CN109791860B - 电气开关设备及其感测组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种感测组件(100,200,300),该感测组件用于电气开关设备(2)。该电气开关设备(2)包括具有凹坑部分(6,8,10)的基座(4),和联接到基座(4)的汇流条(20,30,40)。该感测组件(100,200,300)包括联接到凹坑部分(6,8,10)的壳体(102)、联接到壳体(102)的功率采集器(170)、联接到壳体(102)的电流传感器(180)、和电压感测电路,该电压感测电路相对于壳体(102)位于内部并且被结构化为电连接到汇流条(20,30,40)。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年10月11日提交的美国专利申请序列号15/290,008的优先权并要求其权益,该申请以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域
本发明所公开的概念整体涉及电气开关设备,诸如断路器。本发明所公开的概念还涉及用于断路器的感测组件。
发明背景
电气开关设备用于保护电路免受由于跳闸状况而引起的损坏,诸如例如过电流状况、过载状况、欠电压状况、相对高电平短路或故障状况、接地故障或电弧故障状况。例如,模制外壳断路器包括至少一对可分离触点,该至少一对可分离触点或者通过位于外壳外侧上的柄部手动操作,或者响应于跳闸状况自动通过跳闸单元操作。传统的断路器还具有用于电流感测、电压感测和功率采集的部件。这些部件被容纳在断路器内的单独位置中,这在导线管理和断路器组装时间方面提出了挑战。多个部件还导致在断路器内部使用相对大体积的空间。
因此,在电气开关设备中及其感测组件中存在改进的余地。
发明内容
本发明所公开的概念的实施方案满足了这些需要和其他需要,所述实施方案涉及新型电气开关设备及其感测组件。
作为本发明所公开的概念的一个方面,提供了一种用于电气开关设备的感测组件。电气开关设备包括具有凹坑部分的基座,和联接到基座的汇流条。感测组件包括被结构化为联接到凹坑部分的壳体、联接到壳体的功率采集器、联接到壳体的电流传感器、和电压感测电路,该电压感测电路相对于壳体位于内部并且被结构化为电连接到汇流条。
作为本发明所公开的概念的另一个方面,提供包括前述感测组件的电气开关设备。
附图说明
当结合附图阅读时,可以从以下优选实施方案描述中获得对本发明所公开的概念的完整理解,其中:
图1是根据本发明所公开的概念的非限制性实施方案的电气开关设备及其感测组件的一部分的等距视图;
图2是图1的电气开关设备及其感测组件的剖视图,沿图1的线A-A截取,并且为了便于说明,示出为移除了一部分;
图3是图2的感测组件的等距视图;
图4是图3的感测组件的分解等距视图;
图5是图3的感测组件的另一个分解等距视图;
图6是图5的感测组件的一部分的放大视图;
图7是图3的感测组件的前正视图,并且示出为具有电气开关设备的电缆的一部分;
图8是图7的感测组件的右侧正视图;并且
图9是图8的感测组件的顶部正视图。
具体实施方式
如本文所用,两个或更多个零件“联接”在一起的表述应当意为这些零件直接接合在一起或通过一个或多个中间零件接合在一起。
如本文所用,术语“数量”应当意为一个或多于一个的整数(即多个)。
图1和图2示出了根据本发明所公开的概念的非限制性实施方案的电气开关设备(例如,但不限于三极模制外壳断路器2)的一部分。示例性断路器2包括具有多个凹坑部分6、8、10的绝缘基座4,各自联接到基座4的多个汇流条20、30、40、以及对应数量的新型感测组件100、200、300,每个新型感测组件被结构化为联接到凹坑部分6、8、10中的一个凹坑部分并且位于凹坑部分中的一个凹坑部分中。如将在下文更详细地讨论的,感测组件100、200、300各自都是单个单元,其包括用于在断路器2内采集功率、感测电流和感测电压的部件。除了其他益处之外,在单个单元内提供所有这些三个功能节省了断路器2内的空间,并且与现有技术的断路器(未示出)相比允许其更紧凑,其中用于采集功率、感测电流、感测电压的部件并非都设置在一个单独的位置中。此外,感测组件100、200、300各自有利地被结构化为提供足够的爬电间距,并且还为断路器2的电缆(参见例如电缆12、14、16)提供应变消除,该电缆离开相应感测组件100、200、300。
为了公开的经济性,将仅详细描述感测组件100和汇流条20,但应当理解,在图1的示例中,感测组件200、300和汇流条30、40优选地基本上相同并且基本上与感测组件100和汇流条20功能相同。如图3所示,感测组件100包括壳体102,该壳体具有一对彼此联接的壳体构件104、106。壳体102联接到凹坑部分6并可靠地保持在该凹坑部分中(图1)。还应当理解,本发明所公开的概念的感测组件100可以任何合适的数量与除了本文示出和描述的三极断路器2之外的电气开关设备结合使用。
如图4和图5所示,感测组件100还包括功率采集器170、电流传感器180、印刷电路板190和阻挡构件191,各自联接到壳体102。功率采集器170包括采集器线筒172和联接到采集器线筒172的多个功率采集器叠片174。功率采集器叠片174、印刷电路板190和阻挡构件191均优选地彼此平行,以便以符合人体工程学的方式保持在壳体102内。阻挡构件191由绝缘材料制成,诸如例如青壳纸(也称为硫化纤维或硫化棉基纤维),并且用于将印刷电路板190与功率采集器叠片174分离。印刷电路板190具有相对于壳体102位于内部的电压感测电路,并且通过例如但不限于电线(例如电线192)电连接到汇流条20。尽管本发明所公开的概念是结合电线192在电压感测电路和汇流条20之间提供电连接描述的,但应当理解,可采用任何合适的替代连接(例如,但不限于弹簧加载的接线片(未示出)),以便执行将汇流条20电连接到电压感测电路的期望功能。此外,电压感测电路用于感测断路器2内的电压(图1和图2),如下文将讨论的。
继续参考图4和图5,第一壳体构件104具有主体部分108、从主体部分108向外延伸的细长延伸部分110、和从主体部分108向外延伸的多个环形突起114、120。延伸部分110部分地用于将感测/功率采集部件170、180、190稳定在感测组件100内。更具体地,印刷电路板190和阻挡构件191各自具有相应槽193、194(参见图5),并且延伸部分110延伸穿过槽193、194以便将印刷电路板190保持在第一壳体构件104上。此外,延伸部分110提供机构以保持印刷电路板190以预定深度处于第一壳体构件104内。更准确地说,如图所示,延伸部分110具有搁架部分112,该搁架部分被结构化为接合阻挡构件191并且位于印刷电路板190的一侧上。延伸部分110还有利地用作绝缘阻挡件,该绝缘阻挡件位于电压感测电路的一部分(参见例如,印刷电路板190的部分195,示于图5,并且对应于电压感测电路的多个电阻器)和采集器线筒172之间。
壳体102还为汇流条20和感测组件100的内部电气部件(即功率采集器170、电流传感器180和印刷电路板190)之间的爬电距离(即,沿着两个导电零件之间的一种或多种固体绝缘材料的最短距离)提供足够的间距。第二壳体构件106包括主体部分116和从主体部分116向外延伸的环形突起118。当壳体构件104、106联接在一起时,突起114、118相对于彼此是同心的。此外,功率采集器叠片174、电流传感器180和印刷电路板190相对于突起114、118是同心的。另外,当感测组件100安装在断路器2中时,汇流条20延伸穿过由突起114、118限定的通孔。因此,通过具有突起114、118,在汇流条20与感测组件100的内部电气部件(即,功率采集器170、电流传感器180和印刷电路板190)之间的不期望的电弧显著减少,因为电流将被迫缠绕突起114、118以便到达感测组件100的内部电气部件170、180、190。突起114、118还部分地用于将感测组件100的内部电气部件170、180、190稳定在壳体102内。
如上所述,印刷电路板190具有感测断路器2内的电压的电压感测电路(图1和图2)。具体地,感测组件100还包括电压抽头(例如,但不限于电线192),该电压抽头在第一端部电连接到印刷电路板190并且在第二端部电连接到汇流条20。因此,电线192将来自汇流条20的电压传输到印刷电路板190的电压感测电路,该电压感测电路又逐步降低电压并将该电压传送到电缆12(图1)。换句话讲,印刷电路板190的电压感测电路部分地提供电线192和电缆12之间的电气通路。
因此,感测组件100的电气部件(即,功率采集器170、电流传感器180和包括电压感测电路的印刷电路板190)被结构化为共同协作或接合在一起,以在断路器2内形成独立子组件(图1和图2),该断路器有利地能够执行采集功率、感测电流和感测电压的三个单独功能。这不同于现有技术的断路器(未示出),现有技术的断路器中类似的子组件仅用于采集功率以及感测电流。也就是说,与具有与电流感测/功率采集能力分离的电压感测能力的现有技术的断路器(未示出)不同,断路器2的感测组件100(图1和图2)有利地能够执行在断路器2内感测电压的附加功能(图1和图2)。因此,新型感测组件100节省空间、简化组装并且更有效地管理断路器2中的电线布置(图1和图2)。
另外,壳体102提供机构以保护电线192和电缆12、14、16(图1)。具体地,电线192延伸穿过突起120的通孔和主体部分108的重合通孔。突起120用于在电线192离开感测组件100前将该电线拉直,从而最大限度地减小电线192离开时穿过第一壳体构件104和/或绕该第一壳体构件弯曲时切入第一构件104的影响。图7、图8和图9示出感测组件100的附加视图。如图8所示,电线192在该电线离开感测组件100时大致为直的。
关于电缆12、14、16(图1),为了公开的经济性,将仅结合感测组件100来描述电缆12,但应当理解,在图1的示例中,电缆14、16以及对应的感测组件200、300的功能与电缆12和感测组件100基本上相同。参见图6,第一壳体构件104包括具有多个突出126的接收部分122。第二壳体构件106具有接收部分124(例如参见图5),并且尽管未示出,但应当理解,接收部分124具有多个槽。突出126的中的每个突出延伸到接收部分124的槽中的相对应的一个槽中,以便将接收部分122、124联接在一起。此外,电缆12被结构化为通过压配合机构联接到接收部分122、124,以便向电缆12提供期望的应变消除,该电缆被机械联接并电连接到印刷电路板190。
最后,第一壳体构件104通过卡扣配合机构联接到第二壳体构件106。更具体地,第一壳体构件104具有多个槽128,并且第二壳体构件106具有多个偏转构件130,每个偏转构件延伸到槽128中的相对应的一个槽中。以这种方式,功率采集器170、电流传感器180、印刷电路板190和阻挡构件191各自可靠地保持在壳体102内并且相对于该壳体位于内部。
因此,应当理解,本发明所公开的概念提供改进的(例如,但不限于,更有效地被构造,更易于组装)电气开关设备2及其感测组件100、200、300,其中在感测组件100、200、300内提供电压感测电路。因此,除了其他益处之外,单个紧凑型感测组件100、200、300除了采集功率和感测电流之外还能够感测电压。
虽然已经详细地描述了本发明所公开的概念的特定实施方案,但是本领域的技术人员应当理解,可以根据本公开的总体教导内容来开发出那些细节的各种修改和替换。因此,所公开的特定布置仅是说明性的,而不限制本发明所公开的概念的范围,本发明所公开的概念的范围由所附权利要求书的全部范围及其任何和所有等同物给出。
Claims (13)
1.一种用于电气开关设备(2)的感测组件(100,200,300),所述电气开关设备(2)包括具有凹坑部分(6,8,10)的基座(4),和联接到所述基座的汇流条(20,30,40),所述感测组件(100,200,300)包括:
壳体(102),所述壳体被结构化为联接到所述凹坑部分(6,8,10);
功率采集器(170),所述功率采集器联接到所述壳体(102)并且相对于所述壳体(102)设置在内部;
电流传感器(180),所述电流传感器联接到所述壳体(102);和
电压感测电路,所述电压感测电路相对于所述壳体(102)设置在内部并且被结构化为电连接到所述汇流条(20,30,40),
其中所述感测组件(100,200,300)还包括机械联接并且电连接到所述功率采集器(170)和所述电流传感器(180)的印刷电路板(190);
其中所述印刷电路板(190)包括所述电压感测电路;
其中所述壳体(102)包括第一壳体构件(104)和联接到所述第一壳体构件(104)的第二壳体构件(106);
其中所述第一壳体构件(104)包括主体部分(108)和从所述主体部分(108)向外延伸的细长延伸部分(110);
其中所述印刷电路板(190)具有细长槽(193);并且
其中所述延伸部分(110)延伸穿过所述槽(193)以便将所述印刷电路板(190)保持在所述第一壳体构件(104)上;以及
其中所述细长延伸部分还用作绝缘阻挡件。
2.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述电流传感器(180)和所述印刷电路板(190)相对于所述壳体(102)设置在内部。
3.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述延伸部分(110)具有设置在所述印刷电路板(190)的一侧上的搁架部分(112),以便保持所述印刷电路板(190)以预定深度处于所述第一壳体构件(104)内。
4.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述第一壳体构件(104)包括从所述主体部分(108)向外延伸的环形突起(114);其中所述第二壳体构件(106)包括主体部分(116)和从所述第二壳体构件(106)的所述主体部分(116)向外延伸的环形突起(118);并且其中所述第一壳体构件(104)的所述突起(114)和所述第二壳体构件(106)的所述突起(118)被设置成相对于彼此是同心的。
5.根据权利要求4所述的感测组件(100,200,300),其中所述功率采集器(170)包括采集器线筒(172)和联接到所述采集器线筒(172)的多个功率采集器叠片(174);并且其中所述印刷电路板(190)、所述电流传感器(180)和所述功率采集器叠片(174)相对于所述第一壳体构件(104)的所述突起(114)和所述第二壳体构件(106)的所述突起(118)是同心的。
6.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述感测组件(100,200,300)还包括将所述汇流条(20,30,40)电连接到所述电压感测电路的电线(192);其中所述第一壳体构件(104)包括主体部分(108)和从所述主体部分(108)向外延伸的突起(120);其中所述突起(120)具有通孔;其中所述主体部分(108)具有与所述突起(120)的所述通孔重合的通孔;并且其中所述电线(192)延伸穿过所述主体部分(108)的所述通孔和所述突起(120)的所述通孔。
7.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述电气开关设备(2)还包括被结构化为机械联接并且电连接到所述印刷电路板(190)的电缆(12);其中所述第一壳体构件(104)具有第一接收部分(122);其中所述第二壳体构件(106)具有联接到所述第一接收部分(122)的第二接收部分(124);并且其中所述第一接收部分(122)和所述第二接收部分(124)被结构化为通过压配合机构联接到所述电缆。
8.根据权利要求7所述的感测组件(100,200,300),其中所述第二接收部分(124)具有多个槽;并且其中所述第一接收部分(122)包括多个突出(126),每个突出延伸到所述多个槽中的相对应的一个槽中。
9.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述功率采集器(170)包括采集器线筒(172)和联接到所述采集器线筒(172)的多个功率采集器叠片(174);并且其中所述感测组件(100,200,300)还包括阻挡构件(191),所述阻挡构件将所述印刷电路板(190)与所述功率采集器叠片(174)分离。
10.根据权利要求9所述的感测组件(100,200,300),其中所述阻挡构件(191)、所述印刷电路板(190)和所述功率采集器叠片(174)均彼此平行。
11.根据权利要求9所述的感测组件(100,200,300),其中所述阻挡构件(191)由青壳纸制成。
12.根据权利要求1所述的感测组件(100,200,300),其中所述第一壳体构件(104)具有多个槽;其中所述第二壳体构件(106)具有多个偏转构件(130);并且其中所述多个偏转构件(130)中的每个偏转构件设置在所述多个槽中的相对应的一个槽中,以便将所述第二壳体构件(106)联接到所述第一壳体构件(104)。
13.一种电气开关设备(2),包括:
基座(4),所述基座具有至少一个凹坑部分(6,8,10);
至少一个汇流条(20,30,40),所述至少一个汇流条联接到所述基座(4);和
至少一个根据权利要求1-12中任一项所述的感测组件(100,200,300)。
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