[实用新型]电子式保护用供电电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种为电子式控制器供电用电流互感器，特别是给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

低压断路器的电子式控制装置如电子脱扣器需要电力供应，一般是利用断路器自身所带的电流互感器从一次主回路汲取能量，电能来自于流过一次穿芯导体的电流，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。

当前，低压断路器用电子式控制器功能越来越强大，致使电子式控制器自身消耗功率也越来越大。而与此同时，随着保护功能的完善，却要求电子式控制器的保护启动点越来越低。根据2009年10月1日实施的我国国家标准GB/T22710-2008《低压断路器用电子式控制器》的要求，在无辅助电源的情况下，主电路所有相电流不小于0.4In(In为额定电流)时，控制器应能可靠工作，且必须能实现基本保护功能。而美国国家标准《ANSI Std C37.17-1997》则要求，控制器必须能在无外接辅助电源的情况下完成过载和接地故障保护功能。就接地保护功能而言，保护电流整定值为0.2In～1In，即要求一次主电路三相电流最小整定到0.2In或单相0.4In时，控制器供电用互感器的二次输出足够大到能使得控制器可靠工作，且必须能实现接地保护功能。因此，电子式控制器用供电电流互感器的设计必须满足控制器的上述操作条件。也就是说，一方面，一次电流越小控制器所能保护的范围越宽，另一方面，当一次电流如上所述足够小的情况下，又要求互感器能输出足够大的二次电流。

同时，我们知道，供电用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。当一次电流达到其正常启动电流后，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，而当一次电流再增大时，给电子式控制器供电的电流互感器所感应产生的能量将远远超过电子式控制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，这势必需增加额外的耗能装置。因此，在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非常宽的一次电流范围内获得一个尽可能稳定而非不断增长的二次电流输出，是这类电流互感器(通常称之为自生电源)面临的另一大矛盾。长期以来，人们尚未找到一个理想的方案来同时满意地解决以上两方面的矛盾。其难处不仅涉及到结构方案问题，而且还涉及到结构参数的优化匹配问题。

人们应用电磁学原理已经设计出了一些电流互感器磁分路结构设计方案，这些主磁路+分磁路+气隙方案归纳起来大概有以下两种。一种方案如美国专利US5726846A和中国专利CN200110176191，其中主磁路和分磁路不是两个独立的磁路，气隙设置在分磁路中，中国专利CN20010176191与美国专利US5726846A之间的区别是，前者的气隙厚度可变，而后者的气隙厚度固定。另一种方案如中国专利CN1637968.B，其中第一磁路和第二磁路是两个独立的各自成封闭环形的独立磁路，第一磁路与第二磁路操作连接，使得第二磁路在第一磁路主磁通量通过次级线圈的所述的芯之前吸收一定比例的主磁通量。上述现有技术存在的共同缺陷是不能同时满足两个使用要求：一是一次电流在0.2In的足够小的情况下必需满足控制器正常启动工作的要求；二是一次电流在大于1In的足够大(特别是在一次电流为过载电流或短路电流)的情况下，二次电流仍能保持稳定输出，且能保证控制器的正常工作。在上述现有技术中，可变气隙的方案虽然从原理上看似乎对解决上述问题有益，但由于参数匹配和可变气隙的变化精度、响应速度等多种因素，使该设计尚停留在理想化但不能达到理想效果的不实用状态，而且反而导致结构复杂、装配调试困难等新的问题发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术顾此失彼的缺陷，提供一种电子式控制器用的供电电流互感器，它既能在主电路一次电流增大超过额定电流1.0In时保持二次电流稳定输出，又能在一次电流出现过载、短路电流时，铁芯的温升低，从而提高了产品的使用寿命和安全可靠性。

本实用新型的另一个目的是提供一种电子式控制器用的供电电流互感器，它在主电路一次电流不小于0.2In时，所输出的二次电流能满足电子式控制器正常工作的要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。