CN214335174U - 一种交流侧漏电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁感应领域，具体涉及一种交流侧漏电流传感器，包括：感应主体，包括带有通道的壳体和设置在所述壳体内的磁芯，所述磁芯上绕制有感应线圈；导线支架，穿设在所述通道内并与所述壳体可拆卸连接，用于固定穿过所述通道的导线，所述导线包括裸露在所述导线支架外的输入端和输出端，用于连接在三相交流电线上。交流侧漏电流传感器不需要更换整个交流侧漏电流传感器，而只需要更换损坏或者不满足使用要求的导线，避免了不必要的资源浪费以及增加了交流侧漏电流传感器的适用性。

Description

一种交流侧漏电流传感器

技术领域

本实用新型涉及磁感应领域，具体涉及一种交流侧漏电流传感器。

背景技术

在新能源的应用中，太阳能、风能等清洁能源得到了广泛应用，而这些新能源在应用过程中也存在一些安全性问题，例如太阳能的光伏并网发电***。传统的光伏并网发电***是在光伏板与电网之间用工频变压器隔离，从而实现电气隔离，以保证***及人身安全。

近年来为提高***效率、降低***成本，光伏板与电网之间的工频变压器被省掉，但随之而来的就是***可能会产生漏电流，如果不加以检测及抑制，势必会产生***安全问题。

根据相关规定，在逆变器接入交流电网时，交流断路器闭合的任何情况下，逆变器都应具有漏电流检测装置。漏电流检测装置应能检测总的(包括直流和交流部分)有效值电流、连续残余电流，如果连续残余电流超过限制，逆变器应该在0.3s内断开并发出故障信号。

光伏发电、风能发电等逆变之后的漏电流检测从传统的线圈检测发展到板载电路检测，再到现在的独立模块化漏电流传感器检测。现阶段漏电流传感器主要分为开环和闭环方式，并存在基于磁通门结构、hall(霍尔) 和MR(磁电阻)结构等。

目前漏电流传感器的导线在被制造出来时即已被固定，并且不能被任意替换，在导线发生损害或者不满足使用条件时，则需要调换整个漏电流传感器，导致资源的损失。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中导线在被制造出来时即已被固定，并且不能被任意替换的缺陷，从而提供一种交流侧漏电流传感器，包括：

感应主体，包括带有通道的壳体和设置在所述壳体内的磁芯，所述磁芯上绕制有感应线圈；

导线支架，穿设在所述通道内并与所述壳体可拆卸连接，用于固定穿过所述通道的导线，所述导线包括裸露在所述导线支架外的输入端和输出端，用于连接在三相交流电线上。

优选地，所述导线支架包括导线支架母头和导线支架公头，所述导线支架母头和导线支架公头均具有导线容纳腔，并可拆卸连接；

所述导线容纳腔包括第三导线容纳腔和位于所述第三导线容纳腔两侧的第一导线容纳腔和第二导线容纳腔，所述第一导线容纳腔和第二导线容纳腔呈角度弯折，所述导线位于所述导线容纳腔内。

优选地，所述导线支架公头设有第一卡接位，所述导线支架母头设有第二卡接位，所述第一卡接位和第二卡接位穿设在所述通道内并卡接。

优选地，还包括消磁电路，所述消磁电路用于消除所述磁芯在外界磁场干扰下产生的磁滞。

优选地，所述消磁电路包括消磁绕组，所述消磁绕组缠绕在所述磁芯上，用于产生频率逐渐加快的消磁震荡，以消除磁芯在外界磁场干扰下产生的磁滞。

优选地，还包括自检电路，所述自检电路包括自检绕组，所述自检绕组缠绕在所述磁芯上，用于检测所述交流侧漏电流传感器是否存在故障。

优选地，所述感应主体包括信号处理模块，所述信号处理模块包括线圈接口、滤波器、调零电路、取样电阻和放大电路，所述线圈接口与所述感应线圈连接，所述线圈接口、滤波器、调零电路、取样电阻和所述放大电路依次连接。

优选地，所述磁芯为钴基磁芯。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的交流侧漏电流传感器，导线支架可拆卸地连接在壳体上，并且固定穿过通道的导线，在导线遭到损坏或者不满足使用要求时，可将导线支架从壳体上拆卸下来，将导线进行更换。交流侧漏电流传感器不需要更换整个交流侧漏电流传感器，而只需要更换损坏或者不满足使用要求的导线，避免了不必要的资源浪费以及增加了交流侧漏电流传感器的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1交流侧漏电流传感器的***图；

图2为本实用新型实施例1交流侧漏电流传感器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1交流侧漏电流传感器中导线支架公头的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1交流侧漏电流传感器中导线支架母头的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1交流侧漏电流传感器中导线支架与导线的配合示意图；

图6为图2中去掉导线支架的结构示意图；

图7为图6中去掉壳体的***图；

图8为图7中去掉导线、PCB板及磁芯支架的***图；

图9为本实用新型实施例1中交流侧漏电流传感器的电路模块图。

附图标记说明：

10、交流侧漏电流传感器；101、导线支架公头；1011、第一导线容纳腔；1012、第二导线容纳腔；1013、第三导线容纳腔；1014、第一卡接位； 102、导线支架母头；1021、第二卡接位；103、外壳；1031、通道；104、外壳上盖；105、磁芯支架；106、PCB板；1061、引脚；107、磁芯壳；1071、磁芯容纳腔；108、磁芯盖；109、磁芯；1091、通孔；110导线；201、线圈接口；202、滤波器；203、调零电路；204、取样电阻；205、放大电路； 206、自检电路；207、电源与稳压器；208、基准电压。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

光伏发电、风能发电等清洁能源在发电过程中，逆变器逆变后可能会产生泄漏的电流，为了检测所泄漏的电流，需要在逆变器上提供一个交流侧漏电流传感器。而目前很多交流侧漏电流传感器的导线在出厂时即已被固定并且不能够按照使用要求随意更换，在导线损害或者不满足使用条件时，需要更换整个交流侧漏电流传感器，导致资源的浪费以及适用性差。

实施例1

本实施例提供了一种交流侧漏电流传感器10，该交流侧漏电流传感器 10基于开环磁通门设计，该开环磁通门使用闭合钴基磁芯作为感应器件。

如图1、图2和图6所示，交流侧漏电流传感器10包括感应主体和导线支架，感应主体包括带有通道1031的壳体和设置在壳体内的磁芯109，磁芯109上缠绕有感应线圈(未示出)，缠绕有感应线圈的磁芯109同时作为交流侧漏电流传感器10的感应部分和激励部分。磁芯109的截面包括但不限于圆形、矩形、多边形等，且磁芯109具有通孔1091(如图8所示)。在本实施例中，磁芯109的截面呈圆环形。

导线支架穿设在通道1031内，并于感应主体可拆卸连接，导线支架用于固定穿过通道1031的导线110。导线110包括裸露在导线支架外侧的输入端和输出端，输入端和输出端用于连接在电线(未示出)上。电线为逆变器端的三相交流电线，当逆变器产生泄漏的电流时，三相电流流过导线 110，交流侧漏电流传感器10的感应主体感应到泄漏的电流。其中，导线 110为2～4相紫铜电流线，导线支架为采用注塑成型制成的电流线支架。

在上述实施例中，导线支架可拆卸地连接在壳体上，并且固定穿过通道1031的导线110，在导线110遭到损坏或者不满足使用要求时，可将导线支架从壳体上拆卸下来，将导线110进行更换。本实施例提供的交流侧漏电流传感器10不需要更换整个交流侧漏电流传感器，而只需要更换损坏或者不满足使用要求的导线110，避免了不必要的资源浪费以及增加了交流侧漏电流传感器10的适用性。

如图3-图5所示，导线支架包括导线支架公头101和导线支架母头102，导线支架公头101和导线支架母头102内均具有导线容纳腔，并且导线支架公头101和导线支架母头102可拆卸连接。导线容纳腔包括设置在导线支架内的第三容纳腔1013和位于第三容纳腔1013两侧的第一容纳腔1011 和第二容纳腔1012，其中第一容纳腔1011和第二容纳腔1012在导线支架内呈角度弯折。在本实施例中，第一容纳腔1011和第二容纳腔1012均包括竖向容纳腔和横向容纳腔，竖向容纳腔与第三容纳腔1013平行，横向容纳腔由竖向容纳腔朝第三容纳腔1013延伸。

使用时，导线110位于第一容纳腔1011、第二容纳腔1012和第三容纳腔1013内。第三容纳腔1013内的三相电流导线110通过第三容纳腔的上壁与通道的内壁固定，第一容纳腔1011和第二容纳腔1012内的导线通过横向容纳腔的内壁固定。

如图3和图4所示，导线支架公头101的内侧设有第一卡接位1014，导线支架母头102的内侧设有第二卡接位1021，第一卡接位1014和第二卡接位1021均为一凸起结构，第一卡接位1014和第二卡接位1021穿设在通道1031内并卡接，以实现导线支架与壳体的可拆卸连接。在一些实施例中，导线支架公头101和导线支架母头102还可以直接与壳体卡接、螺纹连接等可拆卸连接的方式。

如图1、图7和图8所示，感应主体还包括磁芯保护装置，磁芯保护装置包裹磁芯109，以避免磁芯109受到损坏，感应线圈(未示出)通过缠绕在磁芯保护装置上缠绕在磁芯109上。在本实施例中，磁芯109为具有通孔1091的环形，磁芯保护装置包括内部具有圆孔的磁芯壳107和磁芯盖108，磁芯壳107内还开有磁芯容纳腔1071，磁芯109位于磁芯容纳腔1071内，磁芯盖108位于磁芯容纳腔1071的开口处，以包裹磁芯109。在一些实施例中，磁芯109还可以为带有通道的矩形、多边形等，相适应地，磁芯壳 107中的磁芯容纳腔1071也为矩形或多边形等。由于本实施例提供的磁芯 109为闭合磁芯，所以本身具有抗磁场能力，可以不设置磁屏蔽装置。

如图1和图7所示，感应主体还包括带有通孔的磁芯支架105和带有通孔的PCB板106，磁芯支架105具有内腔，包裹有磁芯109的磁芯保护装置位于磁芯支架105的内腔内，以固定磁芯保护装置和磁芯保护装置包裹的磁芯109。磁芯支架105与PCB板106可采用销钉、双面胶、卡扣等方式可拆卸连接。PCB板106上还设有引脚1061，引脚1061用于连接外部设备。

如图1和图6所示，壳体包括相互配合的外壳103和外壳上盖104，外壳103和外壳上盖104内均具有空心圆柱，且可由注塑成型、3D打印等成型方式形成，其一空心圆柱的内直径大于另一空心圆柱的外直径，通道1031 设置在内径小的空心圆柱上。外壳103和外壳上盖104的空心圆柱相互配合，将带有通孔的磁芯支架105、带有通孔的PCB板106以及包裹有磁芯 109的磁芯保护装置固定在壳体内，以保护所包裹的部件。外壳103和外壳上盖104还可通过卡扣、销钉、螺纹等方式可拆卸连接。

交流侧漏电流传感器10如果存在故障，将会导致该交流侧漏电流传感器10不能正常工作，为了及时发现交流侧漏电流传感器10存在故障，如图9所示，交流侧漏电流传感器10还包括独立的自检电路206，自检电路 206包括缠绕在磁芯109上的自检绕组，自检电路可以使用稳压芯片和限流电阻产生在自检绕组内流动的稳定电流，用于在导线110不工作的情况下检测交流侧漏电流传感器10是否正常工作。高电平可触发自检电路206产生在自检绕组内流动的电流，使得交流侧漏电流传感器10无需从外部通入电流即可自检。

在一些实施例中，为了保证当交流侧漏电流传感器10存在故障时，操作人员能够及时发现，还可设置报警模块(未示出)，报警模块可在发现交流侧漏电流传感器10存在故障时，及时发出报警提醒，以避免意外的发生。

当交流侧漏电流传感器10中的磁芯109被暴露在外界磁场(如地磁) 时，磁芯109将会产生磁滞，而该磁滞的存在将会影响到交流侧漏电流传感器10的检测。因此，交流侧漏电流传感器10还包括独立的消磁电路(未示出)，在本实施例中，该消磁电路为一颗单片机加桥式电路，且该消磁电路包括缠绕在磁芯109上的消磁绕组(未示出)，当交流侧漏电流传感器10接通电流时，消磁绕组上产生一频率逐渐加快的消磁震荡，以消除磁芯109在外界大磁场干扰下产生的磁滞，以维持交流侧漏电流传感器10的检测精度。

感应主体还包括信号处理模块，信号处理模块集成在PCB板106上，如图9所示，信号处理模块包括线圈接口201、滤波器202、调零电路203、取样电阻204和放大电路205，线圈接口201与感应线圈连接，线圈接口 201、滤波器202、调零电路203、取样电阻204和放大电路205依次连接，信号处理模块对来自感应线圈的信号进行处理，最后经放大电路205处理后输出。还包括电源与稳压器207和独立的基准电压208，滤波器202可以为RC滤波器，信号处理模块用于磁调制、滤波和信号取样放大等操作。

在本实施例中，磁芯109为钴基磁芯，使用钴基磁芯能够增加磁芯109 的饱和场，使交流侧漏电流传感器10可以实现大量程测量。在一些实施例中，磁芯109还可以为坡莫合金磁芯。

本实施例所提供的交流侧漏电流传感器10，易饱和的磁芯109在激励电流(感应线圈内流动的电流)的作用下电感量随激励电流大小而变化，而电感量的变化导致磁通量的变化。

当导线110内的电流值为零时，磁芯109中有着完整的对称激励电压信号，以及感应线圈内的激励电流；而当导线110内的电流值不为零时，激励电流和导线110内的电流同时作用于磁芯109，磁芯109饱和会提前，电感量会提前减小，或者说电流波形不再对称，有偶次谐波电流产生。由于电流波形不对称的程度取决于导线110内的电流的大小，通过对激励电流的波形进行处理，即可得到与导线110内的电流成比例的电压或电流信号，即可完成导线110内的电流的测量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种交流侧漏电流传感器，其特征在于，包括：

感应主体，包括带有通道的壳体和设置在所述壳体内的磁芯，所述磁芯上绕制有感应线圈；

导线支架，穿设在所述通道内并与所述壳体可拆卸连接，用于固定穿过所述通道的导线，所述导线包括裸露在所述导线支架外的输入端和输出端，用于连接在三相交流电线上。

2.如权利要求1所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，所述导线支架包括导线支架母头和导线支架公头，所述导线支架母头和导线支架公头均具有导线容纳腔，并可拆卸连接；

所述导线容纳腔包括第三导线容纳腔和位于所述第三导线容纳腔两侧的第一导线容纳腔和第二导线容纳腔，所述第一导线容纳腔和第二导线容纳腔呈角度弯折，所述导线位于所述导线容纳腔内。

3.如权利要求2所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，所述导线支架公头设有第一卡接位，所述导线支架母头设有第二卡接位，所述第一卡接位和第二卡接位穿设在所述通道内并卡接。

4.如权利要求1所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，还包括消磁电路，所述消磁电路用于消除所述磁芯在外界磁场干扰下产生的磁滞。

5.如权利要求4所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，所述消磁电路包括消磁绕组，所述消磁绕组缠绕在所述磁芯上，用于产生频率逐渐加快的消磁震荡，以消除磁芯在外界磁场干扰下产生的磁滞。

6.如权利要求1所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，还包括自检电路，所述自检电路包括自检绕组，所述自检绕组缠绕在所述磁芯上，用于检测所述交流侧漏电流传感器是否存在故障。

7.如权利要求1-6任一所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，所述感应主体包括信号处理模块，所述信号处理模块包括线圈接口、滤波器、调零电路、取样电阻和放大电路，所述线圈接口与所述感应线圈连接，所述线圈接口、滤波器、调零电路、取样电阻和所述放大电路依次连接。

8.如权利要求1-6任一所述的交流侧漏电流传感器，其特征在于，所述磁芯为钴基磁芯。

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