自足式分支电路监控器制造技术

自足式分支电路监控器2具有小的外形规格，其被配置为安装在负载中心1中可用的有限空间，与分支电路断路器10A联合占用在负载中心1内的分支位置槽45。柔性印刷电路板4被包在电流互感器的环形传感器线圈6的外圆周上。电流监控电路15在柔性印刷电路板上形成。监控电路被电气连接到传感器线圈的引线7、9并且由传感器线圈中从分支电路导线里的电流5感应的电流17供电。分支电路导线3A穿过电流互感器的中心。发射器22是柔性印刷电路板的一部分，发送监控的电流数据到其他位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术一般涉及负载中心。专利技术背景为了创建智能电网基础设施以更好地管理能源，监控和测量在消费的各个点、在家庭、在营业场所、以及在工业场所的能量需求将是必要的。在家庭、企业和工厂中的电力分配的焦点是负载中心，在负载中心，分支电路利用占用负载中心内的分支位置槽的分支电路断路器进行组织，并且通过断路器连接到引入的主电源总线。负载中心是安装监控和测量能量需求的功能的一个位置。在家庭、企业和工厂中能量监控设备的普遍安装设备必须简单、实用、而且不贵。在现有技术中，分支电路监控系统需要电流传感电路安装在每个单独的分支电路线上并且将电源接线到每个传感电路。这样的解决方案既不简单实用也不便宜。专利技术概述本专利技术提供简单、实用、并且价格相对低廉的设备来转换在家庭、企业或工厂中的负载中心，以实现对智能电网基础设施的能量监控。本专利技术不需要外部布线来为其操作供电，并且不需要修改或到负载中心中的分支电路断路器的连接。相反，自足式分支电路器监控器穿线于负载中心中的每个将被监控的分支电路的负载导线上。该自足式分支电路监控器具有小的外形规格，以使能够安装在负载中心中可用的有限空间，例如在布线槽里或在分支位置槽里。该自足式分支电路监控器包括电流互感器，典型的是围绕高磁导率环形磁芯缠绕成环形线圈的磁导线的传感器线圈。包在环形线圈的外圆周上的是柔性印刷电路板。监控电路在柔性印刷电路板上形成，并被连接到来自传感器线圈的引线。分支电路导线已经通过环形磁芯的中心。监控电路的操作是由传感器线圈中从分支电路导线里所监控的负载电流感应的电流供电。监控电路包括整流器，其在操作的第一阶段期间利用传感器线圈中感应的电流给电容器充电。在监控电路内的电压调节器检测何时电容器已被充电成足以转变到操作的第二阶段。在操作的第二阶段中，操作功率从充电的电容器被供给到监控电路中的微控制器、模拟-数字(A/D)转换器、编码器和发射器。在操作的第二阶段，只要足够的电荷持续存在于电容器中，充当电流测量装置的A/D转换器就采样传感器线圈中感应的电流，该电流的大小与被监控的负载电流的大小有关。A/D转换器输出表示被监控的负载电流的大小的数值。当在电容器上存在足够的电荷时，编码器编码表示被监控的负载电流的大小的数值以及发射器将该数值传输到可位于负载中心的接收器。传输的数值提供表征在相关的分支电路中所感测的负载电流的信息。该信息可以被用于设置警报、分析能量消耗、存储以供将来使用、或传输到智能电网。该自足式分支电路监控器不需要带来成本的电源电压连接件，在狭窄空间里不需要额外导线、具有最小的安装成本、安装过程中最小化的潜在错误、和最小的产品成本。因为没有端子或裸露的导线，自足式分支电路监控器可以被实现为高度鲁棒性的并且基本上不受电噪声源的影响。该自足式分支电路监控器可以比竞争方法有较低的成本，因为低电压和电流使用非常小的芯片尺寸的半导体装置和非常小的组件。附图简述在如下简要描述的附图中描绘了本专利技术的示例实施例：图1A示出了本专利技术的基本组成部件，显示了包括具有环形线圈和高磁导率环形磁芯的电流互感器的自足式分支电路监控器。图1B示出图1A中所示的本专利技术的示例实施例，显示了具有被包在环形线圈的外圆周上的柔性印刷电路板的自足式分支电路监控器。监控电路显示为在柔性印刷电路板上，并连接到来自传感器线圈的引线。分支电路导线被显示为通过环形磁芯的中心。图1C示出图1B所示的本专利技术的示例实施例，显示了封装在具有方便电流测量信息传输的传输孔的两件式壳体中的自足式分支电路监控器。图2示出本专利技术的示例实施例，显示了自足式分支电路监控器具有小的外形规格，以能够安装在负载中心的布线槽或负载中心的分支位置槽。多个分支电路断路器被显示于负载中心内，每个电路断路器的负载电流由位于负载中心的布线槽中的相应的自足式分支电路监控器监控。图3示出了本专利技术的示例实施例，显示了自足式分支电路监控器中的柔性印刷电路板和示例监控电路。示例实施例的详细描述本专利技术提供简单、实用、并且价格相对低廉的设备来转换在家庭、企业或工厂中的负载中心，以实现对智能电网基础设施的能量监控。本专利技术不需要外部布线来为其操作供电，并且不需要修改或到负载中心中的分支电路断路器的连接。相反，自足式分支电路监控器穿线于在负载中心内的每个将被监控的分支电路的负载导线上。该自足式分支电路监控器具有小的外形规格，以使能够安装在负载中心内可用的有限空间，例如在布线槽或分支位置槽中。自足式分支电路监控器可容易地加装在负载中心中的分支电路导线上。图1A示出本专利技术的示例实施例，显示了自足式分支电路监控器2，其作为具有环形传感器线圈6和高磁导率环形磁芯11的电流互感器13。传感器线圈6可以是围绕高磁导率环形磁芯11缠绕成环形线圈，形成环形的电流互感器的磁导线。环形磁芯11使得分支电路导线3A穿过环形磁芯中心。环形磁芯11可以由具有高磁导率的铁磁材料如硅钢或高磁导率的铁氧体制成。图1B示出图1A中所示的本专利技术的示例实施例，显示了具有被包在环形线圈11的外圆周上的柔性印刷电路板4的自足式分支电路监控器2。监控电路15被显示为在柔性印刷电路板4上形成，并连接到传感器线圈6的引线7和9。分支电路导线3A被显示为穿过环形磁芯11的中心。柔性印刷电路板4包括具有沉积于其上的导电线的柔性基板。柔性印刷电路板4具有至少一个组件——附接到柔性基板并且由导电线电气互连的监控电路15。柔性印刷电路板4的柔性基板在它的背部上具有粘合剂涂层以把柔性印刷电路板4固定到环形线圈11的外周。示例柔性印刷电路板4可以由在一面或两面具有薄铜层的聚酰亚胺薄片组成。薄铜层可用所期望的导线模式遮蔽，然后通过光刻技术进行蚀刻以除去铜的未遮蔽区，留下遮蔽物下方的铜导线。铜导线可以与接触垫端接。监控电路15可以被体现为大规模集成(LSI)电路芯片，其具有低熔点焊料组成的在其下侧的接触电极。例如，LSI芯片的接触电极可以与在聚酰亚胺片上的导线的接触垫对准，并通过加热组件到低熔点焊料的熔化温度来接合。粘合剂涂层可以涂在柔性印刷电路板4的背部以把柔性印刷电路板4固定到环形线圈11的外圆周。图1C示出图1B所示的本专利技术的示例实施例，显示了封装在壳体46中的自足式分支电路监控器2。示例壳体46可以是两件式壳体，其包括两个杯形端部——第一覆盖部分49A和第二覆盖部分4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在负载中心内的自足式分支电路监控器，包括：由围绕环形磁芯缠绕成环形线圈的导线形成的传感器线圈，所述环形磁芯使得分支电路导线穿过所述环形磁芯的中心；柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板包在所述环形线圈的外圆周上；以及监控电路，所述监控电路在所述柔性印刷电路板上形成，所述监控电路电气连接到所述传感器线圈的引线，所述监控电路的操作由所述传感器线圈中从所述分支电路导线中的电流感应的电流供电，所述监控电路被配置为使用操作功率来对所述传感器线圈中感应的电流进行采样作为所述分支电路导线中的电流的测量值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在负载中心内的自足式分支电路监控器，包括：
由围绕环形磁芯缠绕成环形线圈的导线形成的传感器线圈，所述环形
磁芯使得分支电路导线穿过所述环形磁芯的中心；
柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板包在所述环形线圈的外圆周上；
以及
监控电路，所述监控电路在所述柔性印刷电路板上形成，所述监控电
路电气连接到所述传感器线圈的引线，所述监控电路的操作由所述传感器
线圈中从所述分支电路导线中的电流感应的电流供电，所述监控电路被配
置为使用操作功率来对所述传感器线圈中感应的电流进行采样作为所述
分支电路导线中的电流的测量值。
2.根据权利要求1所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
其中所述自足式分支电路监控器被封装在壳体里，所述壳体提供适于
分支电路导线电压的爬电距离。
3.根据权利要求2所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
在所述监控电路中的发射器，所述发射器被配置为发送表示所述分支
电路导线中测得的电流值的信号；以及
在所述壳体中的传输孔，所述传输孔与所述发射器对准并且被配置为
促进所述发射器发射的信号的传输。
4.根据权利要求1所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
其中所述柔性印刷电路板具有和所述柔性印刷电路板上的所述监控
电路电气互连的导电线，以及在所述柔性印刷电路板的背部把所述柔性印
刷电路板固定到所述环形线圈的外圆周的粘合剂涂层。
5.根据权利要求1所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，

\t还包括：
其中所述自足式分支电路监控器具有小的外形规格，以能够安装在所
述负载中心中可用的有限空间中，例如安装在布线槽里或在分支位置槽里。
6.根据权利要求1所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
整流器，其被耦合到所述传感器线圈的所述引线；
电容器，其被耦合到所述整流器，所述电容器在操作模式的第一阶段
期间由所述传感器线圈中感应的电流充电；
电压调节器，其被耦合到所述电容器，所述电压调节器被配置为感测
何时所述电容器被充电到阈值，所述阈值表明向操作的第二阶段的转变，
在所述第二阶段中，所述电容器提供操作功率给在所述自足式分支电路监
控器里的组件，所述组件被配置为使用所述操作功率来对所述传感器线圈
中感应的电流进行采样作为所述分支电路导线中的电流的测量值。
7.根据权利要求6所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
电流测量装置，其在所述第二阶段期间被耦合到所述电压调节器以从
其获得操作功率，并且所述电流测量装置在所述第二阶段期间被耦合到所
述整流器以对所述传感器线圈中感应的电流进行采样，所述电流测量装置
被配置为输出表示所述分支电路导线中的电流的大小的值。
8.根据权利要求7所述的在负载中心内的自足式分支电路监控器，
还包括：
发射器，所述发射器在所述第二阶段期间被耦合到所述电压调节器以
从其获得操作功率，并且所述发射器被耦合到所述电流测量装置，所述发
射器被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫·M·米莱德，
申请(专利权)人：施耐德电气美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US