一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器的製作方法

2023-05-28 16:30:06 4

專利名稱：一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦用避雷器，尤其是一種應用於煤礦現場同時具備直流電源保護和信號保護同時具備「三通」功能的礦用避雷器。
背景技術：
目前，礦用通訊設備大多數為既有電源又有信號的組合設備，而避雷器多為單體保護型，即只能保護通訊設備的電源或信號傳輸裝置。若通訊設備配置較多，使用單體保護型避雷器存在以下問題:各避雷器分別接地，多點接地帶來的地電位反擊，造成避雷器不能有效地保護被保護設備，布線多，結構複雜。中國專利申請號200520034262.6公開了 「一種電源、信號組合避雷器」，該避雷器包括電源避雷器，還包括信號避雷器，電源避雷器的輸入端通過電源線與電網連接，其輸出端通過電源線與被保護的通訊設備的電源輸入端連接，信號避雷器的輸入端通過信號輸入線與信號源連接，其輸出端通過信號輸出線與被保護的通訊設備的信號輸入端連接，電源避雷器、信號避雷器和被保護通訊設備的接地線均連接在等電位連接點處，等電位連接點通過共用接地線接地。這種避雷器雖然實現了電源和信號的組合保護，但是只能一對一使用，即一個傳感器接一個避雷器，如果是多個傳感器或者是多參數的傳感器只能接多個避雷器，增加了避雷器的數量，進而提高了連接設備的成本。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，以解決現有組合避雷器與多傳感器連接時需要數量多、成本高的問題。為了實現以上目的，本實用新型所採用的技術方案是:一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，包括電源 避雷單元和信號避雷器單元，電源避雷單元的輸入端用於與直流電源連接，信號避雷單元的輸入端用於與信號源連接:所述電源避雷單元、信號避雷單元的輸出端分別設有至少兩個輸出接口。所述電源避雷單元設有三級保護電路，第一級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第一壓敏電阻；第二級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第二壓敏電阻和第三壓敏電阻，且第二壓敏電阻和第三壓敏電阻之間通過一個氣體放電管接地；第三級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的TVS管。所述信號避雷單元包含有兩根信號線，該單元設有兩級保護電路，第一級保護電路包括在兩根信號線之間以及兩根信號線與電源負極之間分別連接的接地的氣體放電管；第二級保護電路包括在兩根信號線與電源負極之間分別連接的TVS管。所述信號避雷單元的兩級保護電路之間連接有一個退耦整流電路，該退耦整流電路包括在兩級保護電路之間的信號線上分別串設的退耦電阻，還包括在兩根信號線之間設置的一個整流橋，且在整流橋之間串設有一個整流TVS管。所述整流TVS管兩端分別通過一個二級管接地。[0010]該避雷器安裝於一塑料外殼內。本實用新型兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器集電源保護、信號保護為一體，具有「 I個輸入端、多個輸出端」的結構，方便現場接線，可節省現場所用接線盒數量，滿足同時接入多個單參數傳感器、一個多參數傳感器，又或者是數字通訊型的多參數傳感器，實用、可靠、方便，具有更加重要的實際應用價值，在煤礦通訊設備中可廣泛使用。電源避雷單元的結構使電源防雷部分具有放電電流大、限制電壓低、過熱、過流脫離等特點；信號避雷單元電路結構簡單，雷電通流量大，信號傳輸速率高，信號傳輸可靠，可確保通訊設備正常工作。另外，在信號避雷單元增設退耦整流電路，進一步保證了電路的可靠性。該礦用避雷器安裝於一塑料外殼內，防塵防水設計，接線方便，整體重量輕，方便安裝。

圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是本實用新型的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體的實施例對本實用新型進行進一步介紹。如圖1所示，本實用新型兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器包括電源避雷單元和信號避雷器單元， 電源避雷單元的輸入端用於與直流電源連接，其輸出端用於與被保護的通訊設備的電源輸入端連接，信號避雷單元的輸入端用於與信號源連接，其輸出端用於與被保護的通訊設備的信號輸入端連接，電源避雷單元、信號避雷單元和用於被保護通訊設備的接地線均接地，電源避雷單元、信號避雷單元的輸入端分別有一個輸入接口，兩單元的輸出端分別設有至少兩個(本實施例為兩個)輸出接口。圖2是本實用新型礦用避雷器實施例的電路圖，由圖可知該避雷器電源避雷單元和信號避雷單元的具體電路結構。電源避雷單元的結構:電源避雷單元採用三級保護，綜合應用壓敏電阻、氣體放電管和TVS管:第一級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第一壓敏電阻VR3 ;第二級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第二壓敏電阻VR2和第三壓敏電阻VR1，並在第二和第三壓敏電阻之間通過一個氣體放電管Al接地PE ;第三級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的TVS管D3。本實施例的電源避雷單元輸入端有一個輸入接口P2，輸出端設有兩個輸出接口 P3和P6。信號避雷單元的結構:該單元包含有兩根信號線，採用兩級保護，綜合應用3個三極氣體放電管和2個TVS:第一級保護電路包括在兩根信號線之間以及兩根信號線與電源負極之間分別連接的接地的氣體放電管，即在兩根信號線之間連接的接地PE的氣體放電管A4和兩根信號線與電源負極之間分別連接接地PE的氣體放電管A2和A3 ;第二級保護電路包括在兩根信號線與電源負極之間分別連接的TVS管D2和Dl。另外，本實施例在信號避雷單元的兩級保護電路之間還設有一個退耦整流電路，即在兩級保護電路之間的信號線上分別串設有一個退耦電阻R2和R1，同時在兩根信號線之間設置一個由4個快恢復二極體D6 D9組成的高速整流橋，且在整流橋之間串入一個整流TVS管D10，整流TVS管兩端分別通過一個二級管D4和D5接地PE。本實施例的信號避雷單元輸入端有一個輸入接口 P1，輸出端設有兩個輸出接口 P4和P5。該礦用避雷器安裝於一塑料外殼內，防塵防水設計，接線方便，整體重量輕，方便安裝。本實用新型兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器的參數指標如下:1、電源避雷單元:被保護設備最大持續運行電壓是DC20V，具有標稱放電電流為5kA，最大放電電流為IOkA的雷電洩放能力，限制電壓彡35V。2、信號防雷單兀:信號標稱速率為9600bit/s ;具有標稱放電電流為5kA、最大放電電流為IOkA的雷電洩放能力；限制電壓〈10V。本實用新型的電源和信號避雷的輸出端電源是並聯關係，信號同樣是並聯關係，可採用如下方式與電源及信號源進行連接使用:(I)分站接收傳感器的頻率信號:煤礦常用的傳輸信號是200 IkHz的頻率，當單參數的傳感器與分站連接時，傳感器的電源來自分站端的直流電源，直流電源的正、負極通過電源線接到電源避雷單元的電源輸入端，電源避雷單元的電源輸出端其中一輸出接口可以接一個傳感器，另一個輸出接口在電源負載能力足夠的情況下，可以再接一個傳感器。兩個傳感器的頻率信號分別接在信號避雷單元輸出端兩信號輸出接口的不同位置處，該礦用避雷器信號避雷單元的輸入端則通過信號傳輸線接分站的信號接收端子。(2)分站接收傳感器的RS485信號:這種接收方式的電源避雷單元的連接與第一種連接方式類似，而在信號連接時，是將兩臺傳感器信號部分RS485的兩根線，分別接在該礦用避雷器信號避雷 單元輸出端兩輸出接口兩根線的相同位置處，在連接時特別注意RS485的總線結構，不要分叉。本實施例列舉出以上 兩種連接方式，但並非僅限於這兩種方式，而是通過這兩種方式進行原理說明。當雷擊發生時，傳導雷或者感應雷竄入電源線或者信號線，內部的保護器件動作將瞬間大電流洩放入大地，而線路上的殘壓維持在通訊設備容許的範圍內，不被損壞。本實施例中的電源避雷單元和信號避雷單元採用了 「I個輸入端，兩個輸出端」的結構，也可以採用「I個輸入端，兩個以上輸出端」的結構，只要滿足電源負載能力，並且根據被保護的通訊設備信號對進行設置，凡類似變換均為本領域技術人員的常規技術手段，落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，包括電源避雷單元和信號避雷器單元，電源避雷單元的輸入端用於與直流電源連接，信號避雷單元的輸入端用於與信號源連接，其特徵在於:所述電源避雷單元、信號避雷單元的輸出端分別設有至少兩個輸出接□。
2.根據權利要求1所述的兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，其特徵在於:所述電源避雷單元設有三級保護電路，第一級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第一壓敏電阻；第二級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的第二壓敏電阻和第三壓敏電阻，且第二壓敏電阻和第三壓敏電阻之間通過一個氣體放電管接地；第三級保護電路包括在電源的正極和負極之間連接的TVS管。
3.根據權利要求1或2所述的兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，其特徵在於:所述信號避雷單元包含有兩根信號線，該單元設有兩級保護電路，第一級保護電路包括在兩根信號線之間以及兩根信號線與電源負極之間分別連接的接地的氣體放電管；第二級保護電路包括在兩根信號線與電源負極之間分別連接的TVS管。
4.根據權利要求3所述的兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，其特徵在於:所述信號避雷單元的兩級保護電路之間連接有一個退耦整流電路，該退耦整流電路包括在兩級保護電路之間的信號線上分別串設的退耦電阻，還包括在兩根信號線之間設置的一個整流橋，且在整流橋之間串設有一個整流TVS管。
5.根據權利要求4所述的兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，其特徵在於:所述整流TVS管兩端分別通過一個二級管接地。
6.根 據權利要求1所述的兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，其特徵在於:該避雷器安裝於一塑料外殼內。
專利摘要本實用新型公開了一種兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器，包括電源避雷單元和信號避雷器單元，電源避雷單元的輸入端用於與直流電源連接，信號避雷單元的輸入端用於與信號源連接，電源避雷單元、信號避雷單元的輸出端分別設有至少兩個輸出接口。本實用新型兼備直流電源防護和信號防護的礦用避雷器集電源保護、信號保護為一體，具有「1個輸入端、多個輸出端」的結構，方便現場接線，可節省現場所用接線盒數量，滿足同時接入多個單參數傳感器、一個多參數傳感器，又或者是數字通訊型的多參數傳感器，實用、可靠、方便，具有更加重要的實際應用價值，在煤礦通訊設備中可廣泛使用。
文檔編號H02H9/06GK203119470SQ20132012931
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者王志東, 謝毅, 尹宗保, 王鵬飛 申請人:鄭州光力科技股份有限公司