CN101236864A - 具有包括选择性断开装置的可动触头的电涌保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电涌保护装置(1)，包括电涌限制器(2)和具有电触头(4、6)的断开装置(3)。所述断开装置包括：与第一连接垫(41)电性连接的第一连接电极(40)，与第二连接垫(51)电性连接的第二连接电极(50)，与第二连接垫(51)电性连接的第三可动弧形切换电极(60)。致动机构(7)移动第三可动弧形切换电极(60)从而连续地打开电触头(4、6)。保护装置包括在第三可动弧形切换电极(60)与第二连接垫(51)之间串联连接的抵抗弱短路交流电的断路器(9)。当电弧(100)在第一连接电极(40)与第二连接电极(50)之间切换时，所述断路器从所述电路断开。

Description

具有包括选择性断开装置的可动触头的电涌保护装置
技术领域
本发明涉及一种具有电涌限制器和断开装置的电涌保护装置，该电涌限制器具有可随着电压变化的非线性元件，该断开装置具有与电涌限制器电性串联布置的电触头。该断开装置包括与第一连接垫电性连接的第一连接电极，与第二连接垫电性连接的第二连接电极以及与第二连接垫电性连接的第三可动弧形切换电极。当能量大于断路阈值能的电流流过保护装置时，致动机构移动第三可动弧形切换电极以使得电触头连续打开。
背景技术
公知的电涌保护装置包括具有可随着电压变化的非线性元件的电涌限制器和具有由致动机构致动的触头的断开装置。该电涌限制器和断开装置串联连接。
如文件EP0441722B1所述，具有触头的断开装置可位于断开位置和连接位置，这些位置分别对应于触头的开启位置和闭合位置。致动机构使得断开装置的触头移动至开启位置，尤其是当所述非线性元件使用寿命到期时电涌限制器被破坏的情况。
对具有触头的断开装置进行校准：
-一方面使得10/350或8/20类型的闪电波电流流过而不用致动该致动机构，
-另一方面致动该致动机构并且使得触头连续打开从而使交流电流短路。
这些触头一般可在闪电冲程下打开(排斥)和关闭而不解锁该致动机构。在保护装置的操作期间，触头的这些排斥(打开)之后所述触头可自动重新关闭。那么触头的“连续打开”就意味着通过致动机构打开。触头的重新关闭近可通过用户的专门的外部操作来实现。
对公知保护装置进行校准实际上是使得断开装置的致动机构在存在10/350或8/20类型的闪电波电流的情况下保持闩锁。通常，不希望每次闪电波电流流过触头时断开装置的致动机构即解锁并且使触头连续开启。
断路阈值直接取决于10/350或8/20类型的闪电波电流，在存在该闪电波电流的情况下，断开装置的触头的开启是不希望的。
短路交流电的电能大于断路阈值能可使得断开装置触头开启。
对于能量低于断路阈值能的10/350或8/20类型的闪电波电流，保护装置是有效的并且使得闪电波电流在其能量不会造成物质损害的情况下进行流动。而且，能量低于“断路阈值能量”的10/350或8/20闪电波电流不会使断开装置的致动机构解锁从而打开这些触头。
但是，在特定具体情况下，公知的保护装置不会进行足够程度的保护。
实际上，当短路交流电的能量变得小于断路阈值能时，致动机构不再被致动并且不会使得断开装置触头从闭合状态移动至开启状态。各部件被损害的风险那么就可以忽视。
这一情况尤其在下述时刻产生：
-在受到大量的闪电冲击之后，电涌限制器的阻抗变弱。能量低于断路阈值能的“弱短路交流电”然后可流入保护装置中。
-保护装置执行不正确的装配，尤其在通常在相位和中性位置之间连接的保护装置连接在例如两个相位之间时。在两个相位之间施加的电压通常高于电涌限制器可持续承受的电压。然后，电涌限制器打开，“弱短路交流电”在保护装置中流动。如果供给变压器能量较低和/或当电缆长度较长时，该弱短路交流电可被减小。
在上述两种情况下，能量低于断路阈值能的减小短路电流会导致材料损害。
发明内容
因此，本发明的目的是改善现有技术的缺点，提出一种包括有效应对短路的断开装置的电涌保护装置。
根据本发明的电涌保护装置包括在第三可动弧形切换电极与第二连接垫之间串联连接的抵抗弱短路交流电的断路器。当电弧在第一连接电极与第二连接电极之间切换时，所述断路器从所述电路断开，当能量低于断路阈值能的短路交流电流过后者时，所述断路器从闭合电状态切换至开启电状态。
有利地，抵抗弱短路交流电的断路器是热断路器。
优选地，热断路器是保护性熔断丝。
根据本发明的优选地实施例，电涌限制器与可动弧形切换电极和第二连接垫之间的抵抗弱短路交流电的断路器串联连接，当电弧在第一连接电极与第二连接电极之间切换时，所述限制器和所述断路器同时从该电路断开。
根据本发明的优选地实施例，电涌限制器通过至少一个熔断片与断开装置串联地电性连接，在熔化所述至少一个熔断片的情况下，驱动装置施加使电涌限制器移动的移位力，所述限制器的移动直接作用在致动机构上从而移动第三可动弧形切换电极并且使得触头连续打开。
有利地，所述驱动装置包括弹簧。
在具体实施例中，电涌限制器通过两个熔断片电性连接至第二连接垫，第一熔断片作为抵抗弱短路交流电的断路器，第二熔断片在所述限制器过热的情况下熔化。
优选地，所述第二熔断片是低温焊点。
优选地，电涌限制器包括可变电阻器。
优选地，该电涌限制器包括与火花隙串联连接的可变电阻器。
在具体实施例中，高能断路器串联连接在第一连接电极与第一连接垫之间，所述高能断路器作用在致动机构上从而移动第三可动弧形切换电极并且使得电触头连续开启。
优选地，当能量高于断路阈值能的电流流过致动机构时，高能断路器经校正作用在致动机构上。
有利地，高能断路器包括电磁断路装置。
有利地，高能断路器包括熔断元件。
优选地，当电触头闭合时，第三可动弧形切换电极通过形成火花隙的绝缘部分连接至第一连接电极。
有利地，当电触头闭合时，第三可动弧形切换电极与第一连接电极接触。
优选地，当第三可动弧形切换电极从第一连接电极移动离开并且电弧在第一连接电极与第二连接电极之间切换时，抵抗弱短路交流电的断路器从电路断开。
附图说明
其他优势和特征将通过下述对本发明具体实施例的说明而变得清楚明了，下述实施例仅仅是非限制性的实例，其中附图如下：
图1示出根据本发明一项实施例的处于闭合状态的保护装置的分解透视图；
图2示出根据图1的打开过程的保护装置；
图3示出根据图1的保护装置处于打开位置；
图4示出根据本发明第二优选实施例的保护装置处于闭合位置；
图5示出根据图4的保护装置处于打开过程；
图6示出根据图4的保护装置处于打开位置；
图7至9示出根据本发明不同实施例的保护装置的第一备选实施例；
图10至11示出根据本发明不同实施例的保护装置的备选实施例的示意图。
具体实施方式
如图1至6所示，电涌保护装置1包括具有可随着电压变化的非线性元件的电涌限制器2和具有电触头4、6的断开装置3。电涌限制器2和断开装置3电性串联连接。
电涌限制器2优选地包括可变电阻器21。在本发明如图10和11所示的特定实施例中，火花隙22也可与可变电阻器21串联设置。
断开装置3包括与第一连接垫41电性连接的第一连接电极40和与第二连接垫51电性连接的第二连接电极50。
如果保护装置1连接在相位与中间位置之间，那么连接垫41、51设计成分别连接至相位和中间位置或者相反。
如果保护装置1连接在相位与地线之间，那么连接垫41、51设计成分别连接至相位和地线或者相反。
断开装置3包括电性连接至第二连接垫51的第三可动弧形切换电极60。
第一电触头4设置在第一连接电极40上，第二电触头6设置在第三可动弧形切换电极60上。
根据图1至6所示的一项实施例，当电触头4、6闭合时，第三可动弧形切换电极60与第一连接电极40接触。
断开装置3还包括致动机构7。所述机构设计成被致动从而移动第三可动弧形切换电极60并且采用机械方式使得电触头4、6连续打开。
对具有触头4、6的断开装置3进行校准，从而一方面使得10/350或8/20类型的闪电波电流流过而不用致动该致动机构7，另一方面致动该致动机构7并且使得触头4、6连续打开从而使交流电流短路。
对保护装置1进行校准使得断开装置3的致动机构7在存在10/350或8/20类型的闪电波电流的情况下保持闩锁。每次闪电波电流流过触头时致动机构7实际上不会使触头4、6连续开启。
断路阈值直接取决于10/350或8/20类型的闪电波电流，在存在该闪电波电流的情况下，断开装置3的触头4、6的开启是不希望的。
当能量大于断路能量阈值的电流流过保护装置时，致动机构7被致动并且使第三可动弧形切换电极60移动以及采用机械方式使得电触头4、6进行连续打开。使得致动机构7致动的电触头通常是短路交流电。
当能量低于断路能阈值的10/350或8/20类型的闪电波电流流过保护装置时，该保护装置是有效地并且使得闪电波电流能够流动，而不会使得他们的能量造成物质损害。而且，所述闪电波电流不会解锁断开装置的致动机构从而使得触头打开。
电涌保护装置包括抵抗弱短路交流电的断路器9。
如图1至6所示，根据所有的优选实施例，抵抗弱短路交流电的断路器9在第三可动弧形切换电极60与第二连接垫51之间串联连接。
当10/350或8/20类型的闪电波电流流过保护装置时，电弧100在第一连接电极40与第二连接电极50之间快速切换。抵抗弱短路交流电的断路器9从电路断开，闪电波不会流过电路。抵抗弱短路交流电的断路器9然后受到保护并且不会被闪电冲击损害。
保护装置包括电弧隔板101。第一连接电极40和第二连接电极50布置成面对电弧隔板101并且限定所述电弧隔板101打开的轮廓。所述电弧隔板101包括设计成冷却电弧100以及消除该电弧的去离子翼片102。
当能量低于断路阈值能的弱短路交流电流过保护装置时，所述电流流过第一连接电极40、第三可动弧形切换电极60和抵抗弱短路交流电的断路器9。所述断路器经校准然后从闭合电状态切换至开启电状态。
抵抗弱短路交流电的断路器9可以是热断路器。抵抗弱短路交流电的断路器9优选为保护性保险丝。
根据图4至6所示的本发明的第二实施例，电涌限制器2与第三可动弧形切换电极60和第二连接垫51之间的抵抗弱短路交流电9的断路器电性串联连接。
因此，当10/350或8/20类型的闪电波电流流过保护装置时，电弧100在第一连接电极40与第二连接电极50之间快速切换。电涌限制器2和抵抗弱短路交流电的断路器9同时从电路断开，闪电波不会流过电路。所述限制器和所述断路器然后被保护并且不会受到闪电冲击的损害。
根据第一备选实施例，电涌限制器2与断开装置3通过至少一个熔断片8、9电性串联。驱动装置10将移位力Fd连续施加在电涌限制器上。如果熔断片的至少一个损坏，那么电涌限制器2由于移位力Fd的作用进行移动。所述限制器的移动直接作用在断开装置3的致动机构7上。所述机构解锁并且移动第三可动弧形切换电极60使得触头4、6连续打开。
如图7至9所示，驱动装置10优选地包括弹簧。该弹簧为盘簧，被压缩并且在可变电阻器21上直接施加移位力Fd。根据备选版本的这一特定实施例，可变电阻器21借助两个连接端子与断开装置3串联连接。
第一连接端子22通过柔性金属编织管(未示出)连接至断开装置3，第二连接端子通过集成所述至少一个熔断片的刚性销连接至第二连接垫51。
如图7所示，刚性销将可变电阻器保持在第一位置。第三可动弧形切换电极处于所谓的使用位置。当熔断片的至少一个熔化时，刚性销在移位力Fd的作用下断开并且释放可变电阻器21的移动。如图8所示，可变电阻器21移动从而直接作用在致动机构7上。实际上，如图8和9所示，可变电阻器21与致动机构7的断路杆71接触，该杆解锁从而移动第三可动弧形切换电极60。第三可动弧形切换电极的移动使触头4、6连续开启。第三可动弧形切换电极60然后处于所谓的切换位置。
电涌限制器2可通过两个熔断片8、9电性连接至第二连接垫51。
第一熔断片作为抵抗弱短路交流电的断路器。根据图7至9所示的实施例，刚性销将可变电阻器连接至第二连接垫51，然后包括校准为当能量低于断路阈值能的短路电流流过所述销时熔化的部分。
第二熔断片8在所述限制器2过热的情况下熔化。根据图7至9所示的实施例，将可变电阻器连接至第二连接垫51的刚性销通过低温焊点焊接至可变电阻器的第二连接端子。
如果将可变电阻器21放置在卡盒或者与可变电阻器21形成单一块的可动壳体中，那么第一备选实施例的操作保持不变。然后，将移位力Fd施加至卡盒或者可动壳体，而不是直接施加至可变电阻器。而且，卡盒或可动壳体可直接作用在致动机构7的断路杆71上。
根据图10所示的第一备选实施例，将高能断路器11串联连接在第一连接电极40与第一连接垫41之间。所述高能断路器设计成作用在致动机构7上从而移动第三可动弧形切换电极60并且使得电触头4、6连续打开。当能量大于断路阈值能的电流流过该销时，高能断路器11经校准以解锁致动机构7。
根据具体实施例，高能断路器11包括电磁断路装置或者熔断元件。
根据本发明的不同实施例的第三备选实施例，如图11所示，当电触头4、6闭合时，第三可动弧形切换电极60通过绝缘部分连接至第一连接电极40。该绝缘部分形成火花隙22，该火花隙的位置与电涌限制器2的可变电阻器21电性串联。在闪电冲击的情况下，当电弧100在第一连接电极40与第二连接电极50之间切换时，抵抗弱短路交流电的断路器9从该电路断开。
根据另一备选实施例，该断开装置包括重设装置72。重设装置72使得第三电极能够从所谓的切换位置移动至所谓的使用位置。换句话说，在所述触头的连续打开之后，触头4、6的关闭可借助重设装置72以机械方式实现。

Claims (17)

1、一种电涌保护装置(1)，包括：
-具有可随着电压变化的非线性元件的电涌限制器(2)，
-具有布置成与电涌限制器(2)电性串联的电触头(4、6)的断开装置(3)，所述断开装置包括：
-与第一连接垫(41)电性连接的第一连接电极(40)，
-与第二连接垫(51)电性连接的第二连接电极(50)，
-与第二连接垫(51)电性连接的第三可动弧形切换电极(60)，
-当能量高于断路阈值能的电流流过保护装置时，致动机构(7)移动第三可动弧形切换电极(60)从而连续地打开电触头(4、6)，
其特征在于，其包括在第三可动弧形切换电极(60)与第二连接垫(51)之间串联连接的抵抗弱短路交流电的断路器(9)，
-当电弧(100)在第一连接电极(40)与第二连接电极(50)之间切换时，所述断路器从所述电路断开，
-当能量低于断路阈值能的短路交流电流过后者时，所述断路器从闭合电状态切换至开启电状态。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，抵抗弱短路交流电的断路器(9)是热断路器。
3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，抵抗弱短路交流电的断路器(9)是保护性熔断丝。
4、根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，电涌限制器(2)与可动弧形切换电极(60)和第二连接垫(51)之间的抵抗弱短路交流电的断路器(9)串联连接，当电弧(100)在第一连接电极(40)与第二连接电极(50)之间切换时，所述限制器和所述断路器同时从该电路断开。
5、根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，电涌限制器(2)通过至少一个熔断片(9、8)与断开装置(3)串联地电性连接，在熔化所述至少一个熔断片的情况下，驱动装置(10)施加使电涌限制器(2)移动的移位力(Fd)，所述限制器的移动直接作用在致动机构(7)上从而移动第三可动弧形切换电极(60)并且使得触头(4、6)连续打开。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述驱动装置(10)包括弹簧。
7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，电涌限制器(2)通过两个熔断片(9、8)电性连接至第二连接垫(51)，第一熔断片作为抵抗弱短路交流电的断路器(9)，第二熔断片(8)在所述限制器过热的情况下熔化。
8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二熔断片(8)是低温焊点。
9、根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，电涌限制器(2)包括可变电阻器(21)。
10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该电涌限制器(2)包括与火花隙(22)串联连接的可变电阻器(21)。
11、根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，高能断路器(11)串联连接在第一连接电极(40)与第一连接垫(41)之间，所述高能断路器作用在致动机构(7)上从而移动第三可动弧形切换电极(60)并且使得电触头(4、6)连续开启。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当能量高于断路阈值能的电流流过致动机构时，高能断路器(11)经校正作用在致动机构(7)上。
13、根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，高能断路器(11)包括电磁断路装置。
14、根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，高能断路器(11)包括熔断元件。
15、根据前述权利要求1-14任一项所述的装置，其特征在于，当电触头(4、6)闭合时，第三可动弧形切换电极(60)通过形成火花隙的绝缘部分连接至第一连接电极(40)。
16、根据前述权利要求1-14任一项所述的装置，其特征在于，当电触头(4、6)闭合时，第三可动弧形切换电极(60)与第一连接电极(40)接触。
17、根据权利要求16所述的装置，其特征在于，当第三可动弧形切换电极(60)从第一连接电极(40)移动离开并且电弧(100)在第一连接电极(40)与第二连接电极(50)之间切换时，抵抗弱短路交流电的断路器(9)从电路断开。
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