CN110857888B - 用于配电系统的热监测系统的温度传感器 - Google Patents

用于配电系统的热监测系统的温度传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110857888B
CN110857888B CN201910780030.1A CN201910780030A CN110857888B CN 110857888 B CN110857888 B CN 110857888B CN 201910780030 A CN201910780030 A CN 201910780030A CN 110857888 B CN110857888 B CN 110857888B
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
temperature sensor
sensing element
temperature
printed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910780030.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110857888A (zh
Inventor
杨光
所罗门·R·蒂图斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Industry Inc
Original Assignee
Siemens Industry Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Industry Inc filed Critical Siemens Industry Inc
Publication of CN110857888A publication Critical patent/CN110857888A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110857888B publication Critical patent/CN110857888B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/023—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples provided with specially adapted connectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/04—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured not forming one of the thermoelectric materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/57—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals surface mounting terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/60—Connections between or with tubular conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/70—Insulation of connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/12—End pieces terminating in an eye, hook, or fork
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6683—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Abstract

提供一种用于配电系统的热监测系统的温度传感器。温度传感器包括陶瓷印刷电路板(PCB)和端子。陶瓷PCB包括设置在陶瓷PCB一侧上的温度感测元件。端子被配置为直接固定地与测量点接触并且直接与陶瓷PCB相接触，使得热量从端子传导通过陶瓷PCB，然后到温度感测元件。温度感测元件被配置为响应于热量而产生电信号，使得电信号通过一对导线被发送到控制器以监测温度。温度传感器还包括环氧树脂，以密封端子的一部分、陶瓷PCB的整体和一对导线的一部分，以确保所需的物理强度和所需的介电强度。

Description

用于配电系统的热监测系统的温度传感器
技术领域
本发明的各方面主要涉及用于配电系统的热监测系统的温度传感器。温度传感器包括导热的电绝缘陶瓷材料。温度传感器使用与测量接头的直接接触，并使用有线连接传输信号。
背景技术
诸如错误安装和过载之类的异常情况会导致配电系统中的大量热量上升。因此，需要一种连续的热监测系统来监测各种安装部件中的电源连接接头、接线片和电缆的温度上升。作为热监测系统的重要部分，需要温度传感器。温度传感器需要易于安装、可靠地检测测量点的温度、能够承受所需的系统电压并且在合理的价格范围内。
市场上已经实现了三种传感器设计概念。第一种热监测系统使用红外(IR)传感器进行温度感测。红外传感器与高压系统没有直接接触，因此消除了对电击穿的担忧。并且这种系统通常更加成本低廉。但是，测量接头需要涂成某些颜色，通常是黑色，并且涂装过程不太方便。此外，IR传感器还可以拾取由测量的接头以外发出的信号，这可能会使测量偏斜。
为了避免IR传感器的这些缺点，第二种热监测系统使用与测量接头直接接触的热传感器，并且用热电偶或类似部件进行感测。为了避免由于高系统电压引起的电击穿，有两种方式在传感器和控制系统之间传输信号。首先是使用光纤将温度信号传回控制器。在达到要求的同时，这种传感器设计对于最终消费者来说可能是昂贵的。其次是使用电池通过无线连接从温度传感器发送信号。这种方法需要电池供电的热传感器来产生有效信号，因此具有必须更换电池以进行维护的缺点。它还必须确保良好的无线连接，以实现可靠的信号读取。
第三种热监测系统使用RF供电的温度传感器。在这样的系统中，使用一个或多个天线将RF信号发送到附接到测量接头的传感器。在不同的温度下，传感器以不同的频率反射RF信号，但是检测反射频率的变化，可以检测温度。这种系统对于天线传感器装置也是昂贵且敏感的。
因此，一直需要一种适用于配电系统的热监测系统的温度传感器，其能够在低成本的同时提供可靠的温度读数。
发明内容
简而言之，本发明的各方面涉及一种用于配电系统的热监测系统的温度传感器，该温度传感器能够在低成本的同时提供可靠的温度读数。所提出的传感器使用与测量接头的直接接触，并使用有线连接来传输信号。因此，消除了对接收器装置(无线、RF或IR)的担忧。温度传感器包括导热的电绝缘陶瓷材料。陶瓷印刷电路板(PCB)具有合理的价格点，因此利用这种材料显着降低了温度传感器的成本。与光纤和所有其他概念相比，陶瓷PCB的使用使得温度传感器更加成本低廉。
根据本发明的一个说明性实施方式，提供了一种用于配电系统的热监测系统的温度传感器。温度传感器包括陶瓷印刷电路板(PCB)，其具有第一侧和第二侧。陶瓷PCB包括设置在陶瓷PCB的第二侧上的温度感测元件。温度传感器还包括具有第一端和第二端的端子。端子的第一端被配置为直接固定地与测量点接触，而端子的第二端直接与陶瓷PCB的第一侧接触，使得热量从端子传导通过陶瓷PCB然后到温度感测元件。温度感测元件被配置为响应于热量而产生电信号。温度传感器还包括一对导线。由温度感测元件产生的电信号通过一对导线传送到控制器用于监测温度。温度传感器还包括环氧树脂，以密封端子的一部分、陶瓷PCB的整体和一对导线的一部分，以确保所需的物理强度和所需的介电强度。
根据本发明的一个说明性实施方式，提供了一种用于配电系统的热监测系统。热监测系统包括用于温度监测的控制器和联接到控制器的温度传感器。温度传感器包括陶瓷印刷电路板(PCB)，其具有第一侧和第二侧。陶瓷PCB包括设置在陶瓷PCB的第二侧上的温度感测元件。温度传感器还包括具有第一端和第二端的端子。端子的第一端被配置为直接固定地与测量点接触，而端子的第二端直接与陶瓷PCB的第一侧接触，使得热量从端子传导通过陶瓷PCB然后到温度感测元件。温度感测元件被配置为响应于热量而产生电信号。温度传感器还包括一对导线。由温度感测元件产生的电信号通过一对导线传送到控制器用于监测温度。温度传感器还包括环氧树脂，以密封端子的一部分、陶瓷PCB的整体和一对导线的一部分，以确保所需的物理强度和所需的介电强度。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施方式的用于配电系统的热监测系统的温度传感器(没有环氧树脂或塑料材料)的俯视图和侧视图。
图2示出了根据本发明示例性实施方式的用于配电系统的热监测系统的温度传感器(具有环氧树脂或塑料材料)的俯视图和侧视图。
图3示出了根据本发明的示例性实施方式的用于运用螺栓固定的端子的环形凸耳设计的俯视图。
图4示出了根据本发明的示例性实施方式的图3的端子的环形凸耳设计的侧视图。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的用于运用扎线的端子的管设计的俯视图。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的图5的端子的管设计的侧视图。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的图5的端子的管设计的正视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明的实施方式、原理和特征，在下文中参考说明性实施方式中的实现方式来解释它们。特别地，它们在用于配电系统的热监测系统的温度传感器(具有环氧树脂或塑料材料)的背景下描述。温度传感器包括由导热、电绝缘的陶瓷材料制成的陶瓷印刷电路板(PCB)。温度传感器使用与测量接头的直接接触，并使用有线连接传输信号。温度传感器提供连续的热监测系统，以监测各种安装部件中的电源连接接头、接线片和电缆的温度升高。温度传感器易于安装、可靠地感测测量点的温度、能够承受任何所需的系统电压并且在合理的价格范围内。然而，本发明的实施方式不限于在所描述的设备或方法中使用。
在下文中描述为构成各种实施方式的部件和材料旨在是说明性的而非限制性的。许多与本文所述材料具有相同或相似功能的合适部件和材料旨在被包含于本发明实施方式的范围内。
与本发明的一个实施方式一致，图1表示根据本发明的示例性实施方式的用于配电系统10的热监测系统7的温度传感器(没有环氧树脂或塑料材料)5的图示。热监测系统7包括用于温度监测的控制器12。热监测系统7包括联接到控制器12的温度传感器5(尽管这通常是正确的说明，但我们的确切设置是每个传感器进入模块，并且一组模块连接到一个控制器)。温度传感器5包括陶瓷印刷电路板(PCB)15，其具有第一侧17(1)和第二侧17(2)。陶瓷PCB 15包括设置在陶瓷PCB 15的第二侧17(2)上的温度感测元件20。温度传感器5包括具有第一端25(1)和第二端25(2)的端子22。端子22的第一端25(1)被配置为直接固定地与测量点27接触，而端子22的第二端25(2)直接与陶瓷PCB 15的第一侧17(1)接触，使得热量从端子22传导通过陶瓷PCB 15并且然后到温度感测元件20。
例如，陶瓷PCB 15可以由陶瓷材料制成，该陶瓷材料是无机的、非金属的，通常是结晶的氧化物、氮化物或碳化物材料。一些元素，比如碳或硅，可以被认为是陶瓷。陶瓷材料易碎、坚硬、压缩力强、剪切力和张力弱。陶瓷材料的结晶度范围从高度取向到半结晶、玻璃化，并且通常是完全无定形的(例如，玻璃)。大多数情况下，烧制的陶瓷要么是玻璃化的、要么是半玻璃化的。离子键和共价键中不同的结晶度和电子消耗使得大多数陶瓷材料成为良好的热绝缘体和电绝缘体。陶瓷通常可以承受非常高的温度，比如1000℃至1,600℃(1,800°F至3,000°F)的温度。玻璃通常不被认为是陶瓷，因为它具有无定形(非结晶)特性。然而，玻璃制造涉及陶瓷工艺的几个步骤，并且其机械性能类似于陶瓷材料。结晶陶瓷材料不适合大范围的加工。当玻璃通过浇铸完全熔融或通过诸如吹入模具的方法而处于太妃糖状粘度状态时成形。如果后来的热处理导致该玻璃变成部分结晶，则所得材料称为玻璃-陶瓷。
陶瓷PCB 15的陶瓷物质的物理性质是其晶体结构和化学组成的直接结果。固态化学揭示了微观结构和性质之间的基本联系，比如局部密度变化、晶粒尺寸分布、孔隙类型和第二相含量，这些都可以通过Hall-Petch方程与陶瓷特性，比如机械强度σ、硬度、韧性、介电常数和透明材料表现出的光学性能相关。在结构和建筑材料以及织物中机械性能很重要。它们包括许多用于描述材料强度的性质，比如：弹性/塑性、拉伸强度、抗压强度、剪切强度、断裂韧性和延展性(脆性材料低)和压痕硬度。一些陶瓷是半导体。其中大多数是II-VI半导体，比如氧化锌的过渡金属氧化物。例如，陶瓷PCB 15可以由具有高介电强度和高导热率的陶瓷材料制成。
在操作中，温度感测元件20被配置为响应于热量而产生电信号30。温度传感器5还包括一对导线32(1-2)。由温度感测元件20产生的电信号30通过一对导线32(1-2)发送到控制器12用于监测温度35。端子22包括具有高导热率的材料。端子22被配置为将热量从测量点27传导到温度感测元件20，并且端子22提供将温度传感器5连接到测量点27的装置。端子22可以是环形凸耳，其被配置为用螺栓固定到测量点27上。端子22可以是圆柱形管，其被配置为用扎线附接到电缆。
温度传感器5还包括环氧树脂(未示出)以密封端子22的一部分、陶瓷PCB 15的整体和一对导线32(1-2)的一部分以确保所需的物理强度和所需的介电强度。环氧树脂是绝缘环氧树脂或塑料材料。当处理温度传感器5时，环氧树脂用作机械应力消除。
陶瓷PCB 15在作为高压部分的端子22和作为低压部分的温度感测元件20之间提供介电绝缘。陶瓷PCB 15提供从端子22到温度感测元件20的热传导。陶瓷PCB 15包括具有高导热率的材料。例如，具有高导热率的材料可以是氮化铝。
为了确保良好的热传导，端子22和温度感测元件20都直接焊接到陶瓷PCB 15。导热油脂(未示出)可以设置在端子22和陶瓷PCB 15之间以及温度感测元件20和陶瓷PCB 15之间。在一个实施方式中，温度感测元件20可以是感测芯片，比如TI LMT01。
温度感测元件20可以是热电偶。该热电偶可以是由在不同的温度下形成电接点的两个不同的电导体组成的电气装置。由于热电效应，这种热电偶产生与温度相关的电压，并且该电压可以被解释为测量温度。热电偶可以是自供电的，并且不需要外部激励。当在端部连接不同的金属并且在接头之间存在温差时，观察到磁场。磁场是由热电流引起的。在两种不同类型的导线的单个接点处产生的电压令人感兴趣，因为这可以用于在非常高和低的温度下测量温度。电压的大小取决于所使用的导线类型。通常，电压处于微伏范围内，必须注意从非常小的电流中获得可用的测量值。在热电偶使用的标准配置中，使用三个输入-热电偶的特征函数E(T)、测量电压V和参考结温度Tref，获得所需温度Tsense。等式E(Tsense)＝V+E(Tref)的解得到Tsense。如果温度Tref已知，则测量的电压V可用于计算温度Tsense。为了获得Tsense的期望测量，仅测量V是不够的。必须已知参考接头Tref处的温度。作为测量设备的热电偶的特征在于精确的E(T)曲线，与任何其他细节无关。达到中间温度的热电偶的特征函数由E、J、K、M、N、T型镍合金热电偶覆盖。
陶瓷PCB 15用于两个目的。首先，它在高压部分(端子22)和低压部分(温度感测元件20)之间提供介电绝缘。其次，它提供从端子22到传感元件20的热传导。陶瓷通常具有广泛的导热性。为了实现良好的热传导，应该使用具有高导热性的材料，比如氮化铝。同样为了确保良好的热传导，端子22和温度感测元件20都被直接焊接到陶瓷PCB 15。如果不使用焊料，可以在部件之间使用导热油脂或类似物。温度感测元件20可以是热电偶或其他类型的温度传感器。然后，由温度感测元件20产生的电信号30通过一对导线32(1-2)传输到控制器12，以进行温度监测。
参见图2，其示出了根据本发明示例性实施方式的用于配电系统10的热监测系统7的温度传感器200(具有环氧树脂或塑料材料)的示意图。温度传感器5还包括环氧树脂217，以密封端子22的一部分、陶瓷PCB 15的整体和一对导线32(1-2)的一部分，以确保所需的物理强度和所需的介电强度。环氧树脂217是用于密封的绝缘环氧树脂或塑料材料，其中密封通过注塑工艺完成。当处理温度传感器5时，环氧树脂217用作机械应力消除。温度传感器200还包括围绕环氧树脂217设置的塑料外壳220。
现在转向图3，其示出了根据本发明示例性实施方式的用于运用螺栓固定的端子22的环形凸耳设计300的俯视图。端子22的环形凸耳设计300的位于环氧树脂217内部的部分具有保持槽305，该保持槽填充有环氧树脂，使得当拉动端子22时，保持槽305直接作用在环氧树脂217上而不是依赖于表面粘合，以确保力不会作用在PCB接头上。
图4示出了根据本发明的示例性实施方式的图3的端子22的环形凸耳设计300的侧视图。环形凸耳设计300可包括环400和远离环400延伸的杆405。环400和杆405可以由金属或诸如铜或铝的金属合金制成。环形凸耳设计300可包括位于环400和杆405之间的弯曲部410，使得环400和杆405可以不处于相同的高度。特别地，当温度传感器5或200被平放在表面上时，环400将处于比杆405的高度415(2)更低的高度415(1)。
如图5所示，其示出了根据本发明示例性实施方式的用于运用扎线的端子22的管设计500的俯视图。端子22的管设计500的位于环氧树脂217内部的部分具有保持槽505，该保持槽填充有环氧树脂。管设计500可包括一对翼510(1-2)和远离该一对翼510(1-2)延伸的杆515。该一对翼510(1-2)和杆515可以由金属或诸如铜或铝的金属合金制成。管设计500可以包括在一对翼510(1-2)和杆515之间的弯曲520(参见图6)，使得一对翼510(1-2)和杆515可以不在同一高度。特别地，当温度传感器5或200平放在表面上时，一对翼510(1-2)将处于杆515的较低高度。
如图6所示，其示出了根据本发明的示例性实施方式的图5的端子22的管设计500的侧视图。端子22用于两个目的。首先，它将热量从测量点27传导到温度感测元件20，因此应该由具有高导热性的材料，比如铜制成。其次，它提供了将温度传感器5连接到测量点27的手段。在一种配置中，如图3所示，端子22是环形凸耳，其可以使用螺栓固定到测量接头27上。在另一种配置中，如图5所示，端子22是可以用扎线附接到电缆的圆柱形管。
在图7中，其示出了根据本发明的示例性实施方式的图5的端子的管设计500的正视图。在管设计500中，一对翼510(1-2)形成圆柱形管，该圆柱形管可以用扎线附接到电缆。
要解决的重要技术问题是所需的高介电强度。要确保那样的话，端子22的一部分、整个陶瓷PCB 15和一对导线32(1-2)的一部分被密封在绝缘环氧树脂中。选择的环氧树脂217具有高介电强度，以在内部的低压部分和外部的高压部分之间产生足够的绝缘。当处理温度传感器5、200被处理时，绝缘环氧树脂也可用作机械应力消除。示例如图3所示。端子22的位于环氧树脂217内部的部分具有保持槽305，该保持槽填充有环氧树脂，而不是平坦的。因此，当拉动端子22时，保持槽305可以直接作用在环氧树脂217上，而不是依靠表面粘合，并且可以确保力不会作用在PCB接头上。虽然此处未示出，但也可以在导线侧使用类似的概念。可以选择环氧树脂与电线绝缘体具有高结合力，或者可以使用诸如卷曲夹或端子的中间部件来隔离陶瓷PCB 15上的接头。如果需要进一步的强度，则可以在环氧树脂周围使用塑料外壳220。
诸如面板、配电盘、开关设备、母线系统等的产品与能量监测产品集成在一起。分支电路热监测系统在具有检测功能的生态系统内提供了扩展的途径。通过将热监测系统7嵌入面板、配电盘、开关设备、母线系统中，可以从客户的角度增强产品供应。温度传感器5是热监测系统7的重要部件，并且对分支电路热监测系统至关重要。
虽然这里描述了基于热电偶的温度传感器，但是本发明也考虑了一种或多种其他类型的温度传感器。例如，可以基于上面呈现的一个或多个特征来实现其他类型的温度传感器，而不背离本发明的精神。热敏电阻是对热敏感的电阻，其主要功能是在经受相应的体温变化时表现出大的、可预测的和精确的电阻变化。电阻温度计(也称为电阻温度检测器(RTD))是用于测量温度的传感器。硅带隙温度传感器是电子设备中常用的温度传感器(温度计)。
本文描述的技术对于用于配电系统的热监测系统特别有用。虽然根据嵌入在面板、开关板、开关设备、母线系统内的热监测系统来描述特定实施方式，但是本文描述的技术不限于配电系统，而且还可以与其他系统-数字或模拟、电路或设备一起使用。
陶瓷PCB 15可以是金属芯印刷电路板(MCPCB)。陶瓷印刷电路板是一种金属芯PCB。人们避免使用其他PCB而不是陶瓷电路板或其他MCPCB板的主要原因之一与传热有关。诸如氮化铝和氧化铍的金属芯具有极高的导热性。除铝和铍之外的其他金属芯PCB材料可包括铜和钢合金。钢合金提供了铜和铝不能达到的刚度，但在传热方面不那么有效。作为印刷电路板的一部分，铜具有最好的传递和散热能力，但它有点贵-因此人们可以选择铝作为更便宜但仍然是高效的散热替代品。最具成本效益的解决方案是带铝基的金属芯印刷电路板。人们以更合理的价格获得良好的刚性和导热性。金属芯PCB在散热方面比fr4板更有效的原因是它们的导热介电材料作为从IC部件到金属板的热桥，自动将热量通过芯传导到散热片。金属芯印刷电路板可用作单层PCB、单层板上芯片PCB、双层PCB、双面PCB和多层PCB。
虽然已经以示例性形式公开了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明和其等效物的精神和范围的情况下，可以在其中进行许多修改、添加和删除，如后续权利要求所描述。
参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性实施方式，更全面地解释实施方式及其各种特征和有利细节。省略了对众所周知的起始材料、加工技术、部件和设备的描述，以免不必要地使实施方式变得模糊。然而，应该理解的是，具体描述和特定实施例虽然表明了优选的实施方式，但它们仅仅是为了说明而不是为了限制。从此公开内容来看，在隐含的本发明概念的主旨和/或范围内进行的各种替换、修改、添加和/或重新排列对本领域的技术人员来说将变得明显。
本文使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”或它们的其它变体旨在覆盖非唯一性的情况。包括一系列元件的一种过程、制品或装置不一定仅限于那些元件，而是可以包括未清楚列出或这种过程、制品或装置所固有的那些元件。
另外，本文给出的任何示例或说明应不以任何方式被视为对使用它们的任何术语或术语的限制、制约或表达定义。相反，这些示例或说明应被视为关于一个特定实施方式进行描述并且仅作为说明。本领域普通技术人员将理解，利用这些示例或说明的任何一个或多个术语将包括可以或不可以在其中或在说明书中的其他地方给出的其他实施方式，并且所有这些实施方式旨在被包括在该一个或多个术语的范围内。
在前述说明书中，已经参考具体实施方式描述了本发明。然而，本领域普通技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有这些修改旨在被包括在本发明的范围内。
尽管关于本发明的特定实施方式描述了本发明，但是，这些实施方式仅仅是示例性的，而非对本发明的限制。这里对本发明所示实施方式的描述并非旨在穷举或将本发明限制于这里公开的精确形式(并且特别地，包括任何特定实施方式、特征或功能并不旨在将本发明的范围限制于这样的实施方式、特征或功能)。相反，该描述旨在描述说明性实施方式、特征和功能，以便为本领域普通技术人员提供理解本发明的背景而不将本发明限制于任何特别描述的实施方式、特征或功能。虽然本文仅出于说明性目的描述了本发明的具体实施方式和示例，但是在本发明的精神和范围内，各种等同修改是可能的，如相关领域的技术人员将认识和理解的。如所指出的，根据本发明的所示实施方式的前述描述，可以对本发明进行这些修改，并且这些修改将被包括在本发明的精神和范围内。虽然已经参考本发明的特定实施方式描述了本发明，但是在前述公开中将想到各种修改、变化和替换，并且将意识到，在某些情况下，无需相应地使用其它特征，将采用本发明的实施方式的某些特征，并且不会脱离本发明的精神和范围。因此，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的基本范围和精神。
在整个说明书中各个地方分别出现的短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或“在特定实施方式中”或类似术语不一定是指相同的实施方式。此外，任何特定实施方式的特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式与一个或多个其他实施方式组合。应理解，根据本文的教导，本文描述和说明的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且应被视为本发明的精神和范围的一部分。
在本文的描述中，提供了许多具体细节，比如部件和/或方法的示例，以提供对本发明实施方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者与其他装置、系统、组件一起实践实施方式。在其他情况下，没有具体示出或详细描述公知的结构、部件、系统、材料或操作，以避免模糊本发明的实施方式的各方面。尽管可以通过使用特定实施方式来说明本发明，但是这不是并且不将本发明限制于任何特定实施方式，并且本领域普通技术人员将认识到，另外的实施方式是易于理解的并且是本发明的一部分。
还应该了解，附图/视图中描绘的一个或多个元素也可以以更加独立或集成的方式实施，或者由于在确定的情况下不起作用而去掉或放弃所述的元素，如根据具体应用是有用的。
上面参考具体实施方式描述了价值、其他优点和解决问题的方法。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的益处、优点、问题的解决方案和任何组件不应被解释为关键的、必需的或必要的特征或部件。

Claims (10)

1.一种用于配电系统(10)的热监测系统(7)的温度传感器(5)，所述温度传感器(5)包括：
陶瓷印刷电路板(15)，其具有第一侧(17(1))和第二侧(17(2))，
其中所述陶瓷印刷电路板(15)包括设置在所述陶瓷印刷电路板(15)的所述第二侧(17(2))上的温度感测元件(20)；
具有第一端(25(1))和第二端(25(2))的端子(22)，
其中，所述端子(22)的所述第一端(25(1))被配置为直接固定地与测量点(27)接触，并且所述端子(22)的所述第二端(25(2))与所述陶瓷印刷电路板(15)的所述第一侧(17(1))直接接触，使得热量从所述端子(22)传导通过所述陶瓷印刷电路板(15)，然后到所述温度感测元件(20)，以及
其中所述温度感测元件(20)被配置成响应于所述热量产生电信号(30)；
一对导线(32(1-2))，其中由所述温度感测元件(20)产生的所述电信号(30)通过所述一对导线(32(1-2))发送到控制器(12)用于监测温度(35)；以及
环氧树脂(217)，其用于密封所述端子(22)的一部分、所述陶瓷印刷电路板(15)的整体和所述一对导线(32(1-2))的一部分，以确保所需的物理强度和所需的介电强度，其中，所述端子(22)的位于所述环氧树脂(217)内部的部分具有保持槽(305)，该保持槽填充有所述环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述端子(22)包括具有高导热率的材料，所述端子(22)被配置为将来自所述测量点(27)的热量传导到所述温度感测元件(20)，并且所述端子(22)提供将所述温度传感器(5)连接到所述测量点(27)的装置。
3.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述端子(22)是环形凸耳，所述环形凸耳被配置为用螺栓固定到所述测量点(27)。
4.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述端子(22)是圆柱形管，所述圆柱形管被配置为利用扎线连接到电缆。
5.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述陶瓷印刷电路板(15)在作为高压部分的所述端子(22)与作为低压部分的所述温度感测元件(20)之间提供介电绝缘。
6.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述陶瓷印刷电路板(15)包括具有高导热率的材料。
7.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中为了确保良好的热传导，所述端子(22)和所述温度感测元件(20)都被直接焊接到所述陶瓷印刷电路板(15)。
8.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中导热油脂被设置在所述端子(22)与所述陶瓷印刷电路板(15)之间以及所述温度感测元件(20)与所述陶瓷印刷电路板(15)之间。
9.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述温度感测元件(20)是热电偶。
10.根据权利要求1所述的温度传感器(5)，其中所述环氧树脂(217)是用于密封的绝缘环氧树脂，其中通过注塑工艺完成密封。
CN201910780030.1A 2018-08-24 2019-08-22 用于配电系统的热监测系统的温度传感器 Active CN110857888B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/111,687 US10852198B2 (en) 2018-08-24 2018-08-24 Temperature sensor of thermal monitoring system for use in power distribution systems
US16/111,687 2018-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110857888A CN110857888A (zh) 2020-03-03
CN110857888B true CN110857888B (zh) 2022-05-31

Family

ID=67385552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910780030.1A Active CN110857888B (zh) 2018-08-24 2019-08-22 用于配电系统的热监测系统的温度传感器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10852198B2 (zh)
CN (1) CN110857888B (zh)
DE (1) DE102019211733A1 (zh)
FR (1) FR3085202B1 (zh)
GB (1) GB2576595B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11549850B2 (en) 2018-08-24 2023-01-10 Siemens Industry, Inc. Temperature sensor of thermal monitoring system for use in power distribution systems
US11117478B2 (en) * 2018-09-24 2021-09-14 Te Connectivity Corporation Charging inlet with thermal sensor
RU198957U1 (ru) * 2020-03-16 2020-08-04 Общество с ограниченной ответственностью "РУССКИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ" Беспроводной автономный термосенсор
KR102283300B1 (ko) * 2020-07-21 2021-07-29 선원하이텍(주) 단자대온도측정구 및 이를 포함하는 장치
WO2022086699A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 Siemens Industry, Inc. Temperature sensor of thermal monitoring system for use in power distribution systems
DE102022204223A1 (de) 2022-04-29 2023-11-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Temperaturmessung einer thermischen Quelle und Temperatursensor
CN114962315B (zh) * 2022-06-17 2023-08-22 苏州浪潮智能科技有限公司 一种psu风扇转速的控制方法、系统、装置及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0526742A (ja) * 1991-07-16 1993-02-02 Nisshin Steel Co Ltd 測温精度に優れた温度センサーロール
CN203337269U (zh) * 2013-06-17 2013-12-11 长沙高升电子电器科技有限公司 温度传感器的封装结构和测温探头
CN103534566A (zh) * 2011-05-19 2014-01-22 株式会社伏沃 利用热敏电阻测定温度的方法
CN105784177A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 珠海格力电器股份有限公司 感温器和感温装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1928738B2 (de) 1969-06-06 1972-04-06 Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München Thermofuehleranordnung fuer ueberlastungsschutz von hochspannungswicklungen
JPS6039573A (ja) * 1983-08-12 1985-03-01 Mitsubishi Electric Corp 電子部品温度試験装置
GB8421827D0 (en) * 1984-08-29 1984-10-03 Bp Chem Int Ltd Thickening agents
US5742464A (en) * 1994-07-12 1998-04-21 Ceola; Giacomo Heat responsive power interrupting device
GB2308446A (en) * 1995-12-20 1997-06-25 Bowthorpe Components Ltd Temperature sensor having a ceramic substrate with low electrical conductivity
DE10049979C5 (de) * 2000-10-06 2005-12-22 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Vorrichtung zur Ermittlung der Temperatur im Innenraum eines Fahrzeuges
US8680442B2 (en) * 2005-07-11 2014-03-25 Allied Precision Industries Inc. Systems and methods for a temperature-controlled electrical outlet
US7416332B2 (en) * 2006-03-29 2008-08-26 Harris Corporation Flexible circuit temperature sensor assembly for flanged mounted electronic devices
US20080094210A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Massachusetts Institute Of Technology Platform for Ubiquitous Sensor Deployment in Occupational and Domestic Environments
US7701222B2 (en) * 2007-10-19 2010-04-20 International Business Machines Corporation Method for validating printed circuit board materials for high speed applications
US7874207B2 (en) * 2009-01-29 2011-01-25 Intrinsic Minds, Llc Fluid flow direction detection
US8540422B2 (en) * 2010-10-04 2013-09-24 Cameron Health, Inc. Electrical component behavior analysis tools
US9279731B2 (en) * 2013-03-12 2016-03-08 Lam Research Corporation Multichannel thermocouple compensation for three dimensional temperature gradient
JP6076865B2 (ja) * 2013-09-02 2017-02-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置
KR102359133B1 (ko) * 2014-12-04 2022-02-07 현대모비스 주식회사 온도 센서 및 이의 제조 방법
US9564719B1 (en) * 2014-12-12 2017-02-07 Technology Research LLC. Elevated temperature detection and interrupter circuit for power cable
JP6497133B6 (ja) 2015-03-03 2019-05-08 三菱マテリアル株式会社 温度センサ
US11837824B2 (en) * 2015-06-17 2023-12-05 Busway Solutions, LLC Systems, methods, and apparatus useful for busway power distribution
GB2594416B (en) * 2015-06-17 2022-02-02 Busway Solutions Llc Systems, methods, and apparatus useful for busway power distribution
JP6880482B2 (ja) 2017-01-25 2021-06-02 三菱マテリアル株式会社 温度センサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0526742A (ja) * 1991-07-16 1993-02-02 Nisshin Steel Co Ltd 測温精度に優れた温度センサーロール
CN103534566A (zh) * 2011-05-19 2014-01-22 株式会社伏沃 利用热敏电阻测定温度的方法
CN203337269U (zh) * 2013-06-17 2013-12-11 长沙高升电子电器科技有限公司 温度传感器的封装结构和测温探头
CN105784177A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 珠海格力电器股份有限公司 感温器和感温装置

Also Published As

Publication number Publication date
FR3085202B1 (fr) 2022-08-05
US20200064207A1 (en) 2020-02-27
GB201907564D0 (en) 2019-07-10
CN110857888A (zh) 2020-03-03
DE102019211733A1 (de) 2020-02-27
US10852198B2 (en) 2020-12-01
GB2576595A (en) 2020-02-26
FR3085202A1 (fr) 2020-02-28
GB2576595B (en) 2023-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110857888B (zh) 用于配电系统的热监测系统的温度传感器
US11549850B2 (en) Temperature sensor of thermal monitoring system for use in power distribution systems
CN107271060B (zh) 非侵入式温度测量设备
RU2532417C2 (ru) Контроль температуры для шинной распределительной системы
KR101619284B1 (ko) 접촉식 온도계용 온도 검출기
US20120076170A1 (en) Multiposition temperature measuring cable
US8827553B2 (en) Autonomous temperature transmitter
JP6255347B2 (ja) 熱電素子
US20170191879A1 (en) Temperature sensors with integrated sensing components
CA3195870A1 (en) Temperature sensor of thermal monitoring system for use in power distribution systems
CN105371976A (zh) 热电阻测温装置及测温方法
CN107063493B (zh) 双功用测温加温传感器
EP1990619A2 (en) Mineral oxide thermocouple temperature probe and production process thereof
CN106595888A (zh) 一种超高温壁温传感器
EP3430358B1 (en) Arrangement and method for determining a measurement value for a power cable
CN111542973A (zh) 电力电缆连接器、电力系统和用于组装电力电缆连接器的方法
US11519791B2 (en) Sealing device for a cold-end part of a thermocouple wire arrangement with a mineral-insulated cable and thermocouple
US10088369B2 (en) Arrangement of a temperature sensor with an electrically insulating covering
CN204007932U (zh) 一种变压器绕组测温装置
CN207763838U (zh) 无源无线温度在线监测仪
CN219200656U (zh) 一种焊接电源内部温度采样装置
CN216978165U (zh) 一种应用于电熔窑玻璃液中的热电偶
CN108645527A (zh) 一种耐高温的温度传感器
CN208223673U (zh) 一种温度传感器
CN105157862A (zh) 一种热电阻温度传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant