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新型电涌保护器的专利技术

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2017-11-23
技术领域本发明属于电子电气设备的电涌防护技术领域。

背景技术:
雷电是由带电的云在空中放电导致的一种特殊的天气现象。雷电是造成电子设备损坏的重要原因,它威胁建筑、铁路、民航、通信、工控、军事等各个领域电子信息系统的安全稳定运行。在与电子设备连接的电源线、信号线以及控制线等金属线路上安装电涌保护器是雷电防护的重要措施之一。电涌保护器已大量应用于各种领域,在雷电防护中具有重要的作用。其状态的好坏则直接影响其防雷效果,从而对所保护设备的安全带来隐患。现阶段SPD在使用时通常具有热保护和过流保护(内置或外置)两种保护装置,热保护装置用来防护防雷器件劣化发热,过流保护装置用来防止瞬态过电流或过电压引起的防雷器件击穿短路,同时过流保护做为热保护的一种后备保护方式,故此在大多数场合都可以起到有效的防护作用。但由于热传导是一个相对较慢的过程,热保护装置的灵敏度低,对于缓慢升温过程尚可起到有效的防护,但对于低(中)压系统中由于持续过电压状态下引起的急剧升温情况,热保护脱扣装置不能及时感知此过程而不发生动作,致使防雷器件被击穿,工频电流进入SPD线路,当此工频电流值没有达到过流保护装置的启动值时,过流保护装置也不会发生动作,从而导致SPD起火;若将过流保护装置的启动值选小,虽能启动,但难以抗击雷电流的冲击,导致SPD无法正常泄放雷电流。综上所述,现行SPD的过流保护装置与热保护装置存在严重的动作盲区,SPD通过在此区域的电流时,热保护装置和过流保护装置都不能即将损坏的SPD脱离主电路,从而出现严重的安全隐患。

技术实现要素:
为了有效解决现有技术中的以上问题,本发明提出一种安装方便且性能可靠的用于电源系统的新型电涌保护器,根本解决现有热保护装置与过流保护装置的动作盲区问题。本发明采用以下技术方案:本发明是用于电力电子线路系统中的电涌保护器,该电涌保护器包括防雷元件、过流保护装置、热保护装置和外壳,所述防雷元件和过流保护装置串联,构成电涌泄放通路,所述热保护装置位于防雷元件电极上,其特征在于:本新型电涌保护器还包括磁场检测装置、限流器、缓冲位移弹片、惯性装置、电磁动作机构、联动机构、常开触点;所述磁场检测装置安装在电涌泄放通路附近,与电磁动作机构连接;所述电磁动作机构控制缓冲位移弹片运动;所述缓冲位移弹片与惯性装置连接;所述惯性装置经过联动机构控制常开触点动作;所述常开触点和限流器串联组成旁路,旁路并联在防雷元件两端。所述磁场检测装置内置磁场探测器和数据放大装置,磁场探测器与数据放大装置连接,数据放大装置与电磁动作机构连接。所述常开触点闭合后,在过流保护装置断开前不会再打

开,所述常开触点还具有复位开关。所述防雷元件,包括压敏电阻、放电管、TVS之一或其组合;所述过流保护装置可以是熔断器或断路器;所述限流器可以是电阻、电感、电容等电子器件之一或由其组合而成的电路,具有限制电流的作用;所述惯性装置为惯性轮或重锤或阻尼齿轮或空气阀或延时电路,在受到持续的力时才会运动。所述磁场检测装置内置磁场探测器和数据放大装置,所述磁场探测器用于检测电涌泄放通路磁场的变化,依据不同磁场输出不同电流信号至数据放大装置;所述数据放大装置内置电源,将信号放大后输出给电磁动作机构,驱动其动作。因为雷电电涌与工频电流辐射出的磁场不同,包括磁场的大小、方向、变化率、持续时间等参量,因此最终数据放大装置输出给电磁动作机构的电流不同,电磁动作机构发生动作的持续时间也不同。只有当工频短路电流持续流过电涌泄放通路时,电磁检测装置才能给电磁动作机构持续的输入感应电流,从而电磁动作机构的顶杆持续推动惯性位移弹片,致使惯性装置运动;雷电电涌由于发生时间极快,电磁动作机构的顶杆只瞬间弹出又恢复原位,惯性装置由于其惯性作用不能被驱动。本新型电涌保护器的工作方式:当雷电流流过防雷元件时,时间很短,电流迅速泄放,电磁动作机构顶杆迅速弹出又恢复,惯性装置由于惯性作用保持不动状态,不会带动联动机构闭合旁路常开触点,从而确保雷电流顺利泄放;当防雷元件劣化工频漏流达到一定值时,防雷元件体表温度也上升至一定高度,由于工频漏流导致的升温是一个缓慢渐变的过程,热保护装置将启动,在防雷元件电极处断开;当电源系统故障或其他原因导致的工频电流流过防雷元件时,电磁动作机构在电磁力的作用下使顶杆持续弹出,顶杆推动缓冲位移弹片,惯性装置由于惯性作用不能沿缓冲位移弹片施力方向转动,但此时短路电流未消失,电磁动作机构顶杆仍然顶着缓冲位移弹片,等待延时毫秒级Δt后,惯性装置迅速逆时针转动,带动联动机构闭合旁路常开触点,此时并联在防雷元件两端的旁路被接通,工频短路电流将不经过防雷元件、直接通过旁路到达过流保护装置,并有足够的时间让过流保护装置断开,从而将即将损坏的防雷元件从主电路脱离。本发明的特征在于:1.此新型电涌保护器通过增加并联在防雷元件两端的旁路,解决了热保护装置和过流保护装置的动作盲区问题。旁路由常开触点和阻流器串联组成,常开触点经过联动机构、惯性装置、缓冲位移弹片控制,缓冲位移弹片由电磁动作机构控制,电磁动作机构的动作取决于安装在电涌泄放通路附近的磁场检测装置。2.此新型电涌保护器的防雷元件与磁场检测装置、过流保护装置、热保护装置、限流器、缓冲位移弹片、惯性装置、电磁动作机构、联动机构、常开触点可集成于一体,装于壳体,满足了用电设备对电涌保护器通流容量、响应时间和电压保护水平三项指标的要求,增强了设备的可靠性,也可以安装于不同壳体或封装在不同的模块中组合在一起,便于安装使用。3.此新型电涌保护器可以没有过流保护装置。附图说明图1为本发明的第一实施例结构示意图。图2为本发明的第一实施例原理示意图。图3为本发明的第二实施例原理示意图。图4为本发明的第三实施例原理示意图。图5为本发明保护效果示意图。具体实施方案下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:如图所示,0是顶杆,1是第一接线端,2是常开触点,3是旁路,4是阻流器,5是第二接线端,6是过流保护装置,7是防雷元件,8是缓冲位移弹片,9是惯性装置,10是数据放大装置,11是热保护装置,12是电磁动作机构,13是磁场探测器,14是磁场检测装置,15是联动机构,16是电涌泄放通路,17是外壳,18是复位开关。图1为本发明的第一实施例结构示意图,黑色实线是电涌泄放通路(16),由防雷元件(7)和过流保护装置(6)串联组成;条纹线是旁路(3),由常开触点(2)和阻流器(4)串联组成,所述旁路(3)并联在防雷元件(7)两端;所述热保护装置(11)位于防雷元件(7)电极上。所述磁场检测装置(14)安装在电涌泄放通路(16)附近,并与电磁动作机构(12)连接;所述磁场检测装置(14)内置磁场探测器(13)和数据放大装置(10),磁场探测器(13)与数据放大装置(10)连接,数据放大装置(10)与电磁动作机构(12)连接;所述电磁动作机构(12)的顶杆(0)可以推动缓冲位移弹片(8);所述缓冲位移弹片(8)与惯性装置(9)连接;所述惯性装置(9)转动后经过联动机构(15)控制常开触点(2)动作。本是实施例中惯性装置(9)是惯性轮。惯性轮只有受到持续的力才会转动,即雷电电涌导致的顶杆(0)瞬时弹出收回不会推动惯性轮转动,持续工频电流导致的顶杆(0)持续弹出才会推动惯性轮转动,从而带动联动机构(15)闭合常开触点(2)。所述常开触点具有复位开关(18)(本示意图中未画出)。图2为图1第一实施例对应的原理示意图,其中惯性位移弹片(8)和联动机构(15)用虚线表示,复位开关(18)可以控制惯性装置(9)使常开触点(2)恢复常开状态。图3为本新型电涌保护器第二实施例原理示意图,该实施例的电涌保护器内没有过流保护装置(6),仅包括电涌泄放通路(16)、旁路(3)以及磁场检测装置(14)、电磁动作机构(12)、热保护装置(11)、弹性位移弹片(8)、惯性装置(9)、联动机构(15)、复位开关(18),其中惯性位移弹片(8)和联动机构(15)用虚线表示,复位开关(18)可以控制惯性装置(9)使常开触点(2)恢复常开状态。因为电涌保护器在使用时,如果内部没有内置过流保护装置,那么后端必须串接过流保护装置,因此本实施例描述的新型电涌保护器在有工频电流通过时可以让其外置的过流保护装置及时动作,从而将电涌保护器脱离主电路。图4为本新型电涌保护器第三实施例原理示意图,该实施例中磁场检测装置(14)与过流保护装置(6)位于另外一个壳体,其中惯性位移弹片(8)和联动机构(15)用虚线表示,复位开关(18)可以控制惯性装置(9)使常开触点(2)恢复常开状态。图1、图2是防雷元件(7)与磁场检测装置(14)、过流保护装置(6)、热保护装置(11)、限流器(4)、缓冲位移弹片(8)、惯性装置(9)、电磁动作机构(12)、联动机构(15)、常开触点(2)、复位开关(18)可集成于一体的实施例;图3、图4是防雷元件(7)与磁场检

测装置(14)、过流保护装置(6)、热保护装置(11)、限流器(4)、缓冲位移弹片(8)、惯性装置(9)、电磁动作机构(12)、联动机构(15)、常开触点(2)、复位开关(18)也可以安装于不同壳体或封装在不同的模块中组合在一起的实施例。图5为本发明保护效果示意图,将工频短路电流分为三个部分:小工频电流是指热保护装置能够启动的电流范围;大工频短路电流是指过流保护装置能够启动的电流范围;而介于两者之间的则是现有电涌保护器保护装置的工频短路电流动作盲区,简称动作盲区。利用本发明的技术方案,达到相应的技术效果的,或者在不脱离本发明的设计思想下的技术方案等同变换,均在本发明的保护范围之内。
 
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