双额定电流互感器电路制造技术

一种双额定电流互感器电路（１０）具有输送第一电流（Ｉ＃－［Ａ］）的第一电流线路（１２）和输送第二电流（Ｉ＃－［Ｂ］）的第二电流线路（１４）。电流互感器（２０）连接到第一和第二电流线路，其中互感器产生与第一和第二电流线路中每个的电流成比例的电流。由于降低了到互感器的输入电流以及允许减小尺寸的互感器设计技术，使得所述电路小型化。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双额定电流互感器电路，特别涉及保护继电器中的小型双额定电流互感器电路。已公知用于断路器或其它电气设备的保护继电器。传统上，继电器检测一种条件并产生一个信号以操作，如在低工业额定安培断路器中的脱扣线圈。电流互感器组件用于给脱扣线圈提供操作功率。传统上，单个电流互感器的铁心安装在断路器中并给几安培额定值的脱扣单元电路提供足够的电流和操作功率。减小尺寸并允许电路在宽范围的安培额定值操作电路的一种方法是利用固定的互感器尺寸和其上的固定的二次绕组。初级匝数与电路的安培额定值相反变化。参见转让给本专利技术受让人的美国专利No.5,015,983。然而，在电流互感器电路中改变初级匝数将不允许不同的输入电流额定值产生相同的通过初级绕组的电流。此外，大型工业断路器或传统的应用利用本身具有外壳的保护继电器。保护继电器具有电源用以操作而不是电流互感器。保护继电器的输出通常是一个触点或固态装置以将脱扣线圈连接到与继电器无关的电源上。在这种应用中，电流互感器用于复制和隔离输入电流，所述电流互感器通常是额定1安培或5安培。电流互感器必须工作在包括故障电流、测量电流的大电流范围内，所述故障电流比保护和测量的额定电流大得多，所述测量电流可比额定电流小。通常，典型的1安培额定输入的电流互感器可具有20匝的初级，而5安培额定输入的分离设计可具有4匝。因此，提供一种双额定电流互感器电路是出于经济上的需要，该电路允许将至少两个不同输入电流额定值输送到互感器。而且，希望使用小型电路。本专利技术的一方面是提供一种使用减小尺寸的互感器的双额定电流互感器电路。本专利技术的另一方面是一种使用相对低成本的典型磁材料满足应用要求的互感器电路。匝数可根据磁材料或应用的变化而改变。本专利技术的再一方面是一种设计用于产生与第一额定电流或第二额定电流相同的输出电流的互感器。根据本专利技术当前的优选实施例，双额定电流互感器电路具有输送第一电流的第一电流线路和输送第二电流的第二电流线路。互感器与第一和第二电流线路耦连，其中互感器产生与第一和第二电流线路中每个的电流成比例的电流。该电路的互感器结合减小总体尺寸的设计特征。参考附图，通过对本专利技术优选实施例的下述说明，本专利技术的其它特征和优点将更加明显。附图说明图1是本专利技术双额定电流互感器电路的第一实施例的示意图。图2是双额定电流互感器电路的第二实施例的示意图。图3是双额定电流互感器电路的第三实施例的示意图。图4是用于本专利技术电路中的互感器的侧视图。双额定互感器电路和其中互感器的小尺寸允许保护继电器具有减小的尺寸。可以理解，本专利技术的电路不限于使用保护继电器，也可用于多种不同的应用中。图1中示出了双额定电流互感器电路10。电路10包括串联连接的电阻器R1、R2和R3。第一电流IA或不同的第二电流IB通过电流线路12和14馈送。公共电流IC表示IA和IB的公共返回路径。电流互感器20与电流IA和IB连接。由于不同的额定电流IA或IB都在互感器20的初级线圈中产生相同的电流(将在下文中描述)，互感器20是双额定互感器。从而互感器20产生与电流IA或IB成比例的电流IP。互感器20包括一个初级线圈22和一个次级线圈24。例如，互感器20可以是铁磁心互感器。初级线圈22为单匝，而次级线圈24为多匝，例如，13000匝。次级线圈24的阶梯下降(stepped-down)电流IS与通过初级线圈22的电流IP成比例，所述电流IP对于额定电流IA或IB都相同。本专利技术用于IA或IB的电路设计为使得标准互感器可用于最普通的继电器输入电流。次级线圈24设计为提供低反射电阻到次级线圈22以及互感器的低负载。次级线圈24包括电阻RTS。第四电阻器R4和RTS一起反射到初级侧。初级线圈22的极性在点26标记，而次级线圈24的极性在点28标记。输出的低负载减小互感器的尺寸。最终，输出负载比互感器次级电阻RTS低。电阻器网络R1、R2和R3提供两种不同的电流输入IA或IB，从而以低于IB的值将电流提供到互感器初级22上。再参考图1，从节点30开始，电流IB沿线路14输送到节点30，由于电路的分流布置，产生通过互感器初级的电流IP。电流IA通过线路12输送到节点30并也产生相同的电流IP。可从下式获得电流IA跨过电阻器R1的电压VR1=IAR1(R2+R3)R1+R2+R3]]>因此，可通过等式(2)从电流IA获得电流IP(2)IP=VR1/R2+R3=IAR1/R1+R2+R3同样，通过下式，利用电流IB和跨过电阻器R3的电压VR3来确定VR3和IPVR3=IB(R1+R2)R3/R1+R2+R3VR3=IB(R1+R2)R3/R1+R2+R3(3)IP=VR3/R3=IB(R1+R2)/R1+R2+R3综合等式(2)和(3)IA=IB(R1+R2)/R1IA/IB=(R1+R2)/R1=1+R2/R1(4)R2/R1=IA/IB-1根据本专利技术的双额定电流互感器的一个例子如下假定IA=5AIB=1AIP=0.45ARTS=4000ΩR4=2000ΩVO=0.0692V，在额定输入电流下NP=1其中NP是互感器初级的匝数，而NS是互感器次级的匝数。由于初级的安匝数必须与次级的安匝数相等，次级线圈中的匝数可通过下式确定(5)NS=NPIP/IS根据欧姆定律VO=ISR4，这里VO是跨过R4的电压。从而，V0=IPNPR4/NSNS=NPIP/IS=NPIPR4/VONS=1×0.45×2000/0.0692NS=13006匝从等式(5)可得NSIS=NPIPIS/IP=NP/NSVS=(RST+R4)IS，这里VS是跨过次级线圈24的电压。因此，跨过初级线圈22的电压VP是(6)VP=VSxNP/NS设定RP是反射到初级的次级电阻值RPIP=(RTS+R4)ISNP/NSRP=(RTS+R4)·IS/NS·NP/IPRP=(RTS+R4)·NP/IP·NP/IPRP=(NP/NS)2(RTS+R4)=(1/13006)2(4000+2000)RP=35.5×10-6Ω由于反射到初级的任何电压将使电流循环，所以R1+R2+R3必须比35.5×10-6Ω大很多。因此，假定R1+R2+R3=3.55×10-3Ω则从等式(2)可得R1=IP(R1+R2+R3)/IA=0.45×3.55×10-3/5R1=320×10-6Ω从等式(4)可得R2=(IA/IB-1)R1=320×10-6(5/1-1)R2=1.28×10-3Ω从等式(2)可得IP=IAR1/R1+R2+R3R3=(IAR1/IP)-(R1+R2)=(5(320×10-6)/0.45)-(320×10-6+1.28×10-3)R3=1.96×10-3Ω由于IA或IB是来自源阻抗通常大于100Ω的电源系统的电流互感器的电流源，所以其阻抗通常为比R1+R2+R3的总和大两个数量级。接着，跨过初级的电压可从下式计算VP=IP(RTS+R4)/NS2=(0.45×6000)/(13006×13006)VP=15.96×10-6V设定循环电流R1+R2+R3为IPC，其将从IP减去。IPC=VP/R1+R2+R3=15.96×10-6/3.55×10-3IPC=4.50×10-3A因此，IPC约为IP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双额定电流互感器电路，包括： 一条输送第一电流的第一电流线路； 一条输送第二电流的第二电流线路； 与第一和第二电流线路耦连的互感器； 其中互感器产生与第一和第二电流线路中的每条线路的电流成比例的电流。

【技术特征摘要】
US 1999-6-30 09/343,4561．一种双额定电流互感器电路，包括一条输送第一电流的第一电流线路；一条输送第二电流的第二电流线路；与第一和第二电流线路耦连的互感器；其中互感器产生与第一和第二电流线路中的每条线路的电流成比例的电流。2．如权利要求1所述的互感器电路，其中互感器由第一电流产生的电流等于互感器由第二电流产生的电流。3．如权利要求1所述的互感器电路，还包括多个与第一和第二电流线路连接的电阻器。4．如权利要求3所述的互感器电路，其中多个电阻器被布置为使得由互感器产生的电流的值低于第二电流。5．如权利要求3所述的互感器电路，其中多个电阻器被布置为使得第二电流的值等于由互感器产生的电流。6．如权利要求5所述的互感器电路，其中第一和第二电流线路被分离以防止第二电流的一部分流过电阻器。7．如权利要求1所述的互感器电路，其中互感器包括一个初级线圈和一个次级线圈。8．如权利要求7所述的互感器电路，其中初级线圈为至少一匝，而次级线圈为多匝。9．如权利要求7所述的互感器电路，其中互感器的次级线圈反射一个低阻抗。10．如权利要求7所述的互感器电路，其中互感器包括包裹在初级和次级线圈周围的磁性材料的一部分。11．如权利要求10所述的互感器电路，其中磁性材料是低激励型材料。12．如权利要求7所述的互感器电路，其中次级线圈将一个低电阻反射到初级线圈以及将一个低负载反射到互感器。13．如权利要求7所述的互感器电路，还包括一个第二初级线圈。14．如权利要求13所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特P德普依，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]