1 引言

應用在智能電表[1]上的磁保持繼電器分流片與接線端子的連接，均是依靠在分流片和接線端子打一個直徑為 4～5 mm 的螺絲孔，然后靠螺絲和彈性金屬墊片進行物理鏈接。但眾所周知的是，金屬導體因為打孔的存在，通電截面積下降，內部的導電性能必然下降，電阻變大；即使連接時所使用螺絲和墊片也是金屬的，但由于金屬材質的不同，加之螺絲表面不可能加工的十分光滑，所以很難保證其導電性良好；并且在運輸的過程中，由于顛簸震動等因素的存在，螺絲接觸很有可能變松，松動后，分流片和端子之間就變成了不良接觸，這些原因，都會導致連接處的電阻變大[2-5]。

對于電表而言，通電端子會在使用中會傳導比較大的電流，而根據電能產生熱能的公式（1）。
、

Q = I2×R×t（1）

其中，I 為電流，R 為導體電阻，t 為通電時間。由于螺絲連接處的電阻變大，那么此處的發熱也十分嚴重。給一只電表輸入 60 A 的通電電流時，在室溫 21 ℃ 的情況下，15 分鐘后，螺絲的點的溫度可以升高到 43 ℃。這個熱能由于在電表殼體內密封，很難通過熱導將其向外傳遞，因此，極大的會影響電表內部元件的正常使用。而如果用焊接方法解決的話，也會帶來兩個問題：

（1）繼電器分流片與表殼所帶端子通常為兩個生產廠家，對于安裝調試來說幾乎是不可調和的，不論讓哪一方完成焊接都難以實現，如果焊接，分流片出現問題則無法更換。

（2）即使是焊接，但是由于助焊劑、焊接工藝的問題，在長期的電流發熱狀況下，其焊接處會出現異常狀況，這種狀況既不可逆，又無法處理。

2 改進方案

為了解決智能電表上的磁保持繼電器分流片與接線端子的連接發熱問題，本方案改進現有的繼電器分流片和端子的形狀，并提供一種易行可靠的連接方法，使得繼電器分流片和通電端子良好連接，不會因為連接問題而增加額外的阻抗，從而避免額外的發熱。

2.1 方案構成

這種用于智能電表上分流片與接線端子的連接結構，其特征如圖 1 所示，圖 1（a）為彈性鋼卡夾，其卡夾具有夾持部和接線端；圖 1（b）為分流片的連接端子具有齒條結構，與所述端子連接圖 1（c），接線端子具有齒條結構，連接端子的齒條結構與接線端子的齒條結構嚙合連接，嚙合連接處夾持所述卡夾的夾持部；圖 1（d）為各主要結構原件組裝完成后的效果圖。

2.2 檢測方法

以檢測一只 5(60) A 使用 300 μΩ 繼電器分流片的電表為例，結合圖 1 中的（d）圖。

（1）先安裝在彈性鋼卡上的檢測線連接至電表MCU 的電壓檢測或者獨立的 AD 檢測處。

（2）通過實際測量，當一只電表選用一個 300 μΩ 繼電器分流片時，與接線端子可靠連接后（我們選擇焊接時測量的值作為參考量），從接線端子最下端（即接線端子 2 中的下方螺絲孔處）測量，其總電阻最大阻值不超過 500 μΩ。那么就說明，如果使用彈性鋼卡將繼電器分流片和接線端子連接后，其最大阻值應該在 500 μΩ 左右。

（3）在電表校驗時需要接入最大電流 Imax ＝60 A 時，檢測安裝在兩只彈性鋼卡上的檢測線之間的電壓，計算過程如下。

一個 300 μΩ 的繼電器分流片在 60 A 電流時分壓的電壓應該為（2）。

V1＝(300×10-6 Ω)×60 A＝0.018 V（2）

而其在最下端時，繼電器分流片在 60 A 電流時分壓的電壓應該為（3）。

V2＝(500×10-6 Ω)×60 A＝0.030 V（3）

檢測安裝在兩只彈性鋼卡上的檢測線之間，通過 MCU 或者獨立的 AD 檢測處，實際測量的電壓為 V。

通過比較這三個量之間的關系得到以下關系。

當 V＞V2 時，則說明繼電器分流片的連接端子和接線端子沒有可靠連接，因而阻值超過正常值，電表會有發熱異常的隱患，應當重新連接或更換部件。

當 V1＜V＜V2，則繼電器分流片的連接端子和接線端子連接可靠，彈性鋼卡處的分壓正常。

當 V3＜V1 時，則繼電器分流片的阻值偏小，為不合格產品。

通過實驗，如果還按照原有的打孔螺絲鏈接，還在電表接入 60 A 時電流時，經測量最下端的電壓可以達到 VL＝0.092 V。通過和本方案的比較可以看出，如果用螺絲鏈接，發熱量將是本方案的 VL/V2＝0.092 V / 0.030 V＝3.06 倍，可見，本方案是有效可以降低電表發熱的一種方式。

2.3 方案變形

如果在 DRAM 中存在超標情況，例如：內部不論是否通過彈性鋼卡連接，凡是通過測量繼電器分流片兩端電壓而對繼電器分流片連接異常進行判斷的。本文檔給出的是火線處繼電器分流片的檢測，對于零線處同樣可以按此方式檢測。結合圖 2，即使在不適用繼電器的分流器連接檢測中，也同樣可以采用這種方法。

3 結語

本方案與現有技術相比具有如下優點：（1）連接可靠，接觸面積大，并且不需要打孔，不改變導體形狀，不會因為生產安裝的原因帶來其接觸部位的電阻變大，導致發熱。（2）彈性鋼卡為彈性材料，不會因為顛簸、震動等原因松動。（3）安裝便捷，出現故障維修方便。（4）可以在校表過程中，檢測出繼電器分流片和端子連接的異常，從而判斷出電表是否會在此處發熱。（5）通過該方式，使得在生產過程中就能通過校表等過程直接篩選出可能會出現發熱的表計，從而保證產品質量的穩定。

參考文獻

[1] 王思彤,周暉,袁瑞銘,易忠林.智能電表的概念及應用[J].電網技術,2010,34(04):17-23.

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[3] 王甲,阮頤.一種簡化型M-BUS通信芯片設計[J].集成電路應用,2017,34(01):33-35.

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[5] 王甲,傅代軍,阮頤,宋文博.一種單IO口控制的繼電器驅動芯片設計思路[J].集成電路應用,2017,34(05):27-29.