断路器的负荷电流检测方法.pdf

一种断路器的负荷电流检测方法，由断路器汇流铜排/铜线(1)、取样导线(2)、磁环(3)、线圈(4)，电阻(5)构成，其特征在于取样导线(2)的首端和末端分别与汇流铜排/铜线(1)的首端和末端连接，即取样导线(2)与汇流铜排/铜线(1)并联。取样导线(2)上穿有磁环(3)，磁环上绕有线圈(4)，线圈(4)上并有电阻(5)。本发明在断路器上增加电流检测，无需对现有断路器作大的改动，并且改造后断路器体积与安装尺寸基本不变，具有生产简单、成本低等优点。

1、  一种断路器的负荷电流检测方法，由断路器汇流铜排/铜线(1)、取样导线(2)、磁环(3)、线圈(4)，电阻(5)构成，其特征在于取样导线(2)的首端和末端分别与汇流铜排/铜线(1)的首端和末端连接，即取样导线(2)与汇流铜排/铜线(1)并联，取样导线(2)上穿有磁环(3)，磁环上绕有线圈(4)。

2、  根据权利要求1所述的断路器的负荷电流检测方法，其特征在于所述的磁环(4)的材料为软磁材料。

断路器的负荷电流检测方法
技术领域：
本发明涉及一种断路器交流负荷电流检测方法，属于电力电子技术领域。
技术背景：
目前低压空气断路器如DZ10、DZ15、DZ20在电力系统广泛使用，但是它们的过流保护一般采用双金属片或油杯来实现，受温度影响大，且无法显示负荷的实际电流。断路器智能化要求断路器内部能检测负荷电流以便实现显示及智能化保护，目前断路器测负荷电流一般方法：在用电流互感器穿过断路器内部的汇流铜排/铜线，互感器的输出就对应负荷电流大小。这种方法的缺点是显而易见的：1、因为断路器负荷电流较大，一般在几十安培到上千安培，内部所用的汇流铜排/铜线较粗，这就要求电流互感器穿孔口径要很大，相对体积也很大。2、由于电流较大，为了防止互感器饱和，互感器的磁路和截面积都要求设计的很大，这也导致了互感器体积庞大。3、由于现有的断路器在设计时均未考虑测量负荷电流的问题，因此断路器内部空间狭小(特别是漏电断路器内部由于有漏电互感器空间更小)根本不可能安装大电流互感器。为了安装大电流互感器，厂家必须重新设计整个断路器外壳以及汇流铜排/铜线，这样就导致了产品开发费用和生产成本提高，另外断路器的体积明显增大不利于安装。由于普通的断路器如dz、dw系列我国在制造技术相当成熟，如果能在现有的断路器上低成本增加电流检测装置实现智能化将非常有实用性。本发明提出一种低成本在断路器上增加电流检测的方法，克服现有技术的缺点。
发明内容：
本发明目的是在断路器上增加电流检测，无需对现有断路器作大的改动，并且改造后断路器体积与安装尺寸基本不变。
本发明解决其技术问题的技术方案是：在断路器原有的汇流铜排\铜线上并联一条截面积相对汇流铜排\铜线小得多的取样导线，取样导线上面穿有磁环，磁环上绕有线圈。根据欧姆定律，取样导线中的电流与断路器汇流铜排\铜线的电流成比例，并且电流很小。这样磁环可以选的很小，而不必担心饱和。根据电磁感应原理，磁环上线圈中的电流正比于取样导线的电流，即测出线圈中的电流即可得到断路器负荷电流的大小。
本发明的有益效果是可在现有断路器上增加电流检测，无需对现有断路器作大的改动，并且改造后断路器体积与安装尺寸基本不变。而且成本低、生产方便。
附图一为本发明的原理图，下面结合附图一来详细说明本发明的实现原理。
本发明由汇流铜排/铜线(1)、取样导线(2)，磁环(3)、线圈(4)以及电阻(5)。取样导线(2)安装在断路器其中一根汇流铜排/铜线(1)上，其首末二端分别安装汇流铜排/铜线首末二端，相当于取样导线并联在汇流铜排/铜线上。我们知道除了超导材料，所有的导体均存在电阻，铜也不例外。汇流铜排/铜线(1)也存在电阻，大约为几十微欧姆，同样取样导线(2)也存在电阻。因此取样导线(2)与汇流铜排/铜线(1)的连接可以看成一个并联电路，设汇流铜排/铜线(1)的电阻为R1，流过的电流为I1；取样导线(2)的电阻为R2，流过的电流为I2.根据欧姆定律I1*R1＝I2*R2，得到I1/I2＝R2/R1。即流过取样导线(2)的电流与汇流铜排/铜线(1)中的电流成比例，与他们的电阻成反比。由于汇流铜排/铜线(1)和取样导线(2)的长度、截面积均固定，因此测出取样导线(2)的电流就可以得到汇流铜排/铜线(1)的电流。
由于导体的电阻与其截面积成反比，即截面积越大电阻越小。取样导线(2)的截面积远小于汇流排/铜线(1)的截面积，因此取样导线(2)的电阻大于汇流排1(大约大几百倍)，取样导线(2)的电流I1远小于汇流铜排/铜线(1)的电流I2。而断路器负荷电流I＝I1+I2因I1＞＞I2 I1＝K*I2。因此
I≈I1 I≈K*I2.可见只要测出取样导线(2)的电流即可计算出断路器负荷电流大小。用一个软磁材料构成的磁环(3)穿过取样导线，软磁环上均匀绕有线圈(4)。
                        E₂I₂＝ExIx
                        E₂/Ex＝1/Nx
E₂为一次侧(取样导线)感应电势。
Ex为二次侧(磁环上的线圈)感应电势，Nx为线圈的匝数，Ix为线圈中的电流。
由此可见
线圈(4)中的电流Ix＝I2/Nx
进而可得Ix＝KI/Nx
测出线圈(4)中的电流即可得到断路器的负荷电流。测线圈(4)电流较为简单：在线圈上并联一个电阻(5)，用一般的放大电路放大电阻上的电压即可。
由于取样导线(2)中的电流很小(＜3A)，因此磁环(3)的体积可以很小，而不必担心饱和。现有的断路器内部空间完全可以容纳数个这样的磁环线圈。
由此可见本发明成功的解决了断路器增加电流检测时需要对断路器进行大的改动，并且成本低廉，安装方便。与现有技术相比具有成本低，生产方便等优点。
附图说明：
图一为本发明的原理图
图二为本发明的实施例原理图
具体实施方式：
参见附图二
图中序号1为断路器开关部分
序号2为磁环和线圈
序号3为取样导线
序号4为断路器的汇流铜排/铜线
在现有地DZ20断路器的三根汇流铜排/铜线(4)上分别接三根取样导线(3)，取样导线上穿有带线圈的磁环(2)，磁环上的线圈中的电流正比于断路器的负荷电流。磁环可以安放在断路器内部合适位置。用电流表测出线圈中的电流即可得到断路器的负荷电流。