一种漏电流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种漏电流检测装置，包括：漏电流检测单元以及后续处理电路；其中，漏电流检测单元包括：具有气隙的磁芯和传感组合；传感组合位于气隙处；电流母线排从磁芯中间穿过；其中，磁芯用于加强由电流母线排中的漏电流所引起的磁场的磁感应强度；传感组合用于检测磁感应强度，并输出检测结果；后续处理电路用于根据传感组合输出的检测结果确定当前的漏电流的大小。应用本发明专利技术所述的装置，能够实现对于较大范围内以及不同类型的漏电流的检测，且实现起来简单方便，并能降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术漏电流保护技术，特别涉及一种漏电流检测装置。
技术介绍
当前，漏电流保护装置(RCDs，Residual Current Devices)已经在各不同场合得 到了广泛应用，如，在人体可能会与带电电路或输电线发生直接接触的场合。当人体接触到 带电体后，一个小电流会流经人体的电阻到达地面，而这个小电流已足以对人体造成伤害， RCDs即用于检测这个小电流。在实际应用中，可将上述小电流称为漏电流。RCDs能够在检测到漏电流后，及时 切断电路的电源，以防止触电事故的发生。RCDs同样可用于检测能够引起火灾甚至更严重 后果的较大漏电流。也就是说，RCDs需要具有一个较大的漏电流检测范围，比如，从30毫 安(mA)到3 5A。另外，在实际应用中，大多数RCDs都需要集成在断路器中，因此在设计 RCDs时，需要保证其体积不能过大。现有RCDs 主要由差分电流转换器(DCT，Differential Current Transformer)、 后续处理电路以及机械结构等三部分组成。其中，用于检测漏电流的部分为DCT，包括一个 圆形或矩形的磁芯，磁芯上缠绕有数百匝的细铜线；用一个金属屏蔽层将磁芯及铜线覆盖 住，以避免外界磁场干扰。如图1所示，图1为现有DCT的整体结构示意图。所有的电流母 线排从磁芯中间穿过。在不存在漏电流的情况下，穿过磁芯的所有电流的矢量和为零，那么 基于安培环路定理可知，此时磁芯中不存在磁通量；如果存在漏电流，那么电流矢量和将不 为零，同时，漏电流将导致磁芯中出现可变磁通量；进一步地，该可变磁通量将导致线圈中 (即缠绕在磁芯上的细铜线)出现感应电动势。后续处理电路对线圈中的感应电动势进行 处理和分析，如果分析结果显示当前的漏电流大于预先设定的阈值，则通过激活机械机构 来切断电源，以执行保护功能。考虑到漏电流通常较小，因此磁芯需要采用昂贵的坡莫合金材料制成，这是因为 坡莫合金的相对磁导率较大，会使得线圈中的感应电动势增大，便于处理和分析，否则，如 果感应电动势过小的话，后续会很难进行处理。另外，如果要检测的漏电流较大，那么磁芯 需要具有较大的截面，以避免出现磁饱和现象，影响检测过程的正常进行；但是，如果漏电 流非常大，比如20A或30A，那么就需要磁芯的截面非常大，相应地，就会导致DCT的体积非 常大，针对这种情况，现有技术中通常会在DCT之外专门设置一个用于检测较大漏电流的 设备。可见，现有检测方式虽然能够检测出一定范围内的漏电流，但是，由于需要使用坡 莫合金等材料，而且需要增大磁芯截面或专门设置用于检测较大漏电流的设备，因此，增加 了实现的复杂度和实现成本。而且，由于只有交流电才能在线圈中产生感应电动势，因此， 现有检测方式不适用于检测直流漏电流。再有，现有检测方式也不适用于检测具有较高频 率的较大漏电流，因为具有较高频率的较大漏电流会导致线圈中出现涡流，进而导致检测 结果不准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种漏电流检测装置，能够实现对于较大 范围内以及不同类型的漏电流的检测，且实现起来简单方便，并能够降低成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种漏电流检测装置，包括漏电流检测单元以及后续处理电路；其中，所述漏电流检测单元包括具有气隙的磁芯以及传感组合；所述传感组合 位于所述气隙处；电流母线排从所述磁芯中间穿过；所述磁芯，用于加强由所述电流母线排中的漏电流所引起的磁场的磁感应强度；所述传感组合，用于检测所述磁场的磁感应强度，并输出检测结果；所述后续处理电路，用于根据所述传感组合输出的检测结果确定当前的漏电流的 大小。较佳地，所述传感组合中包括以下传感器中的一种或任意组合各向异性磁电阻 传感器、巨磁电阻传感器以及霍尔传感器；所述各向异性磁电阻传感器、巨磁电阻传感器以及霍尔传感器分别用于检测不同 范围内的磁感应强度。较佳地，所述传感组合中进一步包括塑料外壳；基于所述传感组合中包括的不 同传感器的体积以及灵敏度轴线的方向，所述塑料外壳上设置有对应于不同传感器的插槽。较佳地，当所述传感组合中同时包括各向异性磁电阻传感器、巨磁电阻传感器以 及霍尔传感器时，所述巨磁电阻传感器的个数为2，且具有不同的磁感应强度检测范围。较佳地，所述漏电流检测单元中进一步包括屏蔽层，用于覆盖住所述磁芯以及所 述传感组合，以防止外界磁场干扰。所述磁芯以及所述屏蔽层的材料均为铁。所述磁芯的形状为圆形或椭圆形。可见，采用本专利技术的技术方案，利用各向异性磁电阻传感器、巨磁电阻传感器和霍 尔传感器中的一种或任意组合来构成传感组合，并将该传感组合设置于磁芯的气隙处，直 接检测由漏电流所引起的磁场。相比于现有技术，本专利技术所述方案具有以下优势1)磁芯的截面无需做得很大，且无细铜线缠绕，另外制作磁芯的材料可以为铁等 普通材料，因此不但可以缩小整个漏电流检测装置的体积，而且降低了实现成本。2)本专利技术所述方案中，只需一个传感组合，即可检测从30mA到300A范围内的漏电 流，扩大了漏电流的检测范围，而且对于较大漏电流，无需专门设置额外的检测设备，降低 了方案实现的复杂度。3)可灵活设置不同传感器之间的联合方式，以检测不同范围内的漏电流，比如，如 果不使用AMR传感器，则漏电流检测范围的低端取值将增大，如果不使用霍尔传感器，则高 端取值将变小。4)本专利技术所述方案可检测很大带宽范围内的漏电流，从直流到大于5KHz，也就是 说，本专利技术所述方案不但可以检测交流漏电流，而且可以检测直流漏电流，而且由于不会产 生涡流，所以不受漏电流频率大小的影响。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更 清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中图1为现有DCT的整体结构示意图；图2为本专利技术漏电流检测装置实施例的结构示意图；图3为本专利技术实施例中的各传感器的结构示意图；图4为本专利技术实施例中的传感组合4的整体结构示意图；图5为本专利技术实施例中的传感组合4中的各传感器的位置示意图；图6为本专利技术实施例中的磁芯3的一种结构示意图；图7为本专利技术实施例中的磁芯3的另一种结构示意图；图8为本专利技术实施例中的铁制屏蔽层2的整体结构示意图；图9为本专利技术实施例中的铁制屏蔽层2的剖面结构示意图。具体实施例方式针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种全新的漏电流检测方案，即利用各 向异性磁电阻(AMR，Anisotropic MagnetoResistance)传感器、巨磁电阻(GMR，Giant MagnetoResistance)传感器和霍尔传感器(Hall sensors)等之中的一种或任意组合，来 直接检测由漏电流所弓I起的磁场。为使本专利技术的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术所述 方案作进一步地详细说明。图2为本专利技术漏电流检测装置实施例的结构示意图。如图2所示，包括漏电流检 测单元10以及后续处理电路20。其中，漏电流检测单元10中可具体包括具有气隙9的磁 芯3以及传感组合4 ；传感组合4位于气隙9处；电流母线排1从磁芯3中间穿过；另外，传 感组合4中可进一步包括以下传感器中的一种或任意组合AMR传感器8、GMR传感器6以 及霍尔传感器7。具体来说，磁芯3用于加强由电流母线排1中的漏电流所引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漏电流检测装置，包括：漏电流检测单元（１０）以及后续处理电路（２０）；其中，所述漏电流检测单元（１０）包括：具有气隙（９）的磁芯（３）以及传感组合（４）；所述传感组合（４）位于所述气隙（９）处；电流母线排（１）从所述磁芯（３）中间穿过；所述磁芯（３），用于加强由所述电流母线排（１）中的漏电流所引起的磁场的磁感应强度；所述传感组合（４），用于检测所述磁场的磁感应强度，并输出检测结果；所述后续处理电路（２０），用于根据所述传感组合（４）输出的检测结果确定当前的漏电流的大小。

【技术特征摘要】
1. 一种漏电流检测装置，包括漏电流检测单元(10)以及后续处理电路(20)； 其中，所述漏电流检测单元(10)包括具有气隙(9)的磁芯(3)以及传感组合(4)；所述传感组合(4)位于所述气隙(9)处；电流母线排(1)从所述磁芯(3)中间穿过；所述磁芯(3)，用于加强由所述电流母线排(1)中的漏电流所引起的磁场的磁感应强度；所述传感组合(4)，用于检测所述磁场的磁感应强度，并输出检测结果； 所述后续处理电路(20)，用于根据所述传感组合(4)输出的检测结果确定当前的漏电 流的大小。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感组合(4)中包括以下传感器中的 一种或任意组合各向异性磁电阻传感器(8)、巨磁电阻传感器(6)以及霍尔传感器(7)；所述各向异性磁电阻传感器(8)、巨磁电阻传感器(6)以及霍尔传感器(7)分别用于检 测不同范围内的磁感应强度。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，陈维刚，卓越，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]