專利名稱：磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁致伸縮效應(yīng)光學(xué)電流互感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的基于磁致伸縮原理的互感器保護(hù)部分設(shè)計(jì)均是當(dāng)母線發(fā)生短路時(shí)，其流過(guò)的電流將會(huì)變大超過(guò)正常值，稀土超磁致伸縮材料產(chǎn)生的機(jī)械形變經(jīng)過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)傳送到控制電路后進(jìn)行分析，確認(rèn)短路時(shí)產(chǎn)生斷路信號(hào)，最終電信號(hào)作用于斷路器進(jìn)行斷路，在這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)信號(hào)的處理較為復(fù)雜，易產(chǎn)生一些誤差造成誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，而且需要的電路結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有磁致伸縮的互感器信號(hào)的處理復(fù)雜和電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易產(chǎn)生誤動(dòng)作或拒動(dòng)作的問(wèn)題，提供一種磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置。磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，它包括磁致伸縮材料的傳感頭、傳感頭球面反射鏡、激光探測(cè)器和平行反射鏡，所述磁致伸縮材料的傳感頭為圓柱體，傳感頭球面反射鏡為半球體，且傳感頭球面反射鏡的球體半徑與磁致伸縮材料的傳感頭的端面圓的半徑相同，傳感頭球面反射鏡與磁致伸縮材料的傳感頭同軸設(shè)置，傳感頭球面反射鏡的底面固定在磁致伸縮材料的傳感頭的上端面且與磁致伸縮材料的傳感頭連接成為一個(gè)整體，激光探測(cè)器的光敏面面向傳感頭球面反射鏡設(shè)置在所述傳感頭球面反射鏡的正上方，平行反射鏡設(shè)置在傳感頭球面反射鏡的反射光與激光探測(cè)器的入射光之間的光路中，且平行反射鏡與磁致伸縮材料的傳感頭的軸心之間的距離為L(zhǎng)，激光探測(cè)器的電信號(hào)輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。本發(fā)明將短路時(shí)稀土超磁致伸縮材料的形變測(cè)量簡(jiǎn)化，然后將形變信號(hào)作用于斷路電路，省略掉中間復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程及判斷過(guò)程。由于稀土超磁致伸縮材料在一定條件下具有很好的線性度，即其體積相對(duì)變化率與互感磁場(chǎng)的大小成正比，通過(guò)稀土超磁致伸縮材料正常運(yùn)行時(shí)的長(zhǎng)度與短路時(shí)的長(zhǎng)度的線性關(guān)系，選擇一個(gè)長(zhǎng)度作為觸發(fā)點(diǎn)，當(dāng)短路時(shí)稀土超磁致伸縮材料將碰到觸發(fā)點(diǎn)造成觸發(fā)，然后這個(gè)觸發(fā)直接作用于斷路器進(jìn)行斷路。當(dāng)電流處于正常狀態(tài)激光探測(cè)器將檢測(cè)不到激光射入，從而不發(fā)出短路信號(hào)；當(dāng)電流超過(guò)短路電流觸發(fā)值時(shí)，激光掃描范圍將會(huì)涵蓋探測(cè)器，探測(cè)器檢測(cè)到激光射入，從而產(chǎn)生斷路信號(hào)發(fā)送到斷路器，進(jìn)行斷路。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)故障電流響應(yīng)速度快，處理過(guò)程中引入誤差少，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
圖I為本發(fā)明在斷路狀態(tài)變化前后的對(duì)比示意圖，圖中實(shí)線表示斷路前磁致伸縮材料傳感頭的狀態(tài)，圖中虛線表示觸發(fā)斷路磁致伸縮材料傳感頭的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，它包括磁致伸縮材料的傳感頭I、傳感頭球面反射鏡2、激光探測(cè)器3和平行反射鏡4，所述磁致伸縮材料的傳感頭I為圓柱體，傳感頭球面反射鏡2為半球體，且傳感頭球面反射鏡2的球體半徑與磁致伸縮材料的傳感頭I的端面圓的半徑相同，傳感頭球面反射鏡2與磁致伸縮材料的傳感頭I同軸設(shè)置，傳感頭球面反射鏡2的底面固定在磁致伸縮材料的傳感頭I的上端面且與磁致伸縮材料的傳感頭I 連接成為一個(gè)整體，激光探測(cè)器3的光敏面面向傳感頭球面反射鏡2設(shè)置在所述傳感頭球面反射鏡2的正上方，平行反射鏡4設(shè)置在傳感頭球面反射鏡2的反射光與激光探測(cè)器3的入射光之間的光路中，且平行反射鏡4與磁致伸縮材料的傳感頭I的軸心之間的距離為L(zhǎng)，激光探測(cè)器3的電信號(hào)輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。當(dāng)電流處于正常值范圍內(nèi)時(shí)，磁致伸縮材料將會(huì)在一定幅度范圍內(nèi)不斷伸縮，激光束經(jīng)過(guò)兩次反射后在投射區(qū)的掃描范圍也將是一定的。當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，所述磁致伸縮材料傳感頭I發(fā)生往復(fù)振動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)所述傳感頭球面反射鏡2，其振動(dòng)的大小與測(cè)量的電流有關(guān)，當(dāng)入射光束照射到所述傳感頭球面反射鏡2上，再被反射到所述水平反射鏡4上面，當(dāng)電流處于正常值范圍內(nèi)時(shí)，磁致伸縮材料將會(huì)在一定幅度范圍內(nèi)不斷伸縮，激光束經(jīng)過(guò)兩次反射后在投射區(qū)的掃描范圍也將是一定的，光束不會(huì)從所述水平反射鏡4上二次反射到所述激光探測(cè)器3上，當(dāng)發(fā)生過(guò)電流時(shí)，所述傳感頭I振幅增大，帶動(dòng)所述傳感頭球面反射面2振幅過(guò)大，對(duì)此由所述水平反射鏡4反射后的光束照射到所述激光探測(cè)器3上，此時(shí)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，切斷電流。傳感頭球面反射鏡2也可以采用平面反射鏡，當(dāng)采用平面反射鏡時(shí)，無(wú)論磁致伸縮材料是伸長(zhǎng)還是正常狀態(tài)，其反射角都是不變的，其優(yōu)點(diǎn)是投射點(diǎn)的位移量與磁致伸縮材料長(zhǎng)度的變化成線性關(guān)系；當(dāng)采用球面反射鏡時(shí)，其反射角隨著磁致伸縮材料的長(zhǎng)度發(fā)生變化，長(zhǎng)度越短，反射角越大，其優(yōu)點(diǎn)是投射點(diǎn)位移量較大；由于反射面的設(shè)計(jì)初衷是對(duì)材料長(zhǎng)度變化量進(jìn)行放大，投射點(diǎn)位移量越大則測(cè)量越精確；而通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知所述傳感頭球反射鏡2的投射點(diǎn)位移量要遠(yuǎn)大于傳感頭平面反射鏡，即采用所述傳感頭球面反射鏡2比傳感頭平面反射鏡靈敏度要高。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的區(qū)別在于，它還包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器的輸入端與激光探測(cè)器3的電信號(hào)輸出端連通，計(jì)數(shù)器的輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。考慮到電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能存在一些非故障性瞬時(shí)電流過(guò)大，在激光探測(cè)器3的電信號(hào)輸出端接計(jì)數(shù)器，檢測(cè)到N次激光掃描次數(shù)后才發(fā)出短路信號(hào)，N為大于I的整數(shù)；避免誤動(dòng)作的發(fā)生。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的進(jìn)一步限定，磁致伸縮材料的傳感頭I為采用長(zhǎng)度為200mm的圓柱體實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的進(jìn)一步限定，磁致伸縮材料的傳感頭I采用稀土超磁致伸縮材料Tba27Dya73Fe2實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的進(jìn)一步限定，傳感頭球面反射鏡2采用球面半徑為17. 5cm的球面鏡。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的進(jìn)一步限定，平行反射鏡4與所述磁致伸縮材料傳感頭I的軸心之間的距離L為 400mmo由于激光投射區(qū)范圍為50(T670mm，平面反射鏡使激光投射區(qū)轉(zhuǎn)移至13(T300mm。
權(quán)利要求
1.磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征是，它包括磁致伸縮材料的傳感頭(I)、傳感頭球面反射鏡(2)、激光探測(cè)器(3)和平行反射鏡(4)，所述磁致伸縮材料的傳感頭(I)為圓柱體，傳感頭球面反射鏡(2)為半球體，且傳感頭球面反射鏡(2)的球體半徑與磁致伸縮材料的傳感頭(I)的端面圓的半徑相同，傳感頭球面反射鏡(2)與磁致伸縮材料的傳感頭(I)同軸設(shè)置，傳感頭球面反射鏡(2)的底面固定在磁致伸縮材料的傳感頭(I)的上端面且與磁致伸縮材料的傳感頭(I)連接成為一個(gè)整體，激光探測(cè)器(3)的光敏面面向傳感頭球面反射鏡(2)設(shè)置在所述傳感頭球面反射鏡(2)的正上方，平行反射鏡(4)設(shè)置在傳感頭球面反射鏡(2)的反射光與激光探測(cè)器(3)的入射光之間的光路中，且平行反射鏡(4)與磁致伸縮材料的傳感頭⑴的軸心之間的距離為L(zhǎng)，激光探測(cè)器(3)的電信號(hào)輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征在于，它還包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器的輸入端與激光探測(cè)器(3)的電信號(hào)輸出端連通，計(jì)數(shù)器的輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征在于，磁致伸縮材料的傳感頭(I)采用長(zhǎng)度為200mm的圓柱體實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征在于，磁致伸縮材料的傳感頭(I)采用稀土超磁致伸縮材料Tba27Dya73Fe2實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征在于，傳感頭球面反射鏡(2)采用球面半徑為17. 5cm的球面鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，其特征在于，平行反射鏡(4)與所述磁致伸縮材料傳感頭(I)的軸心之間的距離L為400mm。
全文摘要
磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置，涉及磁致伸縮效應(yīng)光學(xué)電流互感器領(lǐng)域，它為了解決現(xiàn)有磁致伸縮的互感器信號(hào)的處理復(fù)雜和電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易產(chǎn)生誤動(dòng)作或拒動(dòng)作的問(wèn)題，它包括磁致伸縮材料的傳感頭、傳感頭球面反射鏡、激光探測(cè)器和平行反射鏡，傳感頭球面反射鏡的底面固定在磁致伸縮材料的傳感頭的上端面且與磁致伸縮材料的傳感頭連接成為一個(gè)整體，激光探測(cè)器設(shè)置在所述傳感頭球面反射鏡的正上方，平行反射鏡設(shè)置在傳感頭球面反射鏡的反射光與激光探測(cè)器的入射光之間的光路中，平行反射鏡與磁致伸縮材料的傳感頭軸心的距離L，激光探測(cè)器的電信號(hào)輸出端為磁致伸縮斷路光學(xué)控制的裝置的斷路啟動(dòng)信號(hào)的輸出端。適用于磁致伸縮效應(yīng)光學(xué)電流互感器領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02H3/08GK102866280SQ20121031648
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者申巖, 郭志忠, 張國(guó)慶, 于文斌, 陸忠峰, 程嵩 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)