一种断路器及其温度监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及低压断路器领域，具体涉及一种断路器及其温度监测装置。


背景技术：

2.随着国民经济的发展，对电力的需求也日益上升，低压断路器作为配电及用电系统中的主要器件得到了广泛应用。在低压断路器的使用过程中，由于电缆线或断路器老化、电缆线选择不当或电缆线中电流过大等原因，会造成电缆线或断路器温度升高，此外，由于使用环境中产生的机械振动使得断路器与电缆线连接处出现松动或施工人员安装不到位，也会造成电缆线或断路器温度升高，其中电缆线与断路器的连接处的温升最为严重，并且此处若长期处于异常过热状态会加速金属老化，机械强度下降，甚至可能通过热传导使断路器的其他部件受到影响，引起设备的机械连接隐患、绝缘老化，甚至可能造成低压配电网络发生电气火灾事故。
3.目前，对低压断路器接线端温升监测通常采用两种方式：其一，通过红外测温，但当红外线被遮挡或阻断时，测温功能将会失效，并且在空间有限且结构紧凑的配电柜中，极易产生红外线被遮挡或阻断；其二，通过温度传感器测温，通过在断路器的每个接线端出预埋或紧贴温度传感器，通过导线将信号传递至断路器并由断路器中的mcu进行转换、处理，这种测温方式接线复杂，特别是在空间有限的小型断路器中，使温度传感器布线难度大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可靠性高的断路器及其温度监测装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种断路器的温度监测装置，包括设置在断路器外部的pcb板，在pcb板上设置有温度信号处理单元和至少一个感温探头，所述感温探头用于监测断路器的接线端子的温度，感温探头将所采集到的温度信号通过pcb板传递至温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接；
7.所述感温探头包括感温结构件和温度传感器，感温结构件的一端作为感温部与断路器的接线端子连接，感温结构件的另一端作为连接部与pcb板连接，感温结构件上设有温度传感器，温度传感器的输出引脚连接在pcb板上并与温度信号处理单元连接。
8.进一步，在所述感温部的端部设有开口槽，所述感温部的端部设有开口槽使感温部整体呈u形体，用于感温部伸至接线端子的上侧插接配合，使接线端子上的接线螺钉作为紧固件伸入开口槽内将感温部压接在接线端子上。
9.进一步，感温结构件还设有用于固定安装温度传感器的容纳腔，在容纳腔内设有绝缘层，所述绝缘层用于使温度传感器与感温结构件保持绝缘并实现热传导。
10.进一步，感温结构件的中部呈半圆柱形，并且在内部形成中空的安装腔，在感温结构件的连接部凸出设有用于与pcb板连接的柱状凸起。
11.进一步，所述温度信号处理单元包括信号处理电路、温度采集芯片u1、电源模块和总线接口，所述信号处理电路用于将感温探头采集的温度信号传递至温度采集芯片u1，所述温度采集芯片u1将所接收的温度信号处理后通过总线接口传递至断路器的控制单元，所述电源模块从断路器取电用于为温度信号处理单元及感温探头供电。
12.进一步，所述温度信号处理电路包括电容器，所述电容器与温度传感器的输出端并联后与温度采集芯片u1连接。
13.进一步，还包括用于与断路器配合连接的外盖，pcb板通过外盖设置在断路器的两侧，并且在所述外盖的内侧设有至少一个用于与断路器配合连接的固定卡扣，所述固定卡扣沿外盖的水平方向外伸出并在固定卡扣的端部形成挂钩部。
14.进一步，所述感温结构件由金属材料制成，用于为温度传感器进行热传导。
15.进一步，所述温度传感器为三极管，三极管将温度信号转换为电压信号传递至pcb板上的温度信号处理单元。
16.一种断路器，包括本体部分、控制部分以及如上所述的温度监测装置，所述本体部分连接在主线路上，本体部分与控制部分连接并且可在控制部分的驱动下分合闸实现对主线路的通断，在所述本体部分的两侧上设有缺口，所述缺口与本体部分的接线端子相对应，用于供温度监测装置的感温探头伸入；所述温度监测装置通过连接器与控制部分连接，控制部分为温度监测装置供电，并且控制部分的控制单元收集并处理温度监测装置的数据。
17.进一步，所述缺口对应在接线端子的接线座顶部和接线螺钉的螺钉头之间，在所述控制部分的一侧设有第二缺口，连接器穿过第二缺口与控制部分内的线路板连接，控制部分的控制单元通过iic总线协议收集温度监测装置的数据；所述控制部分的控制单元收集并处理的温度监测装置的数据包括接线端子的实时温度，控制单元根据收集及处理的数据进行控制策略，在发现接线端子的温度异常时及时上报或报警提示。
18.本实用新型的一种断路器及其温度监测装置，温度传感器在采集到温度信号后传递至pcb板上的温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接，与现有技术相比，接入断路器的控制单元的导线数目明显减少，结构设计简单，降低了温度传感器布线难度；此外，通过接线器与断路器的控制单元连接使温度监测装置可以设置在断路器两侧的外部，采用了模块化设计，用户可以根据需要选择性的安装。
19.此外，感温探头连接在pcb板上，并且插入接线端子的上侧并通过接线螺钉将感温探头紧固在接线端子上，安装方便快捷，而且连接稳固，并且不影响用户的正常接线。
附图说明
20.图1是本实用新型的一种断路器的结构示意图；
21.图2是本实用新型的一种断路器的温度监测装置的结构示意图；
22.图3是本实用新型的一种断路器的温度监测装置中感温探头的结构示意图；
23.图4
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5是本实用新型的一种断路器的温度监测装置中感温结构件的结构示意图；
24.图6是本实用新型的一种断路器的温度监测装置中外盖的结构示意图；
25.图7是本实用新型的一种断路器的温度监测装置的安装示意图；
26.图8是本实用新型的一种断路器的温度监测装置中温度信号处理单元的示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图1至8给出的实施例，进一步说明本实用新型的一种断路器及其温度监测装置的具体实施方式。本实用新型的一种断路器及其温度监测装置不限于以下实施例的描述。
28.一种断路器的温度监测装置，包括设置在断路器外部的pcb板11，在pcb板11上设置有温度信号处理单元和至少一个感温探头12，所述感温探头12用于监测断路器的接线端子的温度，感温探头12将所采集到的温度信号通过pcb板11传递至温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接；
29.所述感温探头12包括感温结构件12a和温度传感器，感温结构件12a的一端作为感温部121与断路器的接线端子连接，感温结构件12a的另一端作为连接部124与pcb板11连接，感温结构件12a上设有温度传感器，温度传感器的输出引脚连接在pcb板11上并与温度信号处理单元连接。
30.本实用新型的一种温度监测装置1，温度传感器在采集到温度信号后传递至pcb板11上的温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接，与现有技术相比，接入断路器的控制单元的导线数目明显减少，结构设计简单，降低了温度传感器布线难度；此外，通过接线器与断路器的控制单元连接使温度监测装置1可以设置在断路器两侧的外部，采用了模块化设计，用户可以根据需要选择性的安装。
31.结合图1
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8提供一种断路器的温度监测装置的实施例，温度监测装置1设置在断路器的两侧外部并靠近断路器的接线端子，断路器的接线端子包括进线端子和出线端子，温度监测装置1分别与进线端子、出线端子对应设置，优选温度监测装置1具有一个用于将整体安装在断路器上的外盖13，在外盖13的内侧设置有pcb板11，在pcb板11上设置有温度信号处理单元和至少一个感温探头12，所述感温探头12用于监测断路器的接线端子的温度，即感温探头12分别对应进线端子、出线端子用于监测其温度，感温探头12将所采集到的温度信号通过pcb板11传递至温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接，或者使用导线将温度信号处理单元断路器的控制单元连接在一起。
32.所述感温探头12包括感温结构件12a和温度传感器，感温结构件12a的一端作为感温部121与断路器的接线端子连接，优选在所述感温部121的端部设有开口槽122，设有开口槽122的感温部121呈u形体或是具有开口的环状体，在所述开口槽122内装配有用于与接线端子连接的紧固件，感温结构件12a的另一端作为连接部124与pcb板11连接，感温结构件12a的中部设有用于固定安装温度传感器的容纳腔，在容纳腔内设有绝缘层，所述绝缘层用于使温度传感器与感温结构件12a保持绝缘并实现热传导，温度传感器的输出引脚连接在pcb板11上并与温度信号处理单元连接，优选感温探头12中的温度传感器为三极管，利用三极管的pn电压与温度特性，三极管将温度信号转换为电压信号传递至pcb板11上的温度信号处理单元。
33.优选感温结构件12a如图3
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5所示，感温结构件12a由导热性能良好的金属材料制成，感温部121的端部设有开口槽122使感温部121整体呈u形体(参见图4)，感温部121伸至接线端子的上侧插接配合，由设置接线端子上的接线螺钉作为紧固件，接线螺钉可伸入开口槽122内将感温部121压接在接线端子上；感温结构件12a的中部呈半圆柱形并且在其内部形成一个半圆柱形的中空的安装腔123，在安装腔123内设置环氧树脂作为绝缘层，所述
绝缘层包裹在温度传感器外部，使温度传感器与感温结构件12a彼此绝缘又能实现热传导，感温结构件12a的另一端作为连接部124用于与pcb板11连接，图5中在连接部124设置有两个凸出的柱状凸起125，所述柱状凸起125用于与pcb板11连接。需要说明的是，图4、图5中的两部分对接后形成完整的感温结构件12a，温度传感器设置在安装腔123中并且温度传感器的输出引脚伸至感温结构件12a之外，温度传感器的输出引脚与pcb板11焊接。
34.所述温度信号处理单元包括信号处理电路、温度采集芯片u1、电源模块和总线接口11a，其中信号处理电路用于将感温探头12采集的温度信号传递至温度采集芯片u1，所述温度采集芯片u1将所接收的温度信号处理后通过设置在pcb板11上的总线接口11a传递至断路器的控制单元，即总线接口11a与连接器连接使pcb板11与断路器的控制单元连接，所述电源模块从断路器取电用于为温度信号处理单元及感温探头12供电。其中，所述温度信号处理电路包括电容器，所述电容器与温度传感器的输出端并联后与温度采集芯片u1连接。
35.如图8所示，温度信号处理单元包括温度采集芯片u1、电容器c1、电容器c2、电容器c3、电容器c4、电容器c5、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4，其中电容器c2、电容器c3、电容器c4、电容器c5组成信号处理电路，电容器c1、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4组成电源模块与断路器连接。在本实施例中，断路器为两极断路器，在温度信号处理单元上连接有两路感温探头12，每路感温探头12分别对应于一极的进线端子和出线端子，每路感温探头12包括两个温度传感器，即在每一极的出线端子和进线端子上共设置有两个温度传感器，因而两路感温探头12共四个温度传感器，如图8所示，四个温度传感器分别为第一温度传感器tmp1、第二温度传感器tmp2、第三温度传感器tmp3和第四温度传感器tmp4，其中第一温度传感器tmp1的两个引脚分别连接在温度采集芯片u1的dp1引脚和dn1引脚，电容器c2并联在第一温度传感器tmp1的两个引脚之间，第二温度传感器tmp2的两个引脚分别连接在温度采集芯片u1的dp2引脚和dn2引脚，电容器c3并联在第二温度传感器tmp2的两个引脚之间，第三温度传感器tmp3的两个引脚分别连接在温度采集芯片u1的dp3引脚和dn3引脚，电容器c4并联在第三温度传感器tmp3的两个引脚之间，第四温度传感器tmp4的两个引脚分别连接在温度采集芯片u1的dp4引脚和dn4引脚，电容器c5并联在第四温度传感器tmp4的两个引脚之间；温度采集芯片u1的vcc引脚与电源模块连接，具体与电容器c1连接在电源的一端连接，温度采集芯片u1的alert引脚、therm引脚、scl引脚以及sda引脚分别通过电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电子r4与电源连接，scl引脚、sda引脚分别与连接器p1连接，连接器p1的vcc引脚与电源连接，温度采集芯片u1的gnd引脚、电容器c1的另一端以及连接器p1的gnd引脚与gnd连接，在本实施例中，断路器的控制部分2为温度采集芯片u1以及连接器p1供电，也就是电容器c1、电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4连接电源的一端、连接器p1的vcc引脚连接在断路器的控制部分2。通过pcb板11上设置多个感温探头12，通过感温探头12分别与断路器各极插装配合，无需过多的接线，装配方法。其中，温度采集芯片u1的型号为ct7424。
36.所述pcb板11设置在外盖13的内侧，外盖13用于与断路器配合连接，优选外盖13如图6所示，在所述外盖13的内侧设有至少一个用于与断路器配合连接的固定卡扣131，所述固定卡扣131沿外盖13的水平方向外伸出并在固定卡扣131的端部形成挂钩部，在断路器的两侧设置有用于与挂钩部相配合的限位槽(图中未示出)。
37.一种断路器，包括本体部分3、控制部分2以及温度监测装置1，所述本体部分3连接
在主线路上，本体部分3与控制部分2连接并且可在控制部分2的驱动下分合闸实现对主线路的通断，在所述本体部分3上设有缺口31，所述缺口31与本体部分3的接线端子相对应，用于供温度监测装置1的感温探头12伸入；所述温度监测装置1为一个相对独立的模块，可以通过连接器与控制部分2连接，控制部分2为温度监测装置1供电，并且控制部分2的控制单元通过iic总线协议收集并处理温度监测装置1的数据，其中iic总线协议为现有技术。
38.本实用新型的一种断路器，温度传感器在采集到温度信号后传递至pcb板11上的温度信号处理单元，温度信号处理单元通过连接器与断路器的控制单元连接，控制单元通过iic总线协议收集并处理温度监测装置1的数据，与现有技术相比，接入断路器的控制单元导线明显减少，结构设计简单，降低了温度传感器布线难度；此外，通过接线器与断路器的控制单元连接使温度监测装置1可以设置在断路器两侧的外部，采用了模块化设计，用户可以根据需要选择性的安装。
39.结合图1和7详细介绍，一种断路器包括本体部分3、控制部分2以及温度监测装置1，所述本体部分3连接在主线路上，本体部分3与控制部分2连接并且可在控制部分2的驱动下分合闸实现对主线路的通断，在所述本体部分3上设有缺口31，优选缺口31设置在断路器的两侧，缺口31与设置本体部分3内的接线端子相对应，用于供温度监测装置1的感温探头12伸入，如图7所示，所述缺口31位于进线端子、出线端子的上方，对应在接线端子的接线座顶部和接线螺钉的螺钉头之间；本体部分3包括多极断路器，温度监测装置1上设有多个感温探头12，所述温度监测装置1相对独立的设置在断路器的两侧，与断路器插装配合，通过接线端子的接线螺钉固定，并通过外盖13进行绝缘保护，在所述控制部分2的一侧设有第二缺口，温度监测装置1通过连接器与控制部分2连接，连接器穿过第二缺口与控制部分2内的线路板连接，所述连接器可以为插针和插座，所述控制部分2为温度监测装置1提供5v的电源电压，并且控制部分2的控制单元通过iic总线协议收集并处理温度监测装置1的数据，其中控制单元为微处理器，微控制器定时通过iic总线收集温度监测装置1的数据，所述温度监测装置1的数据包括接线端子的实时温度，控制单元根据收集及处理的数据进行控制策略，在发现接线端子的温度异常时，即发现进线端子或出现端子出现温度异常时能够及时上报或报警提示。
40.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。