專利名稱：控制中心使用的零相電流互感器的制作方法
本申請是1994年7月12日提出的94108265.2號發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及更適用于控制中心的零相電流互感器，而該控制中心在電力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中用作控制臺。


圖1為表示控制中心外觀的透視圖。該控制中心包括若干分層安放在控制中心箱體300中的控制件200。圖2為從正面看去的控制件200的透視圖，圖3為從背面看去的控制件200的透視圖，圖4為向下看去的俯視圖。此外，圖5是表示控制中心箱體300的圖1中的Ⅴ向剖面圖。如各圖所示，控制件200的兩側(cè)為側(cè)板1和2。一前部橫支架3位于側(cè)板1、2頂部的前端，一后部橫支架4位于側(cè)板1、2頂部的后端。電源夾5裝在后部橫支架4上。
一大體呈Z形的部件安裝板6位于側(cè)板1和2之間，用于安裝各種部件。電路斷路器7裝在部件安裝板6的左邊部位上而位于控制件200的前部、大體呈立方體結(jié)構(gòu)的操作變壓器10和電流互感器11位于控制件200的左后部。操作變壓器10在控制件200中作為控制用電源。電磁開關(guān)8和電流傳感器9裝在控制件200的前部的右邊安裝位置上，零相電流互感器12安裝在控制件200的右后部，用來互感線電流中的零相電流。側(cè)板1和2的外側(cè)都裝有導(dǎo)軌50。此外，控制件的前邊裝有操縱手柄13，以控制電路斷路器7，控制件的前邊還裝有調(diào)整布線的接線盒14。
如圖5所示，控制件200安裝在控制中心箱體300的殼體61中，它的前邊有門62。垂直的匯流條69與電源夾5接觸，把電送給各控制件200。垂直匯流條69在控制中心箱體300中從上到下垂直地穿通。一般來說，如圖6所示，控制件200中的主電路布線的順序為電源夾5、電路斷路器7、11、電流傳感器9、零相電流互感器12和電磁開關(guān)8。
圖7為現(xiàn)有電源夾5、即插接件的安裝部分的正視圖。圖8為插接件的部分剖視的俯視圖，圖9為圖7中的Ⅸ向剖面圖。圖10為詳細(xì)表示出插接件部分的控制件200的透視圖。圖11為圖10所示控制件200的俯視圖。圖10中還表示出過電流繼電器42。
插接件包括第一絕緣外殼41、細(xì)長的蓋形第二絕緣外殼42、導(dǎo)線44和接頭45；第一絕緣外殼41裝在第二絕緣外殼中。三個棱柱體部分41a和一連接基片部分41b結(jié)合成一體而組成第一絕緣外殼。三個棱柱體部分41a分別用作電源夾5，棱柱體部分41a包括方孔形小室41c以及直立在小室41c中的細(xì)長桿41d。棱柱體部分41a還包括具有彈性的U形接觸件43。該U形接觸件43包括底部43a、一對從底部平行向上伸展并在伸展過程中互相靠攏的觸腳43b以及頂端43c，頂端43c向外彎曲。在連結(jié)基片部41b的周邊上結(jié)合凸緣部41e。此外，連結(jié)基片部41b上開有安裝孔41f。
第一絕緣外殼41的圓筒形伸出部41g的端面與蓋形第二絕緣外殼42的內(nèi)底面42a接靠。第二絕緣外殼42的側(cè)部42b與凸緣部41e和伸出部41g的側(cè)面接靠。如此，第一絕緣外殼41與第二絕緣外殼42相連結(jié)。在此情況下，U形接觸件43的底部43a與第二絕緣外殼42的內(nèi)底面42a接靠。伸出部42c從第二絕緣外殼42相對著內(nèi)底面42a的一邊伸出。伸出部42c中開有穿孔42d。而且，第二絕緣外殼42在與U形接觸件43接靠處開有凹槽部42e。此外，第二絕緣外殼42的底部開有安裝孔42f。
導(dǎo)線44的一端用電阻焊連結(jié)到接觸件43底部43a的外端，另一端用壓力連結(jié)到接頭45上。
下面敘述插接件的安裝方法。首先，從第一絕緣外殼41的伸出部41g的端部把接觸件43插入小室41c。接著，導(dǎo)線44穿過第二絕緣外殼42的穿孔42d，然后第一絕緣外殼與第二絕緣外殼42相連結(jié)。
導(dǎo)線從上述裝配的接觸件中引出，穿過安裝板6上的穿孔6a。插接件插入到后部橫支架4的凹部4a中。接著，固定螺線53旋入安裝孔6b、42f、41f和4b。安裝孔6b開在后部橫支架4上。導(dǎo)線44用捆孔件54捆成一束。接頭45固接到電路斷路器7上。
圖12為現(xiàn)有操作變壓器10的俯視圖，圖13為左側(cè)視圖，圖14為仰視圖，在各圖中，標(biāo)記98為主線圈、99為次線圈、100為第三線圈。標(biāo)記101為線圈98、99和100的接頭，102為鐵芯。更具體地說，標(biāo)記102a為頂部鐵芯、102b為底部鐵芯。鐵芯102是用沖壓成形的薄鋼片疊裝而成。標(biāo)記103為位于鐵芯102兩邊的壓緊板，壓緊板103用螺絲104與鐵芯連結(jié)，把鐵芯102壓緊。標(biāo)記103a為在壓緊板103底部彎成的安裝腳，形成L形結(jié)構(gòu)。安裝腳103a上開有槽口103b，螺絲穿過該口103b，以便安裝操作變壓器10。
圖15為操作變壓器10的示范性的接線圖。200伏或400伏的電壓加于主線圈的U-V1或U-V2端。接著，就能在次線圈99的1U-1V或2U-2V端獲得100伏的電壓，在第三線圈的a-b端獲得18伏的電壓。
如圖12到14所示，主線圈98、次線圈99和第三線圈100是分層的。因此，操作變壓器10的高度H為三個線圈的高度之和加到頂部鐵芯102a和底部鐵芯102b的高度之上而得出的一個數(shù)。
圖16為現(xiàn)有零相電流互感器12的正視圖。圖17為圖16中的ⅩⅦ向剖面圖。其中表示出了圓形的零相電流互感器。
如圖所示，圓形零相電流互感器包括環(huán)形線圈部130以及線圈部130內(nèi)的電纜插入孔139a。線圈部130包括用高磁導(dǎo)率磁性材料制成的環(huán)狀鐵芯134、復(fù)蓋著鐵芯134的振動隔離材料135、包裝鐵芯134和振動隔離材料135的包裝殼136、繞在包裝殼136上的繞組137(次級繞組)和復(fù)蓋在繞組137上的絕緣材料138。
相當(dāng)于主繞組的三相線(主導(dǎo)線)132a、132b和132c穿過電纜插入孔139a。決定于主導(dǎo)線132a、132b和132c中交流電的信號電壓通過磁耦合輸出到與繞組137連結(jié)的導(dǎo)線133上。
當(dāng)在控制件等裝置中安裝上述圓形零相電流互感器時，控制件等裝置中須有容納得下圓形零相電流互感器外部尺寸的空間，在空間有限的情況下，可使用長環(huán)形(track-type)零相電流互感器。在長環(huán)形零相電流互感器中，三根主導(dǎo)線132a、132b和132c相互排成一行地插入電纜插入孔139a中。
圖19為表示用于控制件等之中的頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，標(biāo)記141為電力線、142A和142B為電力線141分別取得不同相位電壓的變壓器，144A為把變壓器142A的A相輸入電壓轉(zhuǎn)變成為方波的第一比較器，144B為把變壓器142B的B相輸入電壓轉(zhuǎn)變成為方波的第二比較器。標(biāo)記146A為計算從第一比較器輸出的方波的一個周期的時間的計數(shù)器，146B為計算從第二比較器輸出的方波的一個周期的時間的計數(shù)器，147為根據(jù)計數(shù)器146A和146B的計算得出的數(shù)值來計算頻率的微電腦。
下面參考圖20的時序圖敘述工作情況。例如，A相和B相的相位差為60°。頻率測量電路測量一個相位，比方說，A相的頻率。也就是說，微電腦147的輸入端口連接到計數(shù)器146A，以便接受計數(shù)器146A計得的數(shù)值作為輸入。圖20(A)所示的A相正弦波輸入電壓從變壓器142A送至比較器144A的一個輸入端。參考電壓送至第一比較器144A的另一輸入端。參考電壓即為比方說輸入電壓的過零值的電壓。在下面的敘述中，必須注意，如圖20(H)所示，當(dāng)A相輸入電壓的瞬時值大于參考值時，第一比較器144A提供高電平輸出。
計數(shù)器146A對參考鐘計數(shù)，以把第一比較器144A的從一個上升部到下一個上升部的輸出的一個周期的計得的數(shù)值送給微電腦147。也就是說，計得的數(shù)值相當(dāng)于A相輸入電壓的周期。微電腦147根據(jù)計數(shù)器146A的計得數(shù)值以及送至計數(shù)器146A的參考鐘的頻率獲得A相輸入電壓的周期。而且，微電腦147能獲得A相輸入電壓的頻率，該頻率為該周期的倒數(shù)。
當(dāng)因出現(xiàn)偶然事故A相電壓中斷，但仍能獲得另一相位時，需要繼續(xù)測量此可獲得相位的線電壓的頻率。在此情況下，微電腦147的輸入端口轉(zhuǎn)接到作為另一輸入源的B相一邊的計數(shù)器146B。第二比較器144B的工作情況與第一比較器144A相同，輸出與B相輸入電壓的頻率相當(dāng)頻率的方波。計數(shù)器146B的工作與計數(shù)器146A相同，輸出與B相輸入電壓周期相應(yīng)的計得數(shù)值，因此，微電腦147繼續(xù)對B相輸入電壓進(jìn)行頻率測量。如上所述，頻率測量電路通過使用微電腦147的雙重輸入可以進(jìn)行頻率測量，即在發(fā)生事故時測量對象轉(zhuǎn)接到可獲得相位而繼續(xù)頻率測量。
公告號為5-273265的日本專利公開了一種頻率測量電路，在比較器使輸入電壓雙態(tài)化后測量頻率。
在現(xiàn)有控制件200中，布線如圖6所示，即其順序為電源夾5、電路斷路器7、電流互感器11、電流傳感器9、零相電流互感器12和電磁開關(guān)8。因此，如圖4所示，布線線路復(fù)雜，造成工作效率極低。而且，由于零相電流互感器12安裝在安裝板6的右邊背面，因此裝在安裝板6右邊前面的電磁開關(guān)8的深度受到限制。因此，控制件200無法容納大尺寸電磁開關(guān)8，要想容納諸如電磁繼電器之類的控制部件，就必須加大控制件200的尺寸。此外，由于操作變壓器10和電流互感器11都裝在安裝板6的左邊，因此操作變壓器10被燒壞就會造成電流互感器11燒壞。
現(xiàn)有的插接件如圖7到9所示，因此可在安裝中把導(dǎo)線44穿過絕緣外殼41、42。接頭45在導(dǎo)線44穿過絕緣外殼之前是無法安裝的。而且，在把插接件裝到控制件200上時，導(dǎo)線44必須穿過安裝板6的穿孔6a。因此工作效率極低。此外，另一個問題是，安裝各部件的空間因?qū)Ь€44和穿越件伸出在安裝板表面之外而減小。
如圖5所示，控制件200深度方向上的尺寸決定于電路斷路器7的高度和操作變壓器10的高度之和。因此，為了縮小控制件200的尺寸，并減小安裝所需位置，人們希望盡可能縮小操作變壓器10的尺寸。
環(huán)形零相電流互感器12在安裝所需空間的高度上要比圓形零相電流互感器小。但此時由于所需空間的寬度有所增加，因此安裝會變得困難。而且，由于導(dǎo)線132a、132b和132c互相排成一行，零相電流互感器的平衡特性會下降。
現(xiàn)有頻率測量電路需要有分別與各相位對應(yīng)的計數(shù)器146A和146B。此外，另一個問題是，在檢測到具有正在測量中的相位的電壓中斷時，微電腦147的輸入端口須轉(zhuǎn)接到另一個輸入源上。
本發(fā)明即是為了克服上述問題，本發(fā)明的目的是提供控制件、插接件、變壓器零相電流互感器和頻率測量電路，它們能縮小控制件的尺寸，或尺寸雖然與現(xiàn)有控制件相同，但具有更佳性能，并且簡化控制件的安裝。
本發(fā)明的一個更具體的目的是提供一種控制件，它能提高布線的工作效率，并在不增加尺寸的條件下，裝入大尺寸的電磁開關(guān)和其它部件。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供操作變壓器燒壞時決不殃及其它部件的控制件。
本發(fā)明的又一個目的是提供便于安裝且能擴(kuò)大控制件中各部件安裝空間的插接件。本發(fā)明的另一個目的是提供高度減小的操作變壓器。本發(fā)明還有一個目的是提供高度和寬度都減小的零相電流互感器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種頻率測量電路，它以一個計數(shù)器作為頻率計算裝置的計數(shù)部分，并且，毋需把用作頻率計算裝置的微電腦的輸入端口轉(zhuǎn)接到另一輸入源上，就能繼續(xù)頻率測量。
按照本發(fā)明的一個方面，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出了一種控制件，其中，電路斷路器安裝在部件安裝板前部的前表面上，電流互感器安裝在該前部的后表面上；電磁開關(guān)安裝在部件安裝板后部的前表面上，薄形操作變壓器安裝在該后部的后表面上而與其它部件隔離。
本發(fā)明的另一個方面是提供了一種控制件，其中，電流互感器、電流傳感器和零相電流互感器橫向排列安裝在部件安裝板前部的背面上。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種控制件，它包括一個深度尺寸比零相電流互感器要小的薄型操作變壓器。
按照本發(fā)明，提供了一種接插件，它包括第一絕緣外殼，第一外殼具有若干棱柱形小室，用來容納接觸件；與第一絕緣外殼連結(jié)的第二絕緣外殼，從而在第一和第二絕緣外殼之間形成一布線室，它在與棱柱形小室伸展方向垂直的方向上延伸。兩絕緣外殼的側(cè)面上有一接線出口與布線室相通。
本發(fā)明的另一個方面是提供了一個墊圈，它圍繞著固定螺絲孔伸出在接插件固定到部件安裝板一邊的表面上。
按照本發(fā)明，提供了一種操作變壓器，它包括由薄鋼片疊成的鐵芯，兩個與疊層方向平行的穿孔、穿過此兩穿孔而繞成的第一線圈以及位于第一線圈上邊且與第一線圈同心、共平面的第二線圈。
按照本發(fā)明的另一個方面，在操作變壓器中，第一線圈和第二線圈分別繞制在具有槽形截面的環(huán)狀線圈架上，并且一內(nèi)線圈架裝入在一外線圈架的內(nèi)徑處。
按照本發(fā)明的又一個方面，操作變壓器在線圈的側(cè)部裝有接線部，線圈的引線和外中引出線在接線部中連結(jié)。
按照本發(fā)明的另一個方面，操作變壓器在線圈一側(cè)具有接線盒，把線圈引線連結(jié)到外部引出線。
按照本發(fā)明的另一個方面，操作變壓器在疊層方向上位于鐵芯的兩端裝有壓緊板，鐵芯的一側(cè)部直線地焊接連接到壓緊板上。
按照本發(fā)明的又一方面，操作變壓器具有至少伸展在兩端壓板之間的接觸板，它與鐵芯的至少一個側(cè)部接觸。
按照本發(fā)明，在零相電流互感器中，鐵芯和電纜插入孔大體為正三角形。
按照本發(fā)明，頻率測量電路包括周期信號發(fā)生裝置和頻率計算裝置，周期信號發(fā)生裝置用來發(fā)生指示一信號的周期起始點(diǎn)的信號，該信號與多相電力系統(tǒng)中的兩個所需相位的電動勢的合成信號對應(yīng)，頻率計算裝置使用該周期信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的信號來計算電力系統(tǒng)的頻率。
按照本發(fā)明的另一個方面，在頻率測量電路中，周期信號發(fā)生裝置包括把具有兩個所需相位的電動勢相加的加法器以及比較器，該比較器把加法器的輸出與參考信號相比較以便雙態(tài)化，并把雙態(tài)信號送到頻率計算裝置。
按照本發(fā)明的又一個方面，在頻率測量線路中，周期信號發(fā)生裝置包括第一比較器、第二比較器和“或”電路，第一比較器把具有兩個所需相位的電動勢中的一個與參考信號相比較以便雙態(tài)化；第二比較器把具有兩個所需相位的電動勢中的另一個與參考信號相比較以便雙態(tài)化，而在“或”電路中，第一比較器的輸出和第二比較器的輸出經(jīng)過“或”運(yùn)算，得到的“或”信號被送至頻率計算裝置。
在變壓器容易燒壞這一前提下，由于本發(fā)明是在控制件內(nèi)部將薄型操作用變壓器遠(yuǎn)離其它部件設(shè)置的，因此，即使變壓器被燒壞，對其它部件也不會帶來什么不好的影響；又由于薄型的變壓器被設(shè)置在Z形的機(jī)器安裝板的最后部，故通過增加中間彎曲部的長度，使得安裝電磁開關(guān)時的余地增大，并且采用容量、尺寸大的部件有助于控制件的穩(wěn)定操作。
本發(fā)明的上述目的和新穎特征通過參照附圖的下述詳細(xì)說明將會更清楚。但是應(yīng)該指出，各附圖只是例示性的，不應(yīng)視作對本發(fā)明規(guī)定了限度。
圖1為表示一控制中心外觀的透視圖；圖2為從正面看去的一控制件的透視圖；圖3為從背面看去的一控制件的透視圖；圖4為控制件的俯視圖；圖5為圖1中的Ⅴ向剖面圖，表示控制中心的箱體；圖6為表示控制件中主電路布線的接線圖；圖7為一插接件的正視圖；圖8為插接件部分剖視的俯視圖；圖9為圖7中的Ⅸ向剖視圖；圖10為詳示插接件部分的控制件的透視圖；圖11為圖10所示控制件的俯視圖；圖12為現(xiàn)有操作變壓器的正視圖；圖13為現(xiàn)有操作變壓器的左側(cè)視圖；圖14為現(xiàn)有操作變壓器的俯視圖；圖15為操作變壓器內(nèi)部線圈的例示性接線圖；圖16為現(xiàn)有零相電流互感器的正視圖；圖17為圖16中的ⅩⅦ向剖面圖；圖18為已有長環(huán)形零相電流互感器的正視圖；圖19為表示應(yīng)用于控制件等之中的現(xiàn)有頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖20為表示現(xiàn)有頻率測量電路各部分信號波形的時序圖；圖21為本發(fā)明實(shí)施例1的控制件的正面透視圖；圖22為本發(fā)明實(shí)施例1的控制件的背面透視圖；圖23為該控制件的俯視圖；圖24為該控制件的后視圖；圖25為本發(fā)明實(shí)施例2的插接件的部分剖視的正視圖；圖26為該插接件的部分剖視的俯視圖；圖27為該插接件的左側(cè)視圖；圖28為圖25中的ⅩⅫⅩ向剖視圖；圖29為詳示插接件部分的控制件的透視圖；圖30為圖29所示控制件的俯視圖；圖31為本發(fā)明實(shí)施例3的操作變壓器的正視圖；圖32為該操作變壓器的側(cè)視圖；圖33為圖31中的ⅩⅩⅫⅠ向剖視圖，用來說明操作變壓器；圖34為表示構(gòu)成鐵芯的一個芯片的結(jié)構(gòu)的正視35為表示構(gòu)成鐵芯的另一個芯片的結(jié)構(gòu)的正視圖；圖36為一例線圈架的俯視圖；圖37為該線圈架的側(cè)視圖；圖38為該線圈架的右側(cè)視圖；圖39為安裝在線圈架之上的接線部的透視圖；圖40為主線圈側(cè)部的部分剖視的正視圖；圖41為主線圈該側(cè)部的側(cè)視圖；圖42為蓋部的透視圖；圖43為本發(fā)明實(shí)施例4的零相電流互感器(zero-phase currenttransfomer)的正視圖；圖44為表示本發(fā)明實(shí)施例5的頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖；圖45為表示實(shí)施例5頻率測量電路各部分的信號波形的時序圖；圖46為表示本發(fā)明實(shí)施例6的頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖；圖47為表示實(shí)施例6頻率測量電路各部分的信號波形的時序圖。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例1
圖21為本發(fā)明實(shí)施例1的控制件的正面透視圖，圖22為其背面透視圖，圖23為該控制件的俯視圖，圖24為其后視圖，如各圖所示，部件安裝板16位于左右側(cè)板1和2之間，它的中間部分為彎部16a，大體構(gòu)成一Z形。彎部16a要比現(xiàn)有部件安裝板的彎部長。而且，該部件安裝板在控制件中放置在比現(xiàn)有安裝板更深的位置上。
電路斷路器7裝在部件安裝板16左邊部分16b的前表面上，電流互感器11、電流傳感器9和零相電流互感器12橫向排列并安裝在該處的后表面上。電磁開關(guān)8和電磁繼電器17裝在部件安裝板16右邊部分16c的前表面上，薄型操作變壓器15與其它部件相隔離地裝在該右邊部分的后表面上。
圖6所示的主電路的布線順序為電源夾5、電路斷路器、電流互感器11、電流傳感器9、零相電流互感器12和電磁開關(guān)8。在這里，如圖23所示，電線從控制件的后面拉到前面，再按照布線順序拉到后面。因此，布線工作更為簡化。例如，只須一次操作即能完成對電流互感器11、電流傳感器9和零相電流互感器12的布線。
雖然部件安裝板16與后橫支架4之間的距離較之現(xiàn)有控制件要短，但不會有問題發(fā)生。這是因為安裝在部件安裝板16右邊部分16c背面的薄型操作變壓器15在深度尺寸上比零相電流互感器12小。
部件安裝板16與前橫支架3之間的距離比現(xiàn)有控制件的大。因此可以安裝容量和大小比現(xiàn)有電磁開關(guān)大的電磁開關(guān)8。而且還可方便地安裝電磁繼電器17等等。由于彎部16a比現(xiàn)有彎部長，因此可在部件安裝板16的左邊部分16b、前橫支架3和后橫支架4之間保持與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)關(guān)系相同的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
如上所示，部件安裝板16P在控制件中放置在更深的位置上，彎部16a比現(xiàn)有彎部更長，薄型操作變壓器15安裝在部件安裝板16右邊部分16c的背面。因此可以在不增大控制件的尺寸的條件下裝入大容量的電磁開關(guān)8和其它部件。
而且，由于操作變壓器15與其它部件相隔離，因此操作變壓器燒壞時決不會殃及其它部件。實(shí)施例2圖25為本發(fā)明實(shí)施例2的插接件的部分剖視的正視圖，圖26為該插接件的部分剖視的俯視圖，圖27為該插接件的左側(cè)視圖。圖28為圖25中的ⅩⅫⅩ向剖面圖，用來說明該插接件，圖29為控制件200的透視圖，用來詳示插接件部分。圖30為圖29所示控制件200的俯視圖。
該插接件包括第一絕緣外殼71、第一絕緣外殼71裝入其中的細(xì)長蓋形第二絕緣外殼72、導(dǎo)線44和接頭45。三個棱柱形部分71a和一個連結(jié)基片部71b結(jié)合成一體而構(gòu)成第一絕緣外殼71。此三個棱柱形部分71a用作電源夾5。棱柱形部分71a包括方孔形小室71c和穿過小室71c直立在棱柱形部分71a中的細(xì)長桿71d1。棱柱形部分71a裝有具有彈性的U形接觸件43。該U形接觸件43包括底部43a、一對從底部43a平行向上伸展并在伸展過程中逐漸靠攏的觸腳43b以及向外彎曲的端部43c。連接基片部分71b的周邊上設(shè)有凸緣部71e和71h。在這里，凸緣部71h的寬度比凸緣部71e更寬。伸長部71j從凸緣部71h處伸出。而且，連接基片部分71b上開有安裝孔71f。
蓋形第二絕緣外殼72的一側(cè)面上設(shè)有導(dǎo)線出口72c。第一絕緣外殼71的圓筒形伸長部71g的端面與蓋形第二絕緣外殼72的內(nèi)底面72a接靠。第二絕緣外殼72的一側(cè)部72b與凸緣部71e和伸長部71g的側(cè)面接靠。第二絕緣外殼72的另一側(cè)部72b與凸緣部71h和伸長部71g的側(cè)面接靠。這樣，第一絕緣外殼71就裝入第二絕緣外殼72。此時，U形接觸件43的底部43a與第二絕緣外殼72的內(nèi)底面72a接靠。而且，在第一絕緣外殼71和第二絕緣外殼72裝在一起時，形成一棱柱形布線室75。
第二絕緣外殼72的內(nèi)底面72a上開有凹槽部72d。第二絕緣外殼72的底部上開有與第一絕緣外殼71的安裝孔71f對應(yīng)的安裝孔72e。在第二絕緣外殼72的與內(nèi)底面72a相對的一邊上安裝孔72e的周邊處設(shè)有圓筒形墊圈72f。
下面說明插接件的安裝方法。首先，把接觸件43從第一絕緣外殼71的伸長部71g的端部插入小室71c。接頭45預(yù)先與導(dǎo)線44的一端接好，并且導(dǎo)線44沿著伸長部71g的一側(cè)面和凸緣部71h布線。接著，導(dǎo)線44的一端穿過凹槽部72d，用電阻焊連結(jié)到接觸件43底部43a的外側(cè)。然后，把第一絕緣外殼71和第二絕緣外殼72裝在一起，使導(dǎo)線44穿過導(dǎo)線出口72c。
因此，第一絕緣外殼71和第二絕緣外殼72之間形成棱柱形布線室75。接觸件43由兩個絕緣外殼得以固定。其中，底部43a插入在延伸桿71d和絕緣外殼72的內(nèi)底面72a之間。導(dǎo)線44穿過凹槽部72d和布線室75，到達(dá)導(dǎo)線出口72c。最后，三根導(dǎo)線44從導(dǎo)線出口72c向外伸出。
插接件如上安裝后，緊壓到部件安裝板6和后橫支架4上。然后，固定螺絲53旋入安裝孔72e和71f中。由于插接件的安裝孔配有圓筒形墊圈72f，因此絕緣外殼的底部決不會與部件安裝板6發(fā)生緊密接觸。因此，插接件決不會碰上安裝電磁開關(guān)8等部件所用的螺絲。從而，在部件安裝板8的背面用螺絲安裝電磁開關(guān)8等部件時，就為螺絲的安放留出了空間。
如上所述，在插接件中，所用導(dǎo)線44穿過由第一絕緣外殼71和第二絕緣外殼72形成的布線室75并從第二絕緣外殼72側(cè)面的導(dǎo)線出口72c向外伸出。這就不再需要把導(dǎo)線穿過穿孔。因此接頭45可預(yù)先連接到導(dǎo)線44的一端，從而簡化安裝。而且，大部分導(dǎo)線44穿過絕緣外殼，導(dǎo)線44的暴露部分減少，導(dǎo)線的捆扎也就減少。而且，如果安裝在插接件下部的部件燃燒，也不容易殃及導(dǎo)線44。實(shí)施例3圖31為本發(fā)明實(shí)施例3的操作變壓器的正視圖，圖32為其側(cè)視圖。圖33為圖3中的ⅩⅩⅫⅠ向剖視圖，用來詳示操作變壓器10。圖中，標(biāo)記105為主線圈，106為次線圈和第三線圈。由于第二線圈和第三線圈安裝成為一圈，此兩個線圈下文就被稱為次線圈106。標(biāo)記107為鐵芯。更具體地說，鐵芯107由薄鋼片沖成的芯片在圖31的水平方向上疊裝而成。
標(biāo)記108為從兩端夾緊鐵芯107的壓板，標(biāo)記109為沿著鐵芯疊層方向連接到鐵芯107一側(cè)面上的連結(jié)板。該連結(jié)板從鐵芯107底面從左右兩側(cè)伸出。而且，連結(jié)板109的一端開有安裝孔109a，用來固定操作變壓器10。
標(biāo)記110為位于主線圈105一側(cè)的接線部。在接線部110處，從主線圈105引出的引線被連結(jié)到外部引出線111。外部引出線111與各引線1 26相對應(yīng)，外部引出線111的另一端與接線器112連結(jié)。標(biāo)記113為位于次線圈106一側(cè)的接線部。在接線部113中，從次線圈106引出的引線與外部引出線114連結(jié)。外部引出線114相應(yīng)于各引線，它的另一端與接線器115連結(jié)。接線器112、115與另一個連結(jié)到外部線路或部件的接線器連結(jié)。因此，操作變壓器的側(cè)部不需要專門的接線部以與其它電路或部件連結(jié)。也就是說，接線位置可任選，從而部件的安排具有更大的自由度。
圖34和圖35為表示構(gòu)成鐵芯107的芯片107a、107b的結(jié)構(gòu)的正視圖。芯片107a為I形結(jié)構(gòu)，由片狀硅鋼板沖成。芯片107b為E形結(jié)構(gòu)，由片狀硅鋼板沖成。如圖33所示，在鐵芯107的某一層中，芯片107a放置在上部，芯片107b放置在下部；而在下一層中，芯片107b放置在上部，芯片107a放置在下部。在鐵芯107中，芯片107a和107b如此交替排列。這就形成兩個正方形的線圈插入孔，此孔沿著鐵芯疊層方向穿通鐵芯107。
芯片107a和107b疊好后，在位于鐵芯107一端的壓板108和位于鐵芯107另一端的壓板108之間，在疊層方向上施加壓緊力的同時，在芯片107a和芯片107b的接觸處即在圖33的x位置處進(jìn)行直線焊接。而且，同樣在連接板109和鐵芯107之間的接觸處即在圖33的y位置處進(jìn)行直線焊接。
上述制造方法不需要通常用來夾緊鐵芯107的螺桿104?，F(xiàn)有變壓器要有供螺桿穿過的穿孔，由于穿孔減小了磁路的橫截面，因此需要加大鐵芯107的橫截面以補(bǔ)償減小了的面積。但是，本發(fā)明不需要螺桿穿孔，從而可減小芯片107a、107b的磁路寬度W1、W2和W3。
在更加減小鐵芯107的高度以制成薄型變壓器時，須在疊層方向上加大鐵芯107。鐵芯107承受與疊層方向垂直方向上的力量的強(qiáng)度有所下降。但在本例中，使用了壓板108以避免該強(qiáng)度的下降。
主線圈105和次線圈106放置在由鐵芯107的兩個槽口107c形成的兩個穿孔中。如圖33所示，主線圈的線圈架116和次線圈的線圈架118由絕緣樹脂制成，環(huán)行地穿過兩穿孔。線圈架116、118為槽形結(jié)構(gòu)，在外周方向上開有開口部。如圖33所示，內(nèi)線圈架116裝入在外線圈架的內(nèi)徑處。主線圈導(dǎo)體117繞在線圈架116上，次線導(dǎo)體119繞在線圈架118上。次線圈106位于主線圈105的外部，并與主線圈105同心和共平面。
圖36為主線圈線圈架116的一個例子的俯視圖。圖37為該線圈架的側(cè)視圖。圖38為右側(cè)視圖。圖39為線圈架116上的接線部的透視圖。線圈架11 6為環(huán)形，有一上凸緣116a和下一凸緣116b。線圈架116的中心部有一個孔，芯片107b的凸部107d即穿進(jìn)此孔中。在凸緣116a上，有一與凸緣116a做成一體的盒狀接線部殼體121，用作接線部110。接線部殼體121上部開口。凸緣116a上開有槽口122以使31自主線圈105的引線穿過。在接線部殼體一側(cè)面與槽口122對應(yīng)的位置上開有槽口123。而且，在接線部殼體121的該側(cè)面上還開有小孔，用來穿過外部引出線117。
次線圈的線圈架118的結(jié)構(gòu)與主線圈的線圈架116相同，只是外部尺寸和引線數(shù)不同。
由于使用了線圈架116、118，線圈導(dǎo)體117和119的繞制工作便變得容易進(jìn)行。由于線圈105和106的內(nèi)外徑和厚度尺寸成為常數(shù)。因此線圈105和106可很容易地安裝到鐵芯107上。
圖40為主線圈105側(cè)部的部分剖視的正視圖。圖41為主線圖105側(cè)部的側(cè)視圖。如圖所示，接線部殼體121的上部置有蓋子126。圖40和圖41表示出從主線圈導(dǎo)體117引出的引線125。
引線125在接線部殼體121中與外部引出線111焊接。然后，把蓋子126蓋在接線部殼體121的上部。圖42為蓋子126的透視圖。蓋子126的一側(cè)面上開有槽口126a，用來穿過外部引出線111。該側(cè)面的下部做有固定部126b，用來固定到接線部殼體121上。
如上所述，由于接線部裝在線圈的側(cè)部，因此可以同心并共平面地放置主線圈105和次線圈106。接線部向外伸出但不超出次線圈106，因此鐵芯總的來說不大。由于接線部裝在線圈的側(cè)部，因此可以容易地改變外部引出線111的長度。外部引出線111的長度可視種種需要加以改變。此外，盒狀接線部殼體121使接線部受到很好的保護(hù)。
如圖32所示，由接線部殼體121組成的接線部110的高度低于鐵芯107的頂面，并且外部引出線111在變壓器的橫向上引出。因此，控制件200只需要鐵芯107和連結(jié)板109的厚度之和作為操作變壓器10安裝空間的高度。也即，控制件200可減小尺寸。
在上述例子中，用一個線圈106作為圖15所示的二個次線圈和一個第三線圈。但是，舉例說，可以分別使用三個線圈。此時，應(yīng)對應(yīng)于各個線圈而使用各個線圈架。
接線部包括蓋子126和與凸緣116a做成一體的接線部殼體121。但接線部殼體可作為單獨(dú)部件制作，并用比方說粘接的方法固定到凸緣116a上。
雖然在上述例子中引線125在接線部殼體121中與外部引出線焊接在一起，但也可不使用接線部殼體121而使用接線盒或接線器。在本例中，簡化了接線操作。如圖31所示，如果在蓋子126蓋面上標(biāo)出接頭標(biāo)志，變壓器就可以避免接線錯誤，布線就更容易。接線部殼體121和接線器115之間的布線可使用不同的導(dǎo)線，也可使用包含有許多導(dǎo)線的一根總線，例如多心線或扁平電纜。
而且，必須注意，鐵芯107中的焊接位置不限于圖33中的x和y處。如果所有芯片都能在鐵芯107疊層方向的兩端之間焊接，焊接線就不一定是直線，可以是曲線、鋸齒形線等等。
此外，在主線圈105和次線圈106之間的位置關(guān)系上，可把次線圈106放在里邊，主線圈105放在外邊。實(shí)施例4圖43為本發(fā)明實(shí)施例4的零相電流互感器的正視圖。該零相電流互感器的剖面結(jié)構(gòu)與圖17所示相同。如圖43所示，該零相電流互感器包括線圈部140和電纜插入孔139，線圈部140橫截面為正三角形，其頂角處為圓弧形，電纜插入孔為線圈部140內(nèi)部的空間，具有正三角形的截面，其頂角處為圓弧。如圖17所示，線圈部140包括高磁導(dǎo)率磁性材料制成的環(huán)形鐵芯134，蓋在鐵芯134之上的振動隔離材料135，包裝鐵芯134和振動隔離材料135的包裝外殼136和繞在該外殼136之上的繞組(次級繞組)以及覆蓋繞組137的絕緣材料138。
相當(dāng)于主繞組的三相線(主導(dǎo)體)132a、132b和132c穿過電纜插入孔139。隨主導(dǎo)體132a、132b和132c中的交流電流而變的信號電壓通過磁耦合輸出到與繞組137連結(jié)的引線133。
與現(xiàn)有長環(huán)形零相電流互感器不同，正三角形截面不會造成某一方向上的尺寸太大。而且，在圓形零相電流互感器中，三根主導(dǎo)體放置成正三角形結(jié)構(gòu)，因此，主導(dǎo)體與電纜插入孔139之間的某處會形成很大間隙。但本實(shí)施例的零相電流互感器能減小這一間隙。而且，由于在形狀上去掉了多余部分，零相電流互感器的尺寸更小，重量更輕。因此，控制件200可做得更小。
此外，具有正三角截面的線圈部開有正三角形的電纜插入孔，用來放置排列成正三角形的三根主導(dǎo)體132a、132b和132c。因此，零相電流互感器的平衡特性必較之現(xiàn)有零相電流互感器有所提高。主導(dǎo)體132a、132b和132c還獲得了穩(wěn)定的插入狀態(tài)，從而提高了穩(wěn)定性。
下面使用具體數(shù)值表明零相電流互感器的尺寸減小了多少。設(shè)主導(dǎo)體132a、132b和132c的直徑為20mm，線圈部的厚度為20mm。在這種情況下，在圓形零相電流互感器中，外徑為84mm，內(nèi)徑為44mm。因此零相電流互感器需要有84mm的高度和84mm的橫向?qū)挾?。但是，本發(fā)明的零相電流互感器的高度和橫向?qū)挾确謩e只需78mm和72mm。也即，高度為原高度的93％，橫向?qū)挾葹樵瓉淼?6％。
第二個效果是鐵芯的平均磁路變短。也即，圓形零相電流互感器的磁路平均長度為201mm，而本零相電流互感器為123mm，為原來的61％。實(shí)施例5圖44為表示本發(fā)明實(shí)施例5的頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，標(biāo)記141表示電力線，142A和142B分別為在電力線141取得不同相位電壓的變壓器，143為把A相輸入電壓和B相輸入電壓相加的反相加法器。標(biāo)記144是把反相加法器143的輸出轉(zhuǎn)變成方波的比較器，146是計算比較器144輸出方波的一個周期的時間的計數(shù)器，148是根據(jù)計數(shù)器146計得的數(shù)值計算頻率的微電腦。只有計數(shù)器146計得的數(shù)值輸進(jìn)微電腦148，因此微電腦不需執(zhí)行為轉(zhuǎn)接輸入端口所需的控制。而且，周期信號發(fā)生裝置由反相加法器143和比較器144構(gòu)成，頻率測量裝置由計數(shù)器146和微電腦148構(gòu)成。
下面參照圖45的時序圖說明工作情況。例如，A相和B相的相位差為60度。如圖45(c)的左半部分所示，反相加法器143輸出A相輸入電壓和B相輸入電壓相加所得數(shù)值的反向值。按照A相和B相的物理關(guān)系，相加所得數(shù)值具有與A相和B相的頻率相同的頻率。也即，當(dāng)A相和B相都存在時，反向加法器143與A相和B相的相位有一相位差，但具有與A相和B相的頻率相同的輸出頻率。
反向加法器143的輸出送至比較器144的一個輸入端。參考電壓送入比較器144的另一輸入端。參考電壓即為，比方說，相當(dāng)于輸入電壓的過零電壓。如圖44(D)所示，當(dāng)輸入電壓的瞬時值大于參考值時，比較器144提供高電平輸出。
計數(shù)器146對參考鐘計數(shù)，以把對比較器144輸出從一個上升部到下一個上升部的周期計得的數(shù)值送到微電腦148。也即，計得的數(shù)值相當(dāng)于計數(shù)器146的輸入電壓的周期。必須注意，計數(shù)器也可能把對比較器144輸出從一個下降部到下一個下降部周期計得的數(shù)值送給微電腦148。微電腦148獲得由計數(shù)器146計算所得值和送到計數(shù)器146的參考鐘的頻率所決定的輸入電壓的周期。而且，微電腦148能得出輸入電壓的頻率，它為周期的倒數(shù)。取自計數(shù)器146的輸入信號的頻率相當(dāng)于A相和B相的頻率。因此，微電腦148能獲得電力系統(tǒng)的頻率。
當(dāng)因發(fā)生故障A相電壓中斷時，反相加法器143的輸出便成為B相輸入電壓的反向值。因此，比較器144輸出頻率與B相輸入電壓的頻率相當(dāng)?shù)姆讲āＳ嫈?shù)器146輸出與B相輸入電壓的周期相應(yīng)的計算所得值。然后，微電腦148能繼續(xù)對B相輸入電壓進(jìn)行頻率測量。如上所述，在本實(shí)施例的頻率測量電路中，微電腦148在發(fā)生事故時毋需轉(zhuǎn)接輸入而繼續(xù)頻率測量。而且，頻率測量電路只需一個計數(shù)器146。
當(dāng)A相電壓中斷時，輸給計數(shù)器146的一個上升周期會稍有偏差。這會造成微電腦148所識別的一個周期發(fā)生偏差，引起頻率測量誤差。微電腦148對若干連續(xù)的周期進(jìn)行頻率測量，以此來減小頻率測量誤差。微電腦148進(jìn)行濾波過程，除去頻率值中的最大值和最小值，再取余下頻率值的平均值?，F(xiàn)有頻率測量電路中也進(jìn)行這一濾波過程。
如上所述，頻率測電路包括周期信號發(fā)生裝置，該裝置包括把具有二個所需相位的電動勢相加的加法器以及一個比較器，該比較器對加法器的輸出進(jìn)行雙態(tài)化，并輸出雙態(tài)信號的上升部或下降部，作為指示周期起點(diǎn)的信號。因此，在發(fā)生故障時，毋需轉(zhuǎn)接輸入就可繼續(xù)頻率測量，并且很容易地產(chǎn)生這樣一個信號，該信號用來指示與二個不同相電動勢的合成信號相當(dāng)?shù)男盘柕闹芷谄鹗键c(diǎn)。實(shí)施例6圖46為表示為本發(fā)明實(shí)施例6的頻率測量電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，標(biāo)記144A表示把取自變壓器142A的A相輸入電壓轉(zhuǎn)變成方波的第一比較器，144B為把來自變壓器142B的B相輸入電壓轉(zhuǎn)變成方波的第二比較器，145為對第一比較器的輸出和第二比較器的輸出進(jìn)行“或”運(yùn)算的“或”電路。其它元件與圖44所示相同。周期信號發(fā)生裝置由第一比較器144A、第二比較器144B和“或”電路145構(gòu)成。
下面參照圖47的時序圖說明其工作情況。例如，A相和B相的相位差為60度。A相輸入電壓為圖47(A)所示的正弦波電壓，并從變壓器142A輸入第一比較器144A的一個輸入端。參考電壓輸入到第一比較器144A的另一輸入端。如圖47(E)所示，當(dāng)A相輸入電壓的瞬時值大于參考值時，第一比較器144A提供高電壓輸出。同樣，如圖47(B)所示，當(dāng)B相輸入電壓的瞬時值大于參考值時，第二比較器144B提供高電平輸出。
“或”電路145根據(jù)對第一比較器144A的輸出和第二比較器144B的輸出所進(jìn)行的“或”運(yùn)算而輸出圖47(G)所示的信號。信號的兩個上升部之間的周期即等于A相和B相的周期。計數(shù)器146和微電腦148與實(shí)施例5同樣地計算頻率。
當(dāng)發(fā)生故障A相電壓中斷時，只有第二比較器144B的輸出輸入到“或”電路415。也即，只在與B相輸入電壓對應(yīng)的方波輸自第二比較器144B。然后，微電腦148能繼續(xù)測量B相輸入電壓的頻率。如上所述，在本實(shí)施例的頻率測量電路中，在發(fā)生故障時微電腦148毋需轉(zhuǎn)接輸入而仍能繼續(xù)頻率測量。
如上所述，該頻率測量電路包括周期信號發(fā)生裝置，而該裝置包括對二個不同相電動勢中的一個進(jìn)行雙態(tài)化的第一比較器、對另一個電動勢進(jìn)行雙態(tài)化的第二比較器以及對第一比較器的輸出和第二比較器的輸出進(jìn)行“或”運(yùn)算從而輸出“或”信號的“或”電路。因此，結(jié)果是，在發(fā)生故障時毋需轉(zhuǎn)接輸入也能繼續(xù)頻率測量，并且很容易地產(chǎn)生這樣一個信號，該信號用來指示與二個不同相電動勢的合成信號相當(dāng)?shù)男盘柕闹芷谄瘘c(diǎn)。
盡管使用專門術(shù)語對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例作了說明，但此說明只是例示性的，應(yīng)該指出，可在不背離下述權(quán)利要求的精神或范圍的條件下作出變動。
權(quán)利要求
1．用于電力控制系統(tǒng)中的控制件中的一種零相電流互感器，包括在環(huán)形鐵芯中的電纜插入孔，其特征在于，該鐵芯和該電纜插入孔都具有基本上正三角形的截面。
全文摘要
一種用于電力控制系統(tǒng)中的零相電流互感器,其中鐵芯和電纜插入孔大體為正三角形。該零相電流互感器包括線圈部和電纜插入孔,線圈部橫截面為正三角形,其頂角處為圓弧形,電纜插入孔為線圈部內(nèi)部的空間,具有正三角形的截面,其頂角處為圓弧。線圈部包括高磁導(dǎo)率磁性材料制成的環(huán)形鐵芯,蓋在鐵芯之上的振動隔離材料,包裝鐵芯和振動隔離材料的包裝外殼和繞在該外殼之上的次級繞組以及覆蓋繞組的絕緣材料。
文檔編號H02B1/21GK1213148SQ9810555
公開日1999年4月7日 申請日期1998年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月29日
發(fā)明者石川雅廣, 長谷川修, 大久保安彥, 町田守夫, 小山和昭, 岡聰史, 野間元暢 申請人:三菱電機(jī)株式會社