CN105044425A - 差动电流测量组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种差动电流测量组件，包括包围电流互感器铁芯和印刷电路板的壳体，电流互感器铁芯围绕壳体的线管并且具有至少一个次级绕组。差动电流测量组件的特征在于，在线管中布置有至少一个初级导体，至少一个初级导体从壳体的顶侧引出以便连接至外部馈电线，至少一个初级导体的另一端从壳体的底侧突出且设置有焊接端子。本发明的基本思想是基于分段地延伸待监控的电力线路作为电流互感器铁芯的感应区域中的初级导体，以便有利地得到集成在结构上简单且提供不复杂的连接选择的差动电流测量组件。<pb pnum="1" />

Description

差动电流测量组件
技术领域
本发明涉及一种由包围电流互感器铁芯和印刷电路板的壳体组成的差动电流测量组件，电流互感器铁芯围绕壳体的线管并且具有至少一个次级绕组。
背景技术
测量设备(例如，剩余电流监控设备(RCM)或剩余电流保护设备(RCD))众所周知是为了电力设施的监控和保护的目的。
所述已知的方法和设备主要是基于电位隔离电流测量的原则，其中待监控的电力线路上的所有有源导体被引导作为测量电流互感器的初级绕组(初级导体)，测量电流互感器具有由铁磁材料制成的环形电流互感器铁芯并具有至少一个次级绕组。电流互感器铁芯通常被包含到具有用于待监控的馈线的线管的壳体中，其中电流互感器铁芯环状地围绕线管。
这种测量设备也用于电力设施的电弧检测，并越来越多地用于监控和保护用于对电动车辆中的蓄能器进行充电的充电设备。例如，标准IEC62752规定，电缆控制和保护设备(IC-CPD)的充电过程必须通过用于单相和三相充电设备的差动电流传感器系统进行监控。差动电流测量设备必须能够根据充电模式处理不同的电流强度，例如，3×32A或2×80A。此外，还存在关于直流剩余电流检测的附加要求。
为了符合规范的要求，至今为止已经使用现有技术中的已知RCM，如果需要的话，RCM通过交流/直流感应的方式测量差动电流。在电动车辆的充电设备中，可以使用具有6mA监控能力的专用RCD或B型RCD。
由于已知的差动电流测量设备被结构上复杂地集成到电力设施中，例如，集成到具有集成控制和保护设备的充电设备中，已知的差动电流测量设备的使用被证实是不利的，这是因为初级导体必须被引导穿过通常受限的安装空间中的电流互感器，并且必须在印刷安装板上通过复杂且昂贵的手动方式进行布线。
发明内容
因此，本发明的目的是，生成可以以结构简单的方式从而以节约成本的方式集成到电力设施中的差动电流测量设备。
结合包括包围电流互感器铁芯和印刷电路板的壳体的差动电流测量组件实现本目的，电流互感器铁芯围绕壳体的线管并且具有至少一个次级绕组，其中至少一个初级导体被布置在线管中，至少一个初级导体从壳体的顶侧引出以便连接至外部馈电线，且至少一个初级导体的另一端从壳体的底侧突出且设置有焊接端子。
本发明的基本思想是基于分段地延伸待监控的电力线路作为电流互感器铁芯的感应区域中的初级导体，以这种方式，可以有利地进行具有简单连接选择的差动电流测量设备的结构上简单的集成。
从壳体的顶侧引出的初级导体允许与待监控的馈线的电气连接，以便引导所述馈线穿过电流互感器铁芯是不必要的。特别地，在可用安装空间小的情况下，显著地帮助差动电流测量设备的安装和集成。
无需任何复杂的装配工作和任何进一步的布线工作，只需将待监控的馈线连接至从壳体的顶侧引出的初级导体。
在它的相对端，初级导体突出至壳体的底侧以外并且具有焊接端子。当将差动电流测量组件安装到印刷安装板上时，所述焊接端子可以被连接至印刷安装板上的焊接触点(焊盘)，保证待监控的馈线和后续电路之间的简单的电气连接。在印刷安装板上要求无额外布线。
由于它的紧凑结构，根据本发明的差动电流测量组件特别适合用于具有受限安装空间的操作环境(例如用于电动车辆的充电站和充电电缆)以检测剩余电流。作为光伏逆变器的单相或多相差动电流传感器系统被集成到AC逆变器连接接触带中或集成到变频器中以校准电力设备的使用也是有利的。
在另一有利的实施例中，在线管中布置有平行于线管延伸的分离腹板以维持初级导体的距离。
分离腹板分离单个初级导体，导致间隙和爬电距离的减小。由于分离腹板，在初级导体与其他导电部件或相邻初级导体之间的最小距离处可以保证满足绝缘要求。而且，分离腹板允许使用自身没有绝缘或封装的初级导体。
此外，布置在线管中的分离腹板由布置成十字状的四个腹板壁组成，以便线管被分为四个独立的导体通道，在每个独立的导体通道中以隔离的方式引出初级导体。
关于包括四个有源导体(相导体L1,L2,L3和中性导体N)的馈电线，由于十字形的分离腹板的四个腹板壁，可以以相互隔离的方式在在独立的导体通道中引出所述有源导体。
分离腹板有利地突出至壳体的顶侧以外，以便初级导体在壳体上以隔离的方式在向外的方向上延伸。
如果初级导体被延伸至在壳体的外面，则壳体的顶侧以外的分离腹板的延长部分也确保初级导体的分离。特别地，在具有四个有源导体的多相馈线的情况下，突出至壳体的顶侧以外的十字形的分离腹板允许初级导体的延伸是十字形的且向外的，因此在绝缘要求的意义上是安全的。
此外，分离腹板突出至壳体的底侧以外。
当将差动电流测量组件安装到印刷安装板上时，突出至壳体的底侧以外的分离腹板能够进入印刷安装板的槽。因此，当初级导体从壳体的底侧离开时，也保证保持初级导体的足够距离。
在另一实施例中，分离腹板被实现为能够被插入到壳体的线管中并且能够从壳体的线管中移除的独立部件。
分离腹板作为独立部件的实现允许具有或不具有分离腹板的差动电流测量组件的灵活使用。例如，如果初级导体在使用时各自充分地绝缘，则插入分离腹板是不必要的。
有利地，从线管引出的用于固定初级导体的矩形形状的夹持装置被附接到壳体的顶侧。
例如，夹持装置可以被实现为弹簧锁元件，它们导致几乎以矩形的形状从壳体的顶侧引出的初级导体的固定。在引出具有四个有源导体的多相馈线的情况下，通过夹持装置将所述有源导体以十字形的布置紧固到壳体的表面。
此外，壳体的线管在壳体的底侧处具有锥形膨胀部，以便在径向向外弯曲初级导体时，初级导体能够被放置在较远距离处。
壳体的底侧处的线管的锥形膨胀部允许初级导体被安装，以便径向向外弯曲。因此，印刷安装板上的焊接端子之间的距离更大，并且间隙和爬电距离有利地更长。
壳体具有能够通过闭锁连接彼此连接的上壳体件和下壳体件。在可选的实施例中，壳体可以为一体铸造的壳体。
在优选的实施例中，电流互感器铁芯安装在用于壳体中的内部定位的支撑垫上。
通过将电流互感器铁芯放置在支撑垫上，电流互感器铁芯下面的、壳体底部和电流互感器铁芯之间的安装空间可用于布置其上布置有电子部件的印刷电路板。
在有利的实施例中，通过布置在印刷电路板上的评估电路产生的输出信号经由管脚触点从壳体的底侧引出。
布置在印刷电路板上的评估电路是差动电流组件的组成部件。为了处理评估电路中产生的输出信号，所述输出信号经由嵌在壳体底部中的管脚触点引出，并且被传输到印刷安装板，例如，其上安装有差动电流测量组件的印刷安装板。搭载评估电路的印刷电路板也可以被实现为柔性印刷电路板(FPC)，并且被形成为以节省空间的方式围绕电流互感器铁芯。评估电子器件也可以被安装在围绕电流互感器铁芯的屏蔽的互感器壳体内。
优选地，初级导体在其从壳体的顶侧引出的端部处设置有插头触点。
插头触点允许在没有其他的连接元件的帮助下快速产生与待监控的馈线的可拆卸电气连接。
在另一优选的实施例中，设置有插头触点的初级导体被实现为能够被插入到壳体的线管中并能够从壳体的线管中移除的独立结构单元。
在所述实施例中，差动电流测量组件由其线管中能够被插入有作为独立结构单元的初级导体的壳体组成，初级导体被设置有插头触点。如果额外地存在分离腹板，所述分离腹板也可以是独立结构单元的一部分。
因此，例如，在不使用初级导体的插头触点时通过使用引出穿过线管以作为初级导体的馈线也可以操作差动电流测量组件。
此外，差动电流测量组件具有插头壳体，初级导体的插头触点突出穿过插头壳体并且能够与配合插头相接触。
壳体本身可以被实现为插头壳体或者被额外的插头壳体封闭，其中初级导体的插头触点产生与外部的电气接触。
附图说明
其他有利的实施例特征从下面的通过示例的方式说明本发明的优选实施例的描述和附图中将变得明显。在附图中：
图1示出根据本发明的差动电流测量组件的外视图，
图2示出差动电流测量组件的内部结构，
图3示出支撑垫的详细视图，
图4示出具有圆柱状线管和恒定直径的差动电流测量组件的变型，
图5示出具有圆柱状线管和锥形膨胀部的差动电流测量组件的变型，
图6示出具有用于十字形分离腹板的槽和具有焊盘的印刷安装板，以及
图7示出在初级导体端具有插头触点的差动电流测量组件。
具体实施方式
图1示出根据本发明的差动电流测量组件2的外视图，差动电流测量组件2安装在印刷安装板3上。差动电流测量组件2是可配备有印刷安装板3的用于差动电流测量的集成组件。
在所示的实施例示例中，差动电流测量组件2由具有上壳体件4a和下壳体件4b的分开式壳体4组成。壳体4具有圆柱形线管6，在圆柱形线管6中布置四个初级导体8作为差动电流测量组件2的一部分。
四个初级导体8由此形成线路段，通过线路段，具有三相导体(L1,L2,L3)和中性导体(N)的待监控的馈电线在线管6中延伸，以寄存差动电流。
此外，在具有高电流负载的单相或两相供电系统中，示出的四端设计通过成对的初级导体8的并联允许初级电流范围的值增加至两倍。
在壳体4的顶侧10a处，初级导体8被以横向布置的方式成直角地引出到外部，并通过夹持装置12固定到壳体4的顶侧10a。所述夹持装置12被实现为卡扣元件。
在线管6中，平行于线管6延伸的分离腹板14被布置用于维持初级导体8的距离。分离腹板14由被布置成交叉形状的四个腹板壁组成，以便线管6被分为四个独立的导体通道，在每个独立的导体通道中以隔离的方式引出初级导体8。
在图2中，差动电流测量组件2的内部结构通过横截面示出。被屏蔽互感器壳体24包围的电流互感器铁芯20在上壳体件4a中是可见的。电流互感器铁芯20安装在支撑垫22上。图3示出支撑垫22的详细视图。
如图2进一步所示，分离腹板14的腹板壁16突出至壳体4的底侧10b以外并且进入印刷安装板3的槽25。
维持在电流互感器铁芯20下面的、壳体底部和电流互感器铁芯20之间的安装空间被用于在壳体4中布置具有电子部件28的印刷电路板26。印刷电路板26具有线管6的横截面形状的切口，以便印刷电路板26环状地围绕线管。印刷电路板26被配备有电子部件28，电子部件28形成用于处理电流互感器铁芯20的次级绕组(未示出)提供的测量信号的评估电路。
布置在壳体4的底侧处的管脚触点29产生与印刷安装板3的接触。
这个布置以及将评估电路安装到柔性印刷安装板上允许差动电流测量组件2的紧凑且节省空间的设计。
图4和图5示出具有圆柱状线管6和恒定直径的差动电流测量组件2的变型(图4)和具有圆柱状线管6和锥形膨胀部的差动电流测量组件2的变型(图5)。在线管6的锥形膨胀的情况下，位于线管6的下部出口处的下壳体件4b的内部直径相比于具有恒定直径的图4的下壳体件4b是被放大的，以便初级导体8以径向弯曲的方式以彼此之间的较远距离被引出到印刷安装板3上。与具有恒定直径的设计相比，这允许间隙和爬电距离的有利放大，以便突出至印刷安装板3中的分离腹板14和印刷安装板3的槽25不是必需的。
图6示出具有用于十字形分离腹板14的槽25和具有用于焊接初级导体8的焊盘30的印刷安装板3。焊盘30具有滴的形状，以便优化间隙和爬电距离并使得初级导体8到印刷安装板3上的通路的区域中的导体横截面最大化。印刷安装板3的槽25也导致爬电距离的放大。
在图7中，差动电流测量组件2被示为在其从壳体4的顶侧10a处引出的每个端部处设置有插头触点32的初级导体8。通过插头触点32，可以以简单的方式产生与待监控的馈线的可拆卸电连接。

Claims (15)

1.一种差动电流测量组件(2)，包括包围电流互感器铁芯(20)和印刷电路板(26)的壳体(4)，所述电流互感器铁芯(20)围绕所述壳体(4)的线管(6)并且具有至少一个次级绕组，其特征在于，
在所述线管(6)中布置有至少一个初级导体(8)，所述至少一个初级导体(8)从所述壳体(4)的顶侧(10a)引出以便连接至外部馈电线，且所述至少一个初级导体(8)的另一端从所述壳体的底侧(10b)突出且设置有焊接端子。
2.根据权利要求1所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
在所述线管(6)中布置有平行于所述线管(6)延伸的分离腹板(14)，以维持所述初级导体(8)的距离。
3.根据权利要求2所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
布置在所述线管(6)中的所述分离腹板(14)由布置成十字状的四个腹板壁(16)组成，以便所述线管(6)被分为四个独立的导体通道，在每个独立的导体通道中以隔离的方式引出初级导体(8)。
4.根据权利要求2或3所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述分离腹板(14)突出至所述壳体(4)的所述顶侧(10a)以外，以便所述初级导体(8)在所述壳体(4)上以隔离的方式在向外的方向上延伸。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述分离腹板(14)突出至所述壳体(4)的所述底侧(10b)以外。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述分离腹板(14)被实现为能够被插入到所述壳体的所述线管(6)中并且能够从所述壳体的所述线管(6)中移除的独立部件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
从所述线管(6)引出的用于固定所述初级导体(8)的矩形形状的夹持装置(12)被附接到所述壳体(4)的所述顶侧(10a)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述壳体(4)的所述线管(6)在所述壳体(4)的所述底侧(10b)处具有锥形膨胀部，以便在径向向外弯曲所述初级导体(8)时，所述初级导体(8)能够被以较远距离定位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述壳体(4)具有能够通过闭锁连接彼此连接的上壳体件(4a)和下壳体件(4b)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述壳体(4)为一体铸造的壳体。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述电流互感器铁芯(20)安装在用于所述壳体中的内部定位的支撑垫(22)上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
通过布置在所述印刷电路板(26)上的评估电路产生的输出信号经由管脚触点(29)从所述壳体(4)的所述底侧引出。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
所述初级导体(8)在其从所述壳体(4)的所述顶侧(10a)引出的端部处设置有插头触点(32)。
14.根据权利要求13所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，
设置有所述插头触点(32)的所述初级导体(8)被实现为能够被插入到所述壳体的所述线管(6)中并能够从所述壳体的所述线管(6)中移除的独立结构单元。
15.根据权利要求14所述的差动电流测量组件(2)，其特征在于，包括：
插头壳体，所述初级导体(8)的所述插头触点(32)能够突出穿过所述插头壳体并与配合插头相接触。
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