CN103080751A - 紧凑型电功率表 - Google Patents

Abstract

用于监测供应到负载的电功率的电功率表(10)包括：表外壳(11)；多个电流变压器(32a、32b、32c)，其在表外壳内，用于感测在配电系统的多个线路导线中的电流；以及多个端子对(36、39和37、40和38、41)，其在表外壳上，用于将表连接到线路导线。每对中的端子位于电流变压器之一的相对侧上，且电流变压器汇流条(33-35)连接两个端子并穿过电流变压器之一延伸。与选定的端子对相邻的多个导引器(81-84)定位将线路导线连接到选定的端子对的突块(55、56、58、59)。

Description

紧凑型电功率表

发明领域

本发明总体上涉及用于通过使用传感器例如耦合到配电系统的电流变压器来监测配电系统的电功率表。

发明背景

通常在用于监测诸如在给定的时间段内传送到一个或多个负载的电流、电压和功率的参数的配电系统中使用功率表。

概述

在一个实施方式中，用于监测供应到负载的电功率的电功率表包括：表外壳；多个电流变压器，其在表外壳内，用于感测在配电系统的多个线路导线中的电流；多个端子对，其在表外壳上，用于将表连接到线路导线，端子对中的每个位于电流变压器之一的相对侧上；多个电流变压器汇流条，每个电流变压器汇流条连接端子对之一并延伸穿过电流变压器之一；以及多个导引器(guide)，其与至少选定的端子对相邻，用于定位将线路导线连接到选定的端子对的突块(lug)。在一个实现形式中，导引器是作为外壳的整体部分形成的肋，且肋具有在其相对端处的用于限制突块沿着肋运动的凸起挡块。电流变压器包括位于所述外壳内部的线圈，且外壳可形成穿过线圈延伸的孔，使得汇流条中的每个可穿过孔之一延伸。

在另一实施方式中，用于监测供应到负载的电功率的电功率表包括：包含显示屏的用户界面；耦合到显示屏的印刷电路板；以及表外壳，表外壳包括给显示屏装框架的前盖；围住印刷电路板并连接到前盖且形成容纳用于将表连接到多个电源线路导线的多个端子的隔间的后盖；铰接到隔间的壁以用于打开和关闭隔间以允许接近端子的门；以及连接到门的内表面并印刷有接线图和安装说明中的至少一种的标签。

在另一实施方式中，用于监测通过负载线供应到负载的电功率的电功率表包括：表外壳；功率测量电路，其在外壳内并适合于耦合到负载线，用于为了计费(billing)目的而监测在指定的时间段内通过负载线传输的电功率的量；在外壳中的光学端口(light port)和位于外壳内部以用于探测被引导到端口中的光的光电探测器，光电探测器耦合到功率测量电路以用于实现对功率测量电路的调节；以及用于光学端口的可移动盖，该盖适合于接纳安全密封物，所述安全密封物阻止盖的运动，除非密封物被移除，使得为了将光引导到端口中并从而实现对功率测量电路的调节必须移除安全密封物。

在又一实施方式中，用于监测供应到负载的电功率的电功率表包括：表外壳，其包括第一区段和第二区段，第一区段容纳用户界面，而第二区段容纳电流变压器和用于将电流变压器耦合到向负载供应电功率的导线的端子；以及多个紧固件，其作为第一区段和第二区段的整体部分形成，用于使所述区段彼此连接并用于将用户界面连接到第一区段。在一个实现中，表包括印刷电路板，其包含耦合到电流变压器以用于测量在指定的时间段内供应到负载的电功率的量的功率测量电路，并且多个紧固件包括用于将印刷电路板连接到表外壳的紧固件。

考虑到参考附图进行的各种实施方式的详细描述，本发明的额外方面对于本领域中的普通技术人员将是明显的，下面提供实施方式的简要描述。

附图的简要说明

参考结合附图进行的下面的详细描述可最好地理解本发明。

图1是紧凑型功率表的前透视图。

图2A-2C是在连续的组装阶段中图1的功率表的显示面板和前盖(bezel)的分解透视图。

图3是图1所示的表的外壳的后部区段的一部分连同在外壳内部的印刷电路板以及将被连接到外壳并与印刷电路板上的电流变压器相关的汇流条和端子螺钉的分解后透视图。

图4A-4C是在连续的组装阶段中图1所示的表的外壳的后部区段连同在外壳内部的印刷电路板的分解剖视图，每个图包括用于将印刷电路板锁在外壳内的其组装位置上的紧固设备之一的放大图片。

图5A和5B是从外壳的相对侧看且没有印刷电路板的情况下图1所示的表的外壳的后部区段的放大前透视图。

图6A和6B是从外壳的相对侧看且没有印刷电路板的情况下安装有显示面板的前盖和图1所示的表的外壳的后部区段的放大透视图。

图7是图1所示的表的外壳的后部区段的放大后透视图，其中图3所示的汇流条紧固到外壳的后部区段上的端子，且在外壳的后部区段上的门处于打开位置。

图8是图3所示的外壳的后部区段的片段以及将被连接到外壳并与外壳内部的电流变压器之一相关的一个汇流条和两个端子螺钉的放大分解透视图，其中外壳的一部分和电流变压器被切开以显示内部结构。

图9是穿过电流变压器之一的中心截取的组装的前盖、显示面板、后部外壳部分和印刷电路板的另一放大截面。

图10是图3所示的外壳的后部区段的一部分的放大侧透视图，其中环形突块连接到三个端子。

图11是图10所示的外壳区段和环形突块的后视图。

图12A和12B是包括用于与外壳内部的光学开关通信的端口的在图3所示的外壳的后部区段的一部分的放大透视图，其中可移动滑块在图12A中在其打开位置上，而在图12B中在其关闭位置上，且外壳的一部分被切开以显示光学开关。

图13是穿过在图7所示的门的铰接端上的翼片之一截取的放大截面。

所示实施方式的详细描述

虽然将结合某些优选实施方式描述本发明，但将理解，本发明不限于那些特定的实施方式。相反，本发明意欲包括可被包括在如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有备选方案、修改和等效布置。

参考图1，功率表10容纳在由咬合在一起的前部前盖12和后盖13形成的外壳11中。前部前盖12结合到用户界面面板14，用户界面面板14包含四个手工可操作的按钮15a-15d和用于观看连接到前盖12的显示器17例如LCD的中心窗口16。印刷电路板18(参见图3)在显示器17后面，该印刷电路板18具有安装在板18的两侧上的多个端子块19a-19e和相关的电路20。端子块19a和19b用于将电路20分别连接到控制电源和电压输入线。端子块19c用于将电路20的数字输出例如需求同步信号、警报信号或外部控制信号连接到继电器、电动机、表或其它设备。端子块19d是用于与监测和控制系统通信的RS485端口，并可菊花链式地链接到多个设备。端子块19e用于接收用于确定断路器状态、对脉冲计数、对电动机启动计数、接受需求同步脉冲或输入测量的数字输入。

在例证性实施方式中，端子块19a-19e和电路20可用于监测单相或三相配电系统。一般，该表用于测量电流和电压，并实时地报告rms值，其在三相配线系统的情况下包括所有三相和中性点的值。该表一般还计算功率因数、实际功率、无功功率和其它期望参数。

为了便于组装并为了减小期望零件的数量，作为前盖12和后盖13的整体部分形成的多个紧固件用于将前盖12、后盖13、显示器17和印刷电路板18连接到彼此。如在图2A-2C中所示的，通过将显示器17插入由前盖12的后侧形成的腔12a中来将显示器17连接到前盖12，其中显示器17的一端配合在形成在四个肋21a-21d的端部上的凸缘之下，肋21a-21d从前盖12的前壁向后延伸。显示器17的相对端接着被推向前盖12的前部，直到显示器的那端咬合在形成在一对弹性指状物22a和22b的端部上的一对凸缘之下，弹性指状物22a和22b从前盖12的前壁向后延伸(见图2C)。这将显示器17牢固地连接到前盖12，同时显示器17由肋21a-21d以及作为前盖的整体部分形成的其它定位肋R和板P保持在中央位置上。

接着参考图4A-4C和5A-5B，通过将印刷电路板18插入由后盖13形成的前腔中来将板18连接到后盖13，使得板18搁置在由多个肋23形成的支承肩部上，多个肋23从后盖13的侧壁向内延伸。为了将印刷电路板18保持在支承肩部上的适当位置上，作为后盖13的整体部分形成的多个弹性翼片24在印刷电路板18的前表面上重叠。如在图4A-4C的放大部分中所示的，当板被向下压到后盖13的腔中并靠着由肋23形成的肩部时，板18咬合在弹性翼片24之下(见图4C)。这将印刷电路板18牢固地锁到后盖13。

如图6A和6B所示，通过将前盖12的一端插入后盖13的前腔中使得一对有孔的翼片25a和25b配合在从后盖13的侧壁的内表面突出的一对匹配突块26a和26b上来将前盖12和后盖13连接到彼此。接着，前盖12的相对端被压入后盖的前腔中，直到第二对有孔的翼片27a和27b咬合在形成在一对弹性指状物28a和28b的端部上的凸缘之下，弹性指状物28a和28b作为后盖13的整体部分而形成。这将前盖12牢固地锁到后盖13，同时显示器17和印刷电路板18牢固地保持在前盖12和后盖13之间的腔中的适当位置上。

为了防止通过试图使前盖12与后盖13分离来篡改该表，穿过后盖的一个侧壁29中的配准孔和从前盖12的内表面向后延伸的重叠翼片30插入塑料铆钉，直到铆钉的头部嵌入后盖13的外表面中的凹部31中(见图6A和6B)。移除塑料铆钉的任何尝试将一定产生篡改的可见证据。

印刷电路板18上的电路20包括三个电流变压器32a-32c(见图3、8和9)，其中每个电流变压器耦合到用于将三相功率供应到由表10监测的负载的三个导线L1、L2和L2中的不同导线(见图10和11)。三个导线L1-L3中的每个与三个汇流条33-35中的一个串联连接(见图3、8和9)，汇流条33-35连接到嵌入由后盖13的后部部分形成的端子隔间的前壁42中的相应的端子对36、39和37、40和38、41(见图3和7-11)。如在图7-11中可看到的，端子36-41包括螺钉43-48，螺钉43-48穿过汇流条33-35中的孔并拧到相应的端子36-41的嵌入插口中，用于(1)固定用于将相线L1-L3连接到端子的环形突块55-60，以及(2)将三个汇流条33-35连接到相应的端子对36、39和37、40和38、41，以通过汇流条之一在三个相线的每个中传导电流。如在图7、10和11中可看到的，在汇流条的每端处的三个端子例如端子36、37和38彼此偏移以使三条线L1-L3能够接近彼此平行的其相应的端子。

汇流条33-35中的每个也穿过三个电流变压器32a-32c中的一个(见图8和9)，使得电流变压器感测在三个相线L1-L3中的不同相线中的电流。三个电流变压器中的每个包括位于外壳内部的线圈，其形成与相应的线圈的中心开口对齐的孔以允许相应的汇流条穿过外壳和相应线圈的中心开口(见图8中的变压器32c和图9中的变压器32b的线圈)。由这三个电流变压器32a-32c产生的表示三个相线中的电流的幅值的信号一般以规则的间隔被采样，并用于计算上面提到的各种参数。

为了使汇流条33-35中的孔与端子36-41对齐，端子隔间的前壁42形成用于接纳和定位相应的汇流条33-35的三个通道61-63。这三个通道61-63与提供后盖13内的相应线圈的中心开口的通路的孔对齐。在与每个通道61-63相邻的壁42中形成的一对狭缝(如在图8中看到的)允许每个通道的那端是柔性的且弹性的，使得它可向下弯曲以便于相应的汇流条33-35的插入和移除。

参考图7，端子隔间部分地被门70围住，门70铰接到后盖13的最后面的壁，并包括在用于接纳用于锁紧门70的锁(未示出)的环72上配合的槽71。当开锁时，门70可被打开以接近端子36-41，用于将三个相线连接到端子。标签可贴到门70的内表面和外表面。例如，贴到门的内表面的标签可印刷有接线图和/或安装说明，而贴到门的外表面的标签可印刷有满足对功率表的标准贴标签要求的信息。

参考图7，门70包括配合在由后盖13中的整体插口75和76形成的互补凹部中的一对整体销73和74，以将门70铰接到后盖13。门70还包括与后盖13中的一对匹配孔79和80对齐的一对翼片77和78。当门70在其关闭位置上时，翼片77和78延伸到孔79和80中以使撬开门的铰接端变得更难。当门70在门垂直于后盖13的后表面的位置上打开时，如图13所示，翼片77和78从孔79和80完全移除，以便可通过简单地足够弯曲门以从其插口移除销73或74中的一个来安装(拆卸)门70。如果试图在翼片至少部分地在孔79和80内时拆卸门70，门的某个部分将被损坏，这提供篡改的证据。

如在图7-11中可看到的，后盖13的壁42包括分别与四个端子36、37、39和40相邻的突出的导向脊81-84，用于定位并限制连接到两个相线的环形突块55、56、58和59的运动，相线连接到四个端子36、37、39和40。具体地，脊81-84定位成接合环形突块55、56、58和59的筒85-88(见图10和11)，环形突块55、56、58和59一般用于将电源导线连接到相应的端子36、37、39和40。因为导向脊81-84从包含端子插口49-54的壁向外延伸，所以每个脊将相应的环形突块的筒推离外壳表面，如在图10中可看到的。这将突块的连接环紧紧地压在端子螺钉的固定头部上，端子螺钉将环形突块紧固到端子插口，从而在端子螺钉被拧紧并将突块而因而将线路导线L保持在期望位置上时避免环形突块旋转。在例证性实施方式中，导向脊81-84作为壁42的整体部分而形成。

在导向脊81-84中的每个的相对端上的凸起挡块进一步限制环形突块绕着相应端子螺钉的轴的任何运动，因为移动在凸起挡块之一上的突块筒需要相当大的力。如在图7和8中可看到的，肋83和84具有只在脊的内侧端上的凸起挡块，因为脊83和84的外侧端与接纳端子块19a和19b的插口的壁合为一体，凸起挡块用作限制连接到接纳螺钉46和47的端子的环形突块的运动。脊81-84和凸起挡块的组合效果是确保连接到六个端子36-41的六个导线保持在图10和11所示的期望位置上，其中它们不干扰彼此，维持每个相邻的导线对之间的空间。

接着转到图12A和12B，包含端子36-41的隔间的壁42也形成与壁的前侧上的印刷电路板18上的光电探测器91对齐的端口90。光电探测器91的输出信号耦合到功率测量电路20，用于在光电探测器例如通过使用闪光灯探测到光被引导到端口90中时使对该电路的调节能够进行。端口90通常由包括整体环93的滑块92覆盖，当滑块92在图12B所示的关闭位置上时，整体环93与作为壁42的整体部分形成的匹配环94配准。在环93和94中的配准开口接纳安全密封物(未示出)，其阻止滑块92的运动，除非密封物被移除。因此，安全密封物必须在光可被引导到端口90之前被移除，以使对功率测量电路的调节能够进行，这用于对传送到所监测的负载的功率的量进行计费。这个光学启动/禁用特征是方便的，因为它避免用户携带钥匙的需要，且它也是安全的，因为用户不需要物理地接触可能在电气上敏感或危险的开关。

虽然示出和描述了本发明的特定实施方式、方面和应用，应理解，本发明不限于本文公开的确切结构和组成，并且从前述描述中各种修改、变化和变更可能是明显的，而不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种用于监测供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

表外壳，

多个电流变压器，其在所述表外壳内，用于感测在配电系统的多个线路导线中的电流，

多个端子对，其在所述表外壳上，用于将所述表连接到所述线路导线，所述端子对中的每个位于所述电流变压器之一的相对侧上，

多个电流变压器汇流条，每个电流变压器汇流条连接所述端子对之一并延伸穿过所述电流变压器之一，以及

多个导引器，其与所述端子中的至少选定的端子对相邻，用于定位将所述线路导线连接到所述选定的端子对的突块。

2.如权利要求1所述的电功率表，其中所述导引器是作为所述外壳的整体部分形成的肋，所述肋具有在其相对端处的用于限制所述突块沿着所述肋运动的凸起挡块。

3.如权利要求1所述的电功率表，其中所述电流变压器中的每个包括位于所述外壳内部的线圈，所述外壳形成延伸穿过所述线圈的孔，并且所述汇流条中的每个延伸穿过所述孔之一。

4.如权利要求1所述的电功率表，其中所述外壳形成端子隔间，所述端子位于所述隔间内，且所述外壳包括门，所述门提供对所述隔间的接近并适合于被密封以控制对所述隔间的接近。

5.一种用于监测供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

用户界面，其包括显示屏，

印刷电路板，其耦合到所述显示屏，以及

表外壳，其包括给所述显示屏装框架的前盖，

后盖，其围住所述印刷电路板并连接到所述前盖，所述后盖形成容纳用于将所述表连接到多个电源线路导线的多个端子的隔间，以及

门，其铰接到所述隔间的壁，用于打开和关闭所述隔间以允许接近所述端子。

6.一种用于监测通过负载线供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

表外壳，

功率测量电路，其在所述外壳内并适合于耦合到所述负载线，用于为了计费目的而监测在指定的时间段内通过所述负载线传输的电功率的量，

在所述外壳中的光学端口以及位于所述外壳内部以用于探测被引导到所述端口中的光的光电探测器，所述光电探测器耦合到所述功率测量电路以用于实现对所述功率测量电路的调节，以及

用于所述光学端口的可移动盖，所述盖适合于接纳安全密封物，所述安全密封物阻止所述盖的运动，除非所述密封物被移除，使得为了将光引导到所述端口中并从而实现对所述功率测量电路的调节必须移除所述安全密封物。

7.一种用于监测供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

表外壳，其包括第一区段和第二区段，所述第一区段容纳用户界面，而所述第二区段容纳电流变压器和用于将所述电流变压器耦合到向所述负载供应电功率的导线的端子，以及

多个紧固件，其作为所述第一区段和所述第二区段的整体部分形成，用于使所述区段彼此连接并用于将所述用户界面连接到所述第一区段。

8.如权利要求7所述的电功率表，其包括印刷电路板，所述印刷电路板包含耦合到所述电流变压器以用于测量在指定的时间段内供应到所述负载的电功率的量的功率测量电路，并且其中所述多个紧固件包括用于将所述印刷电路板连接到所述表外壳的紧固件。

9.如权利要求7所述的电功率表，其包括单独紧固件，所述单独紧固件连接所述第一区段和所述第二区段并适合于在从所述区段中的任一个分离时提供篡改的证据。

10.如权利要求9所述的电功率表，其中所述单独紧固件是塑料铆钉。

11.如权利要求7所述的电功率表，其中所述第二区段形成容纳所述端子的隔间，且所述隔间包括从所述外壳的外部提供对所述端子的接近的可密封的门。

12.如权利要求11所述的电功率表，其包括铰链，所述铰链将所述门连接到所述后盖并只在所述门相对于所述后盖打开到预定的位置时才允许从所述后盖拆卸所述门。

13.如权利要求11所述的电功率表，其中所述门具有在所述门的两侧上的用于支承包含关于所述表的信息的标签的平坦表面。

14.一种用于监测供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

表外壳，

多个电流变压器，其在所述表外壳内，用于感测在配电系统的多个线路导线中的电流，

多个端子对，其在所述表外壳上，用于将所述表连接到所述线路导线，所述端子对中的每个位于所述电流变压器之一的相对侧上，

多个电流变压器汇流条，每个电流变压器汇流条连接所述端子对之一并延伸穿过所述电流变压器之一，以及

多个通道，其由所述外壳形成，用于接纳所述汇流条并相对于所述端子和所述电流变压器定位所述汇流条。

15.如权利要求14所述的电功率表，其中所述通道中的每个的一端是弹性的，以便于所述汇流条的安装和移除。

16.一种用于监测供应到负载的电功率的电功率表，所述表包括：

用户界面，其包括显示面板，

表外壳，其包括给所述显示面板装框架的前盖，以及

多个紧固件，其作为所述表外壳的整体部分形成，用于将所述显示面板连接到所述前盖，所述紧固件包括凸缘和具有凸缘端的多个弹性指状物，所述凸缘用于当所述显示面板的一端被插入在所述凸缘之下时保持所述显示面板的一端部分，且所述多个弹性指状物用于当所述显示面板的相对端部分被向下压在所述弹性指状物上时，咬合在所述显示面板的所述相对端部分之上。

17.一种制造用于监测供应到负载的电功率的电功率表的方法，包括：

形成包括第一区段和第二区段的表外壳，所述第一区段容纳用户界面，而所述第二区段容纳电流变压器和用于将所述电流变压器耦合到向所述负载供应电功率的导线的端子，所述第一区段和所述第二区段包括作为所述第一区段和所述第二区段的整体部分形成的多个紧固件，以及

使用所述多个紧固件将所述区段连接到彼此。

18.如权利要求17所述的方法，其包括在将所述区段连接到彼此之前使用所述多个紧固件将包含耦合到所述电流变压器以用于测量在规定的时间段内供应到所述负载的电功率的量的功率测量电路的印刷电路板连接到所述第一区段和所述第二区段中的一个，使得当所述第一区段和所述第二区段连接到彼此时所述印刷电路板由所述外壳围住。

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