專利名稱：電子設備漏電保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種漏電保護器，屬低壓電器，由于電子設備中非線性元件很多，它們的電壓電流波形比較復雜，漏電電流的波形也較復雜，隨著設備不同，負載不同，漏電位置不同，或工作狀態(tài)不同，漏電電流的波形也不同，峰值因素(峰值／平均值)也不相同，漏電電流的極性和相位也會有多種情況出現(xiàn)?，F(xiàn)有的漏電保護器，從檢測原理上看，基本上是檢測由漏電引起的磁通變化率，這樣就有兩個問題，一是對磁芯的導磁率變化敏感，在單極性漏電或大電流磁化以后，磁芯導磁率可能降低，使靈敏度發(fā)生變化，二是對輸出電壓積分以后，才同漏電電流的幅度成比例，這種對幅度敏感的保護器不能適應峰值因素變化的場合，因為對于同樣有效值或平均值的漏電電流，由于峰值不一樣，這種保護器將會有不同反應，這是不方便的，它使額定動作電流概念不清。
本實用新型針對以上情況提出了一種動作閥值取決于漏電電流平均值，在平均值意義上單極性漏電同交流漏電靈敏度相同，并且在漏電電流相位變動時動作靈敏度變化不大的漏電保護器，能夠適應在電子電器漏電波形復雜的環(huán)境使用。
為了實現(xiàn)對平均值敏感和對單極性漏電有效，本實用新型采用了以下四種具體方法。
其一是讓零序互感器工作在近似電流互感器狀態(tài)，輸出端負載阻抗較小，此時輸出正比于漏電電流，積分以后則正比于漏電平均值。并且由于輸出端接入阻抗比線圈感抗小的多磁芯磁導率的變化對輸出的影響也就比較小了。采用線性較好的磁芯材料，絕對值電路和積分電路，使得輸出控制電壓正比于漏電電流的平均值，且同漏電電流極性無關。
其二是零序互感器采用具有較高微分磁導率的材料作磁芯，并且用高于電源頻率的交流電偏置，使之工作在較高導磁率區(qū)，再利用頻率差別選出漏電信號，用有一定Q值的50HZ濾波器完成積分和保證單極性漏電時靈敏度無方向性。
其三是采用磁調制技術，利用高導磁低矯頑，高矩形系數(shù)的磁芯材料的對稱的非線性磁化特性，將由漏電電流引起的剩余磁勢調制后輸出，由于磁調制器工作在飽和區(qū)，因而對單向磁化不敏感，從而能解決單極性漏電問題。
其四是利用具有非線性導磁率的磁芯線圈電感量的變化，檢測漏電電流的大小，由于磁性材料的對稱性，不用絕對值電路就可解決兩個單極性漏電方向靈敏度對稱的問題，由于磁化后導磁率也可能有較大的變化，因此增加了退磁按鈕，它可同試驗按鈕 或復位按鈕聯(lián)動，即在復位前退磁。


圖1至圖5是這四種方法的電路原理，由于電源、執(zhí)行機構、接地互感器，試驗開關等部分原理相同，也沒有多少新的東西，故圖2以后都將它們省略了，這更便于說明問題。
圖1中，LLH是零序電流互感器，JDH是接地互感器，電源變壓器B同D1～D4，C1C2以及穩(wěn)壓集成電路IC1IC2構成正負電源，IC3是一個電流－電壓變換器，IC4同R4～R7D7D8構成絕對值電路，R8C7構成積分電路，SCR，J構成執(zhí)行機構，D5D6是保護IC3的，D9是泄放繼電器J的感生電流的，C6是隔直流電容，IC3～IC4是集成運放。
JDH在相線，零線和地之間加上一個較小的交流電壓，在中線接地供電系統(tǒng)中(只有在這種系統(tǒng)漏電保護器才有意義)，當零線對地有短路故障時，也會有零序電流流過LLH，使保護器斷電，避免事故擴大。
由于IC3是反相輸入接法的電流－電壓變換電路，其輸入阻抗很低，這樣，對LLH來講，就工作在電流互感器狀態(tài)了，流過R3的電流同漏電電流成比例，經過積分以后，就反映了漏電電流的平均值，IC4作為絕對值電路，當輸入為負時，流向C7的電流為 ( (R6)/(R4R7) － 1/(R5) )ui，當ui為正時，流向C7的電流為 (Ui)/(R5) ，適當選取元件數(shù)值，可使輸出u0＝｜ui｜，這樣，電路對單極性漏電就沒有方向性了。
LLH采用軟磁鐵氧體，線性較好，這樣在磁化后磁導率的變化對輸出的影響就更小了。
圖2中IC1～IC4是集成運算放大器，IC1構成一個文氏電橋正弦波振蕩器，經過R5供給LLH偏置R6C3構成低通濾波器，濾除偏置信號，IC2是緩沖級，IC3是有一定Q值的50HZ帶通濾波器，由IC4設定控制觸發(fā)電壓。
在交流偏置下，LLH的等效磁導率增加，因為它在低導磁率區(qū)時間很短。這樣，漏電信號迭加在偏置上，經過選頻，就可取出漏電信號。由于此時導磁率較大，對50HZ的感抗較R5來得大，輸出電壓也正比于漏電信號，經過濾波器的積分，可輸出比例于漏電電流平均值的控制信號，IC3也是將文氏橋接入正反饋回路，當環(huán)路增益不大于3時，電路不振蕩，由此可構成選頻放大器，調W可調節(jié)增益和Q值，有一定的Q值可保證輸出信號是純正弦波，正負峰值也對稱。這樣對于不同方向的單極性漏電，輸出僅相差180°，而大小不變，這就保證了靈敏度的對稱性。
圖3中IC1輸出的正弦波經變壓器B送入LLH，LLH由兩個用高導磁低矯頑高矩形系數(shù)材料作磁芯的零序互感器構成，將它們的輸出線圈反向串聯(lián)，調制正弦交流電將兩個磁芯磁化到飽和，IC2是一個雙T陷波器，濾掉調制信號，IC3是一個諧振在二倍調制頻率上的選頻放大器也即帶通濾波器，D3檢波，R18C8積分，IC4整定動作靈敏度。
正常時，由于磁化曲線對稱，調制電流也對稱，在輸出端將設有二次諧波輸出，當有漏電時，在兩個磁芯里將以相反的方向破壞磁化曲線的對稱性，使輸出端有偶次諧波輸出，經過選頻放大，它反映了漏電電流的大小，經檢波、積分，成為正比于漏電電流平均值的控制信號，由于兩互感器對稱，因而對兩個單極性漏電方向，靈敏度是相同的。
因為兩個磁芯不可能完全一致，因而有尖峰電壓輸出，在沒有漏電時，由于對稱，這個尖峰電壓沒有偶次諧波，由IC2陷波電路濾掉基頻，可減少對二倍頻濾波器的干擾。
圖4電路的磁調制器同圖3電路一樣，只是調制用方波，檢測用峰差檢波，積分用50HZ帶通濾波器。
圖中IC1是方波振蕩器，IC2作峰差檢波的緩沖，IC3是帶通濾波器，IC4是控制電壓設定級。
由于磁調制器兩磁芯不完全相同，就有一個磁芯的磁滯回線窄一點，這樣它就先進入飽和，從而使輸出端出現(xiàn)了尖峰電壓，由于沒有漏電時磁化曲線的對稱，正負尖峰電壓的大小和面積是相等的，有漏電時，對稱性被破壞，輸出的尖峰電壓大小和面積都發(fā)生了變化，正負之間有了差值，這個差值同漏電電流成比例，因此經峰差檢波以后，輸出電壓同漏電成比例經過選頻放大器濾波、積分，成為反映漏電平均值的控制信號，相位上最多相差180°，而幅度上則沒有方向性。
峰差檢波器由D1D2、R1R2、C1～C3組成，工作時，由于D1D2的單向導電性，C1C2上保持互感器輸出的正負峰值電壓，它們之差在C3上反映出來，經IC2緩沖以后，成為漏電信號。
圖5電路的LLH用非線性導磁率材料作磁芯，當漏電流使磁芯工作點偏移時，導磁率發(fā)生變化，從而電感量也發(fā)生變化，由此可檢測漏電流大小，由于磁化曲線是對稱的，不同極性的漏電對電感量的影響是一樣的，因此它沒有方向性。
圖中IC1是正弦波振蕩器，經過R6對L2C3回路提供一個不大的工作電流，無漏電時，電感量較小，回路失諧大，輸出電壓不大，經D3檢波C4R10積分以后，電壓不足以推動IC4，當有漏電時，電感量隨工作點的偏移而增大，輸出電壓也增大，C4上電壓也增大，電感量同漏電幅度有關，則電感上電壓的積分則同漏電平均值有關，從而控制電壓正比于漏電平均值。
圖1至圖5中，電源、控制電路和執(zhí)行電路都不是很簡化的，但由于它們的原理很簡單，在實際應用中可根據需要另外設計，各濾波器和放大器也可根據元器件情況另外設計，并不影響各圖原理的實現(xiàn)。
權利要求1.一種漏電保護器，主要由零序電流互感器，控制電路，保護執(zhí)行機構和輔助電源組成，其特征是零序電流互感器的磁芯磁導率線性較好，且互感輸出端負載阻抗不大于其感抗的三分之一，并在控制判斷之前有絕對值電路和積分電路。
2.根據權利要求1所述保護器，其特征是零序電流互感器磁芯具有較高的微分磁導率，并被高于電源頻率的交流電偏置，使之工作在較高導磁率區(qū)段，并且互感器輸出端后面有一具有一定Q值，中心頻率為50HZ的濾波器。
3.根據權利要求1所述保護器，其特征是零序電流互感器是一個磁調制器，利用磁芯材料對稱的非線性特性，將由漏電流引起的剩余磁勢調制后輸出，經過解調積分，再判斷控制。
4.根據權利要求1所述保護器，其特征是零序電流互感器是一個受漏電電流控制的可調電感，其磁芯采用非線性磁導率材料制作，利用交流電偏置，將電感量的變化轉化為電信號經過積分之后再進行控制判斷。
5.根據權利要求1所述控制電路，其特征是利用反相輸入接法的電流一電壓變換器，作為零序互感器的負載。
6.根據權利要求3所述保護器，其特征是互感器的輸出經峰差檢波，再通過一個具有一定Q值的，50HZ濾波器積分，最后才進行判斷。
7.根據權利要求3所述保護器，其特征是零序互感器的輸出經過二倍調制頻率的濾波器選頻，并有檢波和積分電路。
8.根據權利要求4所述保護器，其特征是并聯(lián)電容在互感器次級線圈上，構成LC回路，以利用偏置交流電源檢測電感量的變化。
專利摘要本實用新型針對電子設備漏電電流波形比較復雜的特點，提出了一種能適應漏電電流峰值因素變化的漏電保護器。其方法是讓零序電流互感器輸出端接入較低的阻抗。或者利用交流電流對零序互感器偏置，或者利用磁調制技術?；蛘呃梅蔷€性導磁率磁芯線圈電感量的變化，在經過積分電路以后，都能達到動作閾值取決于漏電電流平均值，對單向性漏電和波形變化適應的效果，適用于電子電器環(huán)境作漏電保護。
文檔編號H02H3/32GK2058791SQ8920504
公開日1990年6月27日 申請日期1989年4月29日 優(yōu)先權日1989年4月29日
發(fā)明者劉豫東 申請人:劉豫東