连接系统、吊耳连接器和电路断路器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及连接系统、吊耳连接器和电路断路器系统。本实用新型的一个目的是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。根据本实用新型的一个方面，提供一种用于在电路断路器处将替代能量电源线电连接至电力公司电源线的连接系统。该连接系统包括：卡环，卡环可以电连接至替代能量电源线的远侧端部，卡环具有通过其中的孔口；螺钉，螺钉通过卡环中的孔口；接触环，接触环容纳在螺钉周围；以及保持环，保持环能够保持接触环抵靠卡环以使得螺钉和卡环彼此电接触。本实用新型的有益效果之一是电路断路器设计可以用于现有的断路器箱中，并且不需要安装新的断路器箱。
【专利说明】连接系统、吊耳连接器和电路断路器系统
[0001]相关申请
[0002]本实用新型要求2014年11月13日提交的美国临时专利申请62/079，417、2015年I月19日提交的62/105，099、2015年3月10日提交的62/130，815以及2015年6月26日提交的62/185，369的优先权。所有美国临时专利申请的标题都是"Circuit Breakers ForBackfeeding Photovoltaic Arrays And Other Alternative Energy Sources ThroughMain Breaker Boxes〃并且为了所有目的将它们的全部通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本实用新型涉及使光伏阵列能够直接接线到主断路器箱中的系统。
【背景技术】
[0004]当诸如光伏阵列的替代能量源安装在房主的屋顶上时，每当由光伏阵列产生的电力大于房主需要时为所产生的电力提供回流到电力公司(utility)的通路通常是非常重要的。由于净计量管辖区域允许房主通过将他们产生的电力卖回到电力公司赚钱，因此这在净计量管辖区域中尤其重要。
[0005]可惜的是，通过主断路器断路器箱中的电路断路器将来自光伏阵列的电力反馈回去会引起问题。具体地，在高电流消耗周期期间，光伏阵列的电力可能使断路器箱的汇流条过载。汇流条具有最大安培数额定值，当超过该安培数额定值时会损坏汇流条。因此，从电力公司和光伏阵列两者馈送到汇流条中的组合电力可能超过汇流条额定值。
[0006]还有对可以反馈到电力公司的电力量施加限制的各种国家、州和市的电气准则和规则。例如，由许多州采用的2008美国国家电气规程的章节690.64 (B) (2)要求向汇流条或者导体提供电力的电路中的过电流设备的安培额定值的总和不应该超过汇流条或者连接器的额定值的120%。由于这些限制，因此具有替代能量系统的房主通常不能使用那些系统来满足他们的负载要求并且还可能需要限制他们的系统反馈到电力公司的电力量。
[0007]这个问题的一个解决方案是用具有较高安培数额定值的汇流条的新箱升级(SP，替代)整个断路器箱。然而，该方法增加了光伏系统安装的成本和时间并且在许可批准中。太阳能安装者(和房主)通常由于中断而不想安装新的断路器箱。另一个方法是在单独的辅助断路器箱中为光伏阵列安装电路断路器。该方法的问题是安装辅助断路器箱(仅专用于光伏阵列)的成本和安装该辅助子面板断路器箱需要的额外空间两者。
[0008]使汇流条过载的问题的另一个现有解决方案是在断路器箱的汇流条的相对端处安装电力公司输入断路器和太阳能输入断路器(即，在两个断路器之间接线建筑物的实际负载)。这防止来自电力公司和光伏系统的电流累加和使汇流条过载。作为替代，传送至建筑物实际负载的电流分成从光伏阵列穿过汇流条一个部分的电流和从电力公司干线穿过汇流条另一个部分的电流。可惜的是，该方法的问题是两个电力断路器远离汇流条端部的任何疏忽的重新安置都可能导致建筑物负载没有安置在电力公司与光伏输入之间的情况，该情况可能使汇流条过载。简而言之，该方法依赖安装者最初正确地接线断路器箱，并且在它们的安装之后不重新安置断路器。在稍后的时间由电工意外重新安置断路器可能是有问题的。另外，尽管该解决方案在大多数规程下都是可接受的，但是光伏系统断路器的最大安培数仍然会受2008美国国家电气规程的章节690.84(B) (2)中的120%规则限制。
[0009]过载汇流条的另一个解决方案涉及专门设计的断路器。它可以充当供应侧线路分支，其中来自电力公司干线和光伏系统的电力对断路器进行单独的附接。然后，电力可以从光伏系统通过断路器的内部连接流到电力公司干线而不需要断路器箱汇流条的参与。这种系统的示例是由Q-Factory 33销售的商标为B3 BYPASS的断路器系统。B3 Bypass断路器系统在电力公司干线与汇流条之间具有第一断路器，以及在光伏系统与电力公司干线之间具有第二断路器。B3断路器系统的一个限制是它要求单个壳体内有两个内部电路断路器。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的一个目的是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。
[0011]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于在电路断路器处将替代能量电源线电连接至电力公司电源线的连接系统，其中，所述连接系统包括:卡环，所述卡环可以电连接至所述替代能量电源线的远侧端部，所述卡环具有通过其中的孔口；螺钉，所述螺钉通过所述卡环中的所述孔口 ；接触环，所述接触环容纳在所述螺钉周围；以及保持环，所述保持环能够保持所述接触环抵靠所述卡环以使得所述螺钉和所述卡环彼此电接触。
[0012]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述螺钉具有在其周围通过的凹槽，以及其中所述保持环的内表面容纳到所述螺钉中的所述凹槽中。
[0013]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述螺钉具有中间部分，所述中间部分具有大于所述卡环中的所述孔口的直径的直径。
[0014]根据本实用新型的一个优选实施例，其中当所述螺钉已从所述电路断路器移除时，所述保持环保持所述螺钉和所述卡环紧固在一起。
[0015]根据本实用新型的一个优选实施例，其中当旋转所述螺钉时，所述保持环和所述接触环保持所述螺钉和所述卡环电接触。
[0016]根据本实用新型的一个优选实施例，所述连接系统还包括电路断路器，其中所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器，以及其中所述电力公司电源线和所述螺钉两者都容纳到所述接受器中。
[0017]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述螺钉具有通过所述卡环中的所述孔口容纳的狭窄端部。
[0018]根据本实用新型的一个优选实施例，其中当所述螺钉通过所述卡环中的所述孔口时，所述凹槽安置在所述卡环中的所述孔口之上。
[0019]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述保持环的内表面容纳到所述凹槽中。
[0020]根据本实用新型的一个优选实施例，所述系统还包括安置在所述螺钉组件之上的搭锁保护盖。
[0021]根据本实用新型的另一个方面，提供一种用于在电路断路器处将替代能量电源线电连接至电力公司电源线的连接系统，其中，所述连接系统包括:卡环，所述卡环的尺寸设计为电连接到所述替代能量电线的远侧端部上，所述卡环具有通过其中的孔口；可容纳到所述电路断路器中的接受器中的第一螺钉，用于将电力公司电力线固定到所述电路断路器中；以及可容纳到所述第一螺钉中的第二螺钉，所述第二螺钉通过所述卡环中的所述孔口并且进入所述第一螺钉中，其中所述第二螺钉将所述卡环固定到所述第一螺钉上。
[0022]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述第二螺钉嵌套到所述第一螺钉中。
[0023]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述第一螺钉具有用于将螺钉起子或者所述第二螺钉容纳在其中的上凹口。
[0024]根据本实用新型的一个优选实施例，其中当旋转所述第二螺钉时，所述第一螺钉和所述第二螺钉保持电接触。
[0025]根据本实用新型的一个优选实施例，所述连接系统还包括电路断路器，其中所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器，以及其中所述电力公司电源线和所述第一和第二螺钉全部都容纳到所述接受器中。
[0026]根据本实用新型的另一个方面，提供一种用于将替代能量电线电连接至电力公司电源线的吊耳连接器，其中，所述吊耳连接器包括:
[0027]第一端部，所述第一端部的尺寸设计为围绕所述替代能量电线的端部包裹并且卷曲到所述替代能量电线上，以及
[0028]第二端部，所述第二端部的尺寸设计为部分地围绕所述电力公司电源线的端部包裹并且与所述电力公司电源线的所述端部一起容纳到接受器中。
[0029]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述吊耳连接器的所述第二端部部分地围绕所述电力公司电源线的所述端部的顶侧包裹。
[0030]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述吊耳的所述第一端部的尺寸设计为围绕比所述吊耳的所述第二端部小的电线包裹。
[0031]根据本实用新型的另一个方面，提供一种用于将替代能量系统连接至主断路器箱的电路断路器系统，其中，所述电路断路器系统包括:电路断路器，所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器；以及吊耳连接器，所述吊耳连接器用于将替代能量电线电连接至所述电力公司电源线，其中所述吊耳连接器包括将所述替代能量电线电连接至所述电力公司电源线的绝缘穿刺连接器组件。
[0032]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述绝缘穿刺连接器组件紧挨着所述电路断路器安置。
[0033]本系统提供了各种电机械解决方案，其中来自光伏阵列的电力输入线路(或者任何其它替代能量源，包括但不限于，风、电池、电力发电机或者任何其它形式的可再生或者非再生能量，包括气体发生器)和来自电力公司的电力输入线路连接在一起并且馈送到相同电路断路器中。因此，来自光伏阵列的电力可以在不穿过安装电路断路器的电面板的汇流条的情况下反馈到电力公司(当由光伏阵列产生的电力大于房主需要时)。
[0034]本系统的优点是电路断路器设计可以用于现有的断路器箱中，并且不需要安装新的断路器箱。另一个优点是它使用与其替代的标准电力公司电路断路器相同的脱扣电流，而不需要升级汇流条以适应较高电流电平。还有另一个优点是它非常小并且适配在常规安装的断路器箱内。
[0035]在一个实施例中，提供了用于将替代能量源连接至主断路器箱的系统。该系统可以包括具有电路断路器，该电路断路器用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器，以及用于将替代能量电线电连接至电力公司电源线的线路分支螺钉组件。线路分支连接器可以具有尺寸设计为电连接到替代能量电线的远侧端部上的卡环以及通过卡环中的孔口的螺钉。接触环可以容纳在螺钉周围。保持环可以保持接触环抵靠卡环以使得螺钉和卡环彼此电接触。该设计的优点是当旋转螺钉时可以维持螺钉与卡环之间的电接触。因此，松开螺钉不需要减少螺钉与卡环之间的电接触。
[0036]在其它实施例中，一对嵌套的螺钉用于将电力公司和光伏电源线路连接在一起。该实施例的优点是可以松开并且移除第二螺钉而不需要同时松开第一螺钉。因此，当第一螺钉保持电力公司电线牢固地就位在电路断路器中时，可以松开第二螺钉以移除光伏电线。
[0037]在其它实施例中，提供了用于用电路断路器将光伏阵列连接至主断路器箱的系统，该电路断路器具有用于将电力公司和光伏电力线容纳在其中的第一和第二接受器。两个接受器可以彼此电通信。第一和第二接受器可以在主壳体的相同端部处并且大小设计为容纳不同标准的电源线。
[0038]本实用新型的另外的实施例提供吊耳连接器，该吊耳连接器包括将光伏电源线电连接至电力公司电源线的绝缘穿刺连接器组件。
【附图说明】
:
[0039]图1A是根据本实用新型实施例移除其保护罩的电路断路器的透视图。
[0040]图1B是根据本实用新型实施例安装有保护罩的图1A的设备的透视图。
[0041]图1C是根据本实用新型实施例保护罩部分搭锁的图1A的设备的透视图。
[0042]图1D是根据本实用新型实施例的保护罩的顶部透视图。
[0043]图1E是根据本实用新型实施例的保护罩的底部平面图。
[0044]图2A是根据本实用新型实施例容纳到图1A至图1E的电路断路器中的线路分支的分解透视图。
[0045]图2B是根据本实用新型实施例图2A的线路分支的装配视图。
[0046]图2C示出了根据本实用新型实施例在插入到电路断路器中之前的图2A和2B的线路分支。
[0047]图2D示出了根据本实用新型实施例的图2A至图2C的设备上的可选保护盖。
[0048]图2E示出了根据本实用新型实施例处于上翻位置中的图2D的盖。
[0049]图2F示出了根据本实用新型实施例的图2A至图2C的设备上的另一个可选保护盖。
[0050]图2G示出了根据本实用新型实施例图2F的系统的分解视图。
[0051]图3A是根据本实用新型实施例供本系统使用的线路分支的第二实施例的分解透视图。
[0052]图3B是根据本实用新型实施例与图3A相对应的侧剖立面图。
[0053]图3C是根据本实用新型实施例容纳到电路断路器中的图3A和3B的线路分支的透视图。
[0054]图4A是根据本实用新型实施例供本系统使用的替代线路分支的侧剖立面图。
[0055]图4B是根据本实用新型实施例安装到电路断路器中的替代线路分支的侧剖立面图。
[0056]图4C是根据本实用新型实施例容纳到电路断路器中的图4A的线路分支的透视图。
[0057]图5A是根据本实用新型实施例供本系统使用的替代电路断路器的背面立视图。
[0058]图5B是根据本实用新型实施例图5A的电路断路器的透视图。
[0059]图6A是供本系统使用的替代电路断路器的背面立视图。
[0060]图6B是根据本实用新型实施例图6A的电路断路器的透视图。
[0061 ]图7A是根据本实用新型实施例供本系统使用的替代电路断路器的背面立视图。
[0062]图7B是根据本实用新型实施例图7A的电路断路器的透视图。
[0063]图8A是根据本实用新型实施例供本系统使用的替代电路断路器的背面立视图。
[0064]图SB是根据本实用新型实施例图8A的电路断路器的透视图。
[0065]图9A是根据本实用新型实施例具有另一个替代线路分支的电路断路器的背面透视图。
[0066]图9B是根据本实用新型实施例供图9A的电路断路器使用的线路分支的元件的透视图。
[0067]图9C是根据本实用新型实施例供图9A的电路断路器使用的线路分支的替代设计的透视图。
[0068]图1OA是根据本实用新型实施例具有线路分支的电路断路器的背面透视图。
[0069]图1OB是根据本实用新型实施例图1OA的线路分支的特写透视图。
[0070]图11是根据本实用新型实施例的替代线路分支的透视图。
[0071]图12A是根据本实用新型实施例的替代线路分支的透视图。
[0072]图12B是根据本实用新型实施例图12A的线路分支的端剖立视图。
[0073]图13A是根据本实用新型实施例的替代线路分支的透视图。
[0074]图13B是根据本实用新型实施例图13A的线路分支的截面透视图。
[0075]图14A是在电力公司向住宅负载提供所有电力时将电力公司和光伏电源连接至主断路器箱中的汇流条的电气系统的电气示意图。
[0076]图14B是图14A的系统的电气示意图，但是在住宅负载反而为零并且光伏阵列向电力公司直接反馈时。
[0077]图14C是图14A和14B的系统的电气示意图，但是在住宅负载使汇流条过载时。
[0078]图14D是在电力公司和光伏阵列两者都向住宅负载提供电力时将电力公司和光伏电源连接在主断路器箱中的汇流条的相对端处的电气系统的电气示意图。
[0079]图14E是图14D的系统的电气示意图，但是在住宅负载反而为零并且光伏阵列向电力公司直接反馈时。
[0080]图14F是与将电力公司和光伏电源两者通过当前新的断路器连接至主断路器箱中的汇流条的本实用新型相对应的第三电气系统的电气示意图。
[0081]图14G是与图14F相对应的电气示意图，但是其作为替代向电力公司反馈较高电流。
【具体实施方式】
[0082]本系统提供了用于将替代能量电源连接至主断路器箱中的电路断路器的系统，其中电力公司电源线和替代能量电源线电气连接在一起并且容纳到电路断路器中。下面描述了本供应侧线路分支方案的许多不同实施例。
[0083]首先参照图1A至图2C，示出了组合的太阳能和电力公司电路断路器10。如将在下面解释的，图14F和14G中标记为〃U/SB〃(也叫做〃电力公司/太阳能断路器〃)的电路断路器设计可以是与如图1A至图2C中的组合太阳能和电力公司电路断路器10所描述的电路断路器相同的电路断路器。因而，图14A至14G示出了工作的供应侧线路分支环境中的断路器10的操作的优点。
[0084]电路断路器1可以包括主壳体12、主壳体12上的标准电路断路器开关14以及用于将电力公司电源线20容纳在其中的主接受器16。然而，光伏阵列电源线22可以供应侧线路分支方案背负到电力公司电源线20上以与电力公司电源线20电通信，如下。
[0085]如此处理解的，〃接受器〃仅仅是电线的端部附接到电路断路器壳体上的物理孔口。如可以看到的，接受器16和18两者设置在主壳体12的相同端部处。如还可以看到的，电力公司电源线20典型地为比光伏阵列电源线22大的标准线(gauge wire)。
[0086]如图2A至图2C所示，螺钉组件100可以包括到电力公司电源线20上的光伏阵列电源线22的线路分支。螺钉组件100可以包括螺钉102，该螺钉102具有通过卡环104中的孔容纳的渐窄的顶端。螺钉102可以具有在其周围环绕的凹槽103，其在卡环104中的孔上稍微突出。螺钉102还可以具有中间部分105，其直径大于卡环104中的孔口的直径。还可以提供接触环106。
[0087]如图所示，当装配时，保持环108的内表面可以容纳到凹槽103中，保持接触环106向下抵住卡环104的顶部。螺钉102具有使螺钉起子的端部插入其中的上端109。因而，可以旋转螺钉102以使其紧固到接受器18中(在电路断路器10的顶后部上)。当紧固到接受器18中时，螺钉1 2的底端107可以接触电力公司电源线20，使得电线20和22可以彼此电接触。该方案的优点是电力公司电线20和光伏电线22两者将在电路断路器10中彼此电连接。如将在图14A至图14G中描述的，该布置可以提供将电力从光伏阵列反馈回电力公司的有效方式。
[0088]与卡环104和螺钉102接触的接触环106的一个优点(其中保持环108本身与螺钉102和接触环106两者接触)是不管螺钉102是否正在旋转都可以在电线22与螺钉102之间维持电接触。因此，当旋转螺钉1 2时可以维持电接触。另外，旋转螺钉1 2不容易从电线2 2松开或者释放螺钉102 ο相反地，螺钉102可以在其整个旋转期间保持与电线22电接触。这样的有利之处在于安装者可以转动螺钉102以紧固或者松开电力公司电线22到电力公司电线20的电气连接部，而不需要移除光伏电线22或者以其它方式将光伏电线22从组件松开。因此，在将电线20和22两者附接到电路断路器10中时，安装者仅需要操纵一个螺钉。该实施例使得刚好在电力公司电线20容纳到断路器箱中的位置处快速并且高效地将光伏电线22分接(tap)到电力公司电线10上。另外，从螺钉的接受器18松开螺钉102可以将光伏电源线20从电路断路器10移除。然而，在该实施例中，螺钉102没有从光伏电源线20的端部掉下来。因此，避免了摸索或者掉落螺钉的危险。另外，套筒110可以提供电绝缘。
[0089]图2C示出了与一起容纳到电路断路器10中并且由单个螺钉102保持在一起的光伏电线22和电力公司电线20使用的供应侧线路分支。螺钉组件100可以被图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB代替，从而提供向电力公司反馈光伏电力的有效方法。
[0090]图1B至图1E示出了另外的搭锁保护器30，容纳在螺钉组件100的顶部之上。可以在螺钉102将光伏电线22固定到接受器18中之后用围绕光伏电线22搭锁的保护器30的臂32将保护器30搭锁在光伏电线22的顶部上。因此，典型地直到已经固定光伏电线之后才能安装保护器30。(图1C示出了在保护器30完全向下搭锁到电线22上之前部分安装的位置)。如在图1E的底视图中看到的部件31可以提供围绕螺钉102顶部适配的凹口。保护器30可以为与系统一起工作的安装者提供安全性并且还可以帮助防止螺钉102变松。另外，保护器30的安装可以确保将螺钉102牢固地向下固定就位，从而在保护器30向下搭锁就位之前固定电力公司电线20和光伏电源线22。保护器30可以帮助保持螺钉102、接触环106和保持环108干净，并且还为连接提供物理稳定性。
[0091]图2D和图2E示出了保护器的替代实施例，其中下翻保护器115可以保护线路分支。图2F和图2G示出了保护器的替代实施例，其中保护器117还可以保护线路分支。保护器117可以具有下部118，其可以由螺钉119固定在线路分支之上。下翻保护器115起与图1B中的保护器30类似的作用。具体地，保护器115保护接触环106和保持环108，保持这些元件干净，从而随着时间的过去维持系统的有效操作。另外，保护器115的形状可以牢固地适配在接受器18的顶部内，进一步向电线20与电线22之间的连接提供物理稳定性。
[0092]图3A至图3C示出了插入到断路器10中的第二示例性螺钉组件200。螺钉组件200还可以将电力公司电源线20连接到接受器16中。螺钉组件200可以包括可以容纳在导电环204内的螺钉202，该导电环204又容纳在金属卡环206内。环204可以压配合到螺钉202上，从而防止卡环206掉下来。螺钉202可以从上方进入，使得可以用螺钉起子松开或者紧固螺钉202(当插入到头209中时)ο可以维持从电线22通过卡环206并且到螺钉202中的电气连接，从而提供用于向电力公司反馈光伏电力的有效系统。螺钉205可以用于将螺钉202向着卡环206中的孔的远侧推进。因而，电流通过螺钉202与卡环206之间的接触表面。在其它可选实施例中，机械弹簧或者O型环可以单独地或者一起用于使组件偏置在一起以维持电接触。螺钉组件200可以被图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB代替，从而提供向电力公司反馈光伏电力的有效方法。
[0093]图4A至图4C示出了供本系统使用的另一个示例性供应侧线路分支设计。螺钉组件25可以包括一对嵌套的螺钉25A和25B。第一螺钉25A将电力公司电源线20连接到接受器16中。第一螺钉25A具有从上面进入的空心内部凹口。第二螺钉25B可以容纳(例如:嵌套)在第一螺钉25A的空心内部凹口内。第一螺钉25A可以将电力公司电线20固定到接受器16中。此后，第二螺钉25B可以将光伏电力阵列电线22固定到第一螺钉25A上，从而在电线20与电线22之间形成电接触。具体地，光伏电线22可以容纳在卡环104内并且卡环104可以由第二螺钉25B保持到接受器18中。
[0094]另外，第一螺钉25A可以具有上凹口 26，该上凹口 26容纳螺钉起子(用于将螺钉25A紧固到接受器16中)或者将第二螺钉25B的端部容纳在其中。因而，安装者可以首先用螺钉25A固定电力公司电线20(通过将螺钉齿紧固在凹口 26中)以及接着用螺钉25B安装光伏电线22(通过紧固螺钉25B的顶部)。螺钉组件25可以被图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB代替，从而提供向电力公司反馈光伏电力的有效方法。
[0095]在替代实施例中，可以由通过安装在电路断路器10上的卡环或者限制器握紧的光伏电线20提供线路分支。因此，安装者将仅需要将电线20的端部插入到电路断路器10上的接受器中以用于要在电线20与电线22之间形成的线路分支连接。在其它替代实施例中，不需要在电路断路器位置处形成本线路分支，但是该线路分支到达替代位置，包括到电连接至断路器的机械总线连接中，或者甚至到连接到仪表插座中的插头片中。
[0096]图5A和5B描述了保持第一接受器16和第二接受器18彼此电通信以使得电线20和电线22可以彼此电通信以容许向电力公司反馈的替代电路断路器设计。系统的该实施例可以在内置于电路断路器1A主体内的接受器16与接受器18之间提供连续的电气通路。具体地，可以在第一接受器16与第二接受器18之间安置优选的沙漏型导体17。如此处理解的，术语〃沙漏〃可以包括具有加宽端部和渐窄中间部分的任何结构。例如，沙漏结构可以具有围绕沙漏渐窄中间部分的弯曲部分或者直线部分。因而，沙漏形状可以与从一块材料的中间部分切除的环形部分相对。或者，沙漏形状可以由与从一块材料的中间部分切除的一对相对的V型剖面形成。
[0097]在操作中，螺钉25的紧固可以将电线20和22与安置在其间的导体17压缩在一起。因此，导体17在电线20与电线22之间提供电导电通路，以便提供向电力公司的电力反馈。导体17的沙漏形状的优点是导体安置在电线20与电线22之间，确保稳固的电气连接，同时还以电线20和电线22中的每一个为中心。此外，导体17的沙漏形状可以确保较小直径的电线22不会因螺钉25的紧固压碎或者磨损。在优选实施例中，导体17的上V型侧和下V型侧可以形成不同角度并且可以弯曲为围绕两条电线的外周的部分适配。以这种方式使导体17的顶部边缘和底部边缘成形可以有利地调节施加至电线20和电线22中的每一个的夹紧力。例如，导体17的沙漏形状可以由两个相对的V型切口形成，其中V型切口中的一个较小(以便容纳抵靠光伏电源线22)以及V型切口中的另一个较大(以便容纳抵靠电力公司电源线20)。电路断路器1A可以被图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB代替，从而提供向电力公司反馈光伏电力的有效方法。
[0098]下面转到图6A和6B，提供了另一种电路断路器10B。第一螺钉25A和第二螺钉25B可以被用于将线20和22分开固定到电路断路器1B中。线20和22可以如图所示并排地放置，相互之间进行电通信。在这个实施例中，导体17可以被接收在线20和22的下方。如图所示，导体17可以成形为在线20和22中的每条线下方具有不同曲率的部分，以使得每条线的直径以一种防止在紧固螺钉25A和25B时线的端部被压扁或磨损的方式被支撑。使用分开的螺钉25A和25B(相对于仅使用一个螺钉25)的优点是在同一时间线20和22可以被分开地安装(或移除)。电路断路器1B可以替代图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB，从而提供一种将光伏电能反馈到电力公司的有效方式。
[0099]下面转到图7A和7B，提供了另一种替代的电路断路器10C。这个实施例可以具有带有用于通过其接收线20和22中的每条线的分开的孔的导体17A。使用分开的螺钉25A和25B(相对于仅使用一个螺钉25)的优点是在同一时间线20和22可以被分开地安装(或移除)。在替代实施例中，通过其接收线20和22的孔可以被并排地放置，或一个略高于另一个，如图所示。导体17A保持线20和22之间的电接触。电路断路器1C可以替代图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB，从而提供一种将光伏电能反馈到电力公司的有效方式。
[0100]下面转到图8A和SB，电路断路器的另一个实施例1OD可以被提供。这个实施例将环形端子19添加到已有的断路器。这种设计的优点是安装者能够在安装期间将已有的断路器留在断路器箱中。断路器1D也可以替代图14F和14G中的电力公司/太阳能断路器U/SB，从而提供一种将光伏电能反馈到电力公司的有效方式。
[0101]下面转到图9A到9C，用于将光伏电源线22“背负(piggyback)”到电力公司电源线20上的吊耳连接器(lug connector)被提供。在这个实施例中，具有用于在其中接收电力公司电源线20的接受器(receptacle)16的标准断路器1E被提供。根据本实用新型，背负式吊耳连接器50可以将光伏电源线22电气连接到电力公司电源线20，如下所示。
[0102]背负式吊耳连接器50可以包括第一端部52，其的尺寸被设计以包绕光伏电源线22的一端，并且压接到光伏电源线22。背负式吊耳连接器50还可以包括第二端部54，其的尺寸被设计以部分地包绕电力公司电源线20的一端，并且与电力公司电源线20的一端一起被接收到接受器16中。在一个实施例中，吊耳连接器50的第二端部54可以部分地包绕电力公司电源线20的顶侧。由此，吊耳连接器50的第一端部52的尺寸可以被设计以包绕与吊耳连接器50的第二端部54相比较小的线(图9B)。但在替代实施例中，第二端部54A可以被压平(图9C)。在操作中，第二端部54(或54A)可以被简单地插入电路断路器10E，并且然后螺钉25可以被紧固以将线20和22稳固地保持在安装位置上。使用背负式吊耳连接器50的一个优点是它提供了一种在不需要对电路断路器本身进行再设计的情况下，将光伏电源线22电气连接到电力公司电源线20的快速简易的方式。
[0103]下面转到图1OA和10B，连接器110可以将电力公司线20和光伏线22电气连接到电路断路器10F。连接器110可以是具有螺钉25的绝缘穿刺连接器，螺钉25可旋转以穿刺入绝缘23与其中的电力公司电源线20相接触。图1OB示出了具有下齿27的实施例，下齿27可以在将电力公司电源线20稳固地保持在位置中起辅助作用。这种线路分支设计的一个优点是光伏电源线22可以从侧边进入(S卩，沿基本上垂直的方向)。此外，线路分支连接可以接近或紧邻于接受器16。通过将线20和22电气连接起来，这个实施例可以被用于将电能反馈到电力公司。
[0104]图11到13B示出用于将光伏电源线22电气连接到电力公司电源线20的各种绝缘穿刺连接器。在操作中，这些绝缘穿刺连接器在可以是接近或甚至远离电路断路器的位置处将光伏电源线22的线路分支提供到主电力公司线路中。
[0105]图11示出了具有带有从中通过的两个孔74和76的导电金属部分72的连接器70。孔74和76可选地具有不同的直径以及专用的螺钉80和82。在使用中，光伏线22可以被插入孔74，而电力公司线20可以被插入孔76。当螺钉80和82被紧固时，它们可以突入穿过线绝缘并进入线20和22(从而将线电气连接起来)。连接器70可以可选地被放置在电路断路器10附近，或断路器箱中的任何位置，或被放置到包括电气连接到断路器的机械汇接处(bussing)的替代位置，或甚至被放置在连接在仪表插座中的插入件(plug piece)中。
[0106]图12A和12B示出了连接器90。当螺钉25被紧固时，螺钉的末端可以突入穿过线20的绝缘(从而将电力公司线20电气连接到光伏线22)。图11到12B中示出的实施例中的每个实施例可以被用于提供一种供电侧线路分支，从而允许将光伏电能反馈到电力公司。
[0107]图13A和13B示出了具有内部金属结构102(为在设备的相对侧的两个倒置的U形金属件)的连接器100。孔104和106可以接收从其中穿过的螺钉(未示出)。当这些螺钉被紧固时，连接器100可以被压紧，将相对的U形金属件推向彼此，从而压接其中接收的线20和22。在此结构上的齿103可以在这些压紧力的作用下穿刺入电力公司线20和光伏线22两者的绝缘，从而使线20和22进入彼此的电通信。连接器100的优点是它可以被用在接近或远离断路器10的各种位置。
[0108]通过查看图14A到14G可以进一步理解本线路分支系统的优点。具体地，图14A到14C示出了当将来自光伏阵列的电能反馈到电力公司时使汇流条(bus bar)过载的危害。接着，图14D到14E示出了克服这些危害的作为第二电力系统配置的已知变通方案(workaround)。但此第二电力系统变通方案配置具有它自身的局限。因此，图14F和14G示出了可以包含本实用新型的电力系统配置。
[0109]图14A到14G描述了其中来自光伏系统的电能可以被反馈到电力公司的配置。但要理解的是，本系统不限于光伏系统。例如，任何对“光伏阵列”的提及可以指代任何可替代的电源，包括但不限于风电、电池、发电机、或包括燃气发电机等的任何其他形式的可再生或非可再生能源。因此，电力公司/太阳能断路器“U/SB”还可以被理解为指代电力公司/风电断路器等。
[0110]图14A示出了在标准断路器箱中的汇流条BI和B2。电力公司断路器UB将来自电力公司U的主电能连接到汇流条B1/B2。光伏太阳能断路器SB将来自光伏阵列PV的光伏电能连接到汇流条B1/B2。负载断路器LB也连接到汇流条B1/B2。(注意:负载断路器LB示意性地代表通常在典型家庭断路器箱中的多个断路器负载)。
[0111]在图14A中，电力公司U供应通过汇流条B1/B2的100安培(A)以供应100安培的电流。这种状况可能发生在光伏阵列PV不供应电能的晚上。在图14B中，光伏阵列PV供应40安培的电流，但建筑物的负载是可忽略的。同样地，此40安培的电流被简单地反馈到电力公司。这种状况可能发生在户主在工作的白天。户主接收到在电力公司账单上的针对此反馈的电能的信贷。遗憾的是，这种状况目前不符合建筑规范(building Codes)，因为规范将可以通过太阳能断路器SB反馈的电能限制到电力公司断路器UB的额定量100安培的20%。也就是说，在这个示例中，图14B所示出的反馈布置仅仅在20安培的PV生成电能以下是符合规范的。
[0112]图14C示出了使用上述的电气配置的危险状况。这里，电力公司U向汇流条B1/B2供应100安培，而光伏阵列PV还向汇流条B1/B2供应40安培。这种状况可能在建筑物负载达到140A时发生。这种状况可能在建筑物居住者在家中使用电能并且太阳照射的周末发生。但是，此危险是140安培的电能将通过汇流条B1/B2的一部分，如图所示。这可能使汇流条(这里被额定为100安培的最大电流)过载(以及损坏)。
[0113]图14D示出了这个问题的一个解决方案。这里电力公司断路器UB和光伏太阳能断路器SB被安装在汇流条B1/B2的相对两端处，建筑物负载LB被置于两者中间。在此布置中，电力公司U仍然供应100安培的电流，而光伏阵列PV仍然供应40安培的电流，因此建筑物居住者可以自由消耗140安培电流。此布置的优点是汇流条B1/B2中没有一部分通过的电流超过100安培电流。图14E示出了与当建筑物负载可忽略并且光伏阵列PV供应40安培电流时(例如当户主离开去工作时)相同的布线布置。此时，由光伏阵列PV生成的40安培被简单地反馈到电力公司U(户主还可以接收到在电力公司账单上的针对此的信贷)。
[0114]图14D和14E中的布线布置的缺点是如果太阳能断路器SB和负载断路器LB的位置被颠倒，则汇流条可能过载。因此，提供了如图14F和14G示出的新的解决方案。
[0115]在图14F中，一种组合的太阳能和电力公司断路器U/SB(在图1A到4C中标为10，在图5A和5B中标为10A，在图6A和6B中标为10B，在图7A和7B中标为10C，在图8A和8B中标为10D，在图9A中标为10E，在图1OA中标为10F，在图11中标为70，在图12A和12B中标为90，在图13A中标为100)被提供。在断路器US/B中，电力公司和光伏电源均可以被连接到相同的断路器，此相同的断路器连接到主断路器箱中的汇流条。断路器10、10A、10B、10C、10D、10E、10F可以被设置为在标准的电力公司断路器UB的相同的100安培处跳闸，以使得来自光伏阵列PV和电力公司U的组合电流的量永远不会超过100安培。这种方法的优点在于通过简单地替代已有的标准的电力公司断路器UB(不需要对断路器进行其他的重新布线或重新放置)，此组合的太阳能和电力公司断路器10可以优选地被使用。
[0116]同样存在优势的是，每当建筑物负载较低时，由光伏阵列PV供应的电流可以被直接反馈到电力公司U。从图14G可以看出，本系统的优点在于当光伏阵列PV生成较大量的电能时，此电能可以被反馈到电力公司。例如，在图14G中，80安培的电流被反馈到电力公司(而断路器U/SB仍然被额定限制在100安培处跳闸)。这种解决方案是符合规范的，并且与上面讨论的其他情形中的任意一个情形相比，它可以允许较大的电流被反馈到电力公司。
[0117]本系统的附加的优点可以包括提高安装者的安全性以及加大对汇流条的保护。另夕卜，本系统涉及较少数量的组件，因此在加工制造中需要最少量的材料。它是高能效的，并且对于安装者来说易于使用。
【主权项】
1.一种连接系统，用于在电路断路器处将替代能量电源线电连接至电力公司电源线，其特征在于，所述连接系统包括: 卡环，所述卡环可以电连接至所述替代能量电源线的远侧端部，所述卡环具有通过其中的孔口， 螺钉，所述螺钉通过所述卡环中的所述孔口， 接触环，所述接触环容纳在所述螺钉周围，以及 保持环，所述保持环能够保持所述接触环抵靠所述卡环以使得所述螺钉和所述卡环彼此电接触。2.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述螺钉具有在其周围通过的凹槽，以及其中所述保持环的内表面容纳到所述螺钉中的所述凹槽中。3.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述螺钉具有中间部分，所述中间部分具有大于所述卡环中的所述孔口的直径的直径。4.根据权利要求1所述的连接系统，其中当所述螺钉已从所述电路断路器移除时，所述保持环保持所述螺钉和所述卡环紧固在一起。5.根据权利要求1所述的连接系统，其中当旋转所述螺钉时，所述保持环和所述接触环保持所述螺钉和所述卡环电接触。6.根据权利要求1所述的连接系统，还包括电路断路器，其中所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器，以及其中所述电力公司电源线和所述螺钉两者都容纳到所述接受器中。7.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述螺钉具有通过所述卡环中的所述孔口容纳的狭窄?而部。8.根据权利要求2所述的连接系统，其中当所述螺钉通过所述卡环中的所述孔口时，所述凹槽安置在所述卡环中的所述孔口之上。9.根据权利要求2所述的连接系统，其中所述保持环的内表面容纳到所述凹槽中。10.根据权利要求1所述的连接系统，还包括安置在所述螺钉组件之上的搭锁保护盖。11.一种连接系统，用于在电路断路器处将替代能量电源线电连接至电力公司电源线，其特征在于，所述连接系统包括: 卡环，所述卡环的尺寸设计为电连接到所述替代能量电线的远侧端部上，所述卡环具有通过其中的孔口， 可容纳到所述电路断路器中的接受器中的第一螺钉，用于将电力公司电力线固定到所述电路断路器中，以及 可容纳到所述第一螺钉中的第二螺钉，所述第二螺钉通过所述卡环中的所述孔口并且进入所述第一螺钉中，其中所述第二螺钉将所述卡环固定到所述第一螺钉上。12.根据权利要求11所述的连接系统，其中所述第二螺钉嵌套到所述第一螺钉中。13.根据权利要求11所述的连接系统，其中所述第一螺钉具有用于将螺钉起子或者所述第二螺钉容纳在其中的上凹口。14.根据权利要求11所述的连接系统，其中当旋转所述第二螺钉时，所述第一螺钉和所述第二螺钉保持电接触。15.根据权利要求11所述的连接系统，还包括电路断路器，其中所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器，以及其中所述电力公司电源线和所述第一和第二螺钉全部都容纳到所述接受器中。16.—种吊耳连接器，用于将替代能量电线电连接至电力公司电源线，其特征在于，所述吊耳连接器包括: 第一端部，所述第一端部的尺寸设计为围绕所述替代能量电线的端部包裹并且卷曲到所述替代能量电线上，以及 第二端部，所述第二端部的尺寸设计为部分地围绕所述电力公司电源线的端部包裹并且与所述电力公司电源线的所述端部一起容纳到接受器中。17.根据权利要求16所述的吊耳连接器，其中所述吊耳连接器的所述第二端部部分地围绕所述电力公司电源线的所述端部的顶侧包裹。18.根据权利要求16所述的吊耳连接器，其中所述吊耳的所述第一端部的尺寸设计为围绕比所述吊耳的所述第二端部小的电线包裹。19.一种电路断路器系统，用于将替代能量系统连接至主断路器箱，其特征在于，所述电路断路器系统包括: 电路断路器，所述电路断路器具有用于将电力公司电源线容纳在其中的接受器；以及 吊耳连接器，所述吊耳连接器用于将替代能量电线电连接至所述电力公司电源线，其中所述吊耳连接器包括将所述替代能量电线电连接至所述电力公司电源线的绝缘穿刺连接器组件。20.根据权利要求19所述的电路断路器系统，其中所述绝缘穿刺连接器组件紧挨着所述电路断路器安置。
【文档编号】H01R9/20GK205429199SQ201520908788
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月13日
【发明人】B·阿奇利, G·鲍蒂斯塔
【申请人】光城公司