一种宽动态范围的剩余电流保护装置制造方法及图纸

一种宽动态范围的剩余电流保护装置，由复合型剩余电流互感器、一路剩余电流小信号检测控制驱动回路、另一路剩余电流大信号检测控制驱动回路、执行单元和脱扣线圈组成，复合型剩余电流互感器由复合铁芯和两组相互独立的二次绕组组成，两组二次绕组分别与两路剩余电流信号检测控制驱动回路的输入端连接，所述复合铁芯由坡莫合金带和硅钢片带分段绕制而成。本剩余电流保护装置不仅能准确检测出mA级剩余电流，而且也能检测出安培级的剩余电流，其动态范围可达106，能对发生人体触电或设备电气泄漏事故的人或设备起到保护作用，也能对用电设备因接地故障产生的较大剩余电流而造成事故的用电设备起到保护作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及剩余电流保护
，特别涉及一种宽动态范围的剩余电流保护装置。
技术介绍
现有的剩余电流保护装置的电路框图参见图1所示。该装置由单一铁芯材料的剩余电流互感器1、剩余电流信号放大检波单元3、剩余电流信号识别控制与驱动单元4、执行单元5和脱扣线圈6组成，放大检波单元3、识别控制与驱动单元4、执行单元5的直流工作电源由三相四线(A、B、C、N)供电主回路经整流器7整流后提供。作为剩余电流感应器件的剩余电流互感器(ZCT) 1，一般是由采用单一的坡莫合金带(或超微晶合金带)绕制的铁芯1-1及绕在铁芯1-1上的二次绕组1-2构成，呈圆环形的外型结构，参见图2所示。被检测即被保护的主电路干线必须要先穿过剩余电流互感器I才能到达负载侧2。当负载侧2出现人身触电或漏电事故时，参见图1所示，剩余电流互感器I的二次绕组1-2上将形成剩余电流I Λ并由下式表示:1Δ = IA -1E -1C -S'当出现的剩余电流I Λ值达到或超过设定的基准值时，剩余电流保护器将在设定时间内跳闸，从而切断电源，起到保护作用。由剩余电流互感器(ZCT) I的二次绕阻1-2采集到的剩余电流I Λ—般为X 100微安级，需经放大并检波后才能作出处理。若允许的额定剩余电流为I Λη值，则当I Λ>-1 Λ η时，经I Λ信号识别单元3判别后通过识别控制与驱动单元4输出一个高电平信号去触发执行单元5的可控硅导通从而使串联在可控硅与阳极的脱扣线圈6回路中得电而切断断路器开关，使负载失电，从而避免了漏电事故的进一步扩展。但这并非意味着剩余电流I Λ值可以不受限制地任意增加，在一般情况下，当剩余电流I Λ值处在毫安级(5mA 1000mA)范围时在二次绕组1_2上采集到的剩余电流I Λ信号与主电流一样，是50Hz的正弦波，且其幅值也与剩余电流的大小成正比，因而能实时且准确地反映用电现场的故障情况。但当剩余电流I Λ值达到或超过安倍级(> 1Α)以上时，实际上在剩余电流检测回路中采集到的剩余电流I Λ信号将出现严重的畸变，且剩余电流越大，I Λ信号幅值反而降低，这将导致剩余电流信号识别回路无法正常工作或出现误判的情况。究其原因，这是因为此时剩余电流互感器I已经达到或超过了铁芯1-1的“磁饱和”状态。经分析可知:采用坡莫合金带或超微晶合金带绕制成的剩余电流互感器I的铁芯1-1，对于检测mA级剩余电流时可以有较高的灵敏度，但由于其饱和磁感应强度不高，通常为0.5^0.6特斯拉，导致在出现大的剩余电流时，从ZCT的二次绕组上采集到的I Λ信号畸变，幅值下降，这种情况将导致剩余电流保护器不能动作或不能“跳闸”，从而出现了误判的情况。人体触电与用电设备的电气洩漏所形成的剩余电流I A值一般为mA级(5mA 1000mA)，虽然用电设备较严重的接地故障电流有时会大到数安倍或以上级，例如，单相接地故障，但是由于上述铁芯“磁饱和”的原因，其二次绕组1-2感应到的剩余电流I A值的数值有时远未达到剩余电流断路器的额定运行电流值，因而断路器也不会动作(执行跳闸)，起不到保护作用。因而这个问题如不解决也将带来诸如“火灾”这样的灾难性的后果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种宽动态范围的剩余电流保护装置，它不仅能够准确地检测出mA级(5miTIOOOmA)的剩余电流，而且也能检测出安培级(> 1A)的剩余电流，其动态范围(剩余电流最大值与剩余电流最小值之比)可达IO6以上，采用这种宽动态范围的剩余电流保护装置，不仅能够对发生人体触电或设备电气洩漏事故的人或设备起到保护作用，还能对用电设备因接地故障产生的较大剩余电流而造成事故的用电设备起到保护作用。本技术所提出的技术解决方案是这样的:一种宽动态范围的剩余电流保护装置，包括有三相四线(L1、L2、L3、N)供电主回路穿过的剩余电流互感器、由该供电主回路供电的整流器7以及剩余电流断路器的脱扣线圈6，保护装置由整流器7供给直流工作电源，所述剩余电流互感器为复合型剩余电流互感器11，该复合型剩余电流互感器11由坡莫合金带和硅钢片带分别绕制成第I铁芯11-1和第2铁芯11-2以及绕制在第I铁芯11-1和第2铁芯11-2外面的第I绕组11-3和第2绕组11-4组成,还设有第I剩余电流小信号放大检波单元13、第2剩余电流大信号放大检波单元16、第I剩余电流小信号识别控制与驱动单元14、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元17、第I 二极管15、第2 二极管18和执行单元5，所述执行单元5采用可控硅，所述第I绕组11-3输出端按顺序分别与第I剩余电流小信号放大检波单元13、第I剩余电流小信号识别控制与驱动单元14、第I 二极管15阳极串联连接，所述第2绕组11-4输出端按顺序分别与第2剩余电流大信号放大检波单元16、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元17、第2 二极管18阳极串联连接，所述第I 二极管15阴极和第2 二极管18阴极并联后与可控硅5触发连接，所述脱扣线圈6串联在可控硅5阳极回路中。所述复合型剩余电流互感器11的第I铁芯11-1位于圆环形铁芯的里层，第2铁芯11-2位于圆环形铁芯的外层，第I绕组11-3和第2绕组11-4独立绕制在第2铁芯11-2外面上。第I铁芯11-1也可以选用超微晶合金带绕制而成。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果:由于坡莫合金或超微晶合金适用于检测mA级的小剩余电流但不适用于检测安培级以上的大剩余电流，这是因为其饱和磁感应强度不高(0.5、.6特斯拉)所致，而硅钢片虽然其起始导磁率较低不适用于检测mA级(5miTl000mA)的剩余电流，但由于其饱和磁感应强度较高(达1.8特斯拉)而适用于检测安培级以上的大剩余电流。若将这两种铁芯材料组合而成一种复合型铁芯的剩余电流互感器，则可起到优势互补的作用，从而能实现大、小剩余电流都能检测，其动态范围可达IO6以上。因而，本技术的剩余电流保护装置既能检测到供电主回路出现小剩余电流(5mA 1000mA)，也能检测到供电主回路出现的大剩余电流(IAlOOA)，并驱动断路器跳闸。这样不仅能对发生人体触电或设备电气泄漏事故的人或设备起到保护作用，还能对用电设备因接地故障产生的较大剩余电流而造成事故的用电设备起到保护作用。附图说明图1是现有一种剩余电流保护装置的电原理框图。图2是图1所示剩余电流互感器的结构示意图。图3是本技术一个实施例的一种宽动态范围的剩余电流保护装置的电原理框图。图4是图3所示复合型剩余电流互感器的结构示意图。具体实施方式通过下面实施例对本技术作进一步详细阐述。参见图3、图4所示，一种宽动态范围的剩余电流保护装置由复合型剩余电流互感器11、第I剩余电流小信号放大检波单元13、第2剩余电流大信号放大检波单元16、第I剩余电流小信号识别控制与驱动单元14、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元17、第I二极管15、第2 二极管18、执行单元5、整流器7和断路器的脱扣线圈6组成。复合型剩余电流互感器11由坡莫合金带绕制成第I铁芯11-1，位于圆环形复合铁芯的最里面，由硅钢片绕制成第2铁芯11-2，位于第I铁芯11-1外面，硅钢片选用冷轧硅钢薄带并要求其晶粒取向与硅钢带的长度方向相同，以达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽动态范围的剩余电流保护装置，包括有三相四线供电主回路穿过的剩余电流互感器、由该供电主回路供电的整流器（7）以及剩余电流断路器的脱扣线圈（6），保护装置由整流器（7）供给直流工作电源，其特征在于：所述剩余电流互感器为复合型剩余电流互感器（11），该复合型剩余电流互感器（11）由坡莫合金带和硅钢片带分别绕制成第1铁芯（11?1）和第2铁芯（11?2）以及绕制在第1铁芯（11?1）和第2铁芯（11?2）外面的第1绕组（11?3）和第2绕组（11?4）组成，还设有第1剩余电流小信号放大检波单元（13）、第2剩余电流大信号放大检波单元（16）、第1剩余电流小信号识别控制与驱动单元（14）、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元（17）、第1二极管（15）、第2二极管（18）和执行单元（5），所述执行单元（5）采用可控硅，所述第1绕组（11?3）输出端按顺序分别与第1剩余电流小信号放大检波单元（13）、第1剩余电流小信号识别控制与驱动单元（14）、第1二极管（15）阳极串联连接，所述第2绕组（11?4）输出端按顺序分别与第2剩余电流大信号放大检波单元（16）、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元（17）、第2二极管（18）阳极串联连接，所述第1二极管（15）阴极和第2二极管（18）阴极并联后与可控硅（5）触发连接，所述脱扣线圈（6）串联在可控硅（5）阳极回路中。...

【技术特征摘要】
1.一种宽动态范围的剩余电流保护装置，包括有三相四线供电主回路穿过的剩余电流互感器、由该供电主回路供电的整流器(7)以及剩余电流断路器的脱扣线圈(6)，保护装置由整流器(7)供给直流工作电源，其特征在于:所述剩余电流互感器为复合型剩余电流互感器(11)，该复合型剩余电流互感器(11)由坡莫合金带和硅钢片带分别绕制成第I铁芯(11-1)和第2铁芯(I 1-2)以及绕制在第I铁芯(I 1-1)和第2铁芯(I 1-2)外面的第I绕组(11-3)和第2绕组(11-4)组成,还设有第I剩余电流小信号放大检波单元(13)、第2剩余电流大信号放大检波单元(16)、第I剩余电流小信号识别控制与驱动单元(14)、第2剩余电流大信号识别控制与驱动单元(17)、第I 二极管(15)、第2 二极管(18)和执行单元(5)，所述执行单元(5)采用可控硅，所述第I绕组(11-3)输出端按顺序分别与第I剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：冼兴泉，王兰军，
申请(专利权)人：广东佛电电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：