[实用新型]给电子装置供电用电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种给电子装置供电用的电流互感器，更具体地说，涉及为低压断路器的电子脱扣器(ETU)供电用的电流互感器。 

背景技术

带电子脱扣装置的低压断路器，由电流检测装置监测一次主回路电流，产生与主回路电流大小相对应的信号，输出给电子脱扣装置进行采样，电子脱扣装置根据信号大小进行计算处理，当超出保护门限值时，发出指令驱动脱扣机构，使断路器断开一次主电路。 

电子脱扣器需要电力供应，如果直接从一次电网接入，则一是电气隔离无法做到很好，另外，当电网发生短路故障时，电源电压将大幅跌落，导致电子脱扣器无法正常工作和执行脱扣动作。因此，通常的做法是采用电流互感器从一次主回路汲取能量，电能来自于流过导体的电流，电流互感器二次线圈中的感应电流供应给电子脱扣器工作，这种给断路器的电子脱扣器供电用电流互感器也称为自生电源。根据2009年10月1日实施的GB/T22710-2008低压断路器用电子式控制器的标准要求，控制器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时三种基本保护功能和若干附加保护功能。该标准规定了的控制器包括信号采集单元(包含电流传感器)、处理和执行单元(包含脱扣元件)，并至少应具有一个由被保护线路能量产生的自生电源。在无辅助电源情况下，低压断路器用电子式控制器一般通过电流互感器感生一次侧电流能量而工作。就控制器的过载长延时基本保护功能而言，它的过载保护电流值可调，最小可设置为0.4In，而接地故障保护作为附加保护功能，某些情况最小要求设置到0.2In，控制器必须能够可靠保护，因此，目前很多控制器设计的工作条件要求当一次电流达到 0.2In时，控制器必须可靠地工作，而供电用电流互感器的设计必须满足控制器实现其基本保护功能和所需附加保护功能的工作条件。然而，作为自生电源的电流互感器一般为带铁芯的电流互感器。在一定范围内，铁芯互感器的输入和输出基本是成线性的，其二次电流是随一次电流的变化而变化的，正常情况下，当一次电流达到其启动电流后，电流互感器此时所感生的能量足以维持控制器的可靠工作，即控制器的功耗是一定的，当一次电流再增大，给电子脱扣器供电的电流互感器所感应过来的能量将远远超过电子脱扣器正常工作所需的能量，需要将多余的能量通过其他方式予以消耗掉，尤其是在主电路出现短路情况下，一次电流在瞬间的波动很大，而要保证电子控制器的可靠工作，却要求二次电流相对于大的一次电流范围能相对稳定。因此，当电流互感器的二次输出满足控制器工作所需后，如何在一个从常态到非常态的宽的一次电流范围内获得一个尽可能低的二次电流输出，是这种电流互感器设计面临的一个顾此失彼的难以解决的问题。 

当前，最常用的供电用电流互感器方案有两种：一种是将冲制好的铁芯硅钢片叠厚成一个封闭的铁芯磁环路，磁阻很小，其中铁芯截面相对要小的底边穿过供电二次线圈。其一次穿芯导体通过电流时，在铁芯中所建立的磁通绝大部分会通过供电二次线圈所环绕的铁芯。一次电流较大时，需要额外增加耗能装置，从而导致产品体积大，生产成本增加。 

另一种是在供电二次线圈所环绕的那段铁芯一侧再并联一铁芯支磁路，通过并联支路将主磁路分成两个平行的分磁路，则必有部分磁通会流过支磁路，从而减少了流过供电二次线圈所环绕铁芯的磁通量，即降低了供电二次线圈的输出。一种采用了这样的支磁路设计的自生电源例如由美国专利US5726846和US7145421所公开，因此不必再额外增加耗能装置。上述两种已有形式的第二铁芯磁路虽然在电流变大时能分流走部分第一铁芯磁路中的磁通，但由于支磁路具有恒定宽度的固定间隙，供电二次线圈输出仍会随一次穿芯导体中流过的电流增大而有较大增长，无法对第一铁芯磁路的磁通量继续增大做出动态响应，二次电流随一次电流增大的波动仍然很大。