[发明专利]在断路器附近安装电流传感器的改进的系统和方法

说明书

本申请要求2005年6月2日申请的美国临时专利申请60/686664和2006年5月29日申请的美国非临时专利申请11/420784的优先权。

技术领域

本公开涉及电源系统。更具体地，本公开涉及功率分配和电源系统的电气保护的方法。

背景技术

在许多高档功率应用和功率分配系统中，有必要监视单个分支电路电流，其分配来自干线的功率至电气系统中的多个电路负载。可通知操作员哪个连接的负载正在工作，连接的设备是空载的还是满负荷运行，以及任何单个电路是否正在接近过载并应校正。

在许多分散的电路负载中收集数据时，电流传感器(CT)通常被安装在系统中来收集电流信息。通常是安装在断路器面板罩内，在这里面板中断路器的多个分支可方便地从单个位置监视。因此，主电源进入断路器面板并且功率被分成多个分支，每个分支都有断路器保护。在邻近断路器设置的长电路板中，CT安装在断路器的电气下游。在许多工业或数据中心应用中，连接的负载很少关闭以便保养或维修。因此，CT及它们各自电路板的可靠性必须非常高，因为CT本质上是螺旋管形的并且不能在不断开电路布线并中断对负载的临界功率时移除。

在应用中，相对厚的线是通过特定分支的适当CT从电气负载馈进到断路器面板的，然后进入断路器的触点。然而，这有几个难题。例如：

1.用于断路器的标准42柱面板在其外壳内仅有有限的空间，通常导致具有相应CT的CT板被做成长且薄的形状，因而导致机械上是脆弱的。CT板的相对脆弱性危及系统的稳定性和完整性。

2.单个断路器输出的高压终端非常靠近暴露的电流传感器焊接的接头，并因此产生危险的电压进入低压控制电路布线并毁坏电路的状况和/或产生安全危险的风险。

3.典型CT板要求许多额外焊接的接头，由于缺少机械强度，因此直接降低可靠性和性能。

目前的分支电路监视器，如美国专利号6330516和美国专利号6809509揭示的，都是构建在印制电路板上，因此有上面提到的不足。电路板薄且在厚分支电路布线通过安装的CT时易于弯曲并能够折断焊接的接头，因此严重损害分支电路监视器的性能。

例如，图1A和1B分别是现有技术布置的示意正视图和端视图。断路器面板2含断路器组件4，其具有多个断路器6、8。导电线10、12(根据功率要求是相对厚的线路)从断路器馈送功率至负载14、16。具有安装在其上的CT 22、24的电路板20被用来测量通过断路器和负载之间的CT 22、24的电线10、12的电流。CT可最终连接到输出连接器18，其从CT线圈的输出线26开始，该CT线圈在焊接的接头32处焊接到引脚28。具有引脚的CT一般通过延伸引脚28通过电路板中的孔并将引脚在焊接接头34焊接到电路板而被组装到电路板20。焊接的接头34进而连接到在电路板20上形成的电路板线(未示出)，该电路板线通向输出连接器18处的另一个焊接接头。带状(ribbon)电缆(未示出)可连接到输出连接器18从而携带单个CT的输出至监视系统。

因此到输出连接器的每个CT导电路径具有三个焊接的接头，且每个CT具有两条线路用于每个CT的共6个焊接接头。一般地，电路板上有21个CT用于21个断路器，导致每个电路板至少126个焊接接头。对于现在具有42个在一列上的断路器的断路器面板的趋势，这样的典型电路板分支监视系统中有252个焊接接头。

由拉伸厚电线10、12通过CT而引起的弯曲应力30集中在CT 22、24以及其焊接的接头上，如接头28，这导致对该单元以及由此对该系统更频繁的不合要求的损坏。而且，电路板上的接头被暴露至相对靠近的电线10、12的危险的电压。

因此，需要对安装和监视这样的功率应用和相关系统中分支分配功率的方法进行改进。

发明内容

本公开提供了在电气系统的断路器附近安装电流互感器的方法和系统。一般的传感器组件含有多个电流互感器(CT)用来测量来自主电源的电源线。为了适合测量比一个传感器组件能够测量的电线数目更多的电线，多个传感器组件可端对端(end-to-end)安装。传感器组件可具有对称的凹进部分，在通过倒置一个传感器组件从而端对端安装时凹进部分横向对齐。横向对齐允许横向安装到凹进部分的CT与相应的断路器对齐，因此从断路器通过的电线与CT对齐，与现有技术相比，减小了CT上的弯曲应力。倒置引起的极性改变可通过软件、固件、硬件或它们的组合调节。