CN102472776B - 电流输入变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明的电流输入变换器(13)，在转换器(14)中将接线板(11)中取入的输入电流绝缘，变换成规定的模拟信号，在A/D变换电路(18)中，将由转换器(14)得到的模拟信号变换为数字信号。所谓该电流输入变换器的接线板(11)和转换器(14)的一次侧绕组的一端，用固定形状的第一金属板和第二金属板连接，固定形状的第一金属板的一端安装在接线板(11)上，另一端安装在转换器(14)的一次侧绕组的一端上。此外，固定形状的第二金属板的一端安装在接线板(11)上，另一端安装在转换器(14)的一次侧绕组的另一端上，连接接线板(11)和转换器(14)的一次侧绕组的另一端。

Description

电流输入变换器
技术领域
本发明的实施方式涉及将从外部输入的电流变换为在内部处理的规定的电流的电流输入变换器。
背景技术
例如，保护继电装置根据电力系统的输入电流的大小或相位条件进行事故判断运算，在保护区间发生了事故的情况下，向断路器发出指令以消除事故区间来保护健全的电力系统。在这样的保护继电装置中，为了将来自外部的输入电流变换成装置所能容许的规定的模拟量而设置了电流输入变换器，利用该电流输入变换器，用仪器用转换器向保护继电装置内的接线板取入来自外部的输入电流，用内部的转换器使输入电流绝缘，并变换成规定的模拟量，将该模拟量进一步变换为数字量后进行事故判断的运算处理。
在向保护继电装置内取入来自电力系统的电流的情况下，一般是利用直接使用导线的布线或者嵌入在保护继电装置中的印刷电路板上的图案导体，来从作为保护继电装置的输入部的接线板到保护继电装置内部的转换器一次侧进行连接。
该情况下，为了确保输入部的过电流容量，必须要降低从保护继电装置的输入部到保护继电装置内部的转换器一次侧的布线或图案导体的电阻值。因此，在使用布线的情况下，要使用具有足够线径的铜线等粗的导线，在使用图案导体的情况下，要增大图案的幅度。
于是，在使用布线的情况下，需要确保用于对作为保护继电装置的输入部的接线板与保护继电装置内部的导线进行连接的端子连接空间或布线作业空间，产生对保护继电装置尺寸的制约。另一方面，在从作为保护继电装置内部的输入部的接线板到保护继电装置内部的转换器一次侧的连接中使用印刷电路板上的图案的情况下，为了抑制图案温度上升，需要确保双面图案或足够的图案幅度，并且需要根据需要来考虑增厚图案厚膜等，存在对印刷电路板的图案设计和印刷电路板尺寸的制约。此外，在是使用导线的布线的情况下，需要布线作业，因此，在保护继电装置装配时具有误布线的可能性。
作为实现了小型薄壁化或轻量化的变换器(transformer)的安装结构，如下所述将变换器固定在印刷电路板上，该结构是，在印刷电路板上形成的贯通孔中插入变换器，在变换器的绕线管上缠绕二次线圈，并在绕线管上一体地设置在互相相反方向上延伸的支承脚，支承脚横跨印刷电路板一面的贯通孔的开口端面而架设，从而将变换器悬架在印刷电路板上(例如，参照日本特开2004-296471号公报(以下称为“专利文献1”)。
但是，专利文献1中的是对变换器的结构加以变化，使其组装容易进行并实现了小型薄壁化的技术，并不能实现从接线板到保护继电装置内部的转换器一次侧的布线或图案导体的电阻值的减小。即，在专利文献1的技术中，为了进行布线空间的确保或印刷电路板上的图案空间的确保，必须要确保足够的印刷电路板尺寸，是不能够使保护继电装置的输入部小型化的。此外，并不能容易地进行接线板与保护继电装置内部的转换器一次侧的布线作业和用于防止误布线的布线检验作业。
根据这样的情况，期望提供一种能够缩短从作为输入部的接线板到内部转换器一次侧的连接、能够满足过电流容量并且能够实现因防止误布线而作业效率提高的电流输入变换器。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供一种电流输入变换器，其特征在于，包括：接线板，取入来自外部的输入电流；转换器，将由所述接线板取入的输入电流绝缘，变换成规定的模拟信号；A/D变换电路，将由所述转换器得到的模拟信号变换为数字信号；固定形状的第一金属板，该第一金属板的一端安装在所述接线板上，另一端安装在所述转换器的一次侧绕组的一端上，连接所述接线板和所述转换器的一次侧绕组的一端；以及固定形状的第二金属板，该第二金属板的一端安装在所述接线板上，另一端安装在所述转换器的一次侧绕组的另一端上，连接所述接线板和所述转换器的一次侧绕组的另一端。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的结构框图。
图2是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与X相转换器的连接部分的俯视图。
图3是图2的侧视图。
图4是本发明的实施方式中的对接线板和X相转换器进行连接的第一金属板的结构图。
图5是本发明的实施方式中的对接线板和X相转换器进行连接的第二金属板的结构图。
图6是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与Y相转换器的连接部分的俯视图。
图7是图6的侧视图。
图8是本发明的实施方式中的对接线板和Y相转换器进行连接的第一金属板的结构图。
图9是本发明的实施方式中的对接线板和Y相转换器进行连接的第二金属板的结构图。
图10是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与Z相转换器的连接部分的俯视图。
图11是图10的侧视图。
图12是本发明的实施方式中的对接线板和Z相转换器进行连接的第一金属板的结构图。
图13是本发明的实施方式中的对接线板和Z相转换器进行连接的第二金属板的结构图。
图14是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例1的俯视图。
图15是图14的侧视图。
图16是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例2的俯视图。
图17是本发明的实施方式中的转换器是使用了EI芯的转换器的情况下的图16的部分欠缺俯视图。
图18是图17的侧视图。
图19是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例3的俯视图。
图20是本发明的实施方式中的转换器是使用了EI芯的转换器的情况下的图19的立体图。
图21是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例4的俯视图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。图1是将本发明的实施方式涉及的电流输入变换器适用于保护继电装置的输入部中的结构框图。以下，关于作为装置而适用在保护继电装置中的情况进行说明。在图1中，将来自外部的输入电流输入到电流输入变换器的接线板11。将输入到接线板11中的输入电流，经由固定形状的金属板12，输入到电流输入变换器13的转换器14中。在本发明的实施方式中，其特征在于用固定形状的金属板12对接线板11和转换器14之间进行连接。关于固定形状的金属板12以后详细叙述。
即，将从外部流向电流输入变换器的作为模拟量的输入电流输入到接线板11，经由固定形状的金属板12，输入到转换器14的一次侧15。固定形状的金属板12用固定形状的电阻小的铜板形成，是将输入电流交接给转换器一次侧15的器件。
转换器一次侧15与转换器二次侧16相绝缘，在转换器一次侧15中交接来的输入电流，作为规定的模拟量而被交接给转换器二次侧16，将该模拟量输入到输入模拟电路17。输入模拟电路17将输入的模拟量变换为规定的模拟信号，输出到A/D变换电路18。
A/D变换电路18输入从输入模拟电路17输出的模拟信号，并变换为规定的数字信号，将该数字信号取入到运算处理电路19中实施规定的运算处理，将运算处理电路19的运算结果作为电力系统的事故判断结果，输出到中继输出电路20。在是保护继电装置的保护区间内的事故的情况下，中继输出电路20利用触点输出21向外部输出指令以进行保护动作。
逻辑输入电路22中，在对输入到逻辑输入电路22中的逻辑输入信号电压进行控制的外部触点闭合，对保护继电装置的逻辑输入电路22施加了逻辑输入信号电压的情况下，向运算处理电路19输入逻辑输入信号，用于事故判断的运算处理。
图2是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板11与X相转换器14x的连接部分的俯视图，图3是图2的侧视图。图2和图3中示出了将3台单相转换器14x～14z中的单相转换器14x连接到接线板11的连接部23x1、23x2～23z1、23z2中的连接部23x1、23x2上的情况。
在图2和图3中，在安装在印刷电路板24上的接线板11的连接部23x1上，将第一金属板25x1的一端用螺钉26x1固定，在第一金属板25x1的另一端上连接转换器14x的一次侧绕组27x的一端27x1。同样地，在接线板11的连接部23x2上，将第二金属板25x2的一端用螺钉固定，在第二金属板25x2的另一端上连接转换器14x的一次侧绕组27x的一端27x2。再有，第二金属板25x2作为一例，示出了将其另一端安装在距第一金属板25x1的安装位置有高度差的位置上的情况。
这样地将第一金属板25x1的一端安装在接线板11的上段连接部23x1上，并通过第二金属板25x2的上部，将其另一端连接到转换器14x的一次侧绕组27x的一端27x1上。另一方面，将第二金属板25x2的一端安装在接线板11的下段连接部23x2上，并通过第一金属板25x1的下部，将其另一端连接到转换器14x的一次侧绕组27x的另一端27x2上。
图4是对接线板11和X相转换器14x进行连接的第一金属板25x1的结构图，图4(a)是俯视图，图4(b)是侧视图。此外，图5是对接线板11和X相转换器14x进行连接的第二金属板25x2的结构图，图5(a)是俯视图，图5(b)是侧视图。
由于将第一金属板25x1从接线板11的上段连接部23x1连接到转换器14x的一次侧绕组27x的一端27x1，因此，形成得比第二金属板25x2横向长且纵向短。此外，由于将第二金属板25x2从接线板11的下段连接部23x2连接到转换器14x的二次侧绕组27x的另一端27x2，因此，形成得比第一金属板25x1横向短且纵向长。并且，还设置有用于穿过用于与接线板11连接的螺钉26x1、26x2的孔28x1、28x2。
用固定形状的电阻小的铜板形成第一金属板25x1和第二金属板25x2。这是因为，在决定了接线板11和转换器14的配置位置时，就决定了接线板11的连接部23与转换器14的一次侧绕组27的距离。从而可以使第一金属板25x1和第二金属板25x2如图4和图5所示地成为固定形状。
图6是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板11与Y相转换器14y的连接部分的俯视图，图7是图6的侧视图，图8是对接线板11和Y相转换器14y进行连接的第一金属板25y1的结构图，图8(a)是俯视图，图8(b)是侧视图，此外，图9是对接线板11和Y相转换器14y进行连接的第二金属板25y2的结构图，图9(a)是俯视图，图9(b)是侧视图。
图6和图7中示出了将3台单相转换器14x～14z中的单相转换器14y连接到接线板11的连接部23x1、23x2～23z1、23z2中的连接部23y1、23y2上的情况。如图6和图7所示，将第一金属板25y1的一端安装在接线板11的上段连接部23y1上，并通过第二金属板25y2的上部，将其另一端连接到转换器14y的一次侧绕组27y的一端27y1上。另一方面，将第二金属板25y2的一端安装在接线板11的下段连接部23y2上，并通过第一金属板25y1的下部，将其另一端连接到转换器14y的一次侧绕组27y的另一端27y2上。
由于将第一金属板25y1从接线板11的上段连接部23y1连接到转换器14y的一次侧绕组27y的一端27y1，因此，如图8所示，第一金属板25y1形成得比第二金属板25y2横向长且纵向短。此外，由于将第二金属板25y2从接线板11的下段连接部23y2连接到转换器14y的二次侧绕组27y的另一端27y2，因此，如图9所示，第二金属板25y2形成得比第一金属板25y1横向短且纵向长。并且，还设置有用于穿过用于与接线板11连接的螺钉26y1、26y2的孔28y1、28y2。
用固定形状的电阻小的铜板形成第一金属板25y1和第二金属板25y2。这是因为，在决定了接线板11和转换器14的配置位置时，就决定了接线板11的连接部23与转换器14的一次侧绕组27的距离。从而可以使第一金属板25y1和第二金属板25y2如图8和图9所示地成为固定形状。
图10是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板11与Z相转换器14z的连接部分的俯视图，图11是图10的侧视图，图12是对接线板11和Z相转换器14z进行连接的第一金属板25z1的结构图，图12(a)是俯视图，图12(b)是侧视图，此外，图13是对接线板11和Z相转换器14z进行连接的第二金属板25z2的结构图，图13(a)是俯视图，图13(b)是侧视图。
图10和图11中示出了将3台单相转换器14x～14z中的单相转换器14y连接到接线板11的连接部23x1、23x2～23z1、23z2中的连接部23z1、23z2上的情况。
如图10和图11所示，将第一金属板25z1的一端安装在接线板11的上段连接部23z1上，并通过第二金属板25z2的上部，将其另一端连接到转换器14z的一次侧绕组27z的一端27z1上。另一方面，将第二金属板25z2的一端安装在接线板11的下段连接部23z2上，并通过第一金属板25z1的下部，将其另一端连接到转换器14z的一次侧绕组27z的另一端27z2上。
由于将第一金属板25z1从接线板11的上段连接部23z1连接到转换器14z的一次侧绕组27z的一端27z1，因此，如图12所示，第一金属板25z1形成得比第二金属板25z2横向长且纵向短。此外，由于将第二金属板25z2从接线板11的下段连接部23z2连接到转换器14z的二次侧绕组27z的另一端27z2，因此，如图9所示，第二金属板25z2形成得比第一金属板25z1横向短且纵向长。并且，还设置有用于穿过用于与接线板11连接的螺钉26z1、26z2的孔28y1、28y2。
用固定形状的电阻小的铜板形成第一金属板25z1和第二金属板25z2。这是因为，在决定了接线板11和转换器14的配置位置时，就决定了接线板11的连接部23与转换器14的一次侧绕组27的距离。从而可以使第一金属板25z1和第二金属板25z2如图12和图13所示地成为固定形状。
图14是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板11与XYZ相转换器14x～14z的连接部分的实施例1的俯视图，图15是图14的侧视图。图14中的符号29是用印刷电路板24的布线图案连接接线板11和XYZ相转换器14x～14z时的图案布线空间，图15中的符号30是用布线连接接线板11和XYZ相转换器14x～14z时的导线布线空间。
在用印刷电路板24的布线图案连接接线板11和XYZ相转换器14x～14z的情况下，由于需要确保双面图案和图案幅度，还需要根据需要考虑增厚图案厚膜等，因此，必须得使印刷电路板24的图案布线空间29足够广，但是在本发明的实施方式的情况下，由于使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2成为固定形状，因此，不依赖于印刷电路板24的图案布线空间29的尺寸，就能够在确保过电流容量的同时连接接线板11和转换器14。
此外，在用布线连接接线板11和XYZ相转换器14x～14z的情况下，必须要使用粗的导线，并且还要使用用于连接接线板11和导线的连接端子，必须使导线布线空间30足够广，但是在本发明的实施方式的情况下，由于使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z3成为固定形状，因此不依赖于印刷电路板24的图案布线空间29的尺寸，就能够在确保过电流容量的同时连接接线板11和转换器14。此外，由于在第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2自身上设置有穿过用于与接线板11连接的螺钉26的孔28，因此不需要连接端子，而能将导线布线空间30抑制到最小限度。因此，能够提供一种小型的电流输入变换器。
以上所述的第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2也可以为了防止腐蚀而实施电镀处理。此外，第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2如图4、图5、图8、图9、图12和图13所示，根据安装在印刷电路板24上的转换器14x～14y的定位，其用于连接到对应的转换器14x～14y的固定形状不同，因此，不会有错误地连接，实现了图20的装配中的作业效率的提高。
此外，也可以用绝缘涂层或者绝缘物覆盖第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2的周围。通过对第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2实施绝缘处理，即使万一第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2之间混入了异物的情况下，也不会产生铜板间的短路，而可以正确地向转换器一次侧交接来自图20的外部的作为模拟量的输入电流，能够使保护继电装置的可靠性提高。此外，即使万一有人接触到了第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2的情况下，也能够防止触电，能够提高安全性。
图16是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例2的俯视图。该实施例2相对于图14所示的实施例1，使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2贯通搭载有转换器14x～14y的印刷电路板24，用印刷电路板24背面上的图案布线31连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2而形成转换器14x～14y的一次侧绕组。这样，对于振动或冲击的耐力变强，能够提高与安装在印刷电路板24上的转换器14的一次侧的连接可靠性。
图17是在转换器14x为使用了EI芯33的转换器时的图16的部分欠缺俯视图，图18是图17的侧视图。图17中示出了转换器14是X相转换器14x的情况，但是Y相转换器14y或Z相转换器14z的情况也同样。
在使用了EI芯33的转换器14x的骨架(Bobbin)34上设置贯通孔32，代替转换器一次侧绕组，而将第一金属板25x1和第二金属板25x2穿到贯通孔32，用印刷电路板图案布线31将第一金属板25x1和第二金属板25x2之间连接。图17和图18中的符号35是二次绕组。这样就能够满足与转换器一次侧绕组27相同的功能。从而，在不使用骨架34的环形芯转换器或其他铁心形状的转换器中也能适用。
图19是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例3的俯视图。该实施例3相对于图16所示的实施例2，代替用印刷电路板24背面上的图案布线31连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2，而用固定形状的第三金属板36连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2。
如图16所示，在利用印刷电路板24的图案布线31连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2之间的情况下，因为确保表面部件的安装面积等理由，而有时印刷电路板24的图案布线31不能够确保用于满足作为目标的过电流容量的图案幅度或图案厚度。
于是，在第三实施方式中，如图19所示，利用使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2贯通后的印刷电路板24背面的印刷电路板24上的空间37，用固定形状的电阻小的第三金属板36连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2。这样以满足作为目标的过电流容量。
图20是在转换器14x为使用了EI芯33的转换器时的图19的立体图，示出了省略印刷电路板24和骨架后的图。此外，图20中示出了转换器14是X相转换器14x的情况，但是Y相转换器14y或Z相转换器14z的情况也同样。
在使用了EI芯33的转换器14x的骨架34上设置贯通孔32，代替转换器一次侧绕组，而将第一金属板25x1和第二金属板25x2穿到贯通孔32，用印刷电路板图案布线31将第一金属板25x1和第二金属板25x2之间连接。图20中的符号35是二次绕组。这样就能够满足与转换器一次侧绕组27相同的功能。从而，在不使用骨架34的环形芯转换器或其他铁心形状的转换器中也能适用。
图21是本发明的实施方式涉及的电流输入变换器的接线板与XYZ相转换器的连接部分的实施例4的俯视图。该实施例4相对于图16所示的实施例2，代替用印刷电路板24背面上的图案布线31连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2，而在使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2贯通后的印刷电路板24的背面，使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2中的至少一方弯曲来连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2。
如图16所示，在利用印刷电路板24的图案布线31连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2之间的情况下，因为确保表面部件的安装面积等理由，而有时印刷电路板24的图案布线31不能够确保用于满足作为目标的过电流容量的图案幅度或图案厚度。
于是，在实施例4中，如图21所示，利用使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2贯通后的印刷电路板24背面的印刷电路板24上的空间37，使第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2分别贯通对应的组装在印刷电路板24上的转换器14的一次侧之中，然后，例如使第一金属板25x1～25z1弯曲，来连接第一金属板25x1～25z1和第二金属板25x2～25z2。这样就能够满足作为目标的过电流容量，与实施例3相比，由于不需要第三金属板36，因此削减了部件个数，实现了低成本化。
如以上详细所述，根据本发明的实施方式，能够缩短从作为输入部的接线板到内部转换器一次侧的连接，能够满足过电流容量，并且能够实现因防止误布线而作业效率提高。
本发明不原样限定于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离其主旨的范围内将结构要素变形后具体实施。此外，可以利用上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合来形成各种各样的发明。例如，也可以从实施方式中所示的全部结构要素中删除几个结构要素。另外，也可以适当组合不同实施方式中的结构要素。

Claims (5)

1.一种电流输入变换器，其特征在于，包括：
接线板（11），取入来自外部的输入电流；
转换器（14），将由所述接线板（11）取入的输入电流绝缘，变换成规定的模拟信号；
A/D变换电路（18），将由所述转换器（14）得到的模拟信号变换为数字信号；
固定形状的第一金属板（25x1～25z1），该第一金属板的一端安装在所述接线板（11）上，另一端安装在所述转换器（14）的一次侧绕组的一端上，连接所述接线板（11）和所述转换器（14）的一次侧绕组的一端；以及
固定形状的第二金属板（25x2～25z2），该第二金属板的一端安装在所述接线板（11）上，另一端安装在所述转换器（14）的一次侧绕组的另一端上，连接所述接线板（11）和所述转换器（14）的一次侧绕组的另一端。
2.根据权利要求1所述的电流输入变换器，其特征在于，用绝缘物覆盖所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）的周围。
3.根据权利要求1或2所述的电流输入变换器，其特征在于，使所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）贯通搭载有所述转换器（14）的印刷电路板，用所述印刷电路板背面上的图案布线连接所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2），形成了所述转换器（14）的一次侧绕组。
4.根据权利要求3所述的电流输入变换器，其特征在于，代替用所述印刷电路板背面上的图案布线连接所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2），而用固定形状的第三金属板连接所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）。
5.根据权利要求3所述的电流输入变换器，其特征在于，代替用所述印刷电路板背面上的图案布线连接所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2），而在使所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）贯通后的所述印刷电路板的背面，使所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）中的至少一方弯曲而连接所述第一金属板（25x1～25z1）和所述第二金属板（25x2～25z2）。
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