CN115864182B - 一种智能控温低压配电柜及控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能控温低压配电柜及控温方法，该低压配电柜通过多组温度传感器对支撑板上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至控制器，控制器将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时控制器将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，控制器控制导风槽移动至温度最高的区域并控制温度最高区域的抽风扇和排风扇以较高转速运行，而其他区域的抽风扇和排风扇以较低转速运行。如此可以实现将温度最高区域与其他区域区隔开，并温度最高区域强力散热，对温度较低区域以普通模式散热，防止高温区域热量随气流转移至低温区域，保证低压配电柜整体更高效散热降温。

Description

一种智能控温低压配电柜及控温方法

技术领域

本发明涉及一种低压配电柜，具体涉及一种智能控温低压配电柜及控温方法。

背景技术

低压配电柜是指有一个或多个低压开关设备和相应的控制，测量，信号保护等元件，以及所有内部的电器和机械的相互连接及结构部件组装成的一种组合体。低压配电柜的额定电流是交流50Hz，额定电压380v的配电系统作为动力，照明及配电的电能转换及控制之用。

低压配电柜在运行时，且内部元器件产生热量导致柜内温度升高，当柜内温度升高至一定值时需要开启主动散热功能来给配电柜散热。

现有的低压配电柜，通过在柜体内安装温度传感器来检测柜内温度，并通过安装在柜体上的散热风扇来给柜体降温。

这种散热方式存在明显的短板：由于配电柜内的元器件种类比较多，各种元器件发热量各有不同，所以配电柜内各个区域的温度是有较大差异的，温度传感器只能检测局部的温度，当温度传感器检测到的温度过高时可能有些部位温度并不是很高，不需要对该区域散热，而目前的散热方式就是当温度传感器检测到的温度过高时开启全部散热风扇对柜内整体降温。这种降温方式，且较高温度的区域的热量会随风扇气流转移至较低温度区域，影响到较低温度区域的自然散热，从而导致低压配电柜整体散热效率不高，有待改进。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种智能控温低压配电柜及控温方法，以解决现有低压配电柜整体散热效率不高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种智能控温低压配电柜，包括壳体，在壳体内部装有竖向的支撑板，支撑板为导热的板体，电气元件安装在支撑板的前表面，所述支撑板的背面沿竖向安装布置有多组温度传感器，所述壳体后部并位于支撑板的左侧沿竖向安装有多组抽风扇，所述抽风扇与温度传感器一一对齐，所述壳体后部并位于支撑板的右侧沿竖向安装有多组排风扇，所述排风扇与抽风扇一一对齐，所述壳体上并位于抽风扇和排风扇的外侧均设置有透气网，该低压配电柜还包括导风机构，所述导风机构包括导风槽、导向杆、丝杆和电机，所述导风槽的截面形状为“C”形且两端为开口，所述导风槽沿横向设置且导风槽的内部面向支撑板；所述导向杆沿竖向设置且导向杆的两端分别与壳体的顶部和底部连接固定；所述丝杆沿竖向设置，所述电机安装在壳体上，所述丝杆的一端与电机的输出轴同轴连接，所述丝杆的另一端与支撑板转动连接，所述导向杆活动穿过导风槽，所述丝杆与导风槽螺纹连接，所述壳体上装有用于检测导风槽移动距离的距离传感器，该低压配电柜还包括用于控制电机、抽风扇和排风扇的控制器，所述温度传感器和距离传感器与控制器连接。

作为优选方案：所述支撑板的各个区域的背面装有散热器，所述温度传感器装在散热器上，所述导风槽与支撑板之间留有缝隙，所述缝隙的宽度大于散热器的厚度。

作为优选方案：还包括挡风机构，所述挡风机构包括设置在导风槽内的活动板，所述活动板的一侧通过竖向的转轴与导风槽转动连接，所述转轴的两端穿过导风槽，所述导风槽的顶部和底部对称的设置有摆臂，所述摆臂的一端与转轴的端部连接固定，所述摆臂的前方设置有挡风条，所述挡风条沿导风槽的长度方向设置，所述导风槽上固定有连接块，所述挡风条上连接有连接杆，所述连接杆沿导风槽的厚度方向设置，所述连接杆活动穿过连接块并在连接杆的尾端设置有限位片，所述连接杆上套设有拉簧，所述拉簧的两端分别与限位片和连接块连接，所述摆臂的另一端与挡风条的边缘接触。

作为优选方案：所述摆臂与挡风条接触的一端设置有滚轮，所述滚轮通过轮架与摆臂连接固定，所述滚轮的圆周面与挡风条的边缘接触。

作为优选方案：所述挡风条与滚轮接触的部位固定有楔形的囊体，且沿着滚轮的滚动路径囊体的高度逐渐增大，所述囊体的最高处设置有弧形的接触面，所述囊体内部填充有空气。

作为优选方案：所述支撑板由多组独立的板体组成，相邻板体之间设置有隔热条。

作为优选方案：所述控制器包括主控模块，还包括与主控模块连接的变频驱动模块、电机驱动模块、通信模块、报警模块、储存模块以及电源模块。

作为优选方案：所述通信模块为WIFI模块、Zigbee模块、Lora模块或物联卡模块。

一种适用于所述的低压配电柜的控温方法：通过多组温度传感器对支撑板上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至控制器，所述控制器将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时所述控制器将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，从而能获知最高温度检测值在支撑板上对应的区域，进而能获知导风槽所需移动的距离；随后，所述控制器控制电机带动丝杆，所述丝杆驱动导风槽移动，当导风槽移动的距离达到所需值时控制器控制电机停止，使导风槽停留在温度最高的区域；所述控制器控制该区域的抽风扇和排风扇以较高转速运行，而控制其他区域的抽风扇和排风扇以较低转速运行。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

该低压配电柜通过多组温度传感器对支撑板上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至控制器，控制器将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时控制器将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，控制器控制导风槽移动至温度最高的区域并控制温度最高区域的抽风扇和排风扇以较高转速运行，而其他区域的抽风扇和排风扇以较低转速运行。如此可以实现将温度最高区域与其他区域区隔开，并温度最高区域强力散热，对温度较低区域以普通模式散热，防止高温区域热量随气流转移至低温区域，保证低压配电柜整体更高效散热降温。

附图说明

图1为实施例一中的低压配电柜的内部背面结构示意图；

图2为实施例一中的控制原理图；

图3为实施例二中的导风槽的结构示意图；

图4为图3中的A部放大图；

图5为图3中的B部放大图；

图6为实施例三中的摆臂及挡风板的结构示意图；

图7为图6中的C部放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、壳体；2、支撑板；3、导向杆；4、导风槽；5、丝杆；6、电机；7、转动座；8、导向块；9、螺纹块；10、抽风扇；11、排风扇；12、透气网；13、温度传感器；14、散热器；15、第一距离传感器；16、第二距离传感器；17、隔热条；18、挡风条；19、连接块；20、连接杆；21、限位片；22、拉簧；23、摆臂；24、转轴；25、轮架；26、滚轮；27、活动板；28、囊体；29、接触面。

具体实施方式

实施例一：

参照图1，一种智能控温低压配电柜，包括壳体1，在壳体1内部装有竖向的支撑板2，支撑板2为导热的板体，电气元件(图中未示出)安装在支撑板2的前表面，在支撑板2的背面沿竖向安装布置有多组温度传感器13，在壳体1后部并位于支撑板2的左侧沿竖向安装有多组抽风扇10，抽风扇10与温度传感器13一一对齐，在壳体1后部并位于支撑板2的右侧沿竖向安装有多组排风扇11，排风扇11与抽风扇10一一对齐，在同一高度位置的抽风扇10和排风扇11归为同一组。

在壳体1上并位于抽风扇10和排风扇11的外侧均设置有透气网12。

该低压配电柜还包括导风机构，导风机构包括导风槽4、导向杆3、丝杆5和电机6，导风槽4的截面形状为“C”形且两端为开口，导风槽4沿横向设置且导风槽4的内部面向支撑板2；导向杆3沿竖向设置且导向杆3的两端分别与壳体1的顶部和底部连接固定；丝杆5沿竖向设置，电机6安装在壳体1上，丝杆5的一端与电机6的输出轴同轴连接，丝杆5的另一端通过转动座7与支撑板2转动连接；在导风槽4的背部设置有导向块8和螺纹块9，导向杆3活动穿过导向块8(即导向块8上开设有通孔，导向杆3从通孔处穿过，图中未示出通孔)，丝杆5与螺纹块9螺纹连接(即螺纹块9内部设置有螺纹孔，丝杆5穿过螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，图中未示出螺纹孔)。

电机6转动时带动丝杆5同步转动，从而能驱动导风槽4沿导向杆3上升或下降。在壳体1内还装有用于检测导风槽4位置的第一距离传感器15。

该低压配电柜还包括控制器。

参照图2，控制器包括主控模块、与各组抽风扇10和排风扇11一一对应的变频驱动模块、电机6驱动模块、通信模块、报警模块、储存模块以及电源模块。其中，变频驱动模块的输入端与主控模块的控制信号输出端连接，变频驱动模块的输出端与同一组的抽风扇10、排风扇11的驱动端连接，通过主控模块向变频驱动模块发送控制信号，可以控制变频驱动模块驱动抽风扇10和排风扇11运转；电机6驱动模块的输入端与主控模块的控制信号输出端连接，电机6驱动模块的输出端与电机6的驱动端连接，通过主控模块向电机6驱动模块发送控制信号，可以控制电机6驱动模块驱动电机6运行；各组温度传感器13的输出端与主控模块的采样信号输入端连接；第一距离传感器15的输出端与主控模块的采样信号输入端连接；通信模块与主控模块的通信端口连接；报警模块与主控模块的I/O端连接；储存模块与主控模块的读写端口连接；电源模块用于向各个模块和传感器供电。

通信模块用于控制器与上位机或云端通信和交换数据。本实施例中的通信模块为WIFI模块，在其他实施例中通信模块可以是Zigbee模块、Lora模块或物联卡模块。

本实施例中的报警模块为声光报警器。

该低压配电柜需要预先进行测试，得到将导风槽4移动至各个区域(本实施例中的“区域”是指同一组抽风扇10和排风扇11竖向跨度覆盖的范围)时导风槽4需要移动的距离值，将获得各组距离值储存到储存模块中。

该低压配电柜的工作原理为：在低压配电柜未开启主动散热时，导风槽4位于其初始位置；在配电柜运行过程中，电气元件产生的热量传导至支撑板2上，使得支撑板2的温度上升，多组温度传感器13对支撑板2上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至主控模块，主控模块将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时，主控模块将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，从而能获知最高温度检测值在支撑板2上对应的区域，进而能获知导风槽4所需移动的距离；随后，主控模块控制电机6带动丝杆5，丝杆5驱动导风槽4移动，在此过程中第一距离传感器15实时检测导风槽4的距离；当导风槽4移动的距离达到对应的距离值时主控模块控制电机6停止，使导风槽4停留在温度最高的区域。

在此状态下当前区域的抽风扇10和排风扇11刚好对准导风槽4两端的开口，导风槽4罩住该温度最高的区域；且当导风槽4移动到温度最高的区域时，主控模块控制该区域的抽风扇10和排风扇11以较高转速运行，而控制其他区域的抽风扇10和排风扇11以较低转速运行。如此可以实现将温度最高区域与其他区域区隔开，并以更大的风量吹过导风槽4内部，对温度最高区域快速散热降温(强力散热)，有效遏制温度最高区域的热量随气流转移至其他部位而影响到其他部位散热降温，同时温度较低区域也通过各组的抽风扇10和排风扇11散热降温(普通模式)，保证低压配电柜整体更高效散热降温；而对于温度较低无需开启主动散热的区域，则其对应的抽风扇10和排风扇11不开启，以起到节能的作用。

本实施例中，导风机构的数量为两组，分别为上导风机构和下下导风机构，上导风机构与下导风机构在竖直方向上上下对称，对应的在壳体1上装有第二距离传感器16，第二距离传感器16用于检测下导风机构的移动距离，第二距离传感器16的输出端与主控模块的采样信号输入端连接。低压配电柜运行时，上下两组导风槽4可以罩住支撑板2上温度较高的两个区域，单独对该两个区域进行强力散热降温，其他区域则以普通模式散热降温。设置两组导风机构可以进一步减少高温区域热量传递至低温区域，增大强力散热作用的区域面积，提升低压配电柜整体散热降温的效率。

如图1所示，本实施例中还在支撑板2的各个区域的背面装有散热器14，温度传感器13装在散热器14上。散热器14可以增加支撑板2的散热面积，提高支撑板2各个区域的散热效率。散热器14的厚度为3mm，导风槽4与支撑板2之间留有缝隙，该缝隙的宽度为3.5mm，以保证导风槽4能够顺利通过各个散热器14，同时又不会使导风槽4罩住的区域与其他区域有过多空气交换。

如图1所示，本实施例中的支撑板2由多组独立的板体组成，相邻板体之间设置有隔热条17。隔热条17可以阻止相邻区域的热量传递，提高区隔散热的效果。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上在导风槽4上增设了挡风机构。

参照图3、图4和图5，挡风机构包括设置在导风槽4内的活动板27，活动板27的一侧通过竖向的转轴24与导风槽4转动连接，使得活动板27可以绕该转轴24摆动，转轴24的两端穿过导风槽4，在导风槽4的顶部和底部对称的设置有摆臂23，摆臂23的一端与转轴24的端部连接固定，使得摆臂23可以在水平面内转动，在摆臂23的前方设置有挡风条18，挡风条18沿导风槽4的长度方向设置。在导风槽4上固定有连接块19，挡风条18上连接有连接杆20，连接杆20沿导风槽4的厚度方向设置，连接杆20活动穿过连接块19并在连接杆20的尾端设置有限位片21，在连接杆20上套设有拉簧22，拉簧22的两端分别与限位片21和连接块19连接。拉簧22用于推挤连接杆20从而带动导风条向后移动(即朝原理支撑板2的方向移动)。

摆臂23的另一端与挡风条18的边缘接触，初始时摆臂23与挡风条18存在夹角，而挡风条18处于缩回状态。

当活动板27在外力作用下摆动时会带动转轴24同步转动，从而驱动摆臂23转动，摆臂23推挤挡风条18，使挡风条18向前伸出(即朝靠近支撑板2的方向移动)，从而可以遮挡导风槽4与支撑板2之间的缝隙，在此过程中拉簧22被拉伸储能。当施加在活动板27上的外力撤去后，拉簧22缩短释能。拉簧22驱动挡风条18缩回，挡风条18推挤摆臂23回转复位。

活动板27、挡风条18、连接杆20均采用轻质材料，且拉簧22的拉力系数较低，使得抽风扇10和排风扇11运行时产生的气流能够驱动活动板27摆动。

本实施例中的低压配电柜，当支撑板2上的某一部位温度较高需要开启主动散热时，主控模块控制导风槽4移动至该区域，随后控制该区域的抽风扇10和排风扇11以较高转速运行，使较强的气流穿过导风槽4，气流驱动活动板27摆动，从而能驱动摆臂23摆动，使挡风条18向前伸出直至与支撑板2接触，从而将导风槽4与支撑板2之间的缝隙堵住，在后续的散热过程中，穿过导风槽4的气流可以使活动板27保持在当前摆动角度，从而能保证挡风条18在散热过程中能可靠封堵缝隙，防止高温区域的热量随气流转移至其他区域，提高区隔散热效果。

主动散热结束时，拉簧22驱动挡风条18、摆臂23和活动板27复位。如此可以实现在导风槽4移动的过程中挡风条18处于缩回状态，不会出现挡风条18与散热器14碰撞的情况；而导风槽4移动到位后启动散热时，挡风条18又能伸出堵住导风槽4与支撑板2之间的缝隙，一举两得。

增设挡风机构后，使得支撑板2上可以配备厚度更大的散热器14，进一步提升配电柜的散热性能。

如图5所示，本实施例中在摆臂23与挡风条18接触的一端设置有滚轮26，滚轮26通过轮架25与摆臂23连接固定，滚轮26的圆周面与挡风条18的边缘接触。摆臂23摆动时，滚轮26会贴着挡风条18滚动，从而能减小摆臂23与挡风条18之间的摩擦力。

实施例三：

参照图6和图7，本实施例在实施例二的基础上，还在挡风条18与滚轮26接触的部位固定有楔形的囊体28且沿着滚轮26的滚动路径囊体28的高度逐渐增大，在囊体28的最高处设置有弧形的接触面29，囊体28内部填充有空气。

本实施例中，由于滚轮26是与囊体28接触，滚轮26在滚动时的噪音较小；且在摆臂23推挤挡风条18伸出的过程中，随着滚轮26滚动，滚轮26挤压囊体28使囊体28内的空气向囊体28最高处汇集，使得接触面29受到气压向外的压力逐渐增大。当挡风条18完全伸出时滚轮26刚好滚动到囊体28的最高处，此时接触面29与滚轮26的侧部接触并能对滚轮26的侧部产生一定大小的反向弹力。当作用于活动板27上的气流减弱或消失后，拉簧22开始驱动挡风条18回缩，而接触面29的弹力可以提供额外的助力，辅助滚轮26回滚，防止摆臂23在回转时出现卡滞。

实施例四：

一种适用于实施例一中的低压配电柜的控温方法，具体为：通过多组温度传感器对支撑板上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至控制器，所述控制器将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时所述控制器将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，从而能获知最高温度检测值在支撑板上对应的区域，进而能获知导风槽所需移动的距离；随后，所述控制器控制电机带动丝杆，所述丝杆驱动导风槽移动，当导风槽移动的距离达到所需值时控制器控制电机停止，使导风槽停留在温度最高的区域；所述控制器控制该区域的抽风扇和排风扇以较高转速运行，而控制其他区域的抽风扇和排风扇以较低转速运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能控温低压配电柜，包括壳体，在壳体内部装有竖向的支撑板，支撑板为导热的板体，电气元件安装在支撑板的前表面，其特征是：所述支撑板的背面沿竖向安装布置有多组温度传感器，所述壳体后部并位于支撑板的左侧沿竖向安装有多组抽风扇，所述抽风扇与温度传感器一一对齐，所述壳体后部并位于支撑板的右侧沿竖向安装有多组排风扇，所述排风扇与抽风扇一一对齐，所述壳体上并位于抽风扇和排风扇的外侧均设置有透气网，该低压配电柜还包括导风机构，所述导风机构包括导风槽、导向杆、丝杆和电机，所述导风槽的截面形状为“C”形且两端为开口，所述导风槽沿横向设置且导风槽的内部面向支撑板；所述导向杆沿竖向设置且导向杆的两端分别与壳体的顶部和底部连接固定；所述丝杆沿竖向设置，所述电机安装在壳体上，所述丝杆的一端与电机的输出轴同轴连接，所述丝杆的另一端与支撑板转动连接，所述导向杆活动穿过导风槽，所述丝杆与导风槽螺纹连接，所述壳体上装有用于检测导风槽移动距离的距离传感器，该低压配电柜还包括用于控制电机、抽风扇和排风扇的控制器，所述温度传感器和距离传感器与控制器连接；所述支撑板的各个区域的背面装有散热器，所述温度传感器装在散热器上，所述导风槽与支撑板之间留有缝隙，所述缝隙的宽度大于散热器的厚度；还包括挡风机构，所述挡风机构包括设置在导风槽内的活动板，所述活动板的一侧通过竖向的转轴与导风槽转动连接，所述转轴的两端穿过导风槽，所述导风槽的顶部和底部对称的设置有摆臂，所述摆臂的一端与转轴的端部连接固定，所述摆臂的前方设置有挡风条，所述挡风条沿导风槽的长度方向设置，所述导风槽上固定有连接块，所述挡风条上连接有连接杆，所述连接杆沿导风槽的厚度方向设置，所述连接杆活动穿过连接块并在连接杆的尾端设置有限位片，所述连接杆上套设有拉簧，所述拉簧的两端分别与限位片和连接块连接，所述摆臂的另一端与挡风条的边缘接触。

2.根据权利要求1所述的智能控温低压配电柜，其特征是：所述摆臂与挡风条接触的一端设置有滚轮，所述滚轮通过轮架与摆臂连接固定，所述滚轮的圆周面与挡风条的边缘接触。

3.根据权利要求2所述的智能控温低压配电柜，其特征是：所述挡风条与滚轮接触的部位固定有楔形的囊体，且沿着滚轮的滚动路径囊体的高度逐渐增大，所述囊体的最高处设置有弧形的接触面，所述囊体内部填充有空气。

4.根据权利要求1所述的智能控温低压配电柜，其特征是：所述支撑板由多组独立的板体组成，相邻板体之间设置有隔热条。

5.根据权利要求1所述的智能控温低压配电柜，其特征是：所述控制器包括主控模块，还包括与主控模块连接的变频驱动模块、电机驱动模块、通信模块、报警模块、储存模块以及电源模块。

6.根据权利要求5所述的智能控温低压配电柜，其特征是：所述通信模块为WIFI模块、Zigbee模块、Lora模块或物联卡模块。

7.一种适用于权利要求1所述的低压配电柜的控温方法，其特征是：通过多组温度传感器对支撑板上各个部位的温度进行检测并将检测结果反馈至控制器，所述控制器将各组温度检测值与预设值进行比较，将温度检测值大于预设值的部位判断为需要开启主动散热的部位；同时所述控制器将大于预设值的温度检测值进行互相比较，确定最高温度检测值，从而能获知最高温度检测值在支撑板上对应的区域，进而能获知导风槽所需移动的距离；随后，所述控制器控制电机带动丝杆，所述丝杆驱动导风槽移动，当导风槽移动的距离达到所需值时控制器控制电机停止，使导风槽停留在温度最高的区域；所述控制器控制该区域的抽风扇和排风扇以较高转速运行，而控制其他区域的抽风扇和排风扇以较低转速运行。