CN204230875U - 交流电电源线装置、远程温度检测传感器组件以及自我监测交流电电源线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种交流电电源线装置、远程温度检测传感器组件以及自我监测交流电电源线装置。所述电源线装置用于远程检测交流电(AC)供电的机器(例如，除湿器、空调、冰箱和计算机数控(CNC)机器)中的过度工作参数。该电源线装置包括位于电力供电的机器附近的协同远程参数感测设备(例如热传感器、振动换能器)。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及如下所列的申请(“相关申请”)，要求如下所列的申请的最早可用有效申请日(例如，要求除了临时专利申请以外的最早可用优先权日，要求35USC§119(e)规定的临时专利申请的权益)，并以引证方式将如下所列的申请的所有主题(如果这些主题不矛盾)全部合并于此；本申请还要求这些相关申请的任何以及所有的父申请、祖父申请、曾祖父申请等申请的最早可用有效申请日，并以引证方式将这些申请的所有主题(如果这些主题不矛盾)合并于此：
1.发明人为Victor V.Aromin，于2013年7月4日提交的，名称为"A Power Cord Apparatus for Remotely Detecting Excessive Operational Parameters in an Electrically Powered Machine"(“用于远程检测电力供电的机器中的过度工作参数的电源线装置”)的美国临时专利申请61/842,998。
技术领域
本实用新型总体上涉及电力安全设备，更具体而言，涉及一种具有参数感测能力和在超过预定参数阈值时随后将电力断开的能力的电源线。
背景技术
诸如计算机数控(CNC)机器、车床和其他车间机器之类的常规的电气资本生产机器通常通过一对导线从电源(例如电气插口)接收交流(AC)电力。一般被称为火线和中性导体的这对导线使得电气设备或负载能够接收工作所必需的电流。
然而，在任何加工设施中，对火灾的担忧是非常正当的。在运行油基冷却剂的机器中发生的火灾在几秒钟内就会导致巨大的破坏，并且有可能扩展到整个设施，从而导致大范围的破坏。即使在有操作者在场的情况下，机器也会被彻底损坏。
CNC和其他机床的火灾保护极其重要，因为在这些昂贵机器中存在很大的火灾风险。火灾会迅速地导致昂贵的停机时间(down time)、成本高昂的维修、潜在的人员伤害以及对工厂和设备的破坏。由于CNC机器已经成为对生产而言至关重要的代表磨削、钻孔、研磨、攻丝、珩磨、车削操作当今工艺水平的设备，因此全世界范围内CNC机器的数量增长非常迅猛。这些机器每台的价格都能达到30万美元，并且被设计成在经常满负荷、疲劳环境下运行。CNC机器中经常发生火灾。由于使用油基冷却剂，通常是可燃石油或矿物油，当油雾被点燃时，闪光式火灾会爆发成为“火球”。这些机器火灾对于操作员来说是灾难性的，并且会导致相当长的停机时间和昂贵的财产损失。
在其他环境下，如果在机器故障(例如制冷剂泄露)之后仍持续施加AC电力，例如除湿器、冰箱、空调等电器会过热而导致火灾。
典型的灭火***在启动后对火灾进行检测，并且释放出灭火剂，例如CO2。然而，这种典型的灭火***是在火灾开始后才工作，并且不能将电力与燃烧的机器断开。换言之，这些机器在火灾期间甚至在火灾被扑灭后仍然是通电地热的。因此，存在可能会威胁到操作员生命的风险，并且继续再次点燃火灾。
通常，振动测量被用作确定不同类型生产机械状况的手段。振动测量用在具有旋转部件(例如泵、涡轮和风扇)的设备上，并且经常用在预测维护程序中。此外，过度振动通常是灾难性的机械故障和/或火灾的征兆。
在采用压缩机的其他环境下，例如空调或除湿器，如果压缩机发生故障、制冷剂泄露或者操作不当，也会存在火灾风险。在这些情况下，压缩机会过热，从而电气绝缘开始劣化，导致在导线和/或其他导电表面之间产生电弧。通常，这会导致灾难性的的火灾。常规的电弧检测电路通常在电弧开始后才对电弧进行检测，因此不能提供足够的保护。
因此，需要一种能够感测潜在的危险状况，断开到机器的AC电力，并在故障过程的早期提供警报的装置。
实用新型内容
本实用新型的其他目的以及特征和优点将在随后的说明书中部分地进行说明，并且可以根据该描述而部分地变得明显，或者可以通过实施本实用 新型而获知。在说明书中，参照了形成说明书的一部分的附图，并且附图通过例示具体实施方式而示出了说明书，以便于实施本实用新型。这些实施方式尽可能详细地进行描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，并且应当理解的是，在不脱离本实用新型的范围的情况下可以利用其它的实施方式，并且可以在结构上做出改变。因此，下面的详细说明并不是限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书进行限定。
根据本实用新型的一个实施方式，提供了一种用于远程检测交流电(AC)供电的机器(例如，除湿器、空调、冰箱和CNC机器、车床、铣床)中的过度工作参数的电源线装置。该电源线装置包括协同远程参数感测设备(例如热传感器、振动换能器)。能连接在参数感测设备与控制器之间的屏蔽电力电缆包括：能连接至该装置的至少一个绝缘火线电压导线和能连接在该控制器与该装置之间的电接地导线。
本实用新型还涉及一种用于经由至少一个远程参数感测设备远程检测过度工作参数的交流电(AC)电源线装置。该装置包括具有一个或多个热敏电阻器的至少一个远程参数感测设备。该装置还包括具有中断电路的控制器。该中断电路包括人工锁闭联动开关和用于将该人工锁闭联动开关电解锁的电磁线圈。该装置还包括本地感测电路和固态开关控制电路，该本地感测电路用于经由参数电流感测路径对至少一个远程参数感测设备检测到的过度工作参数进行感测，该固态开关控制电路用于响应于来自本地感测电路的控制信号来触发该中断电路。该装置还包括：控制器测试开关，用于对控制电路进行测试；重置按钮，其能连接至人工锁闭联动开关；以及测试按钮，其连接至控制器测试开关。能连接在参数感测设备与控制器之间的屏蔽电力电缆包括：至少一个绝缘火线电压导线，其能连接至该装置；电接地导线，其能连接在该控制器与该装置之间；以及参数电流感测路径，其能连接在所述至少一个远程参数感测设备与控制器之间。该参数电流感测路径可以是连接至远程负温度系数(NTC)或正温度系数(PTC)热敏电阻器或其他参数感测设备的专用导线，或者在另选实施方式中，该参数电流感测路径可以是线(cord)导电屏蔽电力电缆。
根据本实用新型的另一个实施方式，提供了一种用于经由至少一个远程参数感测设备远程检测过度工作参数的交流电(AC)电源线装置。该装置包括至少一个负温度系数(NTC)热敏电阻器和/或振动传感器。该装置还包 括控制器，该控制器具有包括中断电路的控制电路。该中断电路进一步包括人工锁闭联动开关和用于将该人工锁闭联动开关电解锁的电磁线圈。当固态开关控制电路对远程参数感测设备经由本地感测电路检测到的过度工作参数进行响应时，该固态开关控制电路将该电磁线圈电解锁。控制器还包括：上壳体，其适于舒适地置于手掌中以便于稳固地握持；以及下壳体，其能与该上壳体相配合，其中所述下壳体包括多个握持表面。
本实用新型还涉及一种交流电(AC)电源线装置，该电源线装置能连接至一设备并经由人工锁闭继电器连接至具有火线和中性线的AC电力网电源。该设备可以是任何适当的设备，例如具有压缩机的除湿器器或空调。该电源线包括：导电屏蔽、接地导线、用于连接到中性线的中性导线，用于连接到火线的火线导线。该电源线包括远程温度检测传感器组件，该远程温度检测传感器组件具有响应于温度变化而改变电阻的至少一个PTC热敏电阻器，其中改变电阻对应于改变热敏电阻器两端的电压降。该远程温度组件经由传感器导线连接至导电屏蔽，L传感器导线连接至火线导线，N传感器导线连接至中性导线。该电源线还包括用于对AC电力网输入电压进行整流的整流器，其中该整流器包括桥式整流器。能连接至远程温度传感器和整流器的感测电路对过度温度进行检测，并响应于故障状况或过度设备温度而使断路电路断开，以将人工锁闭继电器解锁。该电源线还包括电压补偿电路，用于平衡感测电路中的偏置电压，其中所述电压补偿电路能连接至整流器和感测电路。
附图说明
附图被包括进来并构成本说明书的一部分，附图例示了本实用新型的多种实施方式，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。在附图中，相似的附图标记代表相似的部件：
图1是例示了用于对电力供电的机器进行供电并对该电力供电的机器中的过度工作参数进行远程检测的电源线装置的图；
图1A例示了应用了本实用新型的电源线装置的图；
图1B例示了用于对例如空调之类的电力供电的机器供电并对该电力供电的机器的过度工作参数进行远程检测的电源线装置的图；
图1C例示了用于对例如除湿器之类的电力供电的机器供电并对该电力 供电的机器的过度工作参数进行远程检测的电源线装置的图；
图1D例示了用于对例如计算机数控机器(CNC)之类的电力供电的机器供电并对该电力供电的机器的过度工作参数进行远程检测的电源线装置的图；
图1E是根据图1A-1D所示的电源线装置用于对电力供电的机器供电并对该电力供电的机器的过度工作参数进行远程检测的电源线装置的框图；
图2A和图2-5是根据图1A-1E所示的电源线装置的具有单个固态控制器的4导体电源线装置的不同实施方式的示意性电路图；
图6-9是根据图1A-1E所示的电源线装置的具有全波整流桥控制器的4导体电源线装置的不同实施方式的示意性电路图；
图10-17是根据图1A-1E所示的电源线装置的具有全波整流桥控制器的导电屏蔽电源线装置的不同实施方式的示意性电路图；
图18-25是根据图1A-1E所示的电源线装置的具有双固态控制器的屏蔽导体电源线装置的不同实施方式的示意性电路图；
图26-41是根据图1A-1E所示的电源线装置的屏蔽4导体电源线装置的不同实施方式的示意性电路图；
图42是根据图1A-1E所示的电源线装置的具有全波桥式整流器控制器的导电屏蔽电源线装置的另选实施方式的示意性电路图，需要注意的是，所有电阻器为SMT 12061/41％TOL，所有电容器为SMT 10％TOL，D1/D2额定150C的低反向泄漏电流，R3必须额定150C裕量。
图43是示出图1A-1E和图2至42中所示的电源线装置相对典型AFCI检测电路在问题检测时间上的优点的框图；
图44是图1A-1E中所示的感测设备和保持支架的分解图；
图45是图44中所示的感测设备和保持支架的未分解图；
图46例示了图1A-1E中所示的感测设备和另选的保持支架；
图47例示了用于保持图44-46中所示的感测设备的带状夹子(band clamp)的图；以及
图48是例示了用于保持图44-46中所示的感测设备的带状夹子的示意图。
具体实施方式
以下对术语的简要定义适用于通篇本申请。
术语“包括”是指包括但不限于，并且应当按照其通常在专利上下文中使用的方式加以解释。
“在一个实施方式中”、“根据一个实施方式”等表述通常是指在该表述后面的特定特征、结构或特性可以包含在电源线装置的至少一个实施方式中，也可以包含在电源线装置的多于一个实施方式中(重点在于，这种表述不一定指代同一个实施方式)。
如果说明书描述了“示例性”或者“示例”，应当理解为其指代非排他性的示例。
如果说明书使用“可以”、“能够”、“可”、“应当”、“优选地”、“可能”、“典型地”、“可选地”、“例如”或者“有可能”(或其他这样的语言)来描述一个部件或特征被包括或者具有某一特性，则该特定部件或特征不一定要被包括进来或者不一定具有该特性。
下面参照附图，具体而言，参照图1，其示出了用于远程检测电力供电的机器13中的过度工作参数的电源线装置的电源线装置10的图。电源线装置10包括参数感测设备12、连接电缆14、控制器16和插头19。连接电缆14可以是任何适当的电力电缆，例如屏蔽电缆或者4线电缆。应当理解的是，由参数感测设备12检测的过度工作参数可以是任何适当的工作参数，例如，环境热或者机器振动。还应当理解的是，电力供电的机器13可以是任何适当的机器，例如空调、除湿器、热泵或计算机数控(CNC)机器。此外，电源18可以是任何适当的电源，例如单相或多相交流电。
参照图1A，其示出了本实用新型的电源线装置10的示例图。如前所述，电源线装置10包括远程参数感测设备12、连接电缆14、控制器16以及插头19。连接电缆14可以是任何适当的电力电缆，例如屏蔽电缆或4线电缆。应当理解的是，由参数感测设备12检测的过度工作参数可以是任何适当的参数，例如环境热或机器振动。此外，控制器16电路包括分别用于进行测试和重置的重置按钮161和测试按钮162，控制器16打开/关闭对检测过度工作参数的响应。此外，控制器16可以包括三个端口(如图2-25中所示)，用于与单相或多相电源进行配合。
参照图1B，其示出了对例如电力供电的空调电器13B中的过度工作参数进行远程检测的本实用新型的电源线装置10的示例图。如前所述，电源 线装置10包括参数感测设备12、连接电缆14、控制器16以及插头19。控制器16包括上配合壳体163和下配合壳体164，用于容纳此处所述的控制器电路16A。上配合壳体163可以适于舒适地置于手掌中。在下配合壳体164的各个面上，该下配合壳体包括多个握持表面165。连接电缆14可以是任何适当的电力电缆，例如屏蔽电缆或4线电缆。控制器16包括分别用于进行测试和重置的重置按钮161和测试按钮162，控制器电路16A打开/关闭对检测电器13B内过度工作参数的响应。重置按钮161和测试按钮162可以用颜色进行编码，以指示正常打开状况或危险关闭状况。在另选实施方式中，控制器16可以包括一个或更多个发光二极管(LED)166，用于指示正常打开状况或危险关闭状况。
应当理解的是，由远程参数感测设备12检测的过度工作参数可以是任何适当的工作参数，例如环境热或机器振动。例如，参数感测设备12可以检测到环境热升高超过预定的阈值，进而向控制器16发出信号以将电力从电器13B断开。
参照图1C，其示出了对例如电力供电的空调电器13C中的过度工作参数进行远程检测的本实用新型的电源线装置10的示例图。如前所述，电源线装置10包括参数感测设备12、连接电缆14、控制器16以及插头19。连接电缆14可以是任何适当的电力电缆，例如屏蔽电缆或4线电缆。控制器16包括控制器电路16A，并且还包括分别用于进行测试和重置的重置按钮161和测试按钮162，控制器161打开/关闭对电器13C中过度工作参数进行检测的响应。应当理解的是，由参数感测设备12检测的过度工作参数可以是任何适当的工作参数，例如环境热或机器振动。例如，参数感测设备12可以检测到环境热升高超过预定的阈值，进而向控制器16发出信号以将电力从电器13C断开。
另参照图1D，其示出了对例如CNC机器13D中的过度工作参数进行远程检测的本实用新型的电源线装置10的示例图。应当理解的是，该电源线装置可以用于对任何适当的机器或电器供电并对所述机器和电器过度工作参数进行检测。
参照图2，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有单个固态控制器电路16A的4导体电源线装置10的示意性电路图18。电路18包括线电压导体24、中性导体26、接地线28和导体29。电路18还包括固态开关控 制电路200和本地感测电路，该本地感测电路包括感测电阻器R1、中断电路220、电容器C1、测试开关SW1和负温度系数(NTC)热敏电阻器22。应当理解的是，图1以及图1A-1D中所示的参数感测设备12包括NTC热敏电阻器22。
进一步应当理解的是，图1以及图1A-1D中所示的参数感测设备12可以包括任何适当的参数感测设备，例如过度振动感测、过冷、或者不利于正常工作状况的任何其他工作状况。
控制电路200包括固态开关控制电路，并且包括经由导体29在可控硅整流器(SCR)201的栅极与NTC热敏电阻器22之间串联连接的感测电阻器R1。电阻器R1限制施加至SCR 201的栅极的电流。控制电路200包括一个并行网络，该并行网络包括电阻器R2、电容器C2和连接在SCR的栅极与阴极端子之间的二极管D1。这些部件提供了对抗噪声的措施，并防止横跨SCR的栅极对阴极结造成损坏。SCR的阳极端子可操作的通过线圈L1连接至电导体24。
中断电路220包括用于将电流的流动中断的电路，并且包括能量线圈L1、与导体24串联连接的第一开关SW2以及与导体26串联连接的第二开关SW3。在操作中，开关SW2和SW3被机械地锁闭，因此经由导体24和26向负载32施加线电压。
通过按下按钮161(图1A-1D)将开关SW2和SW3机械地锁闭。在正常工作时，电流不流经能量线圈L1。当参数感测设备12(图1A-1D)感测到过度工作参数时，电流流过能量线圈L1并诱发其磁场，使得柱塞(plunger)从锁闭位置移动到危险状况打开位置从而将SW2和SW3解锁。
对于正常工作状况，用于NTC热敏电阻器22、感测电阻器R1和电阻器R2的值针对对参数偏差的期望敏感度来选择。例如，可以将这些值选择为，令电气机器13的周围热的较小变化使NTC热敏电阻器22的电阻下降，这进而使得SCR栅电压从其静止水平上升到切换水平。响应于此，SCR从其正常非导通状态切换到危险状况导通(conducting)状态(即，电流流过SCR阳极-阴极结)，由此提供了供电流流过能量线圈L1的路径，使得开关SW2和SW3从正常闭合位置切换到危险状况打开位置，从而操作地将AC电源从电器或机器断开。
再参照图2A，应当理解的是，在导体26与导体29之间可以串联连接 任何适当的参数感测设备12，例如振动传感器22A。当感测到机器13中的预定振动水平时，具有正常打开触头的振动传感器22A关闭其触头。随着振动传感器触头的闭合，SCR栅电压从其静止水平上升到切换水平，如前所述。
应当理解的是，当开关SW2和SW3从正常闭合位置切换到危险状况打开置时，还将AC电源的电力从线圈L1断开。因此，保护了线圈L1免受延伸电流流动的破坏，这使得线圈L1的工作循环等级更低，从而减少线圈L1的成本。
仍参照图2，如上所述，当通过按钮162进行按压以模拟NTC热敏电阻器22的电阻降时，连接在导体26与导体29之间的测试开关SW1工作，这进而触发了SCR栅电压。
参照图3，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有单个固态控制器电路16A的4导体电源线装置10的示意性电路19的图。电路19按照与电路18大致类似的方式构建和工作。
电路19包括用于提供电路工作的可视指示的手段的指示电路190。指示电路190包括硅整流器D2、发光二极管LED D3和限流电阻器R3。整流器D2优选地为IN4004整流器，并且用于将线AC电转换为二极管LED D3的DC电。二极管LED D3借助电路19所操作的灯提供可视指示。电阻器R3优选地为56K欧姆，并用于限制传送到二极管LED D3的电流。
应当理解的是，指示电路190可以是任何适当的指示电路，例如闪烁式可视指示器，或者例如是指示当开关SW2和SW3机械锁闭时施加了电力的瞬时蜂鸣器。
再参照图4，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有单个固态控制器电路16A的4导体电源线装置10的示意性电路20的图。
电路20包括在机器13负载上并联连接的双参数感测设备22A和22B。可以针对机器13的一个或更多个区域中的不同状况选择双(或多)参数感测设备。例如，参数感测设备22A可以是位于机器13的火灾易发区域中的NTC热敏电阻器，而参数感测设备22B也可以是位于机器13的第二火灾易发区域中的NTC热敏电阻器。类似地，参数感测设备22B可以是任何适当的参数感测设备，例如，振动感测开关、倾斜传感器开关或翻转(tip over)开关。
再参照图5，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有单个固态控 制器电路的4导体电源线装置10的示意性电路21的图。电路21按照与电路18-20大致类似的方式构建和工作。
再参照图6，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括全波整流桥610和固态控制器600的控制器电路16A的4导体电源线装置10的示意性电路22的图。
电路22按照与电路18大致类似的方式构建和工作。电路22包括用于对来自导体24的AC火线电压进行整流的全波桥式整流器610。由于SCR独立于火线AC相而前向偏置，因此该全波桥式整流器使得SCR能够更快地转换到其导通状态。
对于正常工作状况，与之前一样，用于NTC热敏电阻器22、感测电阻器R1和感测电阻器R2的值针对对参数偏差的期望敏感度来选择。响应于NTC热敏电阻器22感测到比正常热更高的热，SCR从其正常非导通状态切换到电击危险状况导通状态(即，电流流过SCR阳极-阴极结)，由此提供了供电流流过能量线圈L1的路径，从而使得SW2和SW3从正常闭合位置切换到电击危险状况打开位置，并操作地将AC电源从电器断开。
再参照图7，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括全波整流桥610和固态控制器600的控制器电路16A的4导体电源线装置10的示意性电路23的图。电路23按照与电路22大致类似的方式构建和工作。
电路23包括指示电路70，该指示电路70提供电路工作的可视指示的手段。指示电路70包括发光二极管LED D6和限流电阻器R3。二极管LED D6借助电路23工作的灯来提供可视指示。电阻器R3优选地是120K欧姆，并且用于限制流经二极管LED D6的电流。
应当理解的是，指示电路70可以是任何适当的指示电路，例如闪烁式可视指示器，或者对于另一个例子而言，可以是指示当开关SW2和SW3机械锁闭时已经施加了电力的瞬时蜂鸣器。
再参照图8，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括全波整流桥610和固态控制器600的控制器电路的4导体电源线装置10的示意性电路24的图。电路24按照与电路20和电路22大致类似的方式构建和工作。
再参照图9，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括全波整流桥610和固态控制器600的控制器电路的4导体电源线装置10的示意性电路25的图。电路25按照与电路22-24大致类似的方式构建和工作。
再参照图10-17，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括全波整流桥式控制器的控制器电路16A的导电屏蔽电源线装置10的电路图。从原理上讲，图10-17中所示的电路按照与图2-9中所示电路大致类似的方式工作。然而，如图所示，例如，在图10中，电路2是屏蔽电缆，其中利用屏蔽的导电性来充当参数感测设备(热敏电阻器22)的返回线。此外，应当注意的是，图10例示了两相线电压。
再参照图18，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括双固态控制器的控制器电路16A的屏蔽导电电源线装置10的示意性电路4。电路4包括线电压导体24、中性导体26、接地线28和导体29A，其中，导体29A是包围线电压导体24和中性导体26的导电屏蔽。电路4还包括第一固态开关控制电路1801、第二固态开关控制电路1802、感测电阻器R1、中断电路220、测试开关SW1和负温度系数(NTC)热敏电阻器22。
控制电路1801包括固态开关控制电路，并包括经由屏蔽导体29A在硅控制整流器(SCR)SCR1与NTC热敏电阻器22之间串联连接的感测电阻器R1。控制电路1801包括并行网络，该并行网络包括电阻器R2、电容器C2，以及连接在SCR的栅极与阴极端子之间的二极管D2。这些部件提供了抗噪声措施，并防止横跨SCR的栅极对阴极结造成损坏。连接在SCR1栅极与电阻器R1之间的二极管D1防止了将负AC偏移(excursion)施加至SCR1栅极。电阻器R1限制施加至SCR1的栅极的电流，并与NTC热敏电阻器22和电阻器R2一起设置SCR对与机器13相关联的界外(out-of-bounds)参数状况的敏感度。SCR1的阴极端子操作地通过能量线圈L1连接至电导体24。
中断电路220包括用于使电流流动中断的电路，并包括能量线圈L1、与导体24串联连接的第一开关SW2、以及与导体26串联连接的第二开关SW3。开关SW2和SW3机械地锁闭，但仍可响应于经过能量线圈L1的电流的流动，并且当该电流不再流动时闭合。响应于该电流的流动，SW2和SW3从正常闭合位置切换到电击危险状况打开位置。当电流流经能量线圈L1时，其磁场移动使得SW2和SW3解锁的柱塞。
在工作中，开关SW2和SW3机械地锁闭，因此经由导体24和26向负载32施加线电压。
对于正常工作状况来说，用于NTC热敏电阻器22、感测电阻器R1和 电阻器R2的值针对对参数偏差的期望敏感度来选择。换言之，可以将这些值选择为，令电气机器13的周围热的微小变化导致NTC热敏电阻器22的电阻降，这进而使得SCR1栅电压从静止水平上升到切换水平。响应于此，SCR1从其正常非导通状态切换到电击危险状况导通状态(即，电流流过SCR阳极-阴极结)，由此提供了供电流流过能量线圈L1的路径，使得开关SW2和SW3从正常闭合位置切换到危险状况打开位置，从而操作地将AC电源从电器断开。
应当理解的是，NTC热敏电阻器22可以是任何适当类型的参数感测设备，例如如前所述在导体26与导体29A之间串联连接的振动传感器。当感测到机器13中的预定振动水平时，具有正常打开触头的振动传感器22A关闭其触头。随着振动传感器触头的闭合，SCR栅电压从其静止水平上升到其切换水平，如前所述。
应当理解的是，当开关SW2和SW3从正常关闭位置切换到电击危险状况打开位置时，还从线圈L1去除AC电源电力。因此，保护了线圈L1免受延伸电流流动的破坏，这使得线圈L1工作循环等级更低，从而降低线圈L1的成本。
仍参照图18，如上所述，当通过按压来模拟NTC热敏电阻器22的电阻降时，连接在导体26与导体29之间的测试开关SW1工作，这进而触发SCR栅电压。
控制电路1802的工作与控制电路1801类似，不同之处在于，控制电路1802被接线成使得当SCR2栅极-阴极被前向偏置时，负AC周期提供流过SCR2的足够的保持电流。当由于过热NTC热敏电阻器22允许正电流流过二极管D3(该二极管D3对电容器C2充入足够正电压，使得当向SCR2阴极施加负AC周期时SCR2栅极-阴极被前向偏置)时，SCR2栅电压为足够正电压。应当理解的是，与单控制电路不同，双控制电路1801、1802按照相位无关的方式去除机器13的电力。还应当理解的是，双控制电路还提供了在其中一个控制电路发生故障的情况下的互冗余。
再参照图19，其示出了根据图1所示的电源线装置的具有包括双固态控制器的控制器电路16A的屏蔽导体电源线装置10的电路7的图。电路7按照与图18中所示的电路4大致类似的方式构建和工作。电路7示出了多相线24和26A。
再参照图20，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括双固态控制器的控制器电路16A的屏蔽导体电源线装置10的电路6的图。电路6按照分别与图18和图19中所示电路4和电路7大致类似的方式构建和工作。
电路6包括用于提供电路工作的可视指示的手段的指示电路60。指示电路60包括发光二极管LED D1A和限流电阻器R4。二极管LED D1A借助电路6所操作的灯提供可视指示。电阻器R4优选地为56K欧姆，并用于限制传送到二极管LED D1A的电流。
应当理解的是，指示电路60可以是任何适当的指示电路，例如闪烁式可视指示器，或者对于另一个例子而言，可以是指示当开关SW2和SW3机械锁闭时施加了电力的瞬时蜂鸣器。
再参照图21，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括双固态控制器的控制器电路16A的屏蔽导体电源线装置10的电路5的图。电路5按照与电路4、6和7大致类似地方式构建和工作，如前所述。图21例示了本实用新型的单相应用。
再参照图22-25，其示出了根据图1中所示的电源线装置的具有包括双固态控制器的控制器电路16A的屏蔽导体电源线装置10的电路图。图22-25中所示的电路12-15分别按照与电路4-7大致类似的方式构建和工作，如前所述。
电路12-15包括横跨机器13的负载而并联连接的双参数感测设备22A和22B。可以针对机器13的一个或更多个区域中的不同状况选择双(或多)参数感测设备。例如，参数感测设备22A可以是位于机器13的火灾易发区域中的NTC热敏电阻器，而参数感测设备22B也可以是位于机器13的第二火灾易发区域中的NTC热敏电阻器。类似地，参数感测设备22B可以是任何适当的参数感测设备，例如，振动感测开关、倾斜传感器开关或翻转开关。
再参照图26-41，其是根据图1A-1D中所示的电源线装置的屏蔽4线-导体27A电源线装置10的不同实施方式的示意性电路图。控制器电路16A在图26-41中被示出为交流电路27至42，它们分别按照与前述相应控制器电路类似的方式工作。应当理解的是，屏蔽4线-导体27A可以是任何适当的屏蔽N线-导体，其中N等于任何适当数量的导体。进一步应当理解的是，屏蔽4线-导体27A可以包括导电或不导电屏蔽。
再参照图42，其示出了根据图1A-1E中所示的电源线装置的具有全波 桥式整流器控制器的导电屏蔽电源线装置的一个另选实施方式的示意性电路图。
传感器组件12由传感器板(未示出)和导线组件522构成，该导线组件522由N传感器(中性线传感器)导线、L传感器(火线传感器)导线和SENSOR(传感器)导线构成。包含导线组件422的电缆线(参见图45：451)将传感器组件12导线连接至插头16电路。
热敏电阻器导线421用来感测该热敏电阻器Rth两端的电压。如果在与传感器组件外壳(参见图45：444)相接触的表面上的温度升高，则热敏电阻器电压升高。传感器电路组件12由PTC热敏电阻器、偏置电阻器R3和二极管D1及D2构成。热敏电阻器RTH基于相应的环境或感测到的温度的变化来改变电阻，其中在热敏电阻器RTH两端产生相应的电压降。D 1阻挡反向电流流动，并防止当火线L上的火线电压相对于中性线N为负时插头16意外中断(tripping)。D2防止由于从热敏电阻器导线421到火线(Line)L的很小泄露电流而引起意外中断。
为了检测由于热敏电阻器导线421短路至中性线而引起的故障状况，在传感器组件12中设置有作为电压感测电路一部分的R3。
由D3-D6构成的桥式整流器确保了U1(SCR)和U2被正确地偏置，并且在图42中被标记为“Ref”的节点总是处于最低电位。还应当理解的是，桥式整流器D3-D6使得在电力网中火线与中性线被接反的情况下电路能够正常工作(保险人实验室(UL)要求)。
仍参照图42，精度比较器U2是一个三端子可调节的调节器。通过外部电路部件可以将U2的输出电压设置为任意适当的电压，例如介于VREF(大约2.5伏)与例如大约36伏之间。U2可以是任何适当的精度比较器或有源电子部件，例如被线连接为精度调节器的FAIRCHILD TL431可编程分流(shunt)调节器。
在正常工作时，从整流器D3-D6经过R3、R3、D1、Rth到中性线N的分压路径使得U2上的参考导线R不超过U2的参考电压(对于TL431，名义上为大约2.5伏)。因此，在断开(或非导通)状态下，U2被偏置。
在温度上升的情况下，热敏电阻器Rth的电阻开始上升，该热敏电阻器两端的电压降相应上升。随着热敏电阻器RTH两端的电压上升，U2的参考输入R上的电压超过U2的参考电压，从而将U2前向偏置为接通(或导通) 状态。
在AC输入期间，当半个周期火线相对于中性线为负时，借助于二极管D7防止在U2的参考阳极处出现不希望的反向电压状况。
当热敏电阻器导线421断开或者对火线或中性线短路时，可能发生其他不希望的故障状况，这会导致在U2的参考R处出现高电压水平。为了保护U2，二极管D8允许过度电压高出使U2前向偏置所必需的电压很多，以经由U2的阴极节点“K”进行“放电”。电容器C2防止电噪声信号在U2的栅极“F”产生错误的断路状态。
仍参照图42，补偿电阻器R1、R12和R9提供了在火线电压变动情况下U2处的稳定的参考-阳极(Ref-Anode)电压和部件裕量。应当理解的是，R1、R12和R9以及感测电压对R3和R4被有利地选择为平衡U2的参考输入与阳极输入之间的电压。将进一步认识到，在正常工作时电压平衡会使得处于非导通或断开状态的U2偏置，并且U2所看到的断路电压不会受到火线电压变化或部件裕量的显著影响。还应当理解的是，当热敏电阻器RTH感测到不希望的预定温度时，电压平衡变得不平衡，从而导致此处所述的电路断路状况。
当在U2达到预定的电压阈值时，电路被设计成在受控模式下断路。触发电路由R1、R8、C3、Q1、R5、C4和U1构成。U2和Q1确保了在保持温度断路电平严格受控的同时能够满足U1(SCR)的触发电平的宽变化范围。R8防止了Q1(PNP)处的发射极-基极电压在不希望的时候达到触发阈值。C3防止了电噪声电压或电泳电压错误地开启Q1。如前所述，R1、R12和R9与R3和R4一起用于平衡U2的参考输入和阳极之间的电压。此外，R1的值还确保U2工作在规定的电压区域内。而且，R1、R12和R9的值确保在U2被前向偏置(即，电路被断路)时有足够的电流流过U2。一旦Q1开启而导通，R5就在SCR U1的栅极“G”提供断路电压水平。C4防止电噪声意外触发SCR U1。
应当进一步理解的是，R1、R12和R9的值与其他电路部件一起被严格选择，从而有利地自我监控正确的操作，并且除了检测过热状况或电弧以外，还检测与此处所述电源线装置相关联的以下潜在故障：
1、热敏电阻器导线(421)对火线或中性线短路；
2、热敏电阻器导线(421)断开；
3、L传感器导线断开；和
4、N传感器导线对中性线断开
应当理解的是，这些状况中的任何一个都会如此处所述的那样将电路断路。因此，如果电路未发生断路，则存在相应的高置信水平表明导线和设备工作正常。
断路电路(图1E：部件1E1)主要包括C4、R4、SCR(U1)和继电器线圈(L1)。随着Q1开始导通，R5(U1栅极)两端的电压降上升；当该电压达到预定水平时，U1将导通，因此人工锁闭继电器的线圈422开始储能。储能后的线圈断开电力网触头423，并切断电器和电路的能量。R5还用于耗散任何残余的栅电压，以防止在修复了故障状况并且重新施加了电力网电压之后电路被意外断路。
可选的MOV1抑制有可能意外使SCR导通或破坏SCR(U1)的电压峰值。
测试电路经由TEST按钮和串联电阻Rtest将热敏电阻器导线451连接至火线。串联电阻Rtest限制涌入的电流。
再参照图43，其是示出图1A-1E和图2-42中所示的电源线装置相对于典型的AFCI检测电路的问题检测时间优点的框图。如图43所示，例如，压缩机在43A处正常工作。在43B，压缩机发生制冷剂损失并开始过热(43C)。本领域技术人员应当理解的是，压缩机过热除了因为制冷剂损失以外，还可能有许多原因。随着压缩机过热状况的持续，例如，制冷剂继续泄漏，压缩机温度继续上升(43D)。在43E，电绝缘开始恶化并且在导体之间出现电弧(43F)，从而可能导致灾难性的火灾(43G)。应当理解的是，从问题开始出现(43B)到灾难性火灾发生(43G)的时间可能仅在秒级别。还应当理解的是，如图43所示，此处描述的本实用新型在问题时间线(在43C)的早期就检测开始的过热状况，并且在该问题升级成灾难性的火灾之前就安全地关闭设备的电力。
再参考图44-46，其示出了传感器组件12和附接装置的物理实施方式。电路板支撑件442用于支撑电路组件12，电路板支撑件442可以是任何适当的材料。传感器壳体444用于容纳电路板支撑件442和电路组件12。传感器壳体444可以是任何适当的导热材料，例如，仅出于示例性目的，可以是黄铜、铝或者铝青铜。应当理解的是，传感器壳体444可以具有图44中所示 的曲面444A，以便于在垂直于表面的方向上导热。还应当进一步理解的是，传感器壳体444的曲面444A可以具有任何适当的曲率半径。还应当理解的是，传感器壳体444可以填充有导热树脂，以便于从壳体444到热敏传感器Rth的热传导。
仍参照图44-46，弹簧夹443将壳体444附接至保持条带441。图46示出了在要进行温度监测的表面上保持壳体444的另选的焊接或钎焊条带462。
再参照图47，其示出了用于保持图44-46中所示的感测设备444的带状夹子组件470的示例图。带状夹子组件包括带471、螺栓472、开口473和凹坑(dimple)474。
仍参照图47，带状夹子组件470可以是任何适当类型的夹子，例如T螺栓夹子、弹簧加载夹子、可调节直径T螺栓夹子、桶形夹子、蜗轮夹子或V带夹子。类似地，带471可以是任何适当材料，例如，不锈钢、镀锌钢，或可以是用于需要非导电、非腐蚀性或者绝热夹子的应用的塑料。
同样，螺栓472可以是任何适当的螺栓，例如不锈钢、镀锌钢或者塑料。
仍参照图47，开口473的大小适于与此处所述的以及在先前图中所示的传感器壳体大致进行配合。凹坑474的大小及位置适于与传感器壳体444上的倒置的凹坑进行配合，以防止在安装时传感器壳体444滑出开口473。
再参照图48，其示出了图44-46中所示的保持感测设备的带状夹子的示例图。如图48所示，传感器组件444在设备481上齐平地保持。设备481可以是任何设备，例如在空调或除湿器中使用的压缩机(参见图1B-1C)。
本实用新型的上述各种形式仅是示例性的，并且在不脱离本实用新型的精神的情况下，本领域技术人员能够对其做出多种变型和修改。旨在将所有这种变型和修改都包括在所附权利要求书所限定的范围内。
Claims (20)
1.一种交流电电源线装置，该交流电电源线装置能通过人工锁闭继电器连接至具有火线和中性线的交流电电力网电源和设备，所述电源线包括导电屏蔽、接地导线、用于连接至该中性线的中性导线、用于连接至该火线的火线导线，其特征在于，该电源线装置包括：
远程温度检测传感器组件，该远程温度检测传感器组件包括：
响应于温度变化改变电阻的至少一个热敏电阻器，其中改变电阻对应于改变所述热敏电阻器两端的电压降，并且其中所述远程温度检测传感器组件能经由传感器导线连接至所述导电屏蔽；
能连接至所述火线导线的L传感器导线；
能连接至所述中性导线的N传感器导线；
用于对交流电电力网输入电压进行整流的整流器，其中所述整流器包括桥式整流器；
感测电路，该感测电路能连接至所述远程温度检测传感器组件和所述整流器；
用于平衡偏置电压的电压补偿电路，其中所述电压补偿电路能连接至所述整流器和所述感测电路；以及
用于响应于故障状况或者过度设备温度将所述人工锁闭继电器解锁的断路电路。
2.根据权利要求1所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述感测电路包括电压比较器，其中所述电压比较器包括：
有源电子设备，该有源电子设备包括参考输入、阳极和阴极，其中所述有源电子设备对所述热敏电阻器两端的变化电压降与预定参考电压进行比较，并响应于所述比较而从非导通状态变为导通状态。
3.根据权利要求2所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述电压比较器进一步包括对所述参考输入上的变化电压与所述预定参考电压进行比较的所述有源电子设备，其中所述变化电压是由于从由所述传感器导线对火线短路、所述传感器导线对中性线短路、所述传感器导线断开、所述L传感器导线断开和所述N传感器导线断开构成的组中选择的一种故障状况引起的。
4.根据权利要求2所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述感测电路进一步包括横跨所述参考输入和所述阳极的、用于在交流电电力网输入电压的负半个周期期间保护所述有源电子设备的第一二极管。
5.根据权利要求4所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述感测电路进一步包括横跨所述参考输入和阴极的、用于在交流电电力网输入电压的正半个周期期间保护所述有源电子设备的第二二极管。
6.根据权利要求2所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述电压补偿电路包括：
第一分压器，该第一分压器包括能连接在所述桥式整流器与所述阳极之间的多个电阻器；
第二分压器，该第二分压器包括能连接在所述桥式整流器、所述热敏电阻器和所述参考输入之间的第二多个电阻器；并且
其中所述第一分压器产生第一电压，所述第二分压器产生第二电压，其中所述第一电压和所述第二电压的差被协同地平衡并在正常工作期间将所述有源电子设备偏置在断开状态下。
7.根据权利要求6所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述远程温度检测传感器组件包括所述第二多个电阻器中的至少一个电阻器。
8.根据权利要求7所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述远程温度检测传感器组件包括能连接至所述第二多个电阻器中的所述至少一个电阻器的多个二极管。
9.根据权利要求3所述的交流电电源线装置，其特征在于，所述断路电路包括第二有源电子设备和至少一个可控硅整流器即SCR，其中所述第二有源电子设备能连接在所述阴极与所述SCR之间，并且其中所述第二有源电子设备响应于所述电压比较器的启动而触发所述SCR。
10.一种远程温度检测传感器组件，其特征在于，该远程温度检测传感器组件包括：
响应于温度变化改变电阻的至少一个热敏电阻器，其中改变电阻对应于改变所述热敏电阻器两端的电压降，且其中所述远程温度检测传感器组件能经由传感器导线连接至导电屏蔽；
能连接至所述一个热敏电阻器的多个二极管；
能连接至所述多个二极管的至少一个电阻器；
能连接至所述多个二极管中的至少一个二极管和火线导线的L传感器导线；和
能连接至所述多个二极管中的至少一个二极管和中性导线的N传感器导线。
11.根据权利要求10所述的远程温度检测传感器组件，其特征在于，该远程温度检测传感器组件进一步包括：
至少一个电路板支撑件；
用于容纳所述至少一个电路板支撑件的至少一个传感器壳体；
至少一个保持设备，所述至少一个保持设备具有至少一个凹坑；
用于将所述传感器壳体保持至所述至少一个保持设备的至少一个弹簧夹，所述至少一个弹簧夹包括用于与所述至少一个凹坑配合的至少一个倒置凹坑。
12.根据权利要求11所述的远程温度检测传感器组件，其特征在于，所述传感器壳体包括具有超过0度的曲率的至少一个表面。
13.根据权利要求11所述的远程温度检测传感器组件，其特征在于，至少一个保持设备包括机械夹子。
14.根据权利要求11所述的远程温度检测传感器组件，其特征在于，至少一个保持设备包括焊接好的夹子。
15.一种自我监测交流电电源线装置，该装置经由至少一个远程参数感测设备远程检测过度工作参数，其特征在于，该自我监测交流电电源线装置包括：
上壳体，其中所述上壳体适于舒适地置于手掌中；
下壳体，其能与所述上壳体相配合，其中所述下壳体包括多个握持表面，其中所述下壳体包括控制电路，其中所述控制电路包括：
对交流电电力网输入电压进行整流的整流器，其中所述整流器包括桥式整流器；
感测电路，该感测电路能连接至所述远程温度传感器和所述整流器，其中所述感测电路包括至少一个有源电子部件；
用于平衡偏置电压的电压补偿电路，其中所述电压补偿电路能连接至所述整流器和所述感测电路；
用于响应于故障状况或过度设备温度将人工锁闭继电器解锁的断路 电路；和
能连接至所述控制电路的远程温度检测传感器组件，其中所述远程温度检测传感器组件包括：
用于支撑温度感测电路的至少一个电路板支撑件；
用于容纳所述至少一个电路板支撑件的至少一个传感器壳体，其中所述传感器壳体包括：
包含超过0度的曲率的至少一个面；
至少一个保持设备，所述至少一个保持设备具有至少一个凹坑；
用于将所述传感器壳体保持至所述至少一个保持设备的至少一个弹簧夹，所述至少一个弹簧夹包括用于与所述至少一个凹坑相配合的至少一个倒置凹坑。
16.根据权利要求15所述的自我监测交流电电源线装置，其特征在于，所述温度感测电路进一步包括至少一个热敏电阻器。
17.根据权利要求15所述的自我监测交流电电源线装置，其特征在于，所述电压补偿电路用于平衡偏置电压，所述电压补偿电路包括：
第一分压器，其包括多个电阻器；
第二分压器，其包括第二多个电阻器；以及
其中所述第一分压器产生第一电压，所述第二分压器产生第二电压，其中所述第一电压和所述第二电压的差被协同平衡并在正常工作期间将所述有源电子部件偏置在断开状态下。
18.根据权利要求15所述的自我监测交流电电源线装置，其特征在于，所述断路电路用于响应故障状况而将人工锁闭继电器解锁，所述故障状况进一步包括从由传感器导线对火线短路、传感器导线对中性线短路、传感器导线断开、L传感器导线断开以及N传感器导线断开构成的组中选择的故障状况。
19.一种交流电(AC)电源线装置，该电源线装置经由至少一个远程参数感测设备远程检测过度工作参数，其特征在于，该交流电电源线装置包括：
至少一个参数感测设备；
上壳体，其中所述上壳体适于舒适地置于手掌中；
下壳体，其能与所述上壳体相配合，其中所述下壳体包括多个握持表面， 其中所述下壳体包括：
控制器，其中该控制器包括控制电路，该控制电路包括：
中断电路，其中该中断电路包括：
人工锁闭联动开关；
用于将该人工锁闭联动开关进行电解锁的电磁线圈；
经由参数电流感测路径对所述至少一个远程参数感测设备检测到的过度工作参数进行感测的本地感测电路；
用于触发所述中断电路的固态开关控制电路，其中所述固态开关控制电路对所述本地感测电路进行响应，
其中所述固态开关控制电路进一步包括：
至少一个可控硅整流器(SCR)开关，该开关能连接至所述本地感测电路和所述电磁线圈；并且
其中所述电磁线圈具有大致70欧姆电阻；
用于测试所述控制电路的控制测试开关；
所述至少一个参数感测设备包括热敏电阻器；
能连接至所述人工锁闭联动开关的重置按钮；以及
能连接至所述控制测试开关的测试按钮；
屏蔽电力电缆，其能连接在所述参数感测设备与所述控制器之间；其中所述屏蔽电力电缆包括：
能连接至所述装置的至少一个绝缘火线电压导线；
能连接在所述控制器与所述装置之间的电接地导线；
能连接在所述至少一个远程参数感测设备与所述控制器之间的参数电流感测路径；以及
电源线导电屏蔽，其包括所述参数电流感测路径。
20.根据权利要求19所述的交流电(AC)电源线装置，其特征在于，进一步包括：
用于支撑温度感测电路的至少一个电路板支撑件；
用于容纳所述至少一个电路板支撑件的至少一个传感器壳体，其中所述传感器壳体包括：
包含超过0度的曲率的至少一个面；
至少一个保持设备，所述至少一个保持设备具有至少一个凹坑；
用于将所述传感器壳体保持至所述至少一个保持设备的至少一个弹簧夹，所述至少一个弹簧夹包括用于与所述至少一个凹坑相配合的至少一个倒置凹坑。
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