CN113484570A - 一种单相电量计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单相电量计量装置，其安装在配电柜回路中与断路器等相配使用，包括计量部分，计量部分包括电路板及设置于其上部的第一隔离部件，电路板上集成有计量电路，第一隔离部件将电路板的上部至少分隔为电器元件区、火线接线区及零线接线区；火线接线区配置火线接线端子，零线接线区配置零线接线端子；火线接线区的电路板上焊接计量电阻，计量电阻的两端分别连接焊接于电路板上的火线输入引导板和火线输出引导板，火线输出引导板贯穿电路板并自电路板的下方伸出；零线接线区配置零线引导板，其顶部与零线接线端子连接，底部贯穿电路板并自电路板下方伸出。该装置体积较现有的电量计量装置明显缩小，可直接安装于入户火电与断路器之间。
Description
技术领域
本发明涉及电量计量装置，尤其涉及一种单相电量计量装置。
背景技术
通常情况下，采用电量表对相应用户的耗电量进行计量，但电量表本身体积较大，占用空间较多，在一些用户较多的应用场景中（如配电柜等），如果每个用户都安装一个传统的电量表分别进行计量，就需要提供较多空间来安装电量表，这势必导致安装更加困难、投入成本增加的问题。此外，如果根据传统情况，每个用户都安装一个传统的电量表分别进行电量使用量计算，由工作人员实地查表统计信息，这就造成工作量大，花费时间长；最直接的办法之一，就是对现有的电量计量装置进行小型化处理，但如果单纯对电量计量装置进行等比例缩小，其功能难以保全、散热问题难以解决；此外，电量表在应用过程中，需要将220V交流市电转换为低压直流电，在对电量表进行小型化的同时，存在输出电流小、电压波动大等问题，这些问题会导致电量计量结果误差较大，且装置寿命难以保证。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种单相电量计量装置，该装置的体积较现有的电量计量装置明显缩小，可直接安装于入户火电与断路器之间，不会对配电柜内部的现有布局产生影响，且该装置散热效果较好。
基于上述目的，本发明提供一种单相电量计量装置，其用于安装在配电柜回路中与断路器等相配使用，包括计量部分，该计量部分包括电路板及设置于其上部的第一隔离部件，所述电路板上集成有计量电路，所述第一隔离部件将所述电路板的上部至少分隔为电器元件区、火线接线区及零线接线区；所述火线接线区配置有用于连接火线的火线接线端子，零线接线区配置有用于连接零线的零线接线端子；
所述火线接线区的电路板上焊接有一计量电阻，该计量电阻的两端分别连接有焊接于电路板上的火线输入引导板和火线输出引导板，所述火线输入引导板与所述火线接线端子连接，所述火线输出引导板贯穿所述电路板并自电路板的下方伸出，这样，计量电阻串联在市电的火线上，所述计量电路与计量电阻连接并通过测量计量电阻的电压及电流值对耗电量进行计量；
所述零线接线区配置有零线引导板，该零线引导板的顶部与零线接线端子连接，底部贯穿所述电路板并自电路板下方伸出。
作为优选，所述火线输入引导板和火线输出引导板的外围的电路板上还分别形成有的第一隔热孔和第二隔热孔，所述第一隔热孔及第二隔热孔均为L型，从而第一隔热孔和第二隔热孔共同阻隔或减少火线接线区的热量传递到电路板其他区域；
所述计量电阻下方的电路板上形成有用于散热的第一散热孔。
作为优选，所述第一隔离部件靠近电路板一侧分别限定有与所述第一隔热孔和第二隔热孔相适配的两个隔热板，两个隔热板分别与第一隔热孔和第二隔热孔的边缘相接触，从而进一步阻隔火线接线区的热量并辅助散热。
作为优选，所述火线接线端子与计量电阻之间设置有一沿平行于电路板板面方向延伸的第二隔离部件，该第二隔离部件用以支撑火线接线端子并辅助火线接线区散热。
作为优选，所述计量电路包括供电单元、测温单元、电量测量单元及无线通讯单元，所述测温单元、电量测量单元及无线通讯单元均与所述供电单元连接，所述测温单元及无线通讯单元均与所述电量测量单元连接。
作为优选，所述供电单元包括半波阻容降压部分及稳压部分，所述半波阻容降压部分包括压敏电阻Q1、限流电阻R1、降压电容C1、放电电阻R2、整流二极管D1、整流二极管D2、稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3；
其中，压敏电阻Q1并联于火线与零线之间；限流电阻R1一端与零线连接，另一端串接有降压电容C1、整流二极管D2；所述放电电阻R2与降压电容C1并联；整流二极管D1的一端连接火线，另一端并联于降压电容C1和整流二极管D2之间；稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3相互并联地连接于火线和整流二极管D2之间。
作为优选，所述计量电阻包括锰铜电阻。
作为优选，该装置还包括外壳部分，所述外壳部分包括顶部面、底部面及侧部面，所述顶部面、底部面及侧部面合而围成容纳空间，所述计量部分设置于所述容纳空间内。
作为优选，所述顶部面上限定有火线入口和零线入口，所述侧部面上限定有供工具操作的第一操作口和第二操作口，所述侧部面及底部面上均形成有第二散热孔。
作为优选，所述外壳部分包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体合而围成容纳空间。
作为优选，所述底部面上限定有一朝向火线接线区突出的围栏，该围栏正对火线接线区下方且与隔热板相适配，进一步阻隔火线接线区的热量并辅助散热。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
该装置将电量计量电路集成在电路板上，通过测量串联于火线上的电阻的电压、电流等参数，对当前用户的耗电量进行计量，同时，火线、零线的连接也通过采用引导板引入的方式限定于与电路板板面垂直的上部或下部空间内，避免占用电路板的周向空间，此外，采用分区结构来降低电路板不同区域间的热传导效应，上述措施可有效缩减了计量装置的体积，使得该装置可安装于入户火电与断路器之间，避免对配电柜内部的现有布局产生影响，并在可能出现高温的区域增加散热辅助结构，有效提高散热效率，保证装置寿命。
进一步地，该装置可实现无线数据传输，用户可线上获取电量信息，方便随时掌握多路电量的实时用电情况。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本发明实施例中单相电量计量装置的计量部分的整体结构示意图；
图2（a）是图1中第一隔离部件的结构示意图一；
图2（b）是图1中第一隔离部件的结构示意图二；
图3（a）是图1中电路板的结构示意图；
图3（b）是图1中电路板的结构示意图（焊接计量电阻前）；
图4是本发明实施例中单相电量计量装置（带有外壳部分）的整体结构示意图；
图5是本发明实施例中单相电量计量装置的下壳体的内部结构示意图；
图6是本发明实施例中计量电路的原理示意图；
图7是本发明实施例中供电单元的电路图；
图8是本发明实施例中电量测量单元的电路图；
图9是本发明实施例中无线通讯单元的电路图。
其中，100、上壳体；200、下壳体；300、电路板；400、第一隔离部件；500、火线接线区；600、零线接线区；700、电器元件区；
101、火线入口；102、零线入口；103、第一操作口；104、第二操作口；105、第二散热孔；
201、围栏；
301、计量电阻；302、第一隔热孔；303、第二隔热孔；304、第一散热孔；305、半波阻容降压部分；306、稳压部分；307、电流采样部分；308、电压采样部分；
401、隔热板；
501、火线输入引导板；502、火线输出引导板；503、第二隔离部件； 504、火线接线端子；
601、零线引导板；602、零线接线端子。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例提供一种单相电量计量装置，其用于安装在配电柜回路中与断路器等相配使用，如图1所示，包括计量部分，该计量部分包括电路板300及设置于其上部的第一隔离部件400，所述电路板300上集成有计量电路，所述第一隔离部件400将所述电路板300的上部至少分隔为电器元件区700、火线接线区500及零线接线区600；所述火线接线区500配置有用于连接火线的火线接线端子 504，零线接线区600配置有用于连接零线的零线接线端子602；
如图3（a）和图3（b）所示，所述火线接线区500的电路板300上焊接有一计量电阻301，该计量电阻301的两端分别连接有焊接于电路板300上的火线输入引导板501和火线输出引导板502，所述火线输入引导板501与所述火线接线端子 504连接，所述火线输出引导板502贯穿所述电路板300并自电路板300的下方伸出，这样，计量电阻301串联在市电的火线上，所述计量电路与计量电阻301连接并通过测量计量电阻301的电压及电流值对耗电量进行采样计量；在应用场景下，火线输出引导板502作为断路器的火线输入端；
所述零线接线区600配置有零线引导板601，该零线引导板601的顶部与零线接线端子602连接，底部贯穿所述电路板300并自电路板300下方伸出；在应用场景下，零线引导板601作为断路器的零线输入端。
此外，上述计量装置的结构还实现了火线、零线在垂直于电路板300板面方向上的输入和输出，避免占用电路板300周边部分空间，使得计量装置的周向所占用的空间能够进一步减小。
优选地，所述火线输入引导板501、火线输出引导板502、零线引导板601均采用扁平板状结构，为便于减少空间，其可具有弯折或弧度，在其实施例中，上述各引导板亦可为柱状等结构形式。
作为一种优选的实施方式，如图3（a）所示，所述火线输入引导板501和火线输出引导板502的外围的电路板300上还分别形成有的第一隔热孔302和第二隔热孔303，所述第一隔热孔302及第二隔热孔303均为L型，从而第一隔热孔302和第二隔热孔303共同阻隔或减少火线接线区500的热量传递到电路板300其他区域；
如图3（b）所示，所述计量电阻301下方的电路板300上形成有用于散热的第一散热孔304，以拓宽计量电阻301的散热区域。优选地，所述计量电阻301包括锰铜电阻，该锰铜电阻焊接于电路板300上。
作为一种优选的实施方式，如图2（a）和图2（b）所示，所述第一隔离部件400靠近电路板300一侧分别限定有与所述第一隔热孔302和第二隔热孔303相适配的隔热板401，所述隔热板401分别与第一隔热孔302和第二隔热孔303的边缘相接触，从而进一步阻隔火线接线区500的热量进入电器元件区700并辅助散热。
作为一种优选的实施方式，如图1所示，所述火线接线端子 504与计量电阻301之间设置有一沿平行于电路板300板面方向延伸的第二隔离部件503，该第二隔离部件503用以支撑火线接线端子 504并辅助火线接线区500散热。优选地，所述第二隔离部分包括金属隔板。
作为一种优选的实施方式，如图6所示，所述计量电路包括供电单元、测温单元（未示出）、电量测量单元及无线通讯单元，所述测温单元、电量测量单元及无线通讯单元均与所述供电单元连接，所述测温单元及无线通讯单元均与所述电量测量单元连接。其中，电量测量单元的电路图如8图所示，其包括电流采样部分307和电压采样部分308。
进一步的，自高压交流电到低压直流电的转换，通常存在输出电流小、电压波动大的特点，尤其在本实施例的应用场景（需要缩小计量装置体积）中，电压波动大将对计量结果产生较大影响，因此采用常规的电压转换电路并不合适，基于本申请尽量缩小计量装置体积的目的，本实施例期望在采用尽量少的电器元件的前提下，实现高压交流电到低压直流电的转换，同时，保证电流、电压的稳定性，针对这种情况，本实施例提供一种优选的实施方式：供电单元包括半波阻容降压部分305及稳压部分306，如图7所示，所述半波阻容降压部分305包括压敏电阻Q1、限流电阻R1、降压电容C1、放电电阻R2、整流二极管D1、整流二极管D2、稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3；
其中，压敏电阻Q1并联于火线与零线之间；限流电阻R1一端与零线连接，另一端串接有降压电容C1、整流二极管D2；所述放电电阻R2与降压电容C1并联；整流二极管D1的一端连接火线，另一端并联于降压电容C1和整流二极管D2之间；稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3相互并联地连接于火线和整流二极管D2之间；这样，供电单元与火线、零线连接，并将高压交流电转换为供电量测量单元等应用的低压直流电。
作为一种优选的实施方式，如图9所示，所述无线通讯单元采用蓝牙通讯电路。
作为优选，所述计量电阻301包括锰铜电阻，该锰铜电阻焊接于电路板300上，计量电路对齐的电压、电流采样也通过电路板300上的布线完成。
作为一种优选的实施方式，该装置还包括外壳部分，所述外壳部分包括顶部面、底部面及侧部面，所述顶部面、底部面及侧部面合而围成容纳空间，所述计量部分设置于所述容纳空间内。
作为一种优选的实施方式，如图4所示，所述顶部面上限定有火线入口101和零线入口102，火线入口101用于供火线穿入计量装置，并与火线连接端子内的火线输入引导板501连接；零线入口102用于供零线穿入计量装置，并与零线连接端子内的零线引导板601连接；
所述侧部面上限定有供工具操作的第一操作口103和第二操作口104，所述第一操作口103与火线接线端子 504正对，用于供螺丝刀等进入以紧固火线与火线输入引导板501的连接；所述第二操作口104与零线连接端子正对，用于供螺丝刀等进入以紧固零线与零线输入引导板的连接；
所述侧部面及底部面上均形成有第二散热孔105，以辅助散热。
作为一种优选的实施方式，所述外壳部分包括上壳体100和下壳体200，所述上壳体100和下壳体200合而围成容纳空间。
作为一种优选的实施方式，如图5所示，所述底部面上限定有一朝向火线接线区500突出的围栏201，该围栏201正对火线接线区500下方，优选地，围栏201与隔热板401正对或交错设置，这样可阻隔火线接线区500与其他区域的空气流通，避免火线接线区500的热量传递至其他区域，进一步加强隔热效果，另外，围栏201可将火线接线区500的热量引导至下壳体200上，从而辅助散热。
基于上述技术改进，本发明的单相计量装置的体积可缩小至长度不大于51mm，宽度不大于25mm，高度不大于25mm，可直接插入于用电客户电路的断路器前端，在尽量不增加配电柜的使用空间也尽量不改变原来客户的安装配置情况下对接入的电路进行用电使用量计算；，同时蓝牙无线数据传输功能能够把所接入的电路的用电量无线传输到各种设备的终端，使客户能够远程实时了解用电情况。
该装置将电量计量电路集成在电路板上，通过测量串联于火线上的电阻的电压、电流等参数，对当前用户的耗电量进行计量，同时，火线、零线的连接也通过采用引导板引入的方式限定于与电路板板面垂直的上部或下部空间内，避免占用电路板的周向空间，此外，采用分区结构来降低电路板不同区域间的热传导效应，上述措施可有效缩减了计量装置的体积，使得该装置可安装于入户火电与断路器之间，避免对配电柜内部的现有布局产生影响，并在可能出现高温的区域增加散热辅助结构，有效提高散热效率，保证装置寿命。
进一步地，该装置可实现无线数据传输，用户可线上获取电量信息，方便随时掌握多路电量的实时用电情况。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种单相电量计量装置，其特征在于，包括计量部分，该计量部分包括电路板(300)及设置于其上部的第一隔离部件(400)，所述电路板(300)上集成有计量电路，所述第一隔离部件(400)将所述电路板(300)的上部至少分隔为电器元件区(700)、火线接线区(500)及零线接线区(600)；所述火线接线区(500)配置有用于连接火线的火线接线端子( 504)，零线接线区(600)配置有用于连接零线的零线接线端子(602)；
所述火线接线区(500)的电路板(300)上焊接有一计量电阻(301)，该计量电阻(301)的两端分别连接有焊接于电路板(300)上的火线输入引导板(501)和火线输出引导板(502)，所述火线输入引导板(501)与所述火线接线端子( 504)连接，所述火线输出引导板(502)贯穿所述电路板(300)并自电路板(300)的下方伸出，这样，计量电阻(301)串联在市电的火线上，所述计量电路与计量电阻(301)连接并通过测量计量电阻(301)的电压及电流值对耗电量进行计量；
所述零线接线区(600)配置有零线引导板(601)，该零线引导板(601)的顶部与零线接线端子(602)连接，底部贯穿所述电路板(300)并自电路板(300)下方伸出。
2.根据权利要求1所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述火线输入引导板(501)和火线输出引导板(502)的外围的电路板(300)上还分别形成有的第一隔热孔(302)和第二隔热孔(303)，所述第一隔热孔(302)及第二隔热孔(303)均为L型，从而第一隔热孔(302)和第二隔热孔(303)共同阻隔或减少火线接线区(500)的热量传递到电路板(300)其他区域；
所述计量电阻(301)下方的电路板(300)上形成有用于散热的第一散热孔(304)。
3.根据权利要求2所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述第一隔离部件(400)靠近电路板(300)一侧分别限定有与所述第一隔热孔(302)和第二隔热孔(303)相适配的两个隔热板(401)，两个隔热板(401)分别与第一隔热孔(302)和第二隔热孔(303)的边缘相接触，从而进一步阻隔火线接线区(500)的热量并辅助散热。
4.根据权利要求1所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述火线接线端子(504)与计量电阻(301)之间设置有一沿平行于电路板(300)板面方向延伸的第二隔离部件(503)，该第二隔离部件(503)用以支撑火线接线端子( 504)并辅助火线接线区(500)散热。
5.根据权利要求1所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述计量电路包括供电单元、测温单元、电量测量单元及无线通讯单元，所述测温单元、电量测量单元及无线通讯单元均与所述供电单元连接，所述测温单元及无线通讯单元均与所述电量测量单元连接。
6.根据权利要求5所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述供电单元包括半波阻容降压部分(305)及稳压部分(306)，所述半波阻容降压部分(305)包括压敏电阻Q1、限流电阻R1、降压电容C1、放电电阻R2、整流二极管D1、整流二极管D2、稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3；
其中，压敏电阻Q1并联于火线与零线之间；限流电阻R1一端与零线连接，另一端串接有降压电容C1、整流二极管D2；所述放电电阻R2与降压电容C1并联；整流二极管D1的一端连接火线，另一端并联于降压电容C1和整流二极管D2之间；稳压二极管D3、电解电容C2及贴片电容C3相互并联地连接于火线和整流二极管D2之间。
7.根据权利要求1所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述计量电阻(301)包括锰铜电阻。
8.根据权利要求1所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，还包括外壳部分，所述外壳部分包括顶部面、底部面及侧部面，所述顶部面、底部面及侧部面合而围成容纳空间，所述计量部分设置于所述容纳空间内。
9.根据权利要求8所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述顶部面上限定有火线入口(101)和零线入口(102)，所述侧部面上限定有供工具操作的第一操作口(103)和第二操作口(104)，所述侧部面及底部面上均形成有第二散热孔(105)。
10.根据权利要求9所述的一种单相电量计量装置，其特征在于，所述底部面上限定有一朝向火线接线区(500)突出的围栏(201)，该围栏(201)正对火线接线区(500)下方且与隔热板(401)相适配，进一步阻隔火线接线区(500)的热量并辅助散热。
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