串聯多級集成電源避雷器的製作方法
2023-05-22 19:38:16 2
專利名稱：串聯多級集成電源避雷器的製作方法
技術領域：
本發明屬於交、直流電源防感應雷避雷器。
目前，各種電子信息系統，如通信導航站、計算中心、電臺等的各種電子設備中，使用的避雷器是利用氧化鋅(ZnO)壓敏電阻的十分優異的非線性特性，即正常電壓時，壓敏電阻相當於一個絕緣體(電阻無窮大)，只通過幾微安電流，而當雷電高電壓擊來時，它的電阻急劇減小，相當一個良好導體，將雷電流分流洩放至大地。雖然在設備的電源上安裝了這樣的避雷器，但仍然多次出現設備被擊壞，有時還出現避雷器未被擊壞，而它保護的電子設備卻被擊壞。為了提高安全性，有的單位不惜高價，從國外買進大量避雷器，裝上後，仍免不了被雷擊壞的困擾。究其原因，雷電波大小是隨機的，是突發的，能量大小難於預料，當雷電波能量大於避雷器件的通流容量，避雷器便可能被擊壞，未被避雷器件洩放的能量直接進入電子設備，而將設備擊壞。被保護的電子設備耐受的電壓遠低於避雷器的殘壓，被保護設備正常電壓只有幾十至幾百伏，而220伏電源氧化鋅避雷器件的殘壓可達1.3KV，直接加在電子設備上，因此，也常將設備擊壞。目前市場上的氧化鋅避雷器件，它的響應時間滯後於被它保護的電子設備的響應時間，發生雷擊時，避雷器未壞，而它保護的電子設備先擊壞了。
本發明的目的在於為克服上述不足，而提供一種多級集成串聯在電源電路中的避雷器。該型採用了CPOWER PROTEC專有的多級集成-IMP雷電浪湧保護技術(integrated multi-stage protection)，從根本上解決了防護器件的功率(能量)與響應速度的問題。雷電或其他浪湧經過逐級衰減分流，限壓、阻流，使浪湧過壓以半導體的響應速度被嵌位於預定的安全範圍之內。同時，電感器件的電磁時間常數TL＝8.9(ms)，它完全可以避免電子設備先受雷擊。
附面說明如下
圖1是本發明一個實施例的原理構成2是該實施例的現場安裝圖有關元器件技術規格表
為達到上述目的，本發明所提供的技術解決方案是串聯多級集成電源避雷器。包括輸入和輸出端子L、N，自動開關M，第一級保護氧化鋅模塊R1、R1』和電感器件L1、L1』，第二級保護氧化鋅模塊R2、R2』和電感器件L2、L2』，第三級保護抑制二極體Z、Z』是半導體的響應速度(＜10ns)將雷擊電壓嵌制在800伏的範圍內(Z、Z』上電壓就是被保護設備上的電壓)，過壓過流能量被Z、Z』吸收，使被保護設備安然無恙。還包括正常運行顯示發光二極體D1和附加電阻R及事故顯示發光二極體D2和附加電阻R』。當氧化鋅模塊上的微動開關K動作時，表明已受雷擊或模塊老化損壞，D2亮紅燈。同時，每個氧化鋅模塊上還有一個綠窗，當受雷擊損壞或老損時，綠窗變紫紅色。氧化鋅模塊為插入式安裝，將舊的拔下，插上新的，操作十分簡便。感應雷過電壓過電流是突發的人們難於控制其大小的自然現象，當一個較大的雷電波從電源L、N輸入端擊來時，首先R1、R1』和L1、L1』受雷擊。如因雷電波能量大超過R1、R1』的分流能力，則R1、R1』分流掉一部分雷電能量，剩餘的雷電波能量被L1、L1』阻止，在其上產生一定壓降，阻擋雷電流通過，其餘能量被第二級氧化鋅模塊R2、R2』和電感器件L2、L2』接收，R2、R2』起分流作用，將一部分能量排入大地，L2、L2』起限壓和阻流作用，在其上產生一定壓降，阻擋雷電流通過。如因雷電波能量過大，通過第二級仍未全部洩放完，則第三級保護為抑制二極體，仍可把剩餘部份能量全部接收並排放入地。使接在輸出端(N、L)上的電子設備受到了保護。氧化鋅模塊上有微動開關K，其中KR1為R1模塊上的輔助接點，其他編號依此類推。
L1、L1』、L2、L2』，其電感量可以相同，也可不同。本實施例，L1＝L1』＝L2＝L2』＝40μH(微亨)，線徑d＝2.8mm(銅漆包線)，全長約1.5米/只，長期允許電流30安。R＝ρ(L/S)＝0.0184Ω.mm2/米·1.5米/(π/4×2.82mm2)＝4482.3×10-6Ω，電磁時間常數TL＝L/R＝40×10-6/(4482.3×10-6)＝8.9(ms)。雷電波頻譜較寬，從聲波300Hz～50MHz之間，但雷電波能量大部份分布在100KHz以下。設雷電流頻率為50KHz，則此時電感器件上的壓降計算如下XL＝2πfL＝6.28×50000×40×10-6＝12.6(Ω)，當R1、R1』上沒能洩放掉的雷電流為1000安進入L1、L1』時，其上的壓降為U1＝I1XL＝1000×12.6＝12600伏，即L1、L1』電感上可產生12.6KV的壓降，可見其限壓、阻流效果是顯著的。經R2、R2』第二級洩放雷電流，如還剩下100安電流進入L2、L2』時，則其上壓降為U2＝I2XL＝100×12.6＝1.26KV，即第二級限壓阻流器件上可有1.26KV的壓降。所剩無幾的雷電能量為第三級抑制二極體接收並全部釋放掉，同時把雷電的電位嵌位在抑制二極體的導通電壓下(本實施例為800伏)此電壓雖然並聯在被保護的設備上，但遠低於設備規定的耐壓值(1000伏)已沒有危險。
圖1中有關元器件裝在一個300×300×120mm的鐵箱中。鐵箱側面開兩個Φ25mm的孔，用以穿輸入線和輸出線。兩孔之間裝一個接地端子，用以連接地線。箱正面裝兩個發光二極體D1和D2，分別用來顯示正常和事故狀態。正常運行時D1亮，顯綠色。事故狀態時D2亮，顯紅色。其他所有元器件全部布置在一個5mm厚的絕緣板上，再將其固定在箱內。L、N的輸入端同電源的相線和零線相連，輸出端的L、N分別接被保護設備電源的相線和零線。
串聯多級集成電源避雷器，已經郵電部(現信息產業部)多次檢測認證，鐵道部多次檢測認證，並獲公安部門銷售許可證，已在全國近二十個省(區、直轄市)的三百多用戶，安裝使用七百餘臺，經四年多使用，未發生過一次被保護設備受雷擊損壞的。雷擊後，氧化鋅模塊被擊壞時有發生，換上新模塊，照常運轉。
權利要求
1.一種串聯多級集成電源避雷器。各種電子設備上使用的電源避雷器，是利用氧化鋅(ZnO)壓敏電阻的十分優異的非線性特性即正常電壓時，壓敏電阻相當於一個絕緣體(電阻無窮大)，只通過幾微安電流，而當雷電高壓擊來時，它的電阻急劇降低，相當於一個良好導體，將雷電流洩放到大地，使設備得到保護。本發明的特點是採用了專有的多級集成-IMP雷電浪湧保護技術，從根本上解決了防護器件的功率(能量)與響應速度的問題。雷電或其他浪湧經逐級衰減分流，限壓和阻流，浪湧過壓以半導體抑制二極體的響應速度被嵌位於預定的安全範圍之內。包括輸入和輸出端子L、N，自動開關M，第一級保護氧化鋅模塊R1、R1』和電感器件L1、L1』，第二級保護氧化鋅模塊R2、R2』和電感器件L2、L2』，第三級保護抑制二極體Z、Z』以半導體的響應速度將雷電壓嵌位於800伏範圍內。氧化鋅模塊上有微動開關K。正常和事故顯示發光二極體及附加電阻D1、D2、R、R』。各有關元器件組裝在5mm厚的絕緣板上，並固定在300×300×120mm的鐵箱內。
2.根據權利要求1所述的串聯多級集成電源避雷器，其特徵在於所述避雷器的電感器件L1＝L1』＝L2＝L2』＝40μH(微亨)，線徑d＝2.8mm(銅漆包線)，全長1.5米/只，長期允許電流為30安。
3.根據權利要求1所述的串聯多級集成電源避雷器，其特徵在於第三級保護抑制二極體Z、Z』以半導體的響應速度(＜10ns)，將雷電電壓嵌制在800伏之內。
4.根據權利要求1所述的串聯多級集成電源避雷器，其特徵在於雷電或其他浪湧經過逐級衰減分流，限壓和阻流，最終使被保護設備處於安全穩定運行狀態。
5.根據權利要求1所述的串聯多級集成電源避雷器，其特徵在於電感器件的電磁時間常數TL＝L/R＝8.9(ms)
全文摘要
本發明是一種屬於交、直流電源防感應雷避雷器。主要解決防護器件的功率(能量)與響應速度的問題。該型避雷器包括輸入和輸出端子L、N，自動開關M，第一級保護氧化鋅模塊R
文檔編號H02H9/04GK1459905SQ02117939
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月24日 優先權日2002年5月24日
發明者孫巍巍 申請人:天津市中力防雷技術有限公司