CN101965670B - 电气接口保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种电气接口保护装置，其耦合在墙壁插座及被连接设备之间，用以解决既要保护电力线宽带调制解调器和被连接设备免遭雷击和电源浪涌破坏，同时又要使电力线宽带调制解调器和被连接设备有效工作的难题。该装置包括低通滤波器，用以防止对称信号衰减；还包括电磁干扰滤波器，用以在另一出口提供清洁安全的电源，同时防止被连接设备所产生的噪声流入电源线。该装置还提供接地装置，用于减小流入接地线的漏电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气保护装置，更具体地说，涉及一种使电气负载免遭雷击及电压浪涌破坏的电气接口保护装置。
背景技术
由于多种因素，通向被连接设备的导线中会出现过电压峰值，这些因素包括：自然现象如雷暴时的闪电袭击，其导致在电源线中产生电源浪涌；或者人为原因如由于部件故障或者甚至是偶然的短路，导致输出端的供电突然发生变化。浪涌会对与电源线连接的电气设备产生永久性的破坏，而且对人类安全也存在重大威胁。
如业内所知，漏电保护器(RCD)的最大问题在于接地漏电断路器(ELCB)的滋扰跳闸(nuisance trip)，其或者是因RCD的设计缺陷或者是因RCD的安装缺陷所造成。滋扰跳闸经常由设备的漏电流引起，或者由因雷击或者对地大电流放电所造成的接地电位上升而引起。这些设备的使用者要面临的另外一个问题是每个被连接设备的安规允许的每一漏电流极限的总和可增加到接近跳闸阈值电流值(15mA至30mA)，使得漏电流的最轻微增加也会引起ELCB或RCD滋扰跳闸。
另外，对于电力线宽带(BPL)来说，其可通过电源线来传输互联网数据，而用户必须安装调制解调器，并将该调制解调器插入墙壁插座。为了保护调制解调器及所连接的计算机免遭电流浪涌的破坏，需要使用调制解调器浪涌保护器。然而，如果通过浪涌保护器来连接调制解调器，由于浪涌保护器对数据信号有衰减，且如果电源线遭遇过高噪声或射频干扰，调制解调器和浪涌保护器就不能有效地发挥作用。
本发明的雷击及浪涌保护装置是一种安全电源接口，其为安全插座提供最小的数据信号衰减，同时防止设备噪声注入所述电源线中。该装置具有一个接口电路，用于减小因被连接设备的漏电流积聚而引起ELCB或RCD滋扰跳闸的可能性。
发明内容
本发明中，一种用于保护电气设备免遭电源浪涌或雷击破坏的电气接口保护装置，包括串连在第一输入装置和第一输出装置之间的第一限流部件；串连在第二输入装置和第二输出装置之间的第二限流部件；连接所述第一和第二输出装置的第一滤波电路，用于降低电气噪声干扰而不衰减传送至插座的信号；及连接在所述插座和所述电气设备之间的第二滤波电路，用于滤除由流入所述电气连接的连接设备产生的电噪声干扰。
优选地，所述装置进一步包括与所述装置相耦合的半浮设备接地装置(semi-floating equipment ground means)，用于降低被连接设备流入接地线的漏电流，并且保持所述漏电流等级低于接地漏电断路器的跳闸阈值电流。
优选地，所述第一滤波电路是低通滤波器，其包括同相地(in-phase)设置在高阻抗磁芯上的一组扼流线圈，用以防止数据信号的对称(symmetrical)高频衰减，并为非对称(asymmetrical)射频干扰噪声在低通L-C滤波器处的衰减提供低阻抗。
优选地，所述第二滤波电路是电磁干扰滤波器，其包括异相地(out-of-hase)设置在磁芯上的一组扼流线圈和L-C滤波器，用以衰减由被连接设备产生的对称及非对称射频干扰，并防止所述对称及非对称射频干扰(RFI)注入所述电源线。
附图说明
本发明的各种目的、各个方面和创新特征及具体实施例，将在以下的具体实施方式和附图中进行详细介绍。其中各个幅图中相同的附图标记表示相同或相似的零部件。
图1是根据本发明的电器接口保护电路的示意图。
具体实施方式
在下面的细节描述中，为了对本发明有个全面的理解，将对一些特定细节进行描述。然而本领域的技术人员应当理解，没有这些细节描述也能够实施本发明的方案。其他例子中，公知方法、过程和/或部件并未在本发明说明书中详细描述，以免模糊本发明的创新点。以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
如图1所示，是依据本发明优选实施例的接口保护电路，用附图标记10表示，其适用于供电电缆或连接装置诸如墙壁插座与设备输入端之间的连接，以保护设备免遭雷击及电源浪涌的破坏，同时有效地发挥作用。接口保护电路10包括滤波电路11、接地装置12和检测电路13。
滤波电路11包括至少一个限流部件18，为使设备正常运转，其可以选择为任何合适及可接受的等级，诸如5安培或10安培，例如在电源火线和零线和接口保护电路10的输出端之间设置热熔断丝或类似部件情况下。
低通滤波器14防止对称电力线宽带(BPL或PLC)信号的衰减并且减少流入插座的非对称射频干扰。因此即使突然出现过电流和过电压，调制解调器仍然可以有效地工作。同时，EMI滤波器15防止所连接的设备产生的噪声注入电源线。为达到此目的，使用两组扼流线圈16、17将两个输入装置连接，其中磁芯使用环形(toroidal)磁芯，第一组扼流线圈16同相设置，它们将一起呈现高阻抗以防止BPL或PLC数据信号的对称高频衰减，并且在两个线圈之间的低通L-C滤波器14处针对非对称RFI噪声的衰减提供低阻抗，其中L(线圈)和C(电容)值根据需要选择。
为了避免由于短持续时间的非破坏性浪涌而必须过于频繁地更换限流部件18，可在提供电源连接的火线端子和零线端子之间以及零线端子与接地线之间增加箝位(clamping)器件16。箝位器件16可以是变阻器(varistor)，优选金属氧化物变阻器(MOV)。因此，当相对于地或两个输入之间出现过电压时，箝位器件16可吸收过高电压。
接口保护电路10进一步与异相安装在环形磁芯上的第二扼流线圈17以及L-C滤波器网络连接，以衰减由被连接设备所产生的对称及非对称射频干扰并阻止该对称及非对称射频干扰注入电源线。
接地装置12可选择半浮设备接地装置12，其与接口保护电路10连接，以将被连接设备流入接地线的总漏电流降低到可以忽略的等级，并且可将漏电流等级保持在低于ELCB的跳闸阈值电流，使其不会象滋扰跳闸那样频繁地发生，但要允许接地故障电流对ELCB和RCD进行适当地跳闸，记住通过人体的漏电流不是由接地导线排入地而是直接排向周围地面。半浮设备接地装置12是接地的。滤波电容器与半浮设备接地装置连接，以允许尽可能小的漏电流。
半浮设备接地装置12使用了电压抗扰度装置(vlotage immunity means)20，电压抗扰度装置20具有合适的抗扰度值，例如但不限于20V，可轻易地烧断(blow open)常规接地装置与半浮设备接地装置12之间的电路。在不危害用户安全的情况下，尽可能地将电压抗扰度装置20的合适抗扰度值设高，而不会影响ELCB或RCD或RCCB正常工作。在接地线的连接点21之间使用的较合适抗扰度范围是20V-50V。
本发明中部件的排列和选择使被连接设备到地的总漏电流小到可以忽略不计的等级，几乎不可能损坏本发明要保护的任何设备。有效地使ELCB或RCCB或RCD的跳闸阈值远离可能的漏电流等级，从而降低了滋扰跳闸的发生频率。如图1所示，可增加与半浮设备接地装置12连接的可选检测电路13，以便当出现接地故障但ELCB未能跳闸时向用户报警。
本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明实施例中的必要技术特征的情况下，可轻易地以其他具体形式实现本发明。因此，应该认为本发明的权利要求的范围不局限于所公开的具体实施例，并且对本发明所作的各种修改，应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (15)
1.一种电气接口保护装置，用于保护电气设备免遭电源浪涌和雷击破坏，其特征在于，所述电气接口保护装置包括：
串连在第一输入装置和第一输出装置之间的第一限流部件；
串连在第二输入装置和第二输出装置之间的第二限流部件；
连接于所述第一和第二输出装置的第一滤波电路，用于降低电噪声干扰，而不衰减到插座的信号；及
连接在所述插座和所述电气设备之间的第二滤波电路，用于滤除由被连接设备产生的电噪声干扰以阻止其流入电连接；其中，
所述电气接口保护装置还包括：与所述装置相耦合的半浮设备接地装置，用于降低所述被连接设备流入接地线的漏电流，并保持所述漏电流的等级低于接地漏电断路器的跳闸阈值电流。
2.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述半浮设备装置连接在所述电连接的接地线上。
3.根据权利要求2所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述半浮设备装置包括具有合适电压值的电压抗扰度装置，当出现过电压时，其将烧断常规接地装置与所述半浮设备接地装置之间的电路。
4.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第一输入装置与第二输入装置用于接收来自通信和数据线的电气输入。
5.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第一输入装置与第二输入装置用于接收电气电源供应线。
6.根据权利要求5所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第一输入装置是提供电源火线连接的火线端子。
7.根据权利要求5所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第二输入装置是提供零线连接的零线端子。
8.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第一滤波电路是低通滤波器。
9.根据权利要求8所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述低通滤波器包括同相地设置在高阻抗磁芯上的一组扼流线圈，用以防止数据信号的对称高频衰减，并为非对称射频干扰噪声在所述低通L-C滤波器处的衰减提供低阻抗。
10.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述第二滤波电路是电磁干扰滤波器。
11.根据权利要求10所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述电磁干扰滤波器包括异相地设置在磁芯上的一组扼流线圈以及L-C滤波器，用以衰减由被连接设备产生的对称及非对称射频干扰，并防止所述对称及非对称射频干扰注入所述电源线。
12.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述电气接口保护装置增加与半浮设备接地装置连接的检测电路，以便当出现接地故障但接地漏电断路器未能跳闸时向用户报警。
13.根据权利要求1所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述电气接口保护装置包括至少一个箝位装置，连接在所述第一和第二滤波电路内之间和所述第一和第二输出装置之间，用以吸收其中出现的过电压。
14.根据权利要求13所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述电气接口保护装置还包括耦合在零线端子及接地线之间的附加箝位装置。
15.根据权利要求14所述的电气接口保护装置，其特征在于：所述箝位装置是金属氧化物变阻器。
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