具有綜合電力監(jiān)測的電源連接器

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。

      電力測量通常被用于監(jiān)測通過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)備的使用為各個用戶分配能耗成 本。

      環(huán)境監(jiān)測特別是溫度監(jiān)測，可以用來識別正常和異常運(yùn)行狀態(tài)。連續(xù)的測量能夠 識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)，用戶可以通過定期手動掃描溫度來檢測連接溫度。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)之前為用戶提供預(yù)測性的或 預(yù)防性的警報(bào)。

      在一個實(shí)施例中，本申請?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，傳感器配置為感測溫度。在一些實(shí) 施例中，傳感器配置為感測電壓。

      在另一個實(shí)施例中，本申請?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。

      在又另一個實(shí)施例中，本申請?zhí)峁┝艘环N感測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；通過變壓器感測電流；以及通過傳感器感測特性。

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

附圖說明

      圖1是根據(jù)本申請一實(shí)施例的電力系統(tǒng)的框圖。

      圖2是根據(jù)本申請一些實(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)本申請一些實(shí)施例的圖8的觸頭變壓器模塊在沒有觸頭情況下的透視 圖。

      圖12是根據(jù)本申請一些實(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)本申請一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架在沒有蓋的情況下的前透視圖。

      圖15是根據(jù)本申請一些實(shí)施例的圖4的觸頭支架在沒有蓋的情況下的前透視圖。

      圖16是根據(jù)本公開的另一實(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)解釋本申請的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本申請并不限于將其應(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上的一個或多個電源端子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上的一個或多個第二電源端子。盡管被示出為具有四個 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，例如一個電源端 子和一個第二電源端子、兩個電源端子和兩個第二電源端子、三個電源端子和三個第二電 源端子、四個電源端子和四個第二電源端子、五個電源端子和五個第二電源端子，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、一個或多個連接器觸頭310、一個或多個觸頭芯315、 一個或多個變壓器繞組320、一個或多個傳感器325，以及電子組件330和天線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的各個部件。一個或多個連接器觸頭 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感測通過 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來監(jiān)測三相電 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 比線性繞組。通過沿相應(yīng)芯315的長度展開變壓器繞組320，可以在不超過觸頭支架200的可 用幾何結(jié)構(gòu)約束的情況下精確地感測電流。接觸在觸頭支架200的殼體300內(nèi)的CT模塊400 的量對應(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，其具有用來裝配在芯315周圍和/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 括觸頭開口405和纏繞引導(dǎo)肋條410。觸頭開口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，一個或多個傳感器325配置為感測 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或任何類似傳感器。

      圖13示出了根據(jù)本申請一些實(shí)施例的CT模塊400。在此類實(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。

      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335。如 圖所示，在一些實(shí)施例中，電子組件330和天線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。 在此類實(shí)施例中，附加傳感器可以包括配置為感測連接器芯中央溫度的附加溫度傳感器。 另外在此類實(shí)施例中，附加傳感器可以感測觸頭支架200的一個或多個不同點(diǎn)的溫度。另外 在此類實(shí)施例中，附加傳感器可以包括用于感測觸頭支架200外部溫度的環(huán)境溫度傳感器。

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

      圖16和圖17示出了根據(jù)本申請另一實(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)或周圍。在此類實(shí)施例中，所述偏置變壓器繞 組500可以是羅戈夫斯基(Ragowski)螺旋線圈或偏置繞組環(huán)形線圈。此類實(shí)施例可以使CT 模塊400能夠放置到通常對于完整變壓器繞組而言過小的幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)。

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