一種全新的防雷器安全脫扣裝置的製作方法

2023-04-23 17:44:11 1

專利名稱：一種全新的防雷器安全脫扣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力電子技術，具體涉及一種全新的防雷器安全脫扣裝置，尤其
適用於大通流量的防雷系統中。
背景技術：
眾所周知，現代社會已經進入資訊時代，微電子產品的發展和應用已經滲透到了 社會生產及生活的每一個角落。現代微電子產品的基礎是半導體集成電路技術及在其中所 使用的半導體元件。另外，低電壓工作特性是半導體元件的一個突出優點。然而，也正是這 個突出的優點，在另一個側面成為半導體元件的一個同樣十分突出的弱點。即，半導體元件 抗浪湧能力很差，很容易因雷擊或其它原因造成的電磁浪湧而損壞。 針對電磁浪湧的問題，很快又興起了一門新的技術，即現代防雷技術。現代防雷技 術不同於傳統防雷技術之處在於傳統防雷技術使用避雷針防範的是直擊雷，其工作方式 是為直擊雷提供洩放通道；而現代防雷技術針對感應雷，是採用各種非線性防雷元件在被 保護設備的電源或信號埠建立一個浪湧電流的洩放通道，將浪湧電壓限制在安全幅度之 內，從而達到保護電子產品安全的目的。 現代防雷設備可以有效地保護各種微電子產品的安全。但其自身也有一個致命的 弱點，這就是一旦外來浪湧電壓的能量超過了防雷元件的承受能力，或者由於長期使用元 件老化，防雷元件就會產生漏流，漏流增大到一定程度時就會起火燃燒，從而使防雷元件成 為一個安全隱患，顯然這是一個必須解決的問題，否則作為保安設備的防雷器就失去了使 用的價值和意義。 為了解決防雷元件自身的安全問題，防雷行業的專業人士多年來作了大量的工 作，進行了大量的研究試驗，設計了多種防雷器安全裝置。這些安全裝置的工作方式都是將 損壞或失效的防雷元件與電路斷開脫離，防止防雷元件的起火燃燒，所以也將其叫做脫扣 裝置。目前國內外防雷器的脫扣裝置，儘管其結構設計雖然五花八門，但無一例外地全部是 基於熱脫扣原理，即當防雷元件損壞時，原來處於高阻狀態的防雷元件電阻開始降低，正常 情況下幾乎沒有電流通過的防雷元件開始有電流(我們將這個電流稱做漏流)通過。漏流 會呈現逐步增加的趨勢，有時是緩慢增加，有時是雪崩式的迅速增大。漏流經過防雷元件， 必然會使防雷元件發熱。目前，所有的脫扣裝置都是利用防雷元件損壞時的發熱去加熱一 個易熔焊點，易熔焊點熔化之後再由彈性元件(彈片或彈簧)使其斷路，從而使防雷元件脫 離電源，避免起火燃燒。顯然，這樣的脫扣有一個過程，需要一段時間。時間的長短主要取 決於易熔焊點加熱熔化的過程，當然這首先取決於熱源的能量和升溫速度，同時也和易熔 焊點的大小、位置、熱傳導的方式有關。 基於上述，目前普遍採用的脫扣方式(大家習慣上稱其為熱脫扣)有一個致命弱 點，這就是熱脫扣靠防雷元件損壞發熱間接加熱易燃焊點至其熔化需要一段時間，當然防 雷元件自身升溫至燃燒也需要時間，如果後者短而前者長，則脫扣裝置將失去保護作用。更 進一步地解釋如下[0007] (1)如果防雷元件是慢損壞，漏流逐步增加，易熔焊點被逐步加熱，易熔焊點的溫 度與損壞的防雷元件近似同步升高，由於易熔焊點的熔化溫度低於防雷元件的起火溫度， 在這種情況下，脫扣裝置都會可靠動作，保證順利脫扣； (2)但是如果防雷元件是雪崩式損壞，漏流突然增大到極限，則會出現易熔焊點來 不急加熱熔化，在脫扣裝置還沒有動作時，防雷元件已經起火燃燒。 這就是業內人士所常說的"小電流脫扣容易，大電流脫扣難的問題"，也就是目前 的防雷器普遍存在的大電流脫扣不可靠的原因。 此外，目前的脫扣裝置還存在另一個問題，這就是在浪湧電流的不斷衝擊之下，脫 扣裝置的彈性元件可能會疲勞退化失去彈性，真正需要脫扣時無法將電路分斷。

實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型技術發明人進行多次實驗及研究了提出了全新
的防雷器安全脫扣裝置。 防雷器安全脫扣裝置包括脫扣開關、漏流取樣器、執行機構、信號處理電路，其中
在防雷元件的主迴路上依次串聯有脫扣開關和漏流取樣器，漏流取樣器和信號處理電路電
性連接，信號處理電路與執行機構連接，執行機構與脫扣開關連接。 在脫扣開關和漏流取樣器之間串聯連接有壓敏電阻。
使用上述防雷器安全脫扣裝置，具有以下優點 它同熱量和加熱無關，只取決於漏流。只要漏流大於某一限界，脫扣裝置就會立即 動作，不存在加熱和易熔焊點熔化的問題。而且讓脫扣裝置動作的漏流數值可以根據不同 的情況作出規定。脫扣動作的時間一般小於O. 1S，而且漏流增長的速度愈快脫扣動作也愈 快。這是一種完全可以充分保證防雷元件自身安全的完全不同於現有方式的脫扣裝置。 附圖簡要說明

圖1為依據本實用新型的應用於單相電路中的防雷器安全脫扣裝置； 圖2為依據本實用新型的應用於三相電路中的防雷器安全脫扣裝置。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型提出的防雷器安全脫扣裝置進行詳細描述。 圖1、2分別為為依據本實用新型的應用於單相、三相電路中的防雷器安全脫扣裝
置。該防雷器安全脫扣裝置的主要部分包括脫扣開關、漏流取樣器、執行機構、信號處理電
路，其中在防雷元件的主迴路上依次串聯有脫扣開關和漏流取樣器，漏流取樣器和信號處
理電路電性連接，信號處理電路與執行機構連接，執行機構與脫扣開關連接。在單相電路
中，L為火線，N為零線。在三相電路中，Lp L2、 L3為火線，N為零線。 在脫扣開關和漏流取樣器之間串聯連接有壓敏電阻。 該防雷器安全脫扣裝置完全不同於現有方式的脫扣裝置。這一裝置的特點是它同 熱量和加熱無關，只取決於漏流。只要漏流大於某一限界，脫扣裝置就會立即動作，不存在 加熱和易熔焊點熔化的問題。而且讓脫扣裝置動作的漏流數值可以根據不同的情況作出規 定。脫扣動作的時間一般小於O. 1S，而且漏流增長的速度愈快脫扣動作也愈快。這是一種 完全可以充分保證防雷元件自身安全的完全不同於現有方式的脫扣裝置。在這裡只需要我們選定的脫扣動作電流遠小於能使防雷元件燃燒的電流值，就可以保證系統的安全。事實 上這一點很容易辦到，脫扣漏流一般我們可以設定在30mA以下，而能使防雷元件迅速燃燒 的漏流值至少比這個值大1 2個數量級。以①20的小壓敏電阻為例，50mA漏流條件下， 也要10S以上才能燃燒起來。即使漏流雪崩式增大，防雷元件起火燃燒的過程所需要的時 間也遠大於脫扣裝置動作的時間。因而這種方法在大電流條件下，更能保證可靠脫扣，同現 行方法相比，有著無可比擬的優勢。 更詳細地解釋為 (1)在防雷元件的主迴路中串聯有一個脫扣開關，這個開關的特點是接觸電阻小， 能夠通過與防雷元件最大通流量相當的浪湧電流，分斷速度快。 (2)在防雷元件主迴路中還串聯有一個漏流取樣器，這實質上是一個小型簡易穿 心式電流互感器。 (3)在漏流取樣器次級連接有一個信號處理器，負責接收處理漏流取樣器的信號， 並向執行機構發出驅動命令。
(4)脫扣開關的觸頭與一個執行機構相連，執行機構控制開關的分斷，執行機構接
受信號處理器的命令，在需要的時候使開關分斷。 該防雷器安全脫扣裝置的動作步驟如下 (1)正常情況下，脫扣開關處於閉合狀態，各防雷元件漏流均小於2i! A，對漏流取 樣器而言可以忽略不計。 (2)當防雷元件損壞，漏流開始增加時，漏流取樣器會輸出一個正比於漏流數值的 電流信號，該信號進入信號處理電路。
(3)信號處理電路會對輸入的信號的性質和數值進行識別，當確認為漏流信號，並
且在數值上達到了我們事先規定的脫扣界限，則立即給執行機構發出脫扣指令。
(4)執行機構接到指令立即使脫扣開關分斷。 其中，關於信號處理電路對信號的性質的識別的問題，主要是指當有浪湧電壓作 用於防雷元件時，防雷元件上會有浪湧電流通過，這個浪湧電流也會使漏流取樣器的次級 有輸出。但對於這樣的信號，信號處理電路是不能發出脫扣指令的，這就要求信號處理電路 必須有能力識別什麼是真正的漏流信號。 事實上，信號的識別並不困難，因為浪湧信號與漏流信號在波形和頻率上有很大 區別。漏流信號是標準的50周正弦波，而浪湧信號是典型的微秒級脈衝信號。利用這一差 別，信號處理電路很容易將二者分開，只有真正達到規定界限的漏流信號出現時才執行脫 扣，而在浪湧電流通過時一定不能脫扣。 另外，作為這個系統中的重要指標，這個系統的響應速度主要取決於執行機構的 動作速度，漏流取樣器和信號處理器的動作時間相對於執行機構的動作時間可以忽略不 計。整個系統的響應速度一般小於O. 1S，而且漏流愈大響應速度愈快。這個速度對於防止 防雷元件起火燃燒是有充分餘地的。 本裝置最適合使用的場合是大通流量的防雷系統，而大通流量的防雷系統正是目 前的脫扣技術很難解決的領域。 另外，儘管結合附圖已經清楚詳細地描述了本實用新型提出的技術方案，但是參 考本實用新型的優選實施例，本領域普通的技術人員可以理解，在不背離所附權利要求定義的本實用新型的精神和範圍的情況下，可以在形式和細節中做出各種各樣的修改。因此， 所有參考本實用新型技術方案所做出的各種各樣的修改，均應當落入本實用新型的保護範
圍之內。
權利要求一種全新的防雷器安全脫扣裝置包括脫扣開關、漏流取樣器、執行機構、信號處理電路，其特徵在於在防雷元件的主迴路上依次串聯有脫扣開關和漏流取樣器，漏流取樣器和信號處理電路電性連接，信號處理電路與執行機構連接，執行機構與脫扣開關連接。
2. 依據權利要求l的防雷器安全脫扣裝置，其特徵在於在脫扣開關和漏流取樣器之間 還串聯連接有壓敏電阻。
專利摘要本實用新型提供一種全新的防雷器安全脫扣裝置，其包括脫扣開關、漏流取樣器、執行機構、信號處理電路，其中在防雷元件的主迴路上依次串聯有脫扣開關和漏流取樣器，漏流取樣器和信號處理電路電性連接，信號處理電路與執行機構連接，執行機構與脫扣開關連接。該防雷器安全脫扣裝置克服了現有技術的熱脫扣方式中存在的大電流脫扣不可靠的問題，從而更有效地保護用電設備的安全。
文檔編號H01C7/13GK201440353SQ200920148088
公開日2010年4月21日 申請日期2009年4月9日 優先權日2009年4月9日
發明者劉宏奇 申請人:深圳錦天樂防雷技術有限公司