CN108508266A - 锰铜分流器及电子式电能表 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锰铜分流器及电子式电能表，本发明实施例的锰铜分流器中，锰铜片的中心设置有贯穿该锰铜片的开槽，开槽的两侧分别设置有第一采样线的第一端连接的第一连接点和与第二采样线的第一端连接的第二连接点；第一采样线和第二采样线螺旋绞合后在锰铜片上的投影，将开槽分成第一区域和第二区域；针插装置的壳体内部设置有两个针插通道第一采样线和第二采样线分别穿过上述两个针插通道；两个针插通道之间形成的第三区域的面积值等于第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。这样，在有效降低交变磁场对锰铜分流器的干扰的同时，提高工艺可制造性、减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

Description

锰铜分流器及电子式电能表

技术领域

本发明涉及电子仪表技术领域，尤其是涉及一种锰铜分流器及电子式电能表。

背景技术

国网2013年新标准《单相智能电能表技术规范》对0.5mT工频磁场无负载要求：电能表处于工作状态，电流线路无电流，将其放置在0.5mT工频磁场干扰中，电能表的测试输出不应产生多于一个的脉冲。国网送检样表打分项：工频磁场下误差变化量0.02％为1档。

(1)锰铜上感应电流相互抵消的两个面积大小不一致；现有穿孔焊线方案中，如图1所示，锰铜中间设有一个开槽，其两端分别设有两个连接点，两根采样信号线分别与这两个连接点连接。将采样前端一根采样信号线穿过开槽，与采样后端一根采样线绞合。锰铜穿孔上下由导线围成的面积(如图1中面积1和面积2所示)理论上需要一样，才能相互抵消在工频磁场中产生的感应电动势。但是，在实际生产中，由于焊线材质和工艺控制的能力，这两个面积很难做到一致，导致感应出来的电动势总不能相互抵消，从而感应电流叠加在计量采样电流信号上使误差产生偏差，而不能满足国网送检对于工频磁场下误差变化量的要求。另外，两根采样导线焊接在PCB上，因此PCB板上也会形成回路面积，而这个回路面积形成的感应电流同样对采样信号产生误差。

(2)工艺性较差；为满足国网标准要求，需要手工调整图1中面积1和面积2的大小，从而达到锰铜上的面积抵消。由于采样线搭焊在PCB板子上，两根线之间的距离大小也需要人工调整。

由于极小的面积偏差可能就会导致误差改变量不能满足要求，所以要求手工必须精细，而这大大增加了人工的操作难度，每次送检时都会需要大量的人力和时间成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锰铜分流器及电子式电能表，以在有效降低交变磁场对锰铜分流器的干扰的同时，提高工艺可制造性、减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

第一方面，本发明实施例提供了一种锰铜分流器，包括：采样电阻体、电流采样线和针插装置，所述采样电阻体包括锰铜片，所述锰铜片的中心设置有贯穿所述锰铜片的开槽，所述开槽的两侧分别设置有第一连接点和第二连接点；

电流采样线包括第一采样线和第二采样线，所述第一采样线的第一端连接所述第一连接点，所述第二采样线的第一端连接所述第二连接点，所述第一采样线和第二采样线螺旋绞合后在所述锰铜片上的投影，将所述开槽分成第一区域和第二区域；

所述针插装置包括壳体，所述壳体内部设置有第一针插通道和第二针插通道，所述第一采样线的第二端穿过所述第一针插通道，所述第二采样线的第二端穿过所述第二针插通道；所述第一针插通道和所述第二针插通道之间形成的第三区域的面积值等于所述第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一连接点设置在所述锰铜片的上表面，所述第二连接点设置在所述锰铜片的下表面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述开槽的横截面为矩形，所述第一连线端和所述第二连线端设置在所述开槽两侧相对的位置，使得所述第一区域和所述第二区域均为矩形。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述锰铜片的两端分别设置有紫铜片。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述紫铜片上邻接所述第一连接点和所述第二连接处设置有开口。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述针插装置的壳体的材料为塑料，所述针插装置的壳体的形状为立方体；所述第一针插通道和第二针插通道平行，且沿所述立方体的长度方向延伸。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一针插通道和所述第二针插通道之间设置有防呆柱。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括设置在所述针插装置的进线口处，用于将所述第一采样线和第二采样线固定在一起的第一热收缩管。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括设置在所述第一采样线和所述第二采样线上靠近第一端的前端处，用于将所述第一采样线和第二采样线固定在一起的第二热收缩管。

第二方面，本发明实施例还提供一种电子式电能表，包括继电器、计量专用芯片和所述第一方面及其任一种可能的实施方式所述的锰铜分流器，所述继电器、所述计量专用芯片分别与所述锰铜分流器连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

在本发明实施例中，该锰铜分流器包括：采样电阻体、电流采样线和针插装置，采样电阻体包括锰铜片，锰铜片的中心设置有贯穿该锰铜片的开槽，开槽的两侧分别设置有第一连接点和第二连接点；电流采样线包括第一采样线和第二采样线，第一采样线的第一端连接第一连接点，第二采样线的第一端连接在第二连接点，第一采样线和第二采样线螺旋绞合后在锰铜片上的投影，将开槽分成第一区域和第二区域；针插装置包括壳体，壳体内部设置有第一针插通道和第二针插通道，第一采样线的第二端穿过第一针插通道，第二采样线的第二端穿过第二针插通道；第一针插通道和第二针插通道之间形成的第三区域的面积值等于第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。在使用过程中只需控制第三区域与锰铜片所在平面平行，使得第一区域和第二区域产生的感应电动势与第三区域产生的感应电动势相互抵消，从而消除交变磁场带来的干扰；同时该锰铜分流器的制造工艺简单，适于自动化工艺生产，减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为现有技术中锰铜分流器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的锰铜分流器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的锰铜分流器的针插装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的锰铜分流器的感应电流示意图；

图5为本发明实施例提供的电子式电能表的一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电子式电能表的另一种结构示意图。

图标：

10-采样电阻体；11-电流采样线；12-针插装置；101-锰铜片；102-开槽；103-第一区域；104-第二区域；105-紫铜片；106-开口；111-第一采样线；112-第二采样线；113-第一热收缩管；114-第二热收缩管；121-壳体；122-第一针插通道；123-第二针插通道；124-第三区域；125-防呆柱；500-继电器；600-电量专用芯片；700-锰铜分流器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

锰铜分流器采样原理：锰铜分流器在通过额定电流Ib时，采样在其上产生的压降值，即锰铜采样两端的电压差U。

在国网工频磁场影响量实验中，条件为：U＝220V，Ib＝5A。

设，锰铜阻值为185uΩ，故U_AB＝185μΩ×5A＝0.925mV。

(2)均匀交变磁场为(由通交变电流的线圈产生)

B＝B_msinωt (式1)

磁场中一探测线圈的磁通量为

式中：N为线圈的匝数，S为该线圈的截面积，θ为与线圈法线夹角。

线圈产生的感应电动势为

式中ε_m＝NSωB_mcosθ是线圈法线和磁场成θ角时，感应电动势的幅值。

当θ＝0，ε_m＝NSωB_m，这时的感应电动势的幅值最大。

有上述公式可知，N＝1匝，S＝1mm²，B＝0.55mT(按照0.55mT设计)得到：

ε_m＝10^-6m²×2πf×0.55×10^-3T

≈0.173μV (式4)

误差变化量：

即，每1mm²面积上将会产生0.019％的误差改变量。所以，必须精确控制环路面积才能减小面积偏差所带来的误差偏差。

目前现有穿孔焊线方案中，为了降低交变磁场干扰，需要手动调整锰铜穿孔上下由导线围成的面积，以及采样线在后期连接电路板时的焊线开口大小，因此要求手工必须精细，而这大大增加了人工的操作难度，每次采样都会需要大量的人力和时间成本。基于此，本发明实施例提供的一种锰铜分流器及电子式电能表，可以在有效降低交变磁场对锰铜分流器的干扰的同时，提高工艺可制造性、减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种锰铜分流器进行详细介绍。

实施例一：

图2示出了本发明实施例提供的锰铜分流器的结构示意图。如图2所示，该采样电阻体10、电流采样线11和针插装置12，采样电阻体包括锰铜片101，锰铜片的中心设置有开槽102，开槽的两侧分别设置有第一连接点和第二连接点。电流采样线包括第一采样线111和第二采样线112，第一采样线的第一端连接第一连接点，第二采样线的第一端连接第二连接点，第一采样线和第二采样线螺旋绞合后在锰铜片上的投影，将开槽102分成第一区域103和第二区域104。

参见图3，针插装置12包括壳体121，壳体内部设置有第一针插通道122和第二针插通道123，第一采样线的第二端穿过第一针插通道，第二采样线的第二端穿过第二针插通道；第一针插通道和第二针插通道之间形成的第三区域124的面积值等于第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。

在上述实施例中，将开槽放置在锰铜中心是因为这样可以将锰铜片上下左右相对称的实体部分相互抵消，我们只需要控制开槽上下的面积大小；如果开槽不放置在中心，锰铜片实体部分的各个面积在感应电流影响下的情况会相对比较复杂。另外，通过凹槽的设置，有利于进行散热。

电流采样原理：如图4所示，上述A点表示第一连接点，B点表示第二连接点。锰铜片作为导电率极高的电阻R，当有电流I流过时，两根采样线之间的采样值就是锰铜片上的压差U＝IR，也就是U_A与U_B之差。锰铜片阻值是固定的185uΩ，所以U_A与U_B仅与流过锰铜片上的电流有关。

本实施例中的锰铜分流器的抗干扰原理：

在使用过程中，第三区域所在的表面与锰铜片所在平面保持平行。电流采样线通过针插装置后，直接焊接至计量专用芯片上，因此电流采样线在计量专用芯片上是闭合回路；这样第一采样线和第二采样线螺旋绞合后透射到锰铜上，相当于A点与B点之间相连(绞合连接处可以忽略)，允许电流流过，从而形成了第一区域所在的第一闭合回路，和第二区域所在的第二闭合回路。

参见图4，当穿过锰铜片的交变磁场方向向里时，根据右手螺旋定理可知，第一闭合回路中电流方向是由B点到A点，产生的感应电动势为第二闭合回路中电流方向有A点到B点，产生的电动势为与的方向相反。AB两点间由于交变电磁场而产生的电动势为

进一步地，同样由于电流采样线在计量专用芯片上是闭合的，且第一采样线和第二采样线螺旋绞合，这就相当于第一针插通道和第二针插通道的出线口闭合，进线口闭合，从而形成第三区域所在的第三闭合回路。由于第三区域所在的表面与锰铜片所在平面保持平行，第三回路也会由于交变磁场产生电动势并叠加到AB点之间。

为了抵消第一闭合回路和第二闭合回路产生的电动势，第三闭合回路上的感应电动势应该为因为电磁场强度相同，所以仅需要第三区域的面积值等于第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。这样就可以将锰铜片上和电流采样线上产生的感应电动势全部抵消，从而消除交变磁场带来的影响。

综上，在使用过程中只需控制第三区域与锰铜片所在平面平行，使得第一区域和第二区域产生的感应电动势与第三区域产生的感应电动势相互抵消，从而消除交变磁场带来的干扰；同时该锰铜分流器的制造工艺简单，适于自动化工艺生产，减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

当考虑锰铜片的深度时，为了抵消垂直于锰铜片的深度方向的电磁场产生的电动势，第一连接点设置在锰铜片的上表面，第二连接点设置在锰铜片的下表面。这样将锰铜面平行于深度方向上的截面分成相等的两个截面面积。AB两点之间的连线与锰铜片的上表面之间形成第四闭合回路，AB两点之间的连线与锰铜片的下表面之间形成第五闭合回路。当存在交变磁场时，第四闭合回路和第五闭合回路的感应电路方向相反，电动势相反，又由于面积相同，所以第四闭合回路和第五闭合回路的感应电动势相互抵消。

为了便于控制面积大小，提高精度，在可能的实施例中，如图2所示，开槽的横截面为矩形，第一连线端和第二连线端设置在开槽两侧相对的位置，使得第一区域和所述第二区域均为矩形。如图3所示，针插装置的壳体的形状为立方体，第一针插通道和第二针插通道平行，且沿立方体的长度方向延伸，这样第一针插通道和第二针插通道之间形成的第三区域也为矩形。在可能的实施例中，针插装置的壳体的材料为塑料，第一针插通道和第二针插通道之间设置有防呆柱125，以明确针插装置的进线口和出线口，并防止电流采样线从通道脱落。需要说明的是开槽的横截面的形状可以不作限定，只要保证开槽在锰铜片的中心即可。

上述针插装置可自动化生产，面积大小可控，精度高，在可能的实施例中，平行的两个针插通道之间的距离为2.54±0.2毫米，两个针插通道的长度为6.5±0.1毫米，针插装置的宽度为6.5±0.1毫米。

在可能的实施例中，为了防止电流采样线由于存在间距而产生感应电动势，在可能的实施例中，在螺旋绞合的电流采样线的针插装置的进线口处设置有第一热收缩管113，在螺旋绞合的电流采样线的靠近第一端的前端处设置有第二热收缩管114。第一热收缩管和第二热收缩管将第一采样线和第二采样线固定在一起，保证第一采样线和第二采样线绞紧不松动。

在可能的实施例中，上述锰铜片的两端分别设置有紫铜片105。为了保证测量的准确定，在紫铜片上邻接第一连接点和所述第二连接处设置有开口106，防止第一采样线的第一端或者第二采样线的第一端接触到紫铜片。

经过试验分析，参见表1，现有技术相比本发明实施例中的技术方案，对误差的影响普遍比较大，且厂家工艺一致性控制难度更大。

表1现有技术与本发明实施例对比表

实施例二：

图5示出了本发明实施例提供的电子式电能表的一种结构示意图，图6示出了本发明实施例提供的电子式电能表的另一种结构示意图。如图5、图6所示，该电子式电能表包括继电器500、电量专用芯片600和实施例一中的锰铜分流器700，继电器500、电量专用芯片600分别与锰铜分流器700连接。具体地，继电器连接采样电阻体的一侧，电流采样线通过针插装置焊接在上述电路专用芯片上。

该电子式电能表中的锰铜分流器在使用过程中，只需控制第三区域与锰铜片所在平面平行，使得第一区域和第二区域产生的感应电动势与第三区域产生的感应电动势相互抵消，从而消除交变磁场带来的干扰；同时该锰铜分流器的制造工艺简单，适于自动化工艺生产，减小人工操作难度，进而节省人力和时间。

本发明实施例提供的电子式电能表，与上述实施例提供的锰铜分流器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子式电能表的具体工作过程，可以参考前述锰铜分流器实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锰铜分流器，其特征在于，包括：采样电阻体、电流采样线和针插装置，所述采样电阻体包括锰铜片，所述锰铜片的中心设置有贯穿所述锰铜片的开槽，所述开槽的两侧分别设置有第一连接点和第二连接点；

电流采样线包括第一采样线和第二采样线，所述第一采样线的第一端连接所述第一连接点，所述第二采样线的第一端连接所述第二连接点，所述第一采样线和第二采样线螺旋绞合后在所述锰铜片上的投影，将所述开槽分成第一区域和第二区域；

所述针插装置包括壳体，所述壳体内部设置有第一针插通道和第二针插通道，所述第一采样线的第二端穿过所述第一针插通道，所述第二采样线的第二端穿过所述第二针插通道；所述第一针插通道和所述第二针插通道之间形成的第三区域的面积值等于所述第一区域的面积值与第二区域面积值之差的绝对值。

2.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述第一连接点设置在所述锰铜片的上表面，所述第二连接点设置在所述锰铜片的下表面。

3.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述开槽的横截面为矩形，所述第一连线端和所述第二连线端设置在所述开槽两侧相对的位置，使得所述第一区域和所述第二区域均为矩形。

4.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述锰铜片的两端分别设置有紫铜片。

5.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述紫铜片上邻接所述第一连接点和所述第二连接处设置有开口。

6.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述针插装置的壳体的材料为塑料，所述针插装置的壳体的形状为立方体；所述第一针插通道和第二针插通道平行，且沿所述立方体的长度方向延伸。

7.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，所述第一针插通道和所述第二针插通道之间设置有防呆柱。

8.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，还包括设置在所述针插装置的进线口处，用于将所述第一采样线和第二采样线固定在一起的第一热收缩管。

9.根据权利要求1所述的锰铜分流器，其特征在于，还包括设置在所述第一采样线和所述第二采样线上靠近第一端的前端处，用于将所述第一采样线和第二采样线固定在一起的第二热收缩管。

10.一种电子式电能表，其特征在于，包括继电器、计量专用芯片和所述权利要求1至9任一项所述的锰铜分流器，所述继电器、所述计量专用芯片分别与所述锰铜分流器连接。