一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的製作方法

2023-05-02 17:06:21

一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路，包括三極放電結構和間隙本體，所述三極放電結構分別為正電極L、負電極N/PE和觸發電極C，所述正電極L與負電極N/PE之間設有放電倉，所述正電極L與負電極N/PE外圍依次設有不鏽鋼套A和不鏽鋼套B，所述不鏽鋼套A和不鏽鋼套B採用錐體雙螺紋套入，所述觸發電極C與不鏽鋼套A和不鏽鋼套B共同組成觸發極，所述正電極L與負電極N/PE之間的裸露距離為6mm；該三極放電間隙本體及其放電觸發電路在間隙本體兩端各有一個電極，在發生過電壓浪湧時，兩電極之間瞬間導通，並通過其中一個接地的電極把浪湧能量洩放，從而達到防護的目的，同時第三電極加速間隙本體放電。
【專利說明】—種三極放電間隙本體及其放電觸發電路

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路。

【背景技術】
[0002]間隙本體放電有空氣間隙本體、石墨間隙本體、以及多層放電管間隙本體三個種類，多數應用於電湧保護器的N-PE防護，由於間隙本體導通放電採用的是電火花放電，當間隙本體應用於L-N/PE的防護時，L電極和N/ΡΕ電極放電維持電壓僅有幾十伏，工頻過零時，不能有效切斷內部放電，因此間隙本體型電湧保護器必須解決間隙本體的電火花滅弧問題，目前的產品有採用物理上滅弧角滅弧的，有採用增加間隙本體層數提高放電維持電壓進行滅弧的。滅弧角滅弧的的電湧保護器由於依賴於內部的空氣流動，雖然在大多數的時候能按實驗的方式滅弧，但在應用中存在不確定性。增加間隙本體層數滅弧的電湧保護器由於間隙本體層數的增加，提高了間隙本體整體的直流導通電壓和導通的響應時間。
[0003]本發明裝置利用間隙本體放電理論，結合滅弧角滅弧原理和電氣安全滅弧距離的要求，發明了一種三極放電間隙本體。在間隙本體兩端各有一個電極，在兩個電極的之間發生過電壓浪湧時，兩電極之間瞬間導通，並通過其中一個接地的電極把浪湧能量洩放到大地，從而達到雷電防護的目的。同時第三電極用於加速間隙本體放電。


【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種利用間隙本體放電理論，結合滅弧角滅弧原理和電氣安全滅弧距離的要求，在間隙本體兩端各有一個電極，在兩個電極的之間發生過電壓浪湧時，兩電極之間瞬間導通，並通過其中一個接地的電極把浪湧能量洩放到大地，從而達到雷電防護的目的，同時第三電極用於加速間隙本體放電的三極放電間隙本體及其放電觸發電路。
[0005]為解決上述問題，本發明採用如下技術方案:
一種三極放電間隙本體，包括三極放電結構和間隙本體，所述三極放電結構分別為正電極L、負電極N/ΡΕ和觸發電極C，所述正電極L與負電極N/ΡΕ之間設有放電倉，所述正電極L與負電極N/ΡΕ外圍依次設有不鏽鋼套A和不鏽鋼套B，所述不鏽鋼套A和不鏽鋼套B採用錐體雙螺紋套入，所述觸發電極C與不鏽鋼套A和不鏽鋼套B共同組成觸發極，所述間隙本體採用全封閉結構，所述正電極L與負電極N/ΡΕ之間的裸露距離為6mm。
[0006]進一步的，所述全封閉結構包括有內層和外層。
[0007]進一步的，所述內層採用耐高溫塑料，所述外層採用高強度不鏽鋼材。
[0008]進一步的，所述正電極L、負電極N/ΡΕ和觸發電極C採用高純度鎢銅材料。
[0009]進一步的，所述錐體雙螺紋套入的不鏽鋼套A和不鏽鋼套B分別用於固定間隙本體和提供間隙本體放電倉的空氣交換。
[0010]進一步的，所述正電極L和負電極N/ΡΕ套有絕緣套和絕緣互套。
[0011]進一步的，所述負電極N/ΡΕ和觸發電極C之間隔有放電點火片。
[0012]一種三極放電間隙本體的間隙放電電氣結構，所述正電極L、負電極N/PE採用錯位結構，正電極L與負電極N/PE處於相異的水平位上，正電極L與負電極N/PE之間設有R，R由壓敏電阻ZOV和放電管G串聯組成。
[0013]一種三極放電間隙本體的觸發放電電路，所述正電極L和負電極N/PE接入工頻電源，所述正電極L和負電極N/PE之間分別設有A、B、C、D四點，所述D、C兩端導通有一個維持電壓VDC，所述A、C兩端導通有一個維持電壓VAC。
[0014]本發明的有益效果是:由於設置有錯位的放電倉，改變了間隙本體電極放電通道為一條水平線的方式，火花電弧在電極之間成一個折線電弧，在高壓脈衝結束後，由於C極具自動隔斷功能，折線電弧不能維持；由於設置有6_的裸露距離，為220VAC用電的安全爬電距離，能主動滅弧，比電極之間的裸露距離l_4mm其它間隙本體滅弧容易實現，同時，本申請的放電電極之間互不可見，電弧在電極之間成羊角，具羊角滅弧功能；由於設置有放電觸發極，設計了放電觸發電路，一方面減低了間隙本體整體的導通電壓，另一方面，加速間隙本體的放電發生，同時，通過物理計算和試驗測量，設計出的放電主通道的放電維持電壓遠小於觸發通道的放電維持電壓，使脈衝能量較小時，由觸發通道為主通道提供放電火花，然後由主通道洩放脈衝的後續能量；由於設置有螺紋結構的放電倉空氣交換通道，放電倉產生電火花時，電火花在途經螺紋時已完全熄滅；由於本發明在脈衝上身沿1400-1700V時已觸發導通，比其他放電間隙本體有導通時間短。雷電流衝擊試驗表明，以本發明間隙本體為放電元件的開關型電湧保護器可以和以壓敏電阻為放電元件的限壓型電湧保護器並列安裝，雷電流通過時，開關型電湧保護器承受了絕大部分雷電能量，而限壓型電湧保護器則起到快速限壓作用，改變了防雷規範開關型和限壓型電湧保護器的必須有足夠的安裝距離的要求，且本發明的放電通道和觸發通道，在工頻電源下，各部件完全處於懸掛狀態，不存在元件通電老化問題，同時，鎢銅電極的使用和鍍金放電點火片的使用，也提高了間隙本體的放電次數。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的整體結構示意圖。
[0016]圖2為本發明一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的A-A部剖面圖。
[0017]圖3為本發明一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的間隙放電電氣結構圖。
[0018]圖4為本發明一種三極放電間隙本體及其放電觸發電路的觸發電路示意圖。

【具體實施方式】
[0019]參閱圖1-圖2所示，一種三極放電間隙本體，包括三極放電結構和間隙本體1，所述三極放電結構分別為正電極L2、負電極N/PE3和觸發電極C4，所述正電極LI與負電極N/PE2之間設有放電倉5，所述正電極L2與負電極N/PE3外圍依次設有不鏽鋼套A6和不鏽鋼套B7，所述不鏽鋼套A6和不鏽鋼套B7採用錐體雙螺紋套入，所述觸發電極C4與不鏽鋼套A6和不鏽鋼套B7共同組成觸發極，所述間隙本體I採用全封閉結構，所述正電極L2與負電極N/PE3之間的裸露距離為6mm。
[0020]所述全封閉結構包括有內層和外層。
[0021 ] 所述內層採用耐高溫塑料，所述外層採用高強度不鏽鋼材。
[0022]所述正電極L2、負電極N/PE3和觸發電極C4採用高純度鎢銅材料。
[0023]所述錐體雙螺紋套入的不鏽鋼套A6和不鏽鋼套B7分別用於固定間隙本體I和提供間隙本體I的放電倉5的空氣交換。
[0024]所述正電極L2和負電極N/PE3套有絕緣套8和絕緣互套9。
[0025]所述負電極N/PE3和觸發電極C4之間隔有放電點火片10。
[0026]間隙功能的實現:
參閱圖3所示，一種三極放電間隙本體的間隙放電電氣結構，所述正電極L2、負電極N/PE3採用錯位結構，正電極L2與負電極N/PE3處於相異的水平位上，正電極L2與負電極N/PE3之間設有R，R由壓敏電阻ZOV和放電管G串聯組成，間隙本體I和觸發電路轉化該電氣結構，正電極L2和負電極N/PE3採用錯位結構，兩電極在水平位上不可見，不考慮觸發電路R時，正電極L2和負電極N/PE3的直流擊穿電壓設定為12000V，即D、C兩端的直流擊穿電壓為12000V ;R是壓敏電阻和隔斷放電管串聯組成，和放電點火片10構成觸發點火電路AB兩端的直流擊穿電壓設為900V，B、C兩端點火片直流擊穿電壓設定為500V，間隙本體I製作時，A、C兩端的直流擊穿電壓限定為1400V-1700V。
[0027]間隙放電的實現:
參閱圖4所示，一種三極放電間隙本體的觸發放電電路，所述正電極L2和負電極N/PE3接入工頻電源，所述正電極L2和負電極N/PE3之間分別設有A、B、C、D四點，所述D、C兩端導通有一個維持電壓VDC，所述A、C兩端導通有一個維持電壓VAC，正電極L和負電極N/PE接入工頻電源，施加放電脈衝，通常為幾萬伏到幾十萬伏，R設計為壓敏電阻ZOV和放電管G的串聯組合，由於ZOV和G的作用，在脈衝上升初始過程中，圖3的BC兩端處於懸掛狀態；當脈衝電平上升到1400V-1700V時，圖3的DC放電倉通道維持高阻狀態，AC通道由於G的瞬間擊穿引起BC間的點火片火花放電；BC間的點火片火花放電促使D、C放電倉通道的空氣電離,而此時放電脈衝仍在上升沿；DC放電倉空氣電離，使D、C之間的擊穿電壓迅速降低，上升的脈衝最終使D、C放電通道導通，D、C電極之間火花電弧成一個折線電弧；D、C兩端導通有一個維持電壓VDC，AC兩端導通有一個維持電壓VAC，由於R的作用，VAC遠大於VDC，即此時D、C的導通內阻遠小於A、C的導通內阻，因此D、C放電倉5導通後，依據電工學電流的分配原理，脈衝電流和工頻電流的絕大部分由D、C流過；放電脈衝結束後，由於ZOV的作用，A、B兩端通道自行關閉，恢復高阻隔離狀態；D、C通道在工頻過零時，放電電弧最短距離為6mm，為電氣間隙的安全爬電距離，同時放電倉5設計為羊角滅弧形狀，試驗波形表明該結構有很好的滅弧斷續流效果；在0工放電導通時，D、C之間的空氣電離和電極灼燒會在放電倉內產生積碳，本發明充分注意這一點，電極採用高純度鎢銅合金，放電倉壁塗滅弧脂，同時進行放電次數設計，確保在放電次數內間隙穩定性。理論上，用於電湧保護器的間隙要有40次以上的放電次數(依據規範對電湧保護器試驗的次數)，本發明間隙放電次數遠大於標準要求。
[0028]本發明的有益效果是:由於設置有錯位的放電倉，改變了間隙本體電極放電通道為一條水平線的方式，火花電弧在電極之間成一個折線電弧，在高壓脈衝結束後，由於C極具自動隔斷功能，折線電弧不能維持；由於設置有6_的裸露距離，為220VAC用電的安全爬電距離，能主動滅弧，比電極之間的裸露距離l_4mm其它間隙本體滅弧容易實現，同時，本申請的放電電極之間互不可見，電弧在電極之間成羊角，具羊角滅弧功能；由於設置有放電觸發極，設計了放電觸發電路，一方面減低了間隙本體整體的導通電壓，另一方面，加速間隙本體的放電發生，同時，通過物理計算和試驗測量，設計出的放電主通道的放電維持電壓遠小於觸發通道的放電維持電壓，使脈衝能量較小時，由觸發通道為主通道提供放電火花，然後由主通道洩放脈衝的後續能量；由於設置有螺紋結構的放電倉空氣交換通道，放電倉產生電火花時，電火花在途經螺紋時已完全熄滅；由於本發明在脈衝上身沿1400-1700V時已觸發導通，比其他放電間隙本體有導通時間短。雷電流衝擊試驗表明，以本發明間隙本體為放電元件的開關型電湧保護器可以和以壓敏電阻為放電元件的限壓型電湧保護器並列安裝，雷電流通過時，開關型電湧保護器承受了絕大部分雷電能量，而限壓型電湧保護器則起到快速限壓作用，改變了防雷規範開關型和限壓型電湧保護器的必須有足夠的安裝距離的要求，且本發明的放電通道和觸發通道，在工頻電源下，各部件完全處於懸掛狀態，不存在元件通電老化問題，同時，鎢銅電極的使用和鍍金放電點火片的使用，也提高了間隙本體的放電次數。
[0029] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種三極放電間隙本體，其特徵在於:包括三極放電結構和間隙本體，所述三極放電結構分別為正電極L、負電極N/PE和觸發電極C，所述正電極L與負電極N/PE之間設有放電倉，所述正電極L與負電極N/PE外圍依次設有不鏽鋼套A和不鏽鋼套B，所述不鏽鋼套A和不鏽鋼套B採用錐體雙螺紋套入，所述觸發電極C與不鏽鋼套A和不鏽鋼套B共同組成觸發極，所述間隙本體採用全封閉結構，所述正電極L與負電極N/PE之間的裸露距離為 6mm。
2.如權利要求1所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述全封閉結構包括有內層和外層。
3.如權利要求2所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述內層採用耐高溫塑料，所述外層採用高強度不鏽鋼材。
4.如權利要求1所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述正電極L、負電極N/PE和觸發電極C採用高純度鎢銅材料。
5.如權利要求1所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述錐體雙螺紋套入的不鏽鋼套A和不鏽鋼套B分別用於固定間隙本體和提供間隙本體的放電倉的空氣交換。
6.如權利要求1所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述正電極L和負電極N/PE套有絕緣套和絕緣互套。
7.如權利要求1所述的三極放電間隙本體，其特徵在於:所述負電極N/PE和觸發電極C之間隔有放電點火片。
8.—種如權利要求1所述的三極放電間隙本體的間隙放電電氣結構，其特徵在於:所述正電極L、負電極N/PE採用錯位結構，正電極L與負電極N/PE處於相異的水平位上，正電極L與負電極N/PE之間設有R，R由壓敏電阻ZOV和放電管G串聯組成。
9.一種如權利要求1或8所述的的三極放電間隙本體的觸發放電電路，其特徵在於:所述正電極L和負電極N/PE接入工頻電源，所述正電極L和負電極N/PE之間分別設有A、B、C、D四點，所述D、C兩端導通有一個維持電壓VDC，所述A、C兩端導通有一個維持電壓VAC。
【文檔編號】H01T15/00GK104409967SQ201410651822
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】潘葉鏡, 何朝文, 何錫華, 黃肖群 申請人:廣東立信防雷科技有限公司