CN112020903B

CN112020903B - 用于配电单元的断路器测量结构

Info

Publication number: CN112020903B
Application number: CN201980015809.2A
Authority: CN
Inventors: J·D·史密斯; 乔治·陈; L·L·勒
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: US20200363472A1; EP3747244B1; WO2019149452A1; CN112020903A; US10746799B2; US20190235024A1; US11408939B2; EP3747244A1

Abstract

本发明公开了一种配电单元，该配电单元包括具有输出端子的电路保护装置和连接到该电路保护装置的输出端子的电流互感器板。该配电单元还包括连接到电流互感器板的信号板和连接到该信号板的测量板。

Description

用于配电单元的断路器测量结构

技术领域

本公开涉及配电单元(“PDU”)。更具体地，本公开涉及包括用于测量电压或电流的结构的PDU。

背景技术

在数据中心和其他工业环境中，电源通常被提供给具有承载电流的三相母线槽的信息技术(“IT”)设备。可给每个相单独提供不同类型的IT设备。在一些情况下，三相母线槽向保持电气设备(诸如服务器)的机架提供电力。位于机架中的IT设备经由安装到机架框架的PDU从母线槽接收电力。PDU包括到三相母线槽的连接，以及用于提供、调节和监测分配到机架中的IT设备的电流的多个部件。

PDU具有许多电路保护选项，并且可包括但不限于单个断路器、多个断路器、单个保险丝、多个保险丝、一个或多个剩余电流装置、一个或多个重合器、一个或多个聚合开关、以及这些和其他保护装置的任何组合。此类装置可广义地称为电路保护装置。PDU可被配置为接受三相星形电压输入、三相Δ电压输入或单相电压输入。由于PDU中的电路保护装置的多种变型，集成测量无法使用。相反，已在导线上使用电流互感器来提供放置的灵活性。

希望测量电路保护装置的输出电压，以检测电路保护装置是否已跳闸、熔断或以其他方式发生故障。然而，要做到这一点，需要连接到每个保护装置的输出端的另一组控制线。由此产生的导线数量可能难以管理，并可能增加PDU的尺寸。

发明内容

在一个实施方案中，提供了配电单元的集成印刷电路板组件系统。集成印刷电路板组件系统包括多个电流互感器板，其中每个电流互感器板被配置为连接到电路保护装置。集成印刷电路板组件系统还具有多个测量板，该多个测量板至少包括第一测量板和第二测量板。多个测量板中的每个测量板被配置为测量电压和电流中的至少一者。集成印刷电路板组件系统还包括连接到多个电流互感器板中的每个电流互感器板并且连接到多个测量板中的每个测量板的信号板。信号板从多个电流互感器板中的每个电流互感器板收集电压信号和电流信号，并将电压信号和电流信号分配到多个测量板。

在另一个实施方案中，一种组装配电单元的方法包括：提供具有输出端子的电路保护装置；提供电流互感器板；以及将电流互感器板连接到电路保护装置的输出端子。该方法还包括提供信号板并将信号板连接到电流互感器板。该方法还包括提供测量板并将测量板连接到信号板。

在另一个实施方案中，配电单元包括具有输出端子的电路保护装置和连接到电路保护装置的输出端子的电流互感器板。该配电单元还包括连接到电流互感器板的信号板和连接到该信号板的测量板。

附图说明

在附图中，示出了结构，其与下面提供的详细描述一起描述了要求保护的发明的示例性实施方案。相同的元件用相同的附图标记标识。应当理解，被示为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明的目的，可以夸大某些元件的比例。

图1是具有印刷电路板组件的PDU的一个实施方案的透视图；

图2是图1的PDU中的电流互感器板的特写透视图；

图3是用于印刷电路板组件的信号板的一个实施方案的前视图；并且

图4是图1的PDU中的测量板和输入板的特写透视图。

具体实施方式

图1是具有集成印刷电路板组件105的PDU 100的一个实施方案的透视图。在例示的实施方案中，PDU 100具有六个电路保护装置，包括第一电路保护装置110a、第二电路保护装置110b、第三电路保护装置110c、第四电路保护装置110d、第五电路保护装置110e和第六电路保护装置110f。虽然在例示的实施方案中示出了断路器，但应当理解，可采用其他电路保护装置。在另选的实施方案(未示出)中，PDU包括五个或更少个电路保护装置，包括其中PDU具有单个电路保护装置的实施方案。在其另选的实施方案(未示出)中，PDU包括七个或更多个电路保护装置。

PDU 100的印刷电路板组件105具有三个电流互感器(“CT”)板，包括第一CT板115a、第二CT板115b和第三CT板115c。每个CT板115a、115b、115c连接到一对电路保护装置。在另选的实施方案(未示出)中，每个CT板连接到单个电路保护装置。虽然在例示的实施方案中示出了三个CT板，但可采用任何数量的CT板。

PDU 100的印刷电路板组件105还包括三个测量板，包括第一测量板120a、第二测量板120b和第三测量板120c。测量板120a、120b、120c中的每一个被配置成测量电压和电流中的至少一者。在另选的实施方案(未示出)中，PDU仅具有一个或两个测量板。在其他另选的实施方案(未示出)中，PDU具有四个或更多个测量板。

在例示的实施方案中，信号板125连接到CT板115a、115b、115c中的每一个，并且进一步连接到测量板120a、120b、120c中的每一个。在一个实施方案中，信号板125从CT板115a、115b、115c中的每一者收集电压信号和电流信号，并将电压信号和电流信号分配给测量板120a、120b、120c。在另选的实施方案中，信号板125仅从CT板115a、115b、115c中的每一者收集电压信号，并将电压信号分配给测量板120a、120b、120c。在另一个另选的实施方案中，信号板125仅从CT板115a、115b、115c中的每一者收集电流信号，并将电流信号分配给测量板120a、120b、120c。

PDU 100的印刷电路板组件105还包括连接到第一测量板120a的输入板130。输入板130向第一测量板120a提供输入电压和电流信号。

PDU100包括在本公开中未详细讨论的附加部件。PDU还包括用于保护部件并提供绝缘的外壳(未示出)。

图2为第一CT板115a和第二CT板115b的特写透视图。从该视图中可以看出，CT板115a、115b中的每一者包括连接到电路保护装置110的输出端子的集成电压感测端子135。在例示的实施方案中，每个CT板115具有两个电压感测端子135，其中每个电压感测端子135连接到相应的电路保护装置110。然而，在另选的实施方案中，每个CT板可具有任何数量的集成电压感测端子。

在例示的实施方案中，一对电流互感器140连接到每个CT板115a、115b、115c。每个电流互感器140是用于测量交流电的一类变压器。每个电流互感器140提供与在其初级中流动的电流精确成比例的次级电流。因此，电流互感器140将大的电压或电流值换算成易于处理以进行测量的小的标准化值。

电流互感器140可与导线或母线一起使用。在例示的实施方案中，导线连接到电路保护装置110的输出端子并穿过相应的电流互感器140。导线通过导线引导特征部固定。在另选的实施方案中，母线(未示出)连接到电路保护装置110的输出端子并穿过相应的电流互感器140。使用导线或母线从电路保护装置端子传导电流改善了电路保护装置的热性能。CT板115还具有集成的布线特征部以帮助梳理导线或母线。

图3是图1的印刷电路板组件的信号板125的前视图。信号板125从每个CT板115收集电压信号和电流信号，并将它们分配到测量板120。其还将通信母线和电源母线承载到每个测量板120。

信号板125具有第一侧和第二侧。第一侧(在该视图中示出)具有多个连接器，包括被配置成接收CT板115的多个CT连接器145和被配置成接收测量板120的多个测量连接器150。在一个实施方案中，信号板125的第二侧不具有迹线或部件。因此，第二侧面可充当绝缘体，从而不需要绝缘纸或其他绝缘体。

在例示的实施方案中，每个CT板115以垂直方式连接到信号板125。在另选的实施方案(未示出)中，CT板可以锐角连接到信号板。

图4是PDU 100的印刷电路板组件105中的输入板130以及第一测量板120a和第二测量板120b的特写透视图。输入板130被配置为接受电压输入。示例性电压输入包括但不限于三相星形电压输入、三相Δ电压输入和单相电压输入。

在例示的实施方案中，输入板130被配置为第一测量板120a上的子板。其可具有用于三个有线电流互感器的输入连接器和用于电压测量的输入连接器。在一个实施方案中，输入板130包括金属氧化物变阻器以帮助保护PDU免受电涌的影响。

在一个实施方案中，每个测量板120被配置为测量电压和电流两者。在另选的实施方案中，一个或多个测量板仅测量电压或仅测量电流。这里，每个测量板120被配置为从信号板125或从子板(诸如输入板130)接收三个电压信号和三个电流信号。

测量板120用于所有的电路保护装置输出测量、柔性测量和PDU输入测量。在例示的实施方案中，第一测量板120a测量来自输入板130的电压和电流。第二测量板120b测量来自第一电路保护装置110a、第二电路保护装置110b和第三电路保护装置110c中的每一者的电压和电流。第三测量板120c测量来自第四电路保护装置110d、第五电路保护装置110e和第六电路保护装置110e中的每一者的电压和电流。应当理解，这种布置仅仅是示例性的，并且可使用任何测量板来测量来自任何电路保护装置或输入板的电压或电流。

为了组装PDU，诸如PDU 100，操作者选择电路保护装置类型，以及组件所需的电路保护装置的数量。操作者还为组件选择CT板类型和CT板数量。一种类型的CT板将与具有相同类型端子的一系列电路保护装置一起工作。在一个实施方案中，双极CT板与三种不同的电路保护装置类型适配，并且单极CT板与四种不同的电路保护装置类型适配。操作者将CT板连接到电路保护装置的输出端子。

操作者还选择信号板。可根据保护装置之间的间距来使用不同的信号板，但可容纳更深的保护装置，因为信号板仅由CT板机械地保持。CT板位于电路保护装置终端上，并且不附接到PDU外壳中的任何其他点。在选择信号板之后，操作者将信号板连接到CT板。

操作者还选择测量板的数量并将测量板连接到信号板。操作者还选择输入板类型。输入板类型可包括但不限于三相星形输入板、三相Δ输入板和单相输入板。在选择输入板类型之后，操作者将所选择的输入板连接到第一测量板。

PDU的附加部件也可以被选择。当组装完成时，用外壳覆盖PDU。

PDU的部件可以单独提供。例如，CT板可单独提供。一个此类CT板将包括至少一个电流互感器和至少一个电压感测端子，该至少一个电压感测端子直接连接到电路保护装置输出端子。CT板还将包括穿过每个CT并直接连接到电路保护装置输出端子的导线或母线。在一个实施方案中，CT板还将包括包含电压测量信号和电流测量信号的输出，这些信号可在单独的测量板上转换或测量。在另选的实施方案中，测量是在CT板上进行的，然后CT板与PDU的其余部分进行通信。

在说明书或权利要求书中使用术语“包括(includes)”或“包括(including)”的程度上，其旨在以类似于术语“包括(comprising)”的方式为包括性的，如该术语在权利要求中被用作过渡词时进行解释的。此外，在使用术语“或”(例如，A或B)的程度上，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人打算指示“仅A或B但不是两者”时，将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，术语“或”在本文中的使用是包括性的，而不是排他性的。参见Bryan A.Garner,ADictionary of Modern Legal Usage624(2d.Ed.1995)(《现代法律用语词典624》(第2版，1995年)。此外，在说明书或权利要求书中使用术语“在…中”或“到…中”的程度上，其旨在另外表示“在…上”或“到…上”。此外，在说明书或权利要求书中使用术语“连接”的程度上，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且还表示“间接地连接到”，诸如通过另一个或多个部件连接。

虽然已经通过本公开的实施方案的描述说明了本公开，并且虽然已经相当详细地描述了实施方案，但是申请人的意图不是将所附权利要求的范围制约或以任何方式限制于此类细节。本领域技术人员将易于想到附加优点和修改。因此，本公开在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性系统和方法、以及说明性示例。因此，在不脱离申请人的一般发明概念的精神或范围的情况下，可以偏离此类细节。

Claims

1.一种配电单元的集成印刷电路板组件系统，所述集成印刷电路板组件系统包括：

多个电流互感器板，每个电流互感器板被配置为连接到电路保护装置；

多个测量板，所述多个测量板至少包括第一测量板和第二测量板，

其中所述多个测量板中的每个测量板被配置为测量电压和电流中的至少一者；和

信号板，所述信号板连接到所述多个电流互感器板中的每个电流互感器板并连接到所述多个测量板中的每个测量板，

其中所述信号板从所述多个电流互感器板中的每个电流互感器板收集电压信号和电流信号，并且将所述电压信号和所述电流信号分配到所述多个测量板。

2.根据权利要求1所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述信号板具有第一侧和第二侧，所述第一侧具有多个连接器，所述多个连接器被配置为接收所述多个电流互感器板和所述多个测量板。

3.根据权利要求2所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述信号板的所述第二侧不具有迹线或部件。

4.根据权利要求1所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述多个电流互感器板至少包括第一电流互感器板、第二电流互感器板和第三电流互感器板。

5.根据权利要求1所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述多个电流互感器板中的每个电流互感器板包括集成电压感测端子。

6.根据权利要求1所述的集成印刷电路板组件系统，还包括连接到所述第一测量板的输入板，其中所述输入板向所述第一测量板提供输入电压和电流信号。

7.根据权利要求6所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述输入板接受三相星形电压输入、三相Δ电压输入和单相电压输入中的一种。

8.根据权利要求6所述的集成印刷电路板组件系统，其中所述输入板包括金属氧化物变阻器。

9.一种组装配电单元的方法，所述方法包括：

提供具有输出端子的电路保护装置；

提供电流互感器板；

将所述电流互感器板连接到所述电路保护装置的所述输出端子；

提供连接装置，其中所述连接装置是信号板；

将所述连接装置连接到所述电流互感器板；

提供测量板，所述测量板被配置为测量电压和电流中的至少一者；以及

将所述测量板连接到所述连接装置，

其中所述连接装置从所述电流互感器板收集电压信号和电流信号，并且将所述电压信号和所述电流信号分配到所述测量板。

10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述电流互感器板连接到所述电路保护装置的所述输出端子的步骤包括将所述电路保护装置的电压感测端子连接到所述电路保护装置的所述输出端子。

11.根据权利要求9所述的方法，其中提供测量板的步骤包括至少提供第一测量板和第二测量板，并且其中将所述测量板连接到所述信号板的步骤包括将所述第一测量板连接到所述信号板以及将所述第二测量板连接到所述信号板。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括提供输入板以及将所述输入板连接到所述第一测量板，其中提供输入板的步骤包括从由三相星形输入板、三相Δ输入板和单相输入板组成的组中选择输入板。

13.根据权利要求9所述的方法，其中提供电路保护装置的步骤包括至少提供第一电路保护装置、第二电路保护装置和第三电路保护装置，并且其中所述测量板被配置为测量来自所述第一电路保护装置、所述第二电路保护装置和所述第三电路保护装置中的每一者的电压和电流。

14.根据权利要求13所述的方法，其中提供电路保护装置的步骤还包括至少提供第四电路保护装置、第五电路保护装置和第六电路保护装置，并且其中提供测量板的步骤包括提供第一测量板，所述第一测量板被配置为测量来自所述第一电路保护装置、所述第二电路保护装置和所述第三电路保护装置中的每一者的电压和电流；以及提供第二测量板，所述第二测量板被配置为测量来自所述第四电路保护装置、所述第五电路保护装置和所述第六电路保护装置中的每一者的电压和电流。

15.一种配电单元，所述配电单元包括：

电路保护装置，所述电路保护装置具有输出端子；

电流互感器板，所述电流互感器板连接到所述电路保护装置的所述输出端子；

信号板，所述信号板连接到所述电流互感器板；和

测量板，所述测量板连接到所述信号板并且被配置为测量电压和电流中的至少一者，

其中，所述信号板从所述电流互感器板收集电压信号和电流信号，并且将所述电压信号和所述电流信号分配到所述测量板。

16.根据权利要求15所述的配电单元，其中所述电流互感器板包括连接到所述电路保护装置的所述输出端子的集成感测端子。

17.根据权利要求16所述的配电单元，还包括连接到所述电路保护装置的所述输出端子中的至少一个输出端子的导线，其中所述导线穿过所述电流互感器。

18.根据权利要求16所述的配电单元，还包括连接到所述电路保护装置的所述输出端子中的至少一个输出端子的母线，其中所述母线穿过所述电流互感器。