CN85105356A

CN85105356A - 配备电流互感器的继电器

Info

Publication number: CN85105356A
Application number: CN 85105356
Authority: CN
Inventors: 孔令如
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-07
Filing date: 1985-07-07
Publication date: 1987-02-04

Abstract

本发明涉及继电器，特别涉及配备电流互感器的继电器。本发明从以下三个方面提高灵敏度：1.电流互感器的铁心(选用交流线圈、直流线圈、永久磁铁)磁化，提高其磁导率；2.继电器用磁旁路件、尤其用磁桥；3.设计磁力放大环节：增大保持力或磁通变动值。使用本发明的效果：易于制成高灵敏度的触电保安器、漏电继电器、接地继电器；易于缩小外形与降低成本。

Description

本发明涉及继电器，特别涉及配备电流互感器的继电器。要求动作电流值小的场合（例如触电保安器、漏电继电器、接地继电器等），必须采用灵敏继电器;而灵敏继电器的动作电流，须取自电流互感器的付边，即电流互感器付边的额定电流须为非标准值，电流互感器须为非标准产品;此外，动作值还以电流互感器原边的故障值表示-电流互感器与灵敏继电器是不可分割的部件，设计或制造时，须同时考虑这两部件。

上述继电器（不论用于单相或三相电路），皆以各线圈磁势之差值，作为电流互感器的原边磁势F₁。既然动作电流小，（它与线圈匝数的乘积为F₁）F₁就小。很小的F₁导致：电流互感器铁心的磁导率甚低，为获得一定值磁密B，须磁强H大，较大的HL消耗掉F₁中可观的比例，F₁减去励磁分量后，变换为付边磁势F₂;也就是：由于铁心磁导率低，引起F₂与F₁的比值低。就灵敏继电器而言，现有结构，具有气隙或弹簧，且无“磁力放大”环节（磁力放大环节详下），难以进一步提高灵敏度;因气隙或弹簧都使磁铁释放所须的安匝大，即灵敏度的提高受到限制。灵敏度不能提高，产品的外形尺寸与成本就不能进一步降低。现有结构见：1.欧洲专利公约EP42056B号专利;2.中国科学技术情报研究所重庆分所：国外触电保安器，第145页;3.同书，第120页。

本发明的任务在于：1.磁化电流互感器的铁心，提高其磁导率。该铁心磁化用三种部件，它们分别是：交流线圈、直流线圈、永久磁铁。2.改进灵敏继电器的结构，提高其灵敏度。3.设计“磁力放大”环节，供必要时进一步提高灵敏度。

实现上述任务的各方案对应如下：1.铁心磁化：①用交流线圈：A、三相的：每相用铁心、电阻、电流互感器原边、磁化线圈各一，串接电阻的磁化线圈，其绕法及电源与原边相同，各磁化线圈接成Y形。B、单相的：用铁心、磁化线圈二组。两磁化线圈的匝数相等，两磁化线圈串接后再串接电阻，接通电流互感器的电源。电流互感器的原、副边，总绕在二组铁心上（也可原边分绕在两铁心上）。②用直流线圈：直流线圈的绕法与电流互感器的副边相同，其电源可以是以下之一：A.电池;B.交流电源经整流，稳压成为直流电源，例如：交流电源经二极管、电容器构成迴路，该电容器与串有电阻的稳压管支路并联，磁化线圈与稳压管并联。C、交流电源整流后对电流浮充，电池作为电源，例如：二极管、电阻、电池各一只，三者串联，接上交流电源;B、C中所述的交流电源。可取自变压器的副边，也可取自分压电阻。③用永久磁铁磁化铁心。永久磁铁的形状可以是以下之一：A.空心圆柱体，且：甲.圆柱体的平面上有两凸起平面，该凸起平面分别为N极与S极，N、S极紧靠铁心的相应平面;乙.圆柱体的一端端部，向半径较小的方向、延伸出两水平块，水平块的内平面为N极与S极，N、S极紧靠铁心的相应平面;丙.圆柱体的一端端部，向半径较大的方向、延伸出两水平块，水平块的上表面为N极与S极，铁心置于水平块上;丁.上述甲、乙、丙所述N、S极的极面形状，可以为扇形，扇形的圆心与铁心的圆心重合;戊、圆柱体的内表面有两凸出块，凸出块的内表面为N极与S极，铁心置永久磁铁的内层;己、圆柱体的外表面有两凸出块，凸出块的外表面为N极与S极，铁心置于永久磁铁的外层。B、永久磁铁为条状，其两端的平面为N极与S极，它们分别与环形铁心两端引出带的表面接触。C、永久磁铁为条状，两端为N极与S极，两极表面可以是平面、也可以是圆柱面，永久磁铁置铁心内。D、永久磁铁的形状，是上述各种的组合与变化：例1、永久磁铁为马蹄形，例2、铁心上下，各用一块永久磁铁。例3、凸块的数量为4或6，各凸块为磁极，N、S相间。例4、戊、己的极面为圆柱面或平面。-上述所有磁化方法，均以铁心的磁导率＝（0.8～1.2）最大磁导率、或等于（0.95～1.05）最大磁导率为目的。2.灵敏继电器的两种结构：两结构共同的特点是：①具有一只磁旁路件、铁心、衔铁。（一只至二只）绕在铁心上的线圈、（一只至三只）永久磁铁（其形状为一形或∏形、或H形），在衔铁的一侧：铁心靠近衔铁、（一只）永久磁铁的一侧为铁心，另一侧为磁旁路件;②衔铁闭合时紧贴铁心的极面;③可以加装“磁力放大”环节;④衔铁的另一侧，可设一只永久磁铁，以增大衔铁打开时的触点压力，也可不装设;⑤衔铁可装设磁性轴承（由两只磁性相同，形状分别为“凹”、“凸”圆锥面的永久磁铁组成;其圆锥角30°～60°），也可不装设;⑥触点可用舌簧接点，也可用装在衔铁上的普通接点。两结构不同之处是：第①种：永久磁铁可用一只;衔铁可以是一形，也可以是L形;磁旁路件可以是一个另件，也可以与铁心合成一个另件;磁旁路件、永久磁铁、铁心，三者的装设：可装在一个平面上、也可装在两个平面上（磁旁路件与永久磁铁在一个平面上）、也可装在三个平面上。第②种：具有（与电桥电路相仿的磁路，称之）“磁桥”，两只线圈分别缠绕在磁桥的相应边上（也可用一只线圈），衔铁为L形或一形;上述铁心即：磁桥不平衡时，磁通流经的磁路;磁旁路件由磁桥的磁路兼任，磁旁路件可有凸块，也可无凸块;上述永久磁铁与磁桥之间有气隙，永久磁铁的形状：可以是一形，也可以是∏形，也可以是H形的。-这两种结构更为灵敏的原因：①交流电流的某个流向时，线圈产生的磁势阻碍永久磁铁的磁通流经衔铁，则永久磁铁的磁通，大部流经磁旁路件，气隙的隙阻大，永久磁铁流出的总磁通可认为不变，把衔铁中磁通削减至相等的数值，有磁旁路时，只需线圈产生更小的磁势。②衔铁不受弹簧力作用，吸持衔铁所需的永久磁铁的磁通更小。第②种结构，线圈中有减磁电流时，铁心中还有磁桥磁势产生的磁通，协同减少“吸持衔铁的磁通”，

3.磁力放大环节：一只至二只永久磁铁（其形状可以是一形、也可以是∏形、也可以是H形），通过其铁心：一侧吸持衔铁（称为“本级衔铁”），另一侧靠近：被灵敏继电器吸合的衔铁（称为上级衔铁）。该永久磁铁通过气隙，可向两侧供给磁通。当上级衔铁落下后，该侧磁阻骤降，引起另一侧磁通骤降，以致不能继续吸持而落下。本级衔铁落下后的保持（本级打开状态的）力，应大于上级衔铁落下后的保持力，因此称为“磁力放大”，磁力放大的过程，实质上是释放出（当初把两衔铁置于动作前状态）磁场中所贮能量的过程。若欲灵敏继电器的上级衔铁不装设动触点（减轻其重量）-或采用舌簧接点时降低磁通变动值（舌簧接点位于铁心之间的中心）-从而提高灵敏度，可加装磁力放大环节，触点所需更大的力或更大的磁通，由磁力放大环节提供。本级衔铁可装磁性轴承（其结构见前），也可不装。

上述三个方面（铁心磁化、灵敏继电器结构改进、磁力放大环节）中，任取一项措施，均可提高灵敏度或节省材料，从而降低成本与外形尺寸。

附图表示出本发明的实施例。图1至图14表示铁心磁化（图中方框内的标号：1-电流互感器，2-灵敏继电器）。图15至图21是灵敏继电器的各例;图22至图25为其磁力放大环节。用两个视图表示同一结构的有：图1及图2;图3及图4;图5及图6;图20及图21。为对照前述内容与图号，并统一说明图中标号的含义，列表于下。

电流互感器铁心磁化方式

灵敏继电器及其磁力放大环节（注1）

注1、不加磁力放大环节时，触点及其有关结构，参照磁力放大环节。

注2、图中标号10是永久磁铁，上文称它为“磁桥磁势”;图16至18，相对应的形状，引用于磁桥中。图11中a、b两点，是浮充的接线点，图12、13中c、d两点，供给交流电源。

磁力放大环节的永久磁铁所贮磁能，应比灵敏继电器中所贮的磁能大，且两衔铁的气隙恰当。为保证永久磁铁的剩余磁密Br，各永久磁铁充磁时，只能组成串联磁路，不应组成并联磁路。

文件名称页行补正前补正后

说明书 1 5 付边副边

说明书 1 倒3 利公约E 利局E

说明书 2 17 园柱形圆柱体

说明书 2 18 园柱圆柱

说明书 3 2 园圆

说明书 3 15 衔接的一侧衔铁的一侧

说明书 4 2 （…与铁心…）（…与永久磁铁…）

说明书 4 倒1 为了灵敏若欲灵敏

说明书 5 11 1及图 1（A-A剖面）及图

说明书 5 12 20及图 20（B-B剖面）及图

说明书 6 倒6 注2、图中注2.图21中

说明书 6 倒11 9永久磁铁 9-永久磁铁

权利要求书 1 8 心、磁化心及其原边、磁化

权利要求书 1 12 付边副边

权利要求书 2 7 各凸起面各凸起平面

权利要求书 3 1 铁心（4）铁心（3）

权利要求书 3 16 永久磁铁为永久磁铁（4）为

权利要求书 4 2 一侧靠近一侧为

权利要求书 4 17 合并为合成

权利要求书 5 倒1 园锥面（园圆锥面（圆

权利要求书 5 倒5 街铁衔铁

Claims

1、继电器，特别是配备电流互感器的继电器，含有电流互感器(1)与灵敏继电器(2)两部件，灵敏继电器由铁心(5)、磁旁路件(11)、衔铁(12)、触点、一至二只线圈(6、7)、一至三个永久磁铁(8，9，10)组成，可加装磁力放大环节，该环节由本级衔铁(15)、触点(16)、一至二个永久磁铁(13、14)组成，其特征是：电流互感器的铁心磁化。

2、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：电流互感器的铁心、磁化线圈、电阻皆用三只，磁化线圈串接电阻，磁化线圈的电源和绕法，分别与电流互感器的各原边相同，磁化线圈接成Y形。

3、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：电流互感器的铁心及其磁化线圈为二组，两磁化线圈的匝数相等、串接后再串接电阻，接通电流互感器的电源，电流互感器的原、付边线圈，总绕在二组铁心上。

4、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：电流互感器的磁化线圈，绕法与电流互感器的付边相同，并接通直流电源。

5、根据权利要求4所述的继电器，其特征是：电源为电池。

6、根据权利要求4所述的继电器，其特征是：交流电源经二极管、电容器构成迴路，该电容器与串有电阻的稳压管支路并联，磁化线圈与稳压管并联。

7、根据权利要求4所述的继电器，其特征是：交流电源经一只二极管、一只电阻、一只电池三者串联构成迴路，电源为电池。

8、根据权利要求6或7所述的继电器，其特征是：交流电源取自变压器的付边。

9、根据权利要求6或7所述的继电器，其特征是：交流电源取自分压电阻。

10、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：电流互感器的铁心（3）用永久磁铁（4）磁化。

11、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为空心园柱体，园柱体的一个平面上有二至六块凸起平台，各凸起面为磁极，N、S相间，各磁极紧靠铁心（3）相应的平面。

12、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为空心园柱体，园柱体的一端端部，向半径较小的方向，延伸出二至六块水平块，各水平块的内平面为磁极，N、S相间，各磁极紧靠铁心（3）相应的平面。

13、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为空心园柱体，园柱体的一端端部，向半径较大的方向，延伸出二至六块水平块，各水平块的上表面为磁极，N、S相间，铁心（3）置于水平块上。

14、根据权利要求11所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的磁极为扇形，扇形的园心与铁心（3）的园心重合。

15、根据权利要求12所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的磁极为扇形，扇形的园心与铁心（3）的园心重合。

16、根据权利要求13所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的磁极为扇形，扇形的园心与铁心（3）的园心重合。

17、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为空心园柱体，园柱体的内表面有二至六块凸出块，各凸出块的内表面为磁极，N、S相间，铁心（4）置于永久磁铁的内层。

18、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为空心园柱体，园柱体的外表面有二至六块凸出块，各凸出块的外表面为磁极，N、S相间，铁心（3）套在永久磁铁的外面。

19、根据权利要求17所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的极面形状，为与铁心（3）同心的园柱面。

20、根据权利要求18所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的极面形状，为与铁心（3）同心的园柱面。

21、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为条状，其两端的平面为N极与S极，两极极面分别与环形铁心（3）两端引出带的平面接触。

22、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）为条状，其两端为N极与S极，该永久磁铁置于铁心（3）中。

23、根据权利要求22所述的继电器，其特征是：永久磁铁（4）的两端，为与铁心（3）同心的园柱面。

24、根据权利要求10所述的继电器，其特征是：永久磁铁为马蹄形。

25、根据权利要求1至7、10至24，这些要求中任一项所述的继电器，其特征是：铁心的磁导率，等于（0.8～1.2）最大磁导率。

26、根据权利要求1至7、10至24，这些要求中任一项所述的继电器，其特征是：铁心的磁导率，等于（0.95～1.05）最大磁导率。

27、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：灵敏继电器的铁心（5）靠近衔铁（12）、永久磁铁（8）的一侧靠近铁心（5）、永久磁铁（8）的另一侧靠近磁旁路件（11），这些元件均在衔铁的一侧，铁心（5）上绕有线圈，衔铁（12）在闭合位置，紧贴铁心（5）。

28、根据权利要求1所述的继电器，其特征是：灵敏继电器加装磁力放大环节，动作顺序为：上级衔铁（12）离开铁心（5）、本级衔铁（15）离开永久磁铁（13）、触点（16）动作。

29、根据权利要求27所述的继电器，其特征是：磁旁路件（11）、永久磁铁（8）、铁心（5），三者装设在一个平面上。

30、根据权利要求27所述的继电器，其特征是：磁旁路件（11）、永久磁铁（8）、铁心（5）、三者装设在三个平面上。

31、根据权利要求27所述的继电器，其特征是：磁旁路件（11）与永久磁铁（8）装在一个平面上，铁心（5）装在另一平面上。

32、根据权利要求27所述的继电器，其特征是：磁旁路件（11）与铁心（5）合并为一个另件。

33、根据权利要求27所述的继电器，其特征是：磁旁路件（11）与铁心（5）合成一体，并与永久磁铁（10）组成磁桥（磁桥的磁路与电桥的电路相仿），线圈位于磁桥的相应边上。

34、根据权利要求28所述的继电器，其特征是：磁力放大环节的永久磁铁（13）有铁心（17）。

35、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：衔铁为一形。

36、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：衔铁为L形。

37、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：触点为舌簧接点，且位于铁心之间的中心点。

38、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：永久磁铁为一形。

39、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：永久磁铁为∏形。

40、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：永久磁铁为H形。

41、根据权利要求27、29至33，这些要求中任一项所述的继电器，其特征是：衔铁（12）的另一侧，装设永久磁铁（9）。

42、根据权利要求28或34所述的继电器，其特征是：衔铁（15）的另一侧，装设永久磁铁（14）。

43、根据权利要求27至34，其中任一要求所述的继电器，其特征是：衔铁上装设磁性轴承，该轴承由两只磁性相同、形状分别为“凹”、“凸”园锥面（园锥角为30°～60°）的永久磁铁组成。