本发明专利技术是一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置。该断路保护方法是过载电流通过断路保护装置的导线使U型软铁产生磁场，使得位于隔离屏蔽板下部和上部的其中一组巨磁电阻的阻值增大，另外一组巨磁电阻的阻值减小，巨磁电阻阻值变化形成的电阻信号转换成电压输出信号，电压输出信号经过放大、隔直、滤波、比较得到低电平跳变到高电平的电压信号，即能够引起断路保护控制模块启动触发的电压信号，实现对断路保护控制模块的触发，进而引起断路保护执行模块的断路。本发明专利技术利用过载电流通过断路保护装置的导线使U型软铁产生磁场，通过磁铁间极性的相互吸引与相互排斥作用，进而实现智能电网电路的高灵敏度断路保护。
【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置
本专利技术涉及一种利用过载电流影响电磁铁磁场，进而引起巨磁电阻高灵敏度反应实现智能电网过载电流断路保护的方法，具体是一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置。
技术介绍
智能电网就是电网的智能化，以实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目标；智能电网用户希望在较大故障电流条件下能够瞬时断电保护相关设备，但是目前很多过载保护器是检测负载的工作电流，当其电流超过额定值时动作，合金材料会有一定的热量产生，如果电流大于该额定电流数秒后，合金材料所产生的热量刚好使之变形弯曲跳开，使负载断开而起到保护作用，这些产品分断时间都还需要进一步缩短；对于满足智能电网故障过载电流的瞬动保护来说，智能断路保护开关在瞬动保护领域必须有较高灵敏度。过载电流能够引起U型电磁铁产生瞬变磁场，利用巨磁电阻对磁信号的敏感反应，经过一定电路处理，控制继电器断电，从而实现智能电网过载电流条件下的高灵敏度断路保护。
技术实现思路
本专利技术为了解决智能电网过载电流条件下瞬时断路保护问题，提供了一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护器，所述断路保护装置包括金属壳体以及设置于金属壳体内部左侧的U型软铁，U型软铁的两个自由端朝右，金属壳体内部的U型软铁下部自由端水平相对设置有第二巨磁电阻和第四巨磁电阻，第二巨磁电阻和第四巨磁电阻分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第二巨磁电阻和第四巨磁电阻的水平中心线位于同一水平面上，U型软铁下部与第二巨磁电阻和第四巨磁电阻的底面在同一水平面上或低于两者的底面高度，U型软铁下部自由端的前后宽度与第二巨磁电阻外侧面和第四巨磁电阻外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离，U型软铁下部自由端的中心线与第二巨磁电阻和第四巨磁电阻之间的中线在同一平面内；金属壳体内部的第二巨磁电阻和第四巨磁电阻右侧设置有第二条形磁铁，第二条形磁铁位于第二巨磁电阻和第四巨磁电阻之间的中线上；金属壳体内部的U型软铁上部自由端水平相对的设置有第一巨磁电阻和第三巨磁电阻，第一巨磁电阻和第三巨磁电阻分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第一巨磁电阻和第三巨磁电阻的水平中心线位于同一水平面上，第一巨磁电阻在金属壳体内部所在的前后左右位置与第二巨磁电阻相同，第三巨磁电阻在金属壳体内部所在的前后左右位置与第四巨磁电阻相同，U型软铁上部自由端的顶面与第一巨磁电阻和第三巨磁电阻的顶面在同一水平面上或高于两者的顶面高度，U型软铁上部自由端的前后宽度与第一巨磁电阻外侧面和第三巨磁电阻外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离；金属壳体内部的第一巨磁电阻和第三巨磁电阻右侧设置有第一条形磁铁，第一条形磁铁位于第一巨磁电阻和第三巨磁电阻之间的中线上；第二条形磁铁与第一条形磁铁的磁极所在的方向相同，位于底部的第二巨磁电阻、第四巨磁电阻和第二条形磁铁通过位于中部的平板状的隔离屏蔽板、与位于上部的第一巨磁电阻、第三巨磁电阻和第一条形磁铁间隔开，平板状的隔离屏蔽板与金属壳体前后右三壁相连，将整个金属壳体平均分成上下独立的两个空间；第一巨磁电阻、第二巨磁电阻、第三巨磁电阻和第四巨磁电阻构成差动全桥；第一巨磁电阻的一端和第四巨磁电阻的一端通过引线相连接形成A连接点，第二巨磁电阻的一端和第三巨磁电阻的一端通过引线相连接形成C连接点，第一巨磁电阻的另一端和第二巨磁电阻的另一端通过引线相连接形成B连接点，第三巨磁电阻的另一端和第四巨磁电阻的另一端通过引线形成D连接点，A连接点和C连接点分别连接至金属壳体内部直流电源U的正负极，B连接点和D连接点通过引线形成输出端Uo，输出端Uo接入放大隔直电路模块，放大隔直电路模块与断路保护控制模块相连，断路保护控制模块与断路保护执行模块相连；放大隔直电路模块由差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块顺序组成；负载有电流的导线贯穿金属壳体左壁后沿U型软铁上部自由端由外向内螺旋缠绕后向下延伸并由内向外螺旋缠绕U型软铁下部自由端后接入断路保护执行模块、并贯穿金属壳体右壁伸出金属壳体。具体使用时，是将过载电流通过断路保护装置的导线，令U型软铁产生磁场，使得位于隔离屏蔽板下部和上部的其中一组巨磁电阻的阻值增大，另外一组巨磁电阻的阻值减小，巨磁电阻阻值变化形成的电阻信号通过差动电桥转换成电压输出信号，电压输出信号经过放大隔直电路模块的差分放大、隔直、放大滤波、比较处理，得到由低电平跳变到高电平的电压信号，即能够引起断路保护控制模块启动触发的电压信号，实现对断路保护控制模块的触发，进而引起断路保护执行模块的断路。正常情况下，流过断路保护装置的电流处于稳态，差动全桥输出的电压信号经过差分放大电路模块和电容隔直模块，输出低电平信号；电流过载异常情况下，流过断路保护装置的电流处于瞬态变化状态，差动全桥输出的电压信号经过差分放大电路模块，电容隔直模块，放大、滤波电路模块，比较电路模块，比较电路模块输出由低电平跳变到高电平的电压信号，即能够引起断路保护控制模块启动触发的电压信号，进而断路保护控制模块控制断路保护执行模块，断路保护执行模块实现电路断开，从而实现智能电网异常故障情况下的过载电流断路保护；为了实现断路保护装置的多次利用，设置复位按钮，复位按钮连接断路保护控制模块；当按下复位按钮，断路保护控制模块实现初始化，则断路保护控制模块控制断路保护执行模块，断路保护执行模块实现电路接通。复位按钮控制断路保护控制模块实现初始化是本领域公知技术。本专利技术所述一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置的有益效果是：1.使用三个磁铁（一个负载有电流的导线缠绕U型软铁形成电磁铁和两个条形磁铁），利用其通过磁铁间极性的相互吸引与相互排斥作用，调节磁感线的密度进而调节磁场强度，使其可以可靠地调节巨磁电阻增大或减小的灵敏变化；2.利用巨磁电阻组成的差动全桥结构，将微弱的电阻变化（信号）转换为电压信号。差动全桥结构相比于单臂电桥其变化的灵敏度提高4倍，是一种精度很高的测量方式；3.利用巨磁阻效应对磁信号的灵敏反应进行断路保护。巨磁电阻能将非常弱小的磁场变化引起非常显著的电阻变化，其变化的幅度比通常高十几倍，且具有体积小、灵敏度高、线性度好、线性范围宽、响应频率高、相位精度及重复精度好、抗噪声能力强、工作温度范围广、可靠性高、成本低等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为断路保护装置的整体结构示意图。图2为图1在A-A方向的剖视图。图3为图1在B-B方向的剖视图。图4为电流流向从左至右（U型软铁2a以上S极、下N极方向）时的差动全桥电路图。图5为电流流向从右至左（U型软铁2a以上N极、下S极方向）时的差动全桥电路图。图6为放大隔直调理电路模块与断路保护控制、断路保护执行模块连接的电路图（公知技术）。图中：1-金属壳体，2a-U型软铁，2b-第一条形磁铁，2c-第二条形磁铁，3-隔离屏蔽板4-巨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置，其特征在于，所述断路保护装置包括金属壳体（1）以及设置于金属壳体（1）内部左侧的U型软铁（2a），U型软铁（2a）的两个自由端朝右，与U型软铁（2a）的下部磁极相对设置有第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d），第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）的水平中心线位于同一水平面上，U型软铁（2a）的下部底面与第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）的底面在同一水平面上或低于两者的底面高度，U型软铁（2a）下部自由端的前后宽度与第二巨磁电阻（4b）外侧面和第四巨磁电阻（4d）外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离，U型软铁（2a）下部自由端的水平中心线与第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）之间的中心线在同一水平面内；第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）右侧的金属壳体（1）内部设置有第二条形磁铁（2c），第二条形磁铁（2c）位于第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）之间的中心线上；金属壳体（1）内部与U型软铁（2a）上部自由端水平相对的设置有第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c），第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）的水平中心线位于同一水平面上，第一巨磁电阻（4a）在金属壳体（1）内部所在的前后左右位置与第二巨磁电阻（4b）相同，第三巨磁电阻（4c）在金属壳体（1）内部所在的前后左右位置与第四巨磁电阻（4d）相同，U型软铁上部自由端的顶面与第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）的顶面在同一水平面上或高于两者的底面高度，U型软铁（2a）上部自由端的前后宽度与第一巨磁电阻（4a）外侧面和第三巨磁电阻（4c）外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离；第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）右侧的金属壳体（1）内部设置有第一条形磁铁（2b），第一条形磁铁（2b）位于第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）之间的中心线上；第二条形磁铁（2c）与第一条形磁铁（2b）的磁极所在的方向相同，位于底部的第二巨磁电阻（4b）、第四巨磁电阻（4d）和第二条形磁铁（2c）通过位于中部的平板状的隔离屏蔽板（3）、与位于上部的第一巨磁电阻（4a）、第三巨磁电阻（4c）和第一条形磁铁（2b）间隔开，平板状的隔离屏蔽板（3）与金属壳体（1）前后右三壁相连，将整个金属壳体（1）分成上下两个的空间；第一巨磁电阻（4a）、第二巨磁电阻（4b）、第三巨磁电阻（4c）和第四巨磁电阻（4d）构成差动全桥；第一巨磁电阻（4a）的一端和第四巨磁电阻（4d）的一端通过引线相连接形成A连接点，第二巨磁电阻（4b）的一端和第三巨磁电阻（4c）的一端通过引线相连接形成C连接点，第一巨磁电阻（4a）的另一端和第二巨磁电阻（4b）的另一端通过引线相连接形成B连接点，第三巨磁电阻（4c）的另一端和第四巨磁电阻（4d）的另一端通过引线形成D连接点，A连接点和C连接点分别连接至金属壳体（1）内部直流电源U的正负极，B连接点和D连接点通过引线形成输出端Uo，输出端Uo接入放大隔直电路模块（7），放大隔直电路模块（7）与断路保护控制模块（8）相连，断路保护控制模块（8）与断路保护执行模块（9）相连；放大隔直电路模块（7）由差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块顺序组成；负载有电流的导线（6）贯穿金属壳体（1）左壁后沿U型软铁（2a）上部自由端由外向内螺旋缠绕后向下延伸并由内向外螺旋缠绕U型软铁（2a）下部自由端后接入断路保护执行模块（9）、并贯穿金属壳体（1）右壁伸出金属壳体（1）。...
【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的智能电网过载电流断路保护装置，其特征在于，所述断路保护装置包括金属壳体（1）以及设置于金属壳体（1）内部左侧的U型软铁（2a），U型软铁（2a）的两个自由端朝右，与U型软铁（2a）的下部磁极相对设置有第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d），第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）的水平中心线位于同一水平面上，U型软铁（2a）的下部底面与第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）的底面在同一水平面上或低于两者的底面高度，U型软铁（2a）下部自由端的前后宽度与第二巨磁电阻（4b）外侧面和第四巨磁电阻（4d）外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离，U型软铁（2a）下部自由端的水平中心线与第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）之间的中心线在同一水平面内；第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）右侧的金属壳体（1）内部设置有第二条形磁铁（2c），第二条形磁铁（2c）位于第二巨磁电阻（4b）和第四巨磁电阻（4d）之间的中心线上；金属壳体（1）内部与U型软铁（2a）上部自由端水平相对的设置有第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c），第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）的水平中心线位于同一水平面上，第一巨磁电阻（4a）在金属壳体（1）内部所在的前后左右位置与第二巨磁电阻（4b）相同，第三巨磁电阻（4c）在金属壳体（1）内部所在的前后左右位置与第四巨磁电阻（4d）相同，U型软铁上部自由端的顶面与第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）的顶面在同一水平面上或高于两者的底面高度，U型软铁（2a）上部自由端的前后宽度与第一巨磁电阻（4a）外侧面和第三巨磁电阻（4c）外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离；第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）右侧的金属壳体（1）内部设置有第一条形磁铁（2b），第一条形磁铁（2b）位于第一巨磁电阻（4a）和第三巨磁电阻（4c）之间的中心线上；第二条形磁铁（2c）与第一条形磁铁（2b）的磁极所在的方向相同，位于底部的第二巨磁电阻（4b）、第四巨磁电阻（4d）和第二条形磁铁（2c）通过位于中部的平板状的隔离屏蔽板（3）、与位于上部的第一巨磁电阻（4a）、第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌鑫，王宇，王欢，郑艳军，冯骅，马铁华，武耀艳，裴东兴，靳鸿，张红艳，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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