具有綜合電力監(jiān)測(cè)的電源連接器

技術(shù)領(lǐng)域

      實(shí)施例涉及電源連接器。

發(fā)明內(nèi)容

      電源連接器在電源和負(fù)載之間提供連接。

      電力測(cè)量通常被用于監(jiān)測(cè)通過(guò)電源連接器連接的設(shè)備的電力消耗。在一些情況 下，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電力消耗的能力使操作員能夠基于設(shè)備的使用為各個(gè)用戶(hù)分配能耗成 本。

      環(huán)境監(jiān)測(cè)特別是溫度監(jiān)測(cè)，可以用來(lái)識(shí)別正常和異常運(yùn)行狀態(tài)。連續(xù)的測(cè)量能夠 識(shí)別超出可接受范圍的運(yùn)行參數(shù)變化，使得觸發(fā)警報(bào)以通知操作員該狀態(tài)。在缺少這種能 力時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)定期手動(dòng)掃描溫度來(lái)檢測(cè)連接溫度。此外，數(shù)據(jù)分析以及了解正常的運(yùn) 行參數(shù)有助于在由于環(huán)境或安裝異常所引起的潛在故障出現(xiàn)之前為用戶(hù)提供預(yù)測(cè)性的或 預(yù)防性的警報(bào)。

      在一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電源連接器，其包括觸頭和觸頭芯。觸頭配置 為將電源電連接至負(fù)載。觸頭芯配置為收容觸頭。觸頭芯包括配置為感測(cè)電流的變壓器繞 組和配置為收容傳感器的傳感器狹槽。在一些實(shí)施例中，傳感器配置為感測(cè)溫度。在一些實(shí) 施例中，傳感器配置為感測(cè)電壓。

      在另一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電源連接器，其包括套管和位于套管內(nèi)的 觸頭支架。觸頭支架包括觸頭變壓器模塊，所述觸頭變壓器模塊具有連接器觸頭、觸頭芯以 及變壓器繞組。

      在又另一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N感測(cè)電源連接器各種特性的方法。所述 方法包括：提供圍繞觸頭芯的變壓器繞組；提供鄰近觸頭芯的傳感器狹槽，所述傳感器狹槽 配置為收容傳感器；通過(guò)變壓器感測(cè)電流；以及通過(guò)傳感器感測(cè)特性。

      通過(guò)參考詳細(xì)描述和附圖，本申請(qǐng)的其它方面將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

      圖1是根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的電力系統(tǒng)的框圖。

      圖2是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖1的電力系統(tǒng)的電源連接器的透視圖。

      圖3是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖2的電源連接器的觸頭支架的分解視圖。

      圖4是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖2的電源連接器的觸頭支架的透視圖。

      圖5是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架的局部展示圖。

      圖6是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架的剖視圖。

      圖7是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架的頂視圖。

      圖8是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架的觸頭變壓器模塊的透視圖。

      圖9是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖8的觸頭變壓器模塊的另一透視圖。

      圖10是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖8的觸頭變壓器模塊的頂視圖。

      圖11是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖8的觸頭變壓器模塊在沒(méi)有觸頭情況下的透視 圖。

      圖12是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖11的觸頭變壓器模塊的側(cè)透視圖。

      圖13是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖8的包括遮蔽板的觸頭變壓器模塊的透視圖。

      圖14是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架在沒(méi)有蓋的情況下的前透視圖。

      圖15是根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架在沒(méi)有蓋的情況下的前透視圖。

      圖16是根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例的變壓器繞組的頂視圖。

      圖17是根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的包括圖17的變壓器的觸頭支架的頂視圖。

具體實(shí)施方式

      在詳細(xì)解釋本申請(qǐng)的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)并不限于將其應(yīng)用于以 下描述中所闡述的或附圖中所示出的構(gòu)造細(xì)節(jié)和部件的設(shè)置。本申請(qǐng)能夠使用其它實(shí)施例 并且能夠按照各種方式實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。

      圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的電力系統(tǒng)100。電力系統(tǒng)100包括電源105、負(fù) 載110、電源連接器或連接器115，以及電源電纜120。在一些實(shí)施例中，電源105為單相電源， 其輸出在約100伏交流至約240伏交流范圍內(nèi)的電壓。在其它實(shí)施例中，電源105為三相電 源，其輸出在約208伏交流至約600伏交流范圍內(nèi)的電壓。負(fù)載100可以是配置為收容電力的 電氣設(shè)備或系統(tǒng)。

      圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的連接器115。電源連接器115配置為在電源105和 負(fù)載110之間提供電氣連接。連接器115可以配置為處理20安培、30安培、60安培、100安培 等。如圖所示，連接器115包括觸頭支架200和套管連接器205。觸頭支架200包括位于觸頭支 架200的第一端215上的一個(gè)或多個(gè)電源端子210。盡管并未示出，觸頭支架200可以進(jìn)一步 包括位于觸頭支架200的第二端220上的一個(gè)或多個(gè)第二電源端子。盡管被示出為具有四個(gè) 電源端子210，連接器115可以包括任意數(shù)量的電源端子和第二電源端子，例如一個(gè)電源端 子和一個(gè)第二電源端子、兩個(gè)電源端子和兩個(gè)第二電源端子、三個(gè)電源端子和三個(gè)第二電 源端子、四個(gè)電源端子和四個(gè)第二電源端子、五個(gè)電源端子和五個(gè)第二電源端子，等等。在 一些實(shí)施例中，電源端子210電連接至負(fù)載110而第二電源端子電連接至電源105。

      圖3至圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的觸頭支架200。如圖3的分解視圖中所 示，觸頭支架200包括殼體300、蓋305、一個(gè)或多個(gè)連接器觸頭310、一個(gè)或多個(gè)觸頭芯315、 一個(gè)或多個(gè)變壓器繞組320、一個(gè)或多個(gè)傳感器325，以及電子組件330和天線(xiàn)335。殼體300 由非導(dǎo)電材料形成，例如但不限于塑料材料。蓋305同樣由非導(dǎo)電材料形成，例如但不限于 塑料材料。殼體300與蓋305相結(jié)合，容納觸頭支架200的各個(gè)部件。一個(gè)或多個(gè)連接器觸頭 310在電源端子210和第二電源端子之間提供電氣連接。觸頭芯315配置為收容相應(yīng)的連接 器觸頭310。觸頭芯315包括集成到觸頭芯315內(nèi)的變壓器繞組320。變壓器繞組320感測(cè)通過(guò) 相應(yīng)連接器觸頭310的電流。在一些實(shí)施例中，可以利用兩組變壓器繞組320來(lái)監(jiān)測(cè)三相電 源。

      圖8至圖10示出了觸頭變壓器(CT)模塊400，其包括觸頭310、觸頭芯315以及變壓 器繞組320。如圖所示，觸頭芯315收容相應(yīng)的觸頭310。另外，如圖所示，變壓器繞組320集成 到(例如，包裹)觸頭芯315。在一些實(shí)施例中，變壓器繞組320是圍繞相應(yīng)芯315卷繞的高匝 比線(xiàn)性繞組。通過(guò)沿相應(yīng)芯315的長(zhǎng)度展開(kāi)變壓器繞組320，可以在不超過(guò)觸頭支架200的可 用幾何結(jié)構(gòu)約束的情況下精確地感測(cè)電流。接觸在觸頭支架200的殼體300內(nèi)的CT模塊400 的量對(duì)應(yīng)于觸頭支架200的電源端子的量。在其它實(shí)施例中，變壓器繞組320可以是磁芯繞 組，其具有用來(lái)裝配在芯315周?chē)?或在殼體200中的特定幾何結(jié)構(gòu)。

      圖11和圖12示出了在沒(méi)有觸頭310時(shí)的CT模塊400。如圖所示，CT模塊400進(jìn)一步包 括觸頭開(kāi)口405和纏繞引導(dǎo)肋條410。觸頭開(kāi)口405配置為收容觸頭310。纏繞引導(dǎo)肋條410可 以用于引導(dǎo)變壓器繞組320。

      如圖8至圖12中所示，CT模塊400進(jìn)一步包括傳感器狹槽415。傳感器狹槽415配置 為將相應(yīng)傳感器325聯(lián)接至CT模塊400。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器325配置為感測(cè) 電源105和負(fù)載110之間的電壓和/或觸頭310的溫度。如圖所示，在一些實(shí)施例中，傳感器 325是配置成聯(lián)接到CT模塊400的傳感器狹槽415的夾子。在一些實(shí)施例中，傳感器325為熱 敏電阻、熱電偶、RTD或任何類(lèi)似傳感器。

      圖13示出了根據(jù)本申請(qǐng)一些實(shí)施例的CT模塊400。在此類(lèi)實(shí)施例中，CT模塊400包 括遮蔽板420。遮蔽板420覆蓋變壓器繞組320。在一些實(shí)施例中，遮蔽繞組320可改進(jìn)電流感 測(cè)。

      圖14和圖15示出了包含在觸頭支架200的殼體300內(nèi)的電子組件330和天線(xiàn)335。如 圖所示，在一些實(shí)施例中，電子組件330和天線(xiàn)335位于CT模塊400之間，并且由此位于觸頭 310之間。這樣的布置可以在提供到變壓器繞組320和傳感器325的簡(jiǎn)易連接的同時(shí)消除干 擾。在一些實(shí)施例中，除了傳感器325之外，電子組件330可以包括或者連接至附加傳感器。 在此類(lèi)實(shí)施例中，附加傳感器可以包括配置為感測(cè)連接器芯中央溫度的附加溫度傳感器。 另外在此類(lèi)實(shí)施例中，附加傳感器可以感測(cè)觸頭支架200的一個(gè)或多個(gè)不同點(diǎn)的溫度。另外 在此類(lèi)實(shí)施例中，附加傳感器可以包括用于感測(cè)觸頭支架200外部溫度的環(huán)境溫度傳感器。

      在所示實(shí)施例中，天線(xiàn)335從電子組件330沿殼體300的外壁布線(xiàn)。在一些實(shí)施例 中，天線(xiàn)335可以通過(guò)支撐肋條的一個(gè)或多個(gè)狹槽和/或鄰近外壁的孔保持在適當(dāng)位置。天 線(xiàn)335可以是雙極型天線(xiàn)、環(huán)形天線(xiàn)、平坦芯片天線(xiàn)或任何其它已知天線(xiàn)。天線(xiàn)335配置為無(wú) 線(xiàn)地傳輸觸頭支架200的各種特性。例如，天線(xiàn)335可以無(wú)線(xiàn)地傳輸觸頭支架200的電流、電 壓和溫度。在一些實(shí)施例中，特性被無(wú)線(xiàn)地傳輸至一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備。在一些實(shí)施例中， 不用天線(xiàn)335或者除了天線(xiàn)335之外，觸頭支架200可以包括輸入/輸出端口。在此類(lèi)實(shí)施例 中，以上所述的各種特性可以通過(guò)物理聯(lián)接傳輸。

      圖16和圖17示出了根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例的偏置變壓器繞組500。如圖所示，所述 偏置變壓器繞組500可以集成到CT模塊400內(nèi)或周?chē)?。在此?lèi)實(shí)施例中，所述偏置變壓器繞 組500可以是羅戈夫斯基(Ragowski)螺旋線(xiàn)圈或偏置繞組環(huán)形線(xiàn)圈。此類(lèi)實(shí)施例可以使CT 模塊400能夠放置到通常對(duì)于完整變壓器繞組而言過(guò)小的幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)。

      因此，除了其它方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N經(jīng)改進(jìn)的用于感測(cè)電源連接器的各種特 性的方法和系統(tǒng)。本申請(qǐng)的各種特征和優(yōu)點(diǎn)在所附權(quán)利要求書(shū)中闡明。