[其他]具有同步交流偏磁電路的電感裝置及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000004241
• 申請日: 1986-06-20
• 公開（公告）號: CN86104241B
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳新華
• 申請（專利權(quán)）人: 冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院
• 代理公司: 冶金專利事務(wù)所
• 代理人: 成光祜

本發(fā)明屬于電感線圈及電路緊急保護裝置。其特征在于提供了一種與信號同源的同步交流偏磁電路，并利用該電路提出了一種新型的交流偏磁式漏電保護開關(guān)電路。采用該交流偏磁電路，可使磁通提高十倍至幾十倍，從而可縮小鐵芯體積，減輕重量，漏電保護開關(guān)的靈敏度也大大提高，額定漏電動作電流可降至≤１５毫安。或采用磁導(dǎo)率較低的普通取向電工鋼加上交流偏磁電路，則可代替老方法使用的鐵鎳合金，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明屬于電感線圈及電路緊急保護裝置。

眾所周知，象漏電保護開關(guān)之類的大多數(shù)使用軟磁鐵芯的場合，都希望鐵芯有較高的磁導(dǎo)率。實際上有各種各樣的磁導(dǎo)率，各自對應(yīng)于從B～H曲線上引出的某一直線的斜率，它們在數(shù)值上相差懸殊。在目前的使用方法中，常常使用振幅磁導(dǎo)率，即圖1所示磁化曲線OA上的點所對應(yīng)的縱座標(biāo)和橫座標(biāo)的比值μa＝Bm/Hm（Bm為磁感應(yīng)峰值，Hm為磁場峰值），它等于通過該點與坐標(biāo)原點的直線的斜率。這種直線將落在圖1中直線1和2之間。在這種情況下，象漏電保護開關(guān)，即使采用1J79、1J85、1J86等磁性能較好的軟磁合金，經(jīng)繞線和真空處理后，初始磁導(dǎo)率μo，只能達到5萬高/奧，最大磁導(dǎo)率只能達到30萬高/奧左右（《電世界》1981年第10期）。一般在50赫芝使用時還比上述數(shù)值低得多。為此，只有當(dāng)漏電電流在30毫安以上時，才能產(chǎn)生脫扣動作，即靈敏度受到限制;或者，欲提高靈敏度，就勢必增大保護開關(guān)的體積;或使用較不可靠的電子放大線路。

然而在磁化曲線中有一段更陡的線路，其斜率等于圖1中虛直線3的斜度，即ΔB/ΔH＝μΔ，我們稱它為“差分磁導(dǎo)率”，如能利用這一線段的斜率就相當(dāng)于提高了鐵芯材料的品位。利用附加直流磁場將工作點預(yù)先偏移到這一線段的中部并不能達到這一目的（Churles Oatley，《Electrio and Magnetic Fields》，CambligeUniversity Press 1976，P174）。

美國專利US3123764所提供是一種磁放大器電路。它的功率輸入電路和信號輸入電路是分開的;其信號電源是直流或者很低的交流，與其功率輸入電源頻率有10倍以上的差別;它是利用鐵芯的可飽和特性。該專利曾提到偏磁繞組，但不是指功率輸入繞組，而是一種直流偏磁繞組。

本發(fā)明的目的在于提供一種具有同步交流偏磁電路的電感裝置，并據(jù)此提供交流偏磁式單相漏電保護開關(guān)電路和交流偏磁式三相漏電保護開關(guān)電路。

本發(fā)明的核心是提出一種簡單的同步交流偏磁電路，其偏磁電流與信號同源，而且一般是同頻率的。即這種交流偏磁電路不需要附加電源。

圖2a是帶同頻交流偏磁電路的鐵芯的工作原理圖。圖中1、1′為鐵芯，2、2′為交流偏磁線圈，3為穩(wěn)壓管對，4為輸入信號，5為輸出信號，6和7為阻抗。兩個完全相同的鐵芯1、1′上繞有交流偏磁線圈2、2′，其中通過大小相等、方向相反的偏磁電流。當(dāng)該電流產(chǎn)生的偏移場達到峯值時，即使沒有輸入信號4，鐵芯也被磁化到對應(yīng)于磁化曲線的最陡線段。當(dāng)鐵芯的磁化曲線最陡線段對應(yīng)的磁場很窄（如具有高矩形比的材料）時，用穩(wěn)壓管對3來穩(wěn)定這一偏移場的峯值，當(dāng)電源電壓有較大的波動時，偏移場的峯值仍保持在磁化曲線最陡線段對應(yīng)的磁場。選擇適當(dāng)?shù)蔫F芯材料可免去這些穩(wěn)壓管（故圖中的穩(wěn)壓管對3用虛線表示）。偏磁電流和信號電流之間的相位差角對應(yīng)于兩個鐵芯應(yīng)分別在零度和180度附近，這可通過調(diào)整電路中阻抗6和7中電抗與電阻分量的比值來實現(xiàn)。在某些使用情況下（如本發(fā)明實施例中），它們是簡單的電阻，有時為了阻止電源中的直流分量，可串聯(lián)一個電容。

圖2b是圖2a電路在無輸入信號時鐵芯中的磁通波形。圖2c是有輸入信號時鐵芯中的磁通波形圖。輸出信號正比于兩個鐵芯的磁通之和（φ1+φ2）。在沒有輸入信號時，鐵芯磁通φ1和φ2大小相等，方向相反，所以輸出信號為零。當(dāng)有輸入信號時，φ1上升（或下降），φ2下降（或上升），結(jié)果（φ1+φ2）不為O，即有輸出信號。因這里的上升、下降是沿著磁化曲線最陡的線段，所以輸出信號比較大，比沒有交變偏移電流時大得多。當(dāng)輸入信號電流一定時，在沒有偏磁的情況下，輸出信號正比于振輻磁導(dǎo)率μa，在有交流偏磁的情況下，輸出信號正比于差分磁導(dǎo)率μΔ，而μΔ＞＞μa。