差动保护设备制造技术

本发明专利技术涉及一种具有IDN灵敏度的差动保护设备，其允许对由至少一个相导线(2)和在某些情况下的电网中性导线供电的电设施中的泄漏检测，所述导线(2)形成由铁磁材料组成的磁芯(1)的初级线圈，磁芯(1)配有第一次级线圈绕组(L1)和第二次级线圈绕组(L2)，第一次级线圈绕组(L1)连接于发出恒定振幅电流、无连续成分的电压或者电流生成器(G)，第二次级线圈绕组(L2)连接于用于传输到初级线圈导线(2)的泄漏电流和穿过第一次级线圈绕组(L1)的电流所感应的信号的处理阶段，以控制其提供旨在致动机械锁(11)的电磁致动器或者继电器(10)。所述设备的特征在于：形成磁芯(1)的材料具有针对相应于等于两倍IDN的最大泄漏电流的磁激励H的最大磁导率μΓ；在根据H提供磁导率μΓ的曲线的下降部分中，所述曲线的斜率至少等于-15m/mA。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】差动保护设备
技术介绍
本专利技术涉及一种主要可使对接地故障电流进行检测成为可能的差动保护设备。这样的设备特别适用于称为残余电流设备(RCD)的电线保护装置，例如，用于家庭或者服务业电设施的开关或者差动电路断路器，以及例如，依次根据下游连接的负载或者连接在它们保护的电路中的接收器的类型加以区分的保护电路树。通过交流电网向这些电设施供电，而本专利技术所涉及的设备主要旨在通过检测加以保护的电路之一中任何可能的接地泄漏提供第三方保险；必须尽可能快地定位任何这样的泄露的来源，以把所述电路从电网切断，从而终止风险。例如，与未绝缘导线(conductor)的直接第三方接触以及因接地故障所导致的间接接触而导致这样的泄漏。这些电事件某些时候会导致可能致命的事故。在以上所提到的情况下，在下述情况的大多数情况下，按相当标准的方式提供差动保护：加以保护的电路的导线(conductor)穿入由铁磁材料制作的磁芯，所述导线构成变压器的初级线圈，其一或多个绕组构成次级线圈。在这样的配置中，磁芯为一个磁通量集中器，而且在加以保护的线路的导线中的输入和输出电流中，在导致任何不平衡的泄漏的情况下，磁芯中所建立的通量在次级线圈绕组中建立了一个电压，用于直接或者通过专门用于可以是任何继电器类型的致动器的电子装置进行控制，所述致动器相应地致动一个触发所讨论的装置与/或所述设施的其它保护装置的机制。
技术实现思路
这些差动保护电装置可具有不同的特性。因此，能够通过它们的灵敏度区分它们，具体地讲，灵敏度具体依赖于使用它们的电设施的类型。另外，这些装置中的某些装置可以仅针对交变电流检测泄漏，而其它、更完善的装置也提供了适用于直流电流的方案。这是一种针对根据本专利技术的保护设备的情况，其非常适合于检测由直流电流或者包含直流成分的可变电流构成的泄漏。直流信号的存在所引发的具体问题如下：在所述情况下，不存在由铁磁材料制作的磁芯中通量的变化，因此跨越次级线圈端子的电压为0。于是，所述检测不可基于磁芯中所预期的可量化磁通量变化的结果。然而，具体地讲，初级线圈的相当高的直流故障的存在导致构成磁芯的磁材料的饱和，于是，导致可用于所述检测的特性：其为本专利技术的原理。在这一方面，根据本专利技术的设备(具有灵敏度IDN，而且其允许检测由相导线和(在某些情况下)电网的中性导线(因此构成由铁磁材料制作的磁芯的初级线圈)至少之一供电的电设施中的泄漏)还包含一个第一次级线圈绕组，所述第一次级线圈绕组围绕所述磁芯缠绕，并且连接于一个发射具有恒定振幅且无直流成分的交变电流的电流或者励磁电压生成器。所述磁芯还配有一个第二次级线圈绕组，其连接于针对由出现在初级线圈导线中的泄漏电流和由穿过第一次级线圈绕组的电流所感应的信号的处理阶段(stage)、提供用于控制一个被提供旨在致动用于触发电保护装置的机械锁的继电器类型的致动器的阶段。在这一情况下，磁芯构成了针对一方面来自初级线圈导线所辐射的、另一方面由第一次级线圈绕组产生的磁场的磁通量的磁电路。不具有直流成分的交变电流以及磁芯的工作域相对曲线B(H)穿过后者，因此以构成磁芯的材料的相应特性曲线上的点H＝B＝0为中心。在其中初级线圈导线所传导的电流之和为0的情况下，意味着不存在泄漏，由它们各磁通量之和所导致的磁芯中的磁通量也为0。因此，磁芯中所生成的磁通量仅为因不具有直流成分的交变电流穿过的第一次级线圈绕组所导致的磁通量。于是，跨越第二次级线圈绕组的端子的电压仅因第一次级线圈绕组所产生的可变磁通量所导致。在接地故障的情况下，初级线圈导线所传导的电流的时间之和不再为0。由磁芯中的这些初级线圈导线所辐射的磁场所导致的磁通量也不再为0。在磁芯中流动的磁通量当前为两个磁通量(即，因初级线圈导线中电流的时间不平衡所导致的磁通量以及由第一次级线圈绕组连续产生的磁通量)之和。同样，以上所提到的两个通量导致磁芯的第二次级线圈绕组中所感应的电压。本专利技术的基本构思是：当在初级线圈导线处检测到泄漏时，建立第二次级线圈绕组中信号显著变化的条件，以在良好条件下生成对差动电装置的触发。为此，本专利技术的特征在于：-构成磁芯的材料具有针对相应于等于两倍IDN的最大泄漏电流的磁激励H的最大磁导率μΓ。-在根据H提供磁导率μΓ的曲线的下降部分中，所述曲线的斜率至少等于-15m/mA。这些特性反映了磁芯的磁材料的一种具体选择，从而保证了在接地故障存在的情况下，在磁芯的第二次级线圈绕组中获得其主整流值明显低于在不具有这样的故障的情况下所获得的主整流值的电压。另外，上述特性还意味着这一电压(具体地讲，由位于绕组下游的电子阶段所整流的)随初级线圈导线的不平衡的故障电流的强度明显降低。具体地，为了选择材料，特性B(H)以及随之的μΓ(H)为：在最低可能磁场值H时，实际达到最大磁导率。因此，在特性B(H)的饱和区域(zone)中，以及随之在其中相对磁导率不仅变得较弱(由于其相应于构成磁芯的材料的磁饱和)，而且还显著降低的特性μΓ(H)的域中，一个不平衡的电流，甚至低于两倍电流IDN，足以偏移磁芯的工作域(workingfield)。另外，还可以不必通过来自第一次级线圈绕组的励磁信号使磁材料饱和，从而具有明显降低设备消耗的优点。事实上，仅当把泄漏通量添加于持续交变电流(将作为励磁电流加以描述)所建立的通量时，才需要将其自身定位于饱和区域中。以上所提到的有关μΓ(H)的斜率的第二条件表明：在达到最大磁导率之后磁导率随H快速降低。然而，H构成了故障电流的图像。由于磁导率的快速降低以及随之致使跨越第二次级线圈绕组的端子的电压的快速降低，这一特性保证了所述区域(zone)中的工作域(workingfield)的偏移导致跨越第二次级线圈绕组的端子的主整流的电压的显著降低。事实上，在第二次级线圈绕组产生既依赖于因第一次级线圈绕组所导致的励磁电流也依赖于直流故障电流的信号的情况下，磁导率不再为常数，因为磁芯的操作变得向曲线B(H)的饱和区域(region)偏移，其中，作为所述曲线斜率的磁导率沿降低的方向变化。其它参数(例如磁芯的大小)可以进一步优化所述电压的降低。已经把其内外直径调整为可以最小化生成器发射至第一次级线圈绕组的电流的值。于是，根据本专利技术，磁芯的维度遵守下列关系：(Dext+Dint)×H(μrmax)≤(4×N1×IDN)/∏其中，Dext是磁芯的外直径,Dint是内直径,N1是初级线圈的圈数,H(μrmax)是针对最大磁导率的磁激励的值，以及IDN是差动设备的灵敏度。磁芯的材料当然重要，因为材料的选择是使提供这些特性成为可能的主要因素。较佳的做法是，令生成器所发射的电流具有高于电网频率的频率。如先前所提到的，不要求所述电流对磁芯的饱和。事实上，这一构思旨在减小励磁电流，以降低所述设备的消耗，同时试图通过添加因励磁和电流所导致的通量而在第二次级线圈绕组的输出处获得足够高的电压，以致能够由置于下游的电子阶段(stages)使用所述信号。根据一种可能的配置，由第一AC/DC转换器为向第一次级线圈绕组的位置(address)发射励磁电流的电流生成器供电。如所提到的，针对出现在跨越第二次级线圈绕组的端子的信号的一定数目的处理阶段使获得能够致动机械锁的继电器的控制信号成为可能。根据本专利技术的设备是这样一种设备：具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有灵敏度IDN的差动保护设备，其允许检测由相导线(2)和在某些情况下的电网的中性导线的至少之一供电的电设施中的泄漏，所述导线(2)构成由铁磁材料制作的磁芯(1)的初级线圈，磁芯(1)配有第一次级线圈绕组(L1)和第二次级线圈绕组(L2)，第一次级线圈绕组(L1)连接于发出具有恒定振幅、无直流成分的电流或者励磁电压生成器(G)，第二次级线圈绕组(L2)连接于针对出现在初级线圈导线(2)中的泄漏电流和穿过第一次级线圈绕组(L1)的电流所感应的信号的处理阶段，以控制其提供旨在致动机械锁(11)的电磁致动器或者继电器(10)，其特征在于：构成磁芯(1)的材料具有针对相应于等于两倍IDN的最大泄漏电流的磁激励H的最大磁导率μΓ；在根据H提供磁导率μΓ的曲线的下降部分中，所述曲线的斜率至少等于‑15m/mA。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.05 FR 12564411.一种具有灵敏度IDN的差动保护设备，其允许检测由至少一个相导线和/或电网的中性导线供电的电设施中的泄漏，所述相导线和/或中性导线构成由铁磁材料制作的磁芯(1)的初级线圈，磁芯(1)配有第一次级线圈绕组(L1)和第二次级线圈绕组(L2)，第一次级线圈绕组(L1)连接于发出具有恒定振幅、无直流成分的电流或者励磁电压生成器(G)，第二次级线圈绕组(L2)连接于针对出现在初级线圈导线中的泄漏电流和穿过第一次级线圈绕组(L1)的电流所感应的信号的处理阶段，以控制被提供以致动机械锁(11)的电磁致动器或者继电器(10)，其特征在于：构成磁芯(1)的材料具有针对相应于等于两倍IDN的最大泄漏电流的磁激励H的最大磁导率μΓmax；在根据H提供磁导率μΓ的曲线的下降部分中，所述曲线的斜率至少等于-15m/mA。2.根据权利要求1的差动保护设备，其特征在于，磁芯(1)的维度遵从下述关系：(Dext+Dint)×H(μΓmax)≤(4×N1×IDN)/∏其中，Dext是磁芯(1)的外直径,Dint是磁芯(1)的内直径，N1是初级线圈的圈数,H(μΓmax)是针对最大磁导率的磁激励的值，以及IDN是...

【专利技术属性】
技术研发人员：H切图安，
申请(专利权)人：黑格电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR