、銜鐵。(一只至二只)繞在鐵心上的線圈、(一只至三只)永久磁鐵(其形狀為一形或∏形、或H形)，在銜鐵的一側(cè)鐵心靠近銜鐵、(一只)永久磁鐵的一側(cè)為鐵心，另一側(cè)為磁旁路件;②銜鐵閉合時緊貼鐵心的極面;③可以加裝“磁力放大”環(huán)節(jié);④銜鐵的另一側(cè)，可設(shè)一只永久磁鐵，以增大銜鐵打開時的觸點壓力，也可不裝設(shè);⑤銜鐵可裝設(shè)磁性軸承(由兩只磁性相同，形狀分別為“凹”、“凸”圓錐面的永久磁鐵組成;其圓錐角30°～60°)，也可不裝設(shè);⑥觸點可用舌簧接點，也可用裝在銜鐵上的普通接點。兩結(jié)構(gòu)不同之處是第①種永久磁鐵可用一只;銜鐵可以是一形，也可以是L形;磁旁路件可以是一個另件，也可以與鐵心合成一個另件;磁旁路件、永久磁鐵、鐵心，三者的裝設(shè)可裝在一個平面上、也可裝在兩個平面上(磁旁路件與永久磁鐵在一個平面上)、也可裝在三個平面上。第②種具有(與電橋電路相仿的磁路，稱之)“磁橋”，兩只線圈分別纏繞在磁橋的相應(yīng)邊上(也可用一只線圈)，銜鐵為L形或一形;上述鐵心即磁橋不平衡時，磁通流經(jīng)的磁路;磁旁路件由磁橋的磁路兼任，磁旁路件可有凸塊，也可無凸塊;上述永久磁鐵與磁橋之間有氣隙，永久磁鐵的形狀可以是一形，也可以是∏形，也可以是H形的。-這兩種結(jié)構(gòu)更為靈敏的原因①交流電流的某個流向時，線圈產(chǎn)生的磁勢阻礙永久磁鐵的磁通流經(jīng)銜鐵，則永久磁鐵的磁通，大部流經(jīng)磁旁路件，氣隙的隙阻大，永久磁鐵流出的總磁通可認(rèn)為不變，把銜鐵中磁通削減至相等的數(shù)值，有磁旁路時，只需線圈產(chǎn)生更小的磁勢。②銜鐵不受彈簧力作用，吸持銜鐵所需的永久磁鐵的磁通更小。第②種結(jié)構(gòu)，線圈中有減磁電流時，鐵心中還有磁橋磁勢產(chǎn)生的磁通，協(xié)同減少“吸持銜鐵的磁通”，3.磁力放大環(huán)節(jié)一只至二只永久磁鐵(其形狀可以是一形、也可以是∏形、也可以是H形)，通過其鐵心一側(cè)吸持銜鐵(稱為“本級銜鐵”)，另一側(cè)靠近被靈敏繼電器吸合的銜鐵(稱為上級銜鐵)。該永久磁鐵通過氣隙，可向兩側(cè)供給磁通。當(dāng)上級銜鐵落下后，該側(cè)磁阻驟降，引起另一側(cè)磁通驟降，以致不能繼續(xù)吸持而落下。本級銜鐵落下后的保持(本級打開狀態(tài)的)力，應(yīng)大于上級銜鐵落下后的保持力，因此稱為“磁力放大”，磁力放大的過程，實質(zhì)上是釋放出(當(dāng)初把兩銜鐵置于動作前狀態(tài))磁場中所貯能量的過程。若欲靈敏繼電器的上級銜鐵不裝設(shè)動觸點(減輕其重量)-或采用舌簧接點時降低磁通變動值(舌簧接點位于鐵心之間的中心)-從而提高靈敏度，可加裝磁力放大環(huán)節(jié)，觸點所需更大的力或更大的磁通，由磁力放大環(huán)節(jié)提供。本級銜鐵可裝磁性軸承(其結(jié)構(gòu)見前)，也可不裝。
上述三個方面(鐵心磁化、靈敏繼電器結(jié)構(gòu)改進(jìn)、磁力放大環(huán)節(jié))中，任取一項措施，均可提高靈敏度或節(jié)省材料，從而降低成本與外形尺寸。
附圖表示出本發(fā)明的實施例。圖1至圖14表示鐵心磁化(圖中方框內(nèi)的標(biāo)號1-電流互感器，2-靈敏繼電器)。圖15至圖21是靈敏繼電器的各例;圖22至圖25為其磁力放大環(huán)節(jié)。用兩個視圖表示同一結(jié)構(gòu)的有圖1及圖2;圖3及圖4;圖5及圖6;圖20及圖21。為對照前述內(nèi)容與圖號，并統(tǒng)一說明圖中標(biāo)號的含義，列表于下。
電流互感器鐵心磁化方式
靈敏繼電器及其磁力放大環(huán)節(jié)(注1)
注1、不加磁力放大環(huán)節(jié)時，觸點及其有關(guān)結(jié)構(gòu)，參照磁力放大環(huán)節(jié)。
注2、圖中標(biāo)號10是永久磁鐵，上文稱它為“磁橋磁勢”;圖16至18，相對應(yīng)的形狀，引用于磁橋中。圖11中a、b兩點，是浮充的接線點，圖12、13中c、d兩點，供給交流電源。
磁力放大環(huán)節(jié)的永久磁鐵所貯磁能，應(yīng)比靈敏繼電器中所貯的磁能大，且兩銜鐵的氣隙恰當(dāng)。為保證永久磁鐵的剩余磁密Br，各永久磁鐵充磁時，只能組成串聯(lián)磁路，不應(yīng)組成并聯(lián)磁路。
文件名稱 頁 行 補正前 補正后說明書 1 5 付邊 副邊說明書 1 倒3 利公約E 利局E說明書 2 17 園柱形 圓柱體說明書 2 18 園柱 圓柱說明書 3 2 園 圓說明書 3 15 銜接的一側(cè) 銜鐵的一側(cè)說明書 4 2 (…與鐵心…) (…與永久磁鐵…)說明書 4 倒1 為了靈敏 若欲靈敏說明書 5 11 1及圖 1(A-A剖面)及圖說明書 5 12 20及圖 20(B-B剖面)及圖說明書 6 倒6 注2、圖中 注2.圖21中說明書 6 倒11 9永久磁鐵 9-永久磁鐵權(quán)利要求
書 1 8 心、磁化 心及其原邊、磁化權(quán)利要求
書 1 12 付邊 副邊權(quán)利要求
書 2 7 各凸起面 各凸起平面權(quán)利要求
書 3 1 鐵心(4) 鐵心(3)權(quán)利要求
書 3 16 永久磁鐵為 永久磁鐵(4)為權(quán)利要求
書 4 2 一側(cè)靠近 一側(cè)為權(quán)利要求
書 4 17 合并為 合成權(quán)利要求
書 5 倒1 園錐面(園 圓錐面(圓權(quán)利要求
書 5 倒5 街鐵 銜鐵
權(quán)利要求
1.繼電器，特別是配備電流互感器的繼電器，含有電流互感器(1)與靈敏繼電器(2)兩部件，靈敏繼電器由鐵心(5)、磁旁路件(11)、銜鐵(12)、觸點、一至二只線圈(6、7)、一至三個永久磁鐵(8，9，10)組成，可加裝磁力放大環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)由本級銜鐵(15)、觸點(16)、一至二個永久磁鐵(13、14)組成，其特征是電流互感器的鐵心磁化。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是電流互感器的鐵心、磁化線圈、電阻皆用三只，磁化線圈串接電阻，磁化線圈的電源和繞法，分別與電流互感器的各原邊相同，磁化線圈接成Y形。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是電流互感器的鐵心及其磁化線圈為二組，兩磁化線圈的匝數(shù)相等、串接后再串接電阻，接通電流互感器的電源，電流互感器的原、付邊線圈，總繞在二組鐵心上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是電流互感器的磁化線圈，繞法與電流互感器的付邊相同，并接通直流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的繼電器，其特征是電源為電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的繼電器，其特征是交流電源經(jīng)二極管、電容器構(gòu)成迴路，該電容器與串有電阻的穩(wěn)壓管支路并聯(lián)，磁化線圈與穩(wěn)壓管并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的繼電器，其特征是交流電源經(jīng)一只二極管、一只電阻、一只電池三者串聯(lián)構(gòu)成迴路，電源為電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的繼電器，其特征是交流電源取自變壓器的付邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的繼電器，其特征是交流電源取自分壓電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是電流互感器的鐵心(3)用永久磁鐵(4)磁化。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為空心園柱體，園柱體的一個平面上有二至六塊凸起平臺，各凸起面為磁極，N、S相間，各磁極緊靠鐵心(3)相應(yīng)的平面。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為空心園柱體，園柱體的一端端部，向半徑較小的方向，延伸出二至六塊水平塊，各水平塊的內(nèi)平面為磁極，N、S相間，各磁極緊靠鐵心(3)相應(yīng)的平面。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為空心園柱體，園柱體的一端端部，向半徑較大的方向，延伸出二至六塊水平塊，各水平塊的上表面為磁極，N、S相間，鐵心(3)置于水平塊上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的磁極為扇形，扇形的園心與鐵心(3)的園心重合。
15.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的磁極為扇形，扇形的園心與鐵心(3)的園心重合。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的磁極為扇形，扇形的園心與鐵心(3)的園心重合。
17.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為空心園柱體，園柱體的內(nèi)表面有二至六塊凸出塊，各凸出塊的內(nèi)表面為磁極，N、S相間，鐵心(4)置于永久磁鐵的內(nèi)層。
18.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為空心園柱體，園柱體的外表面有二至六塊凸出塊，各凸出塊的外表面為磁極，N、S相間，鐵心(3)套在永久磁鐵的外面。
19.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的極面形狀，為與鐵心(3)同心的園柱面。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的極面形狀，為與鐵心(3)同心的園柱面。
21.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為條狀，其兩端的平面為N極與S極，兩極極面分別與環(huán)形鐵心(3)兩端引出帶的平面接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)為條狀，其兩端為N極與S極，該永久磁鐵置于鐵心(3)中。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的繼電器，其特征是永久磁鐵(4)的兩端，為與鐵心(3)同心的園柱面。
24.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的繼電器，其特征是永久磁鐵為馬蹄形。
25.根據(jù)權(quán)利要求
1至7、10至24，這些要求中任一項所述的繼電器，其特征是鐵心的磁導(dǎo)率，等于(0.8～1.2)最大磁導(dǎo)率。
26.根據(jù)權(quán)利要求
1至7、10至24，這些要求中任一項所述的繼電器，其特征是鐵心的磁導(dǎo)率，等于(0.95～1.05)最大磁導(dǎo)率。
27.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是靈敏繼電器的鐵心(5)靠近銜鐵(12)、永久磁鐵(8)的一側(cè)靠近鐵心(5)、永久磁鐵(8)的另一側(cè)靠近磁旁路件(11)，這些元件均在銜鐵的一側(cè)，鐵心(5)上繞有線圈，銜鐵(12)在閉合位置，緊貼鐵心(5)。
28.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是靈敏繼電器加裝磁力放大環(huán)節(jié)，動作順序為上級銜鐵(12)離開鐵心(5)、本級銜鐵(15)離開永久磁鐵(13)、觸點(16)動作。
29.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的繼電器，其特征是磁旁路件(11)、永久磁鐵(8)、鐵心(5)，三者裝設(shè)在一個平面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的繼電器，其特征是磁旁路件(11)、永久磁鐵(8)、鐵心(5)、三者裝設(shè)在三個平面上。
31.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的繼電器，其特征是磁旁路件(11)與永久磁鐵(8)裝在一個平面上，鐵心(5)裝在另一平面上。
32.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的繼電器，其特征是磁旁路件(11)與鐵心(5)合并為一個另件。
33.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的繼電器，其特征是磁旁路件(11)與鐵心(5)合成一體，并與永久磁鐵(10)組成磁橋(磁橋的磁路與電橋的電路相仿)，線圈位于磁橋的相應(yīng)邊上。
34.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的繼電器，其特征是磁力放大環(huán)節(jié)的永久磁鐵(13)有鐵心(17)。
35.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是銜鐵為一形。
36.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是銜鐵為L形。
37.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是觸點為舌簧接點，且位于鐵心之間的中心點。
38.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是永久磁鐵為一形。
39.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是永久磁鐵為∏形。
40.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是永久磁鐵為H形。
41.根據(jù)權(quán)利要求
27、29至33，這些要求中任一項所述的繼電器，其特征是銜鐵(12)的另一側(cè)，裝設(shè)永久磁鐵(9)。
42.根據(jù)權(quán)利要求
28或34所述的繼電器，其特征是銜鐵(15)的另一側(cè)，裝設(shè)永久磁鐵(14)。
43.根據(jù)權(quán)利要求
27至34，其中任一要求所述的繼電器，其特征是銜鐵上裝設(shè)磁性軸承，該軸承由兩只磁性相同、形狀分別為“凹”、“凸”園錐面(園錐角為30°～60°)的永久磁鐵組成。
專利摘要
本發(fā)明涉及繼電器，特別涉及配備電流互感器的繼電器。本發(fā)明從以下三個方面提高靈敏度1.電流互感器的鐵心(選用交流線圈、直流線圈、永久磁鐵)磁化，提高其磁導(dǎo)率；2.繼電器用磁旁路件、尤其用磁橋；3.設(shè)計磁力放大環(huán)節(jié)增大保持力或磁通變動值。使用本發(fā)明的效果易于制成高靈敏度的觸電保安器、漏電繼電器、接地繼電器；易于縮小外形與降低成本。
文檔編號H01H71/32GK85105356SQ85105356
公開日1987年2月4日 申請日期1985年7月7日
發(fā)明者孔令如 申請人:孔令如導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan