使用磁阻抗元件的过载电流保护设备制造技术

一种过载电流保护设备，用于在发生过载时通过接触器（开关）（２）切断从电源提供给诸如电动机的负载（３）的电源。在这种配置中，使用具有磁阻抗效应的元件（４０）作为电流检测单元（４ａ、４ｂ和４ｃ），从而通过消除铁芯导致的磁饱和而扩展了电流检测范围，避免了传统电流互感器的问题，提供了一种低成本的具有宽电流检测范围的过载电流保护设备。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种过载电流保护设备，用于检测流经导体的电流，并在电流超过一个预定阈值时切断电流，例如，能够控制提供给电动机的电源的过载电流保护设备。
技术介绍
一般来说，例如，这种类型的过载电流保护设备检测到通过接触器流向三相电动机的电流超过一个安全阈值时，就根据检测结果切断流向电动机的电流，这是通过使电动机的全部或部分电流流经一个双金属元件而实现的。即，若向由双金属片制成的开关施加电流，该双金属片根据电流大小而被加热，且电动机电流超过安全阈值一段预定时间后，该双金属片受热弯曲，从而开关的触点置于断开状态，供给接触器的控制输入端的电流也被停止。然而，在使用该开关的系统中，当开关进入断开状态时难以调节电流，导致系统长时间处于错误状态。为解决上述问题，可以由电子方式来执行传统上由双金属开关实现的功能。使用电子设备可以提供可靠的、容易调节的设备。但是，由于这种电子系统需要复杂的电路，因此需要多个部件，诸如恒压电源等，通过适当地检测电流来操作接触系统。此外，把电流检测变压器(称为CT)用作电流检测单元，这将导致由于铁芯产生磁饱和而不能获得宽的电流检测范围的问题。还有一种使用磁阻元件的方法。但是，由于其灵敏度低，所以需要铁芯，因此和上述CT一样不能获得宽的电流检测范围。另外，由于磁阻元件受温度影响而波动很大，元件间的差异性很大，且受干扰噪声的影响，从而产生了高精度设备需要高成本的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种低成本、高精度的过载电流保护设备，其能够扩展电流检测范围而不需要恒压电源等，也不会由于干扰噪声等环境特征和时间的变化而降低精度。
技术实现思路
为解决上述问题，在根据权利要求1所述的专利技术中，一种过载电流保护设备具有开关，用于提供或切断从电源到负载的电流；电流检测器，用于检测电流；以及控制电源，用于向设备的各个单元供电，该过载电流保护设备在发生电流过载时切断向负载提供的电流，电流检测器由具有磁阻抗效应的磁检测元件构成，并使用磁阻抗元件检测电流产生的磁通。在根据权利要求2所述的专利技术中，一种过载电流保护设备具有开关，用于供给或切断从电源供给负载的多相电流；多个电流检测器，用于检测各相的多相电流；以及控制电源，用于向设备的各个单元供电，该过载电流保护设备在发生电流过载时切断向负载提供的电流，该多个电流检测器各由具有磁阻抗效应的磁检测元件构成，并使用磁阻抗元件检测电流产生的磁通。根据权利要求1或2所述的专利技术具有用于传导电流的配线和安装配线的基板，其中，磁阻抗元件位于基板上靠近配线的位置，从而磁阻抗元件可以直接测量电流产生的磁通(根据权利要求3所述的专利技术)。在根据权利要求1到3中任何一项所述的专利技术中，该设备还包括电流施加单元，用于向磁阻抗元件施加高频电流；检测单元，用于检测磁阻抗元件的输出；修正单元，用于修正检测结果；磁场施加单元，用于向磁阻抗元件施加偏置磁场；磁场变化单元，用于改变偏置磁场的中值；以及控制单元，用于控制所述中值的变化。通过这种配置，可以改变偏置磁场的中值，检测输出，并可以根据检测结果对输出进行修正(根据权利要求4所述的专利技术)。在根据权利要求4所述的专利技术中，磁场施加单元可由偏置线圈和振荡单元构成(根据权利要求5所述的专利技术)。在根据权利要求4或5所述的专利技术中，磁场变化单元可由偏置线圈和恒流发生单元构成(根据权利要求6所述的专利技术)，或磁场变化单元可由恒流发生单元、开关单元和加法单元构成，其中，可以向偏置线圈施加一个恒定电压(根据权利要求7所述的专利技术)。在根据权利要求1所述的专利技术中，两个磁阻抗元件的安装位置使得响应于电流产生的磁通的输出的绝对值相等且极性彼此相反，可以根据两个磁阻抗元件的输出差的计算结果而检测出电流(根据权利要求8所述的专利技术)，或者两个磁阻抗元件的安装位置使得响应于电流产生的磁通的输出的绝对值相等且极性相同，可以根据两个磁阻抗元件的输出差的计算结果而检测出电流(根据权利要求9所述的专利技术)。在根据权利要求8或9所述的专利技术中，可以为传导电流的配线和两个磁阻抗元件提供用于隔绝外部磁场的屏蔽(根据权利要求10所述的专利技术)。在根据权利要求1到10中任何一项所述的专利技术中，控制电源包含电源变压器，其具有插入在从电源到负载的电流供应路径中的初级绕组和与初级绕组电连接的次级绕组；电容器，用于存储电源变压器的次级绕组的电流；以及电压调节器(根据权利要求11所述的专利技术)。在根据权利要求1到10中任何一项所述的专利技术中，控制电源可包含电源变压器，其具有多个初级绕组和次级绕组，每相的初级绕组缠绕在铁芯上，插入在从电源到负载次级绕组的电流供应路径中；电容器，用于存储电源变压器的次级绕组的电流；以及电压调节器，其中，各相中每相的初级绕组的圈数不同(根据权利要求12所述的专利技术)。附图说明图1是一个框图，显示了根据本专利技术的第一实施例；图2是一个平面图，显示了图1所示的MI元件的配置实例；图3是一个框图，显示了图1所示的检测电路的实例；图4显示了图3所示的恒流电路的电路实例；图5显示了检测MI元件的输出灵敏度的方法；图6是一个框图，显示了另一种检测电路的实例；图7是一个平面图，显示了MI元件单元的配置的另一种实例； 图8显示了图6所示用于偏置的振荡电路的电路实例；图9是一个斜视图，显示了MI元件单元的另一种配置实例；图10是一个示意图，显示了流经图9中相邻配线的电流的影响；图11是一个平面图，显示了MI元件单元的磁场屏蔽的实例；图12是一个框图，显示了检测电路的另一种实例；图13是一个框图，显示了本专利技术的第二实施例；以及图14显示了控制电源单元的另一种配置实例。具体实施例方式图1显示了本专利技术一个实施例的系统配置。标号R、S和T表示电源线，其与未在附图中显示的三相交流电源相连，并通过三相接触器(开关)2和三个电源变压器5a、5b和5c与电动机3相连。在三相接触器2和三个电源变压器5a、5b和5c之间为每一相设置了电流检测器4a、4b和4c。接触器2包含触点2a、2b和2c，每个触点通过不同电源线经过各个电源变压器5a、5b和5c的初级绕组连接至电动机3。这组触点机械连接，从而由电磁线圈2d同时操作。电磁线圈2d与微计算机8的数字输出端相连。由微计算机8，电流检测器4a、4b和4c，电源变压器5a、5b和5c等构成的控制电路形成了电子过载继电器1。通过切换器6顺序对电流检测器4a、4b和4c的输出进行切换。通过半波整流器7，把切换器6选择的电流检测器4a、4b和4c的输出连接到微计算机8的模拟输入端。通过整流二极管D0、D1和D2把电源变压器5a、5b和5c的次级绕组连接至第一电容器C0，从而形成了控制电源。该第一电容器C0连接在电压调节器9的正输入端和地之间，第二(稳定)电容器C1连接在电压调节器9的正输出端和地之间，从而可以由电压调节器9提供恒定电平的电压Vcc作为控制电源。标号D3、D4和D5表示保护二极管。下面参考图2和图3描述由电流检测元件40和检测电路41构成的电流检测器4a、4b和4c的实际配置。由于电流检测器4a、4b和4c的配置相同，下面描述其中的一个，作为代表性配置。如图2所示，磁阻抗元件(MI)元件40具有磁阻抗效应，配线200传导特定相的电流。标号401表示偏置线圈，标号402表示偏移线圈，标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过载电流保护设备，其具有：开关，用于提供或切断从电源到负载的电流；电流检测器，用于检测电流；以及控制电源，用于向该设备的各个单元供电，所述过载电流保护设备在发生电流过载时切断向负载提供的电流，其特征在于电流检测器由具有磁阻抗效应 的磁阻抗元件构成，且使用磁阻抗元件检测由电流产生的磁通。

【技术特征摘要】
JP 2001-2-16 40264/20011.一种过载电流保护设备，其具有开关，用于提供或切断从电源到负载的电流；电流检测器，用于检测电流；以及控制电源，用于向该设备的各个单元供电，所述过载电流保护设备在发生电流过载时切断向负载提供的电流，其特征在于电流检测器由具有磁阻抗效应的磁阻抗元件构成，且使用磁阻抗元件检测由电流产生的磁通。2.一种过载电流保护设备，其具有开关，用于供给或切断从电源到负载的多相电流；多个电流检测器，用于检测各相的多相电流；以及控制电源，用于向该设备的各个单元供电，所述过载电流保护设备在发生电流过载时切断向负载提供的电流，其特征在于所述的多个电流检测器各由具有磁阻抗效应的磁阻抗元件构成，且使用磁阻抗元件检测由电流产生的磁通。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于提供了用于传导电流的配线和安装配线的基板，磁阻抗元件位于基板上靠近配线的位置，从而磁阻抗元件可以直接检测由电流产生的磁通。4.根据权利要求1至3中任何一项所述的设备，其包含电流施加单元，用于向磁阻抗元件施加高频电流；检测单元，用于检测磁阻抗元件的输出；修正单元，用于修正检测结果；磁场施加单元，用于向磁阻抗元件施加偏置磁场；磁场变化单元，用于改变偏置磁场的中值；以及控制单元，用于控制所述中值的变化，该设备的特征在于，改变偏置磁场的中值，检测输出，并根据检测结果对输出进行修正。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：工藤高裕，北出雄二郎，石川公忠，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]