一種過電壓保護裝置的製作方法
2023-04-23 11:24:01 3
本公開的各種實施例涉及過電壓保護裝置。
背景技術：
當前市場上的大量過電壓保護裝置僅僅具有瞬態電壓保護功能，而不具備工頻過電壓保護功能。因此，為了在實現瞬態電壓保護功能的同時也能夠實現工頻過電壓保護功能，往往需要提供一個單獨的附加模塊。然而，這一附加模塊不可避免地增加了過電壓保護裝置的整體尺寸，因此會佔用配電箱的空間並耗費更多的成本。
技術實現要素：
本公開的第一方面提供了一種過電壓保護裝置，包括：基體；瞬態過電壓保護模塊，用於箝制瞬態過電壓，瞬態過電壓保護模塊包括氣體放電管和壓敏電阻，氣體放電管設置在基體內，壓敏電阻設置在基體上；以及工頻過電壓保護模塊，被構造為響應於檢測到工頻過電壓而對與工頻過電壓保護模塊連接的斷路器執行分閘操作，工頻過電壓保護模塊可移除地固定到基體上並與壓敏電阻電耦合。
根據本公開的實施例的過電壓保護裝置集成了瞬態電壓保護功能以及工頻過電壓保護功能兩者。此外，通過將氣體放電管移至基體內，使得節省出了用於容納工頻過電壓保護模塊的空間。以此方式，與現有的同時具備了瞬態電壓保護功能與工頻過電壓保護功能的電壓保護裝置相比，根據本公開實施例的電壓保護裝置具有減小的體積，從而降低了配電箱的空間佔用以及所需的成本。
在某些實施例中，工頻過電壓保護模塊還被構造為響應於檢測到工頻過電壓，斷開與壓敏電阻的電耦合。這種構造方式是有利的，因為在保護了主電路的同時也保護了瞬態過電壓保護模塊免受工頻過電壓的影響，進而延長了瞬態過電壓保護模塊的使用壽命。
在某些實施例中，基體包括：底座；以及殼體，安裝到底座，並與底座一同限定內部空間以容納氣體放電管。
在某些實施例中，底座上設置有下連接器，用於電連接到工頻供電線路；並且殼體上設置有開口，以供下連接器從開口伸出。
在某些實施例中，工頻過電壓保護模塊包括：上連接器，被配置為與下連接器連接，以向工頻過電壓保護模塊供電；檢測電路裝置，被配置為檢測工頻過電壓；脫扣機構，與檢測電路裝置耦合，以響應於檢測到的工頻過電壓而執行對斷路器的分閘操作。
在某些實施例中，脫扣機構包括：電磁線圈，包括可伸縮的動芯，動芯被配置為在正常狀態下伸出，並且響應於檢測到的工頻過電壓而縮回；以及旋轉脫離杆，其一端耦合到動芯，其另一端上設置有用以聯接到斷路器的針軸，並且旋轉脫離杆通過旋轉軸可旋轉地固定到工頻過電壓保護模塊的內壁上以跟隨動芯的伸縮而轉動。該旋轉脫離杆通過針軸而直接機械地連接在電磁線圈與斷路器之間，從而提高了斷路器操作的快速性以及可靠性。
在某些實施例中，工頻過電壓保護模塊還包括指示/復位按鈕，指示/復位按鈕被構造為：響應於檢測到的工頻過電壓而自動彈出，以指示工頻過電壓故障；以及響應於指示/復位按鈕被手動按下而使工頻過電壓保護模塊復位。該指示/復位按鈕兼具指示和復位的功能，使得工頻過電壓保護模塊的設計被進一步優化，並使得過壓保護裝置的尺寸可以更加緊湊。
在某些實施例中，在工頻過電壓保護模塊復位之後，斷路器才能夠被合閘。
在某些實施例中，指示/復位按鈕具有位於工頻過電壓保護模塊內的延伸部，延伸部上設置有通孔；並且旋轉脫離杆具有銷狀部，銷狀部被構造為：能夠在指示/復位按鈕被按下的情況下隨著動芯的伸出而穿過通孔，並且隨著動芯的縮回而從通孔中脫離。銷狀部連同通孔一起可以有效並穩固地將指示/復位按鈕保持在穩定狀態，而不會由於例如受到人員的無意碰觸而導致指示/復位按鈕意外彈出或被按下。
本公開的第二方面提供了一種過電壓保護系統，包括斷路器以及聯接到斷路器的根據本公開的第一方面的過電壓保護裝置。
應當理解，實用新型內容部分並非旨在標識本公開的實施例的關鍵或重要特徵，亦非旨在用於限制本公開的範圍。本公開的其它特徵將通過以下的描述變得容易理解。
附圖說明
通過對附圖中的示例實施例的描述，本公開的特徵和優點將易於理解，在附圖中：
圖1示出根據本公開實施例的電壓保護裝置的立體示意圖；
圖2示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置的電路圖；
圖3示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置的基體的立體分解圖；
圖4和圖5示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置的工頻過電壓保護模塊的內部側視圖；以及
圖6示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置的檢測電路裝置的示意性框圖。
在所有附圖中，相同或相似參考數字表示相同或相似元素。
具體實施方式
現在將參考一些示例實施例描述本公開的原理。可以理解，這些實施例僅出於說明並且幫助本領域的技術人員理解和實施例本公開的目的而描述，而非建議對本公開的範圍的任何限制。在此描述的本公開的內容可以以下文描述的方式之外的各種方式實施。
如本文中，術語「包括」及其各種變體可以被理解為開放式術語，其意味著「包括但不限於」。術語「基於」可以被理解為「至少部分地基於」。術語「一個實施例」可以被理解為「至少一個實施例」。術語「另一實施例」可以被理解為「至少一個其它實施例」。
圖1示出根據本公開實施例的電壓保護裝置100的立體示意圖。如圖1所示，電壓保護裝置100總體上包括基體1、瞬態過電壓保護模塊2(將在圖2中詳細示出)以及工頻過電壓保護模塊3。瞬態過電壓保護模塊2用於箝制瞬態過電壓並進一步包括氣體放電管201(將在圖3中詳細示出)和壓敏電阻202。氣體放電管201設置在基體1內，而壓敏電阻202設置在基體1上。工頻過電壓保護模塊3被構造為響應於檢測到工頻過電壓而對與工頻過電壓保護模塊3連接的斷路器4執行分閘操作。工頻過電壓保護模塊3能夠可移除地固定到基體1上並與壓敏電阻202電耦合。
根據本公開的實施例的過電壓保護裝置100集成了瞬態電壓保護功能以及工頻過電壓保護功能兩者。此外，通過將氣體放電管201移至基體1內，使得節省出了用於容納工頻過電壓保護模塊3的空間。以此方式，與現有的同時具備了瞬態電壓保護功能與工頻過電壓保護功能的電壓保護裝置相比，根據本公開實施例的電壓保護裝置100具有縮小的體積或者與現有的僅具有瞬態電壓保護功能的電壓保護裝置的尺寸相一致，從而降低了配電箱的空間佔用以及所需的成本。此外，由於工頻過電壓保護模塊3能夠可移除地固定到基體1上，因此實現了該電壓保護裝置100的模塊化設計。
圖2示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置100的電路圖200。如圖2所示，電壓保護裝置100(由虛線框指示)包含了瞬態過電壓保護模塊2和工頻過電壓保護模塊3兩者。工頻過電壓保護模塊3通過工頻供電線路L、N而被提供功率並且工頻過電壓保護模塊3電聯接至壓敏電阻202的兩端，其中L指示火線(對於三相系統L可以包括L1、L2、L3三根火線)、N指示零線並且PE指示接地線。
在某些實施例中，工頻過電壓保護模塊3還被構造為響應於檢測到工頻過電壓而在對與其連接的斷路器4執行分閘操作同時，還斷開與壓敏電阻202的電耦合。這種構造方式是有利的，這是因為，以此方式，在保護了主電路的同時，也保護了瞬態過電壓保護模塊2免受工頻過電壓的影響，進而延長了瞬態過電壓保護模塊的使用壽命。例如，壓敏電阻202可能能夠承受高於工頻過電壓的電壓，但即便如此，當工頻過電壓長期加載在壓敏電阻202兩端時，也會降低壓敏電阻202的使用壽命，並進而降低整個瞬態過電壓保護模塊2的使用壽命，甚至在壓敏電阻202承受工頻過電壓達到一定時間後還會有失效燃燒的風險。因此，在檢測到工頻過電壓的情況下能夠同時斷開瞬態過電壓保護模塊2以及連接到頻供電線路L、N下遊的用電設備是十分有利的。
圖3示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置100的基體1的立體分解圖。如圖3所示，基體1總體上包括底座101和殼體102。殼體102安裝到底座101上，並與底座101一同限定內部空間以容納氣體放電管201。需要指出，圖3中所示的氣體放電管201的位置及定向僅為示例性的，本公開並不意圖限定氣體放電管201的安裝位置和定向，能夠實現上述對氣體放電管201容置從而節約整個電壓保護裝置100體積的任意安裝位置和定向均應落入本公開的保護範圍內。
如圖3所示，底座101上設置有下連接器103，其用於電連接到如圖2所示的工頻供電線路L、N，並且殼體102上設置有與下連接器103對應的開口104，以供下連接器103在殼體102安裝到底座101上時從開口104中伸出。
圖4示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置100的工頻過電壓保護模塊3的內部側視圖。如圖4所示，工頻過電壓保護模塊3包括上連接器301、檢測電路裝置302、以及脫扣機構303。上連接器301被配置為與圖3中所示的下連接器103連接，以將功率提供至工頻過電壓保護模塊3。檢測電路裝置302被配置為檢測工頻過電壓的發生。脫扣機構303與檢測電路裝置302耦合，以響應於由檢測電路裝置302檢測到的工頻過電壓而執行對斷路器4的分閘操作。
圖6進一步示出了根據本公開實施例的電壓保護裝置100的檢測電路裝置302的示意性框圖。如圖6所示，檢測電路裝置302可以包括整流裝置602，其可以被配置為全橋整流電路，該整流裝置602經由電阻器601耦合到供電線路L並將交流電(AC)轉換為直流電(DC)。如圖6所示的實施例，檢測電路裝置302還包括降壓裝置603，其耦合到整流裝置602的DC輸出，並被配置為對經整流的較大的DC輸出電壓進行降壓操作以對過電壓檢測電路604提供適當的功率。過電壓檢測電路604被配置為通過由檢測裝置606檢測到的工頻過電壓而對與其相連的電子開關器件605輸出控制信號(例如，二進位1或0)，電子開關器件605則根據該控制信號控制脫扣機構303的動作，進而控制與脫扣機構303相連的斷路器4的操作。電子開關器件605可以包括晶閘管、電晶體、場效應管、可控矽等各種電子開關器件。過電壓檢測電路604可以被配置為專用集成電路(ASIC)，檢測裝置606可以被配置為如圖6中所示的由電阻器607和608構成的電阻網絡。如圖6所示的檢測裝置606僅由若干電阻器(也即，電阻網絡)組成而不含有任何其他非線性元件，因此使得該電路裝置整體上成本較低並且電路結構易於設計。此外，電阻元件相對於其他諸如電容器的非線性元件具有更高的可靠性。
返回圖4，脫扣機構303包括電磁線圈(Bobbin)304以及旋轉脫離杆307。電磁線圈304包括可伸縮的動芯305，動芯305被配置為在正常狀態(也即，非工頻過電壓狀態)下伸出，並且響應於檢測到的工頻過電壓而縮回。旋轉脫離杆307的一端(由A指示)耦合到動芯305的端部(例如，通過設置在旋轉脫離杆307的一端A上的長孔與動芯305的端部靈活地接合)，並且其另一端(由B指示)上設置有用以聯接到斷路器4的針軸311，如圖4所示的針軸311被定向為垂直於紙面的方向。旋轉脫離杆307通過位於C點的旋轉軸310可旋轉地固定到工頻過電壓保護模塊3的內壁上(內壁的延展方向與檢測電路裝置302所處平面基本平行)以跟隨動芯305的伸縮而轉動。雖然如圖4所示的旋轉脫離杆307為類似字母「L」的形狀，但本領域技術人員可以根據需要選擇或設計其他任何形狀的旋轉脫離杆307以實現電磁線圈304與斷路器4之間的機械連接。
如圖4所示，工頻過電壓保護模塊3還包括指示/復位按鈕308，指示/復位按鈕308被構造為響應於檢測到的工頻過電壓而自動彈出，以指示斷路器4的分閘。可選地或附加地，在指示/復位按鈕308彈出的同時在其周邊可以露出例如紅色標識或記號以示警告。指示/復位按鈕308還被構造為響應於指示/復位按鈕308被手動按下而使工頻過電壓保護模塊3復位，以等待下次動作。該指示/復位按鈕兼具指示和復位的功能，使得工頻過電壓保護模塊的設計被進一步優化。
在某些實施例中，在工頻過電壓保護模塊3復位之後，也即，指示/復位按鈕308被手動按下之後，斷路器4才能夠被合閘，否則斷路器4無法被合閘。這是由工頻過電壓保護模塊3的內部機械結構所限定的。現通過圖4和圖5來對工頻過電壓保護模塊3的內部結構進行進一步說明。
如圖5所示，指示/復位按鈕308具有位於工頻過電壓保護模塊3內的延伸部306，延伸部306上設置有通孔312。旋轉脫離杆307具有銷狀部309，銷狀部309被構造為能夠在指示/復位按鈕308被按下的情況下隨著動芯305的伸出而恰好穿過通孔312(如圖4所示)，以及隨著動芯305的縮回而從通孔312中脫離(如圖5所示)。
從圖4中可以看出，在沒有檢測到工頻過電壓的情況下(也即，正常情況下)，銷狀部309連同延伸部306中的通孔312一起可以有效並穩固地將指示/復位按鈕308保持在按下狀態，而不會由於例如受到外界的幹擾(諸如，人員的無意碰觸)而導致指示/復位按鈕308意外彈出。從圖5中可以看出，在檢測到工頻過電壓的情況下，隨著動芯305的縮回，銷狀部309從通孔312中脫離以解除如圖4中所示的對指示/復位按鈕308的按下狀態的保持，由此，指示/復位按鈕308可以自動彈出。在這種情況下，如果不將指示/復位按鈕308按下以與銷狀部309對準來提供使得銷狀部309運動的路徑，斷路器4是無法被合閘的，這是因為銷狀部309運動的路徑將被延伸部306的通孔312之外的區域阻擋。
如上所述的過電壓保護裝置100還可以與斷路器4方便地連接以形成過電壓保護系統。例如，過電壓保護裝置100的側面可以具有卡勾，以用於實現與斷路器4的固定，由此實現了上述電壓保護裝置100與斷路器4的直接拼接，而無需其他附件。
總體而言，雖然若干具體實現方式的細節在上面的討論中被包含，但是這些不應被解釋為對本公開的範圍的任何限制，而是特徵的描述僅是針對具體實施例。在分離的一些實施例中描述的某些特徵也可以在單個實施例中組合地執行。相反，在單個實施例中描述的各種特徵也可以在多個實施例中分離地實施或是以任何合適的子組合的方式實施。例如，本公開並不旨在對上述氣體放電管201的安裝位置和定向，或者旋轉脫離杆307的形狀、以及尺寸做出任何限定，也不對各個部件的各種可能的組合或集成做出任何限定。雖然本公開以具體結構特徵來描述，但是可以理解，在所附權利要求書中限定的技術方案的範圍並不必然限於上述具體特徵。換言之，以上描述的僅僅是本公開的可選實施例。對於本領域的技術人員來說，本公開的實施例可以存在各種更改和變化。凡在本公開的精神和原則之內所作的任何修改、等效替換、改進等，均包含在本公開的保護範圍之內。