CN102782969B - 过电压保护元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过电压保护元件，包含接触舌片（10）及与所述接触舌片（10）间隔一定距离布置的接触元件（12），其中，设有一连接元件（14），所述连接元件可进入第一位置及第二位置，所述连接元件（14）在所述第一位置中抵靠在所述接触舌片（10）及所述接触元件（12）上以便为所述接触舌片（10）与所述接触元件（12）建立电连接，所述连接元件（14）在所述第二位置中与所述接触舌片（10）及所述接触元件（12）间隔一定距离布置，在所述第一位置中，所述连接元件（14）与所述接触舌片（10）之间以及所述连接元件（14）与所述接触元件（12）之间设有热断开连接，以及，所述连接元件（14）在所述第一位置中将所述接触舌片（10）和/或所述接触元件（12）至少部分包围。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电压保护元件。
背景技术
过电压保护元件通常应用于为可利用电网进行输电的电气设备和电子设备提供过电压保护。这类过电压可能因雷电放电而产生，雷电放电例如会经接地系统进入电网的基础设施。
EP0987803B1提出过一种过电压保护元件，其实施为为电气设备提供过电压保护的装置，这个装置以其具有至少两个连接器的连接构件连接这些电气设备，其中，该装置还具有避雷防护单元，其第一极直接连接第一连接器。该单元的第二极连接第一导线段。这个装置还具有直接连接第二连接器的第二导线段。此外，这个装置还具有相应熔丝，以便在该装置的工作状态下使一稳定的滑块与上述导线段保持电接触，其中，这些构件的目的在于将该滑块持续压向该装置的暴露位置并使其不再接触这两个导线段。
但是，这种过电压保护元件只能适用于低能量脉冲负荷及由此产生的较小电动力。在此情况下，电动力主要取决于脉冲波形，部分也取决于冲击电流的振幅高度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种过电压保护元件，其能够安全地将可能在开关操作过程中产生的大振幅(通常为8/20μs脉冲)冲击电流以及将高能量雷电分流(通常为10/350μs脉冲)导出。
本发明通过一种过电压保护元件达成上述目的。
本发明的过电压保护元件具有接触舌片及与所述接触舌片间隔一定距离布置的接触元件，其中，设有可进入第一位置及第二位置的连接元件，所述连接元件在所述第一位置中抵靠在所述接触舌片及所述接触元件上以便为所述接触舌片与所述接触元件建立电连接，所述连接元件在所述第二位置中与所述接触舌片及所述接触元件间隔一定距离布置，在所述第一位置中，所述连接元件与所述接触舌片之间以及所述连接元件与所述接触元件之间设有热断开连接，所述连接元件在所述第一位置中将所述接触舌片和/或所述接触元件至少部分包围。
所述连接元件的作用是，为所述接触舌片与所述与所述接触舌片间隔一定距离的接触元件建立接触，其中，在接触状态下、即所述连接元件的第一位置中，所述连接元件抵靠在所述接触舌片的一表面以及所述接触元件的一表面上，其中，所述连接元件优选至少部分与所述接触舌片的轮廓和所述接触元件的轮廓相匹配。在此情况下，所述接触舌片的供所述连接元件抵靠的表面与所述接触元件的供所述连接元件抵靠的表面可以在一平面内相对布置，使得所述连接元件以类似于桥的方式对所述接触舌片的所述表面与所述接触元件的所述表面予以搭接，或者，上述表面可以对面布置，使得所述连接元件布置在所述接触舌片与所述接触元件之间。所述连接元件的邻接所述接触舌片的表面上和所述连接元件的邻接所述接触元件的表面上均设有热断开连接，例如焊接件，所述热断开连接用于连接所述连接元件与所述接触舌片以及连接所述连接元件与所述接触元件。其中，所述热断开连接优选大面积涂覆在所述连接元件与所述接触舌片之间以及所述连接元件与所述接触元件之间。大面积接触增大了截面，这样就能传输更大电流振幅。增大接触面还能提高连接稳定性。
在所述过电压保护元件的过载工况下，所述热断开连接会在温度达到熔化温度时熔化，从而释放所述连接元件并使所述连接元件从所述第一位置朝与所述接触舌片和所述接触元件间隔一定距离的第二位置运动。所述连接元件的运动优选通过以下方式实现：所述连接元件连接一预拉紧弹性元件，所述弹性元件在所述热断开连接熔化的情况下被激活并能够使所述连接元件脱离所述接触舌片和所述接触元件。
本发明过电压保护元件的特征在于，所述连接元件在所述第一位置中将所述接触舌片和/或所述接触元件至少部分包围。通过上述方式就能使所述连接元件与所述接触舌片以及/或者所述连接元件与所述接触元件在所述第一状态下的连接达到极高的机械稳定性，因此，与现有技术中的过电压保护元件相比，所述过电压保护元件能够导出具有更高能量的动态脉冲波形的冲击电流。所述连接元件例如可呈U形，这样就能至少部分包围所述接触舌片的一或多个边缘区域和/或所述接触元件的一或多个边缘区域。
根据本发明的一种有利设计方案，设有清空元件，其中，所述清空元件可动布置在所述接触舌片与和所述接触舌片间隔一定距离的接触元件之间。所述清空元件的作用是，当所述接触元件与所述接触舌片的连接在所述过电压保护元件的过载工况下断开时，将所述接触舌片与所述接触元件间的间隙中残余的热断开连接予以清除，从而确保所述接触舌片与所述接触元件间不再存在任何电连接。为此，当所述连接元件从所述第一位置朝所述第二位置运动时，所述清空元件优选在所述接触舌片与所述接触元件间的间隙内移动或运动，以便清除所述间隙中的(优选)热断开连接。其中，所述清空元件优选在所述间隙内从所述接触元件朝所述接触舌片运动，以便尽可能彻底地清除所述间隙中的残余热断开连接。所述清空元件例如可实施为清空指或清空板。在所述清空元件实施为清空指的情况下，当所述连接元件从所述第一位置进入所述第二位置从而断开所述接触的过程中，所述清空元件在所述间隙内运动，其中，当到达所述第二位置时，所述清空元件脱离所述接触舌片与所述接触元件间的间隙。在所述清空元件实施为清空板的情况下，所述清空元件优选在所述连接元件的第二位置中停留在所述接触舌片与所述接触元件间的间隙内，此时，所述清空元件起屏蔽作用，以防止在断开接触过程中产生电弧。
所述清空元件优选布置在所述连接元件上。所述清空元件可以与所述连接元件一体相连，也可以作为独立组件布置且固定在所述连接元件上。在所述清空元件布置在所述连接元件上的情况下，所述清空元件的运动方向优选与所述连接元件相同，这样就不必为所述清空元件设置独立运动机构，而是(例如)可以利用连接所述连接元件的弹性元件来使所述清空元件运动。
根据一种优选替代实施方案，所述清空元件可以与所述连接元件无关的方式运动。根据这种实施方案，在所述连接元件从所述第一位置运动到所述第二位置以后，所述清空元件例如可以运动到所述接触舌片与所述接触元件间的间隙内。这样就能将所述连接元件的运动过程与所述清空元件的运动过程予以分离。举例而言。可以通过设置第二弹性元件或者连接所述清空元件的杠杆来使所述清空元件实施上述运动。
根据另一优选实施方案，所述清空元件由绝缘材料构成。所述清空元件优选由塑料材料构成。由于所述清空元件由绝缘材料构成，这样就能防止在所述接触舌片与所述接触元件的接触因过载工况而断开的过程中产生电弧。
根据本发明的另一有利实施方案，所述连接元件采用槽形实施方案。所述连接元件优选在以下情况下采用槽形实施方案：所述接触元件与所述接触舌片相互平行，且所述接触元件的接触所述连接元件的表面与所述接触舌片的接触所述连接元件的表面对面布置，使得所述连接元件至少部分位于所述接触元件与所述接触舌片之间。在所述连接元件采用槽形实施方案的情况下，在所述连接元件从所述第一位置朝所述第二位置移动过程中，所述连接元件自身就能清除所述接触舌片与所述接触元件间的间隙中的热断开连接，而不必为此而另设清空元件。采用这种实施方案的清空元件可同时执行两项功能，一是在第一位置中为接触元件与接触舌片建立电接触，二是当该电接触断开且连接元件从第一位置朝第二位置运动时清空接触舌片与接触元件间的间隙。
根据本发明的另一有利实施方案，所述接触元件具有第一接触边及平行于所述第一接触边的第二接触边。
根据本发明的另一有利实施方案，所述接触舌片布置在所述接触元件的第一接触边与第二接触边之间。
根据本发明的另一有利实施方案，所述连接元件在所述第一位置中布置在所述接触元件的第一接触边与第二接触边之间。
根据本发明的另一有利实施方案，所述连接元件U形包围所述接触舌片。
根据本发明的另一有利实施方案，所述连接元件在所述第一位置中与所述第一接触边形成至少一第一接触面、与所述第二接触边形成至少一第四接触面、与所述接触舌片形成至少一第二接触面以及一第三接触面。
所述热断开连接优选由在超过熔化温度时会进入粘滞状态的材料构成。这样就能防止断开接触过程中熔化的热断开连接发生失控滴落。所述热断开连接优选由非共晶材料构成，因此，所述热断开连接的材料在熔化过程中首先会进入粘稠即糊状状态。
根据本发明的另一有利实施方案，至少所述第一接触面、所述第二接触面、所述第三接触面、所述第四接触面上设有热断开连接。
附图说明
下面借助附图所示优选实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明第一实施方式中的过电压保护元件处于接触状态时的示意图；
图2为图1所示过电压保护元件的局部剖视图；
图3为本发明第一实施方式中的过电压保护元件处于非接触状态时的示意图；
图4为图3所示过电压保护元件的局部剖视图；
图5为本发明第二实施方式中的过电压保护元件处于接触状态时的示意图；
图6为图5所示过电压保护元件的局部剖视图；
图7为本发明第二实施方式中的过电压保护元件处于非接触状态时的示意图；
图8为图7所示过电压保护元件的局部剖视图；
图9为本发明第三实施方式中的过电压保护元件处于接触状态时的示意图；
图10为图9所示过电压保护元件的俯视图；
图11为图10所示本发明第三实施方式中的过电压保护元件的剖视图；
图12为本发明第三实施方式中的过电压保护元件处于非接触状态时的示意图；
图13为本发明第四实施方式中的过电压保护元件处于接触状态时的示意图；
图14为图13所示过电压保护元件的俯视图；
图15为图14所示本发明第四实施方式中的过电压保护元件的剖视图；以及
图16为本发明第四实施方式中的过电压保护元件处于非接触状态时的示意图。
附图标记说明
10 接触舌片
12 接触元件
14 连接元件
16 侧面部分
18 弹性元件
20 滑块
22 侧面
24 清空元件
26 铰链元件
28 侧壁
30 第一接触边
32 第二接触边
34 第一接触面
36 第二接触面
38 第三接触面
40 第四接触面
42 间隙
具体实施方式
图1-4为本发明第一实施方式所提出的过电压保护元件的示意图。所述过电压保护元件通常布置在未绘示于此的外壳中。该过电压保护元件具有接触舌片10及与该接触舌片10间隔一定距离的接触元件12。设有为接触舌片10与接触元件12建立电接触的连接元件14，该连接元件在图1及图2所示接触状态下抵靠在接触元件12及接触舌片10上。在第一位置中，连接元件14以其侧面22抵靠在接触舌片10的一表面上以及接触元件12的一与接触舌片10的该表面处于同一平面的表面上。因此，第一位置中的接触舌片10和接触元件12均抵靠在连接元件14的同一侧面22上。在此情况下，接触面对所能导出的冲击电流的最大振幅起决定性作用。在连接元件14的侧面22与接触舌片10的指向该侧面22的表面以及与接触元件12的指向该侧面22的表面之间均设有热断开连接(优选焊接件)，该连接将处于第一位置中的连接元件14固定在接触元件12及接触舌片10上，在所述过电压保护元件的过载工况下，该连接会在温度达到其材料的熔化温度时熔化，从而解除固定并使连接元件14朝远离接触舌片10和接触元件12的第二位置运动(参阅图3和图4)。利用预拉紧的弹性元件18来使连接元件14运动，该弹性元件借助移动滑块20与连接元件14相连。
本实施方式中的连接元件14实施为，连接元件14上设有弯曲的侧面部分16，以便该连接元件将接触元件12的边缘区域和接触舌片10的边缘区域包围。通过上述方式就能使连接元件14与接触舌片10及接触元件12在接触状态下的连接达到极高的机械稳定性，因此，所述过电压保护元件可用以应付超高能冲击电流。
连接元件14的侧面22上设有实施为清空指的清空元件24，其作用是，在接触舌片10与接触元件12的接触被断开后将接触舌片10与接触元件12间的间隙42中残余的热断开连接予以清除。在第一位置中(接触状态下)，清空元件24如图1及图2所示处于接触舌片10与接触元件12间的间隙42中。连接元件14从第一位置朝图3及图4所示的第二位置运动时，清空元件24在间隙42内从接触元件12朝接触舌片10运动，随后脱离间隙42。
图5至图8为本发明过电压保护元件的第二种可能实施方式。此处的过电压保护元件与图1-4所示过电压保护元件大致相同，但其清空元件24实施为清空板，该清空板即使在连接元件14处于如图7及图8所示的第二位置中的情况下也停留在接触舌片10与接触元件12间的间隙42中，此时，清空元件24起保护元件的作用以防止在接触舌片10与接触元件12的断开过程中产生电弧。在此处所示的第二实施方式中，清空元件24通过实施为独立组件的铰链元件26布置在连接元件14上。
图9-12为本发明过电压保护元件的第三种可能实施方式，其中，接触舌片10与接触元件12对面且平行布置，使得在第一位置中，连接元件14的至少一分区位于接触舌片10与接触元件12之间，其中，连接元件14U形包围接触舌片10(参阅图10及图11)并同时以其弯曲的侧壁28部分包围接触元件12。如图11所示，在连接元件14与接触舌片10的第二接触面36以及与接触元件12的第一接触面34上均设有热断开连接。
该实施方案中的连接元件14采用槽形设计方案，因此，在连接元件14从图9-11所示第一位置朝图12所示第二位置移动过程中，该连接元件自身就能清除接触舌片10与接触元件12间的间隙42(参阅图12)中的热断开连接，而不必为此而另设清空元件。连接元件14在第二位置中完全脱离接触舌片10与接触元件12间的间隙42。
该实施方式中的连接元件14优选同样连接一未绘示的预拉紧弹性元件，这样就能使得连接元件14从第一位置朝第二位置运动。
该实施方案中的热断开连接优选由在达到熔化温度时会进入粘滞状态的材料构成。这样就能防止断开接触过程中熔化的热断开连接发生失控滴落。所述热断开连接优选由非共晶材料构成，因此，所述热断开连接的材料在熔化过程中首先会进入粘稠的糊状状态。
图13-16为本发明过电压保护元件的第四种可能实施方式，该过电压保护元件与图9-12所示过电压保护元件大致相同，但该第四实施方式中的接触元件12具有第一接触边30及与其平行的第二接触边32。其中，槽形连接元件14在图13-15所示第一位置中可布置在接触元件12的第一接触边30与第二接触边32之间，在此情况下，连接元件14U形包围位于第一接触边30与第二接触边32之间的接触舌片。此时，基本上在接触舌片10、接触边30、32与连接元件14的第二接触面36、第三接触面38、第一接触面34、第四接触面40上均设有热断开连接，因此，仅凭增加设有热断开连接的第一接触面34、第二接触面36、第三接触面38、第四接触面40的数目就能提高相应触点的机械稳定性，从而导出更高能量的冲击电流。该实施方式还增大了接触面积，这样就能导出更大振幅的冲击电流。这项优点还因为电流被分往两个平行布置的边30、32而越发显著。
图13-16所示过电压保护元件能够传输超高能量冲击电流。若有电流同时且同向流过这两个平行布置的接触边30、32，则接触边30、32会在电流流动所致磁场的作用下相互吸引。因此，当冲击电流流动时，第一接触面34、第二接触面36、第三接触面38、第四接触面40上的热断开连接所承受的机械负荷更小，因为相互吸引的接触边30、32将连接元件14压在接触舌片10上，这样就对第一接触面34、第二接触面36、第三接触面38、第四接触面40上的热断开连接起机械辅助作用，第一接触面34、第二接触面36、第三接触面38、第四接触面40也能够采用更小的设计方案，需要设置在第一接触面34、第二接触面36、第三接触面38、第四接触面40上的热连接的数量也能够相应减少。
Claims (14)
1.一种过电压保护元件，包含接触舌片(10)及与所述接触舌片(10)间隔一定距离布置的接触元件(12)，其中，设有一连接元件(14)，所述连接元件可进入第一位置及第二位置，所述连接元件(14)在所述第一位置中抵靠在所述接触舌片(10)及所述接触元件(12)上以便为所述接触舌片(10)与所述接触元件(12)建立电连接，所述连接元件(14)在所述第二位置中与所述接触舌片(10)及所述接触元件(12)间隔一定距离布置，在所述第一位置中，所述连接元件(14)与所述接触舌片(10)之间以及所述连接元件(14)与所述接触元件(12)之间设有热断开连接，以及，所述连接元件(14)在所述第一位置中将所述接触舌片(10)和/或所述接触元件(12)至少部分包围。
2.根据权利要求1所述的过电压保护元件，其特征在于，设有清空元件(24)，其中，所述清空元件(24)可动布置在所述接触舌片(10)与和所述接触舌片(10)间隔一定距离的接触元件(12)之间。
3.根据权利要求2所述的过电压保护元件，其特征在于，所述清空元件(24)布置在所述连接元件(14)上。
4.根据权利要求2所述的过电压保护元件，其特征在于，所述清空元件(24)与所述连接元件(14)无关的方式运动。
5.根据权利要求2所述的过电压保护元件，其特征在于，所述清空元件(24)由绝缘材料构成。
6.根据权利要求2所述的过电压保护元件，其特征在于，所述清空元件(24)停留在所述接触舌片(10)与所述接触元件(12)间 的间隙(42)内。
7.根据权利要求1所述的过电压保护元件，其特征在于，所述连接元件(14)采用槽形实施方案。
8.根据权利要求1所述的过电压保护元件，其特征在于，所述热断开连接由在达到熔化温度时会进入粘滞状态的材料构成。
9.根据权利要求1所述的过电压保护元件，其特征在于，所述接触元件(12)具有第一接触边(30)及平行于所述第一接触边(30)的第二接触边(32)。
10.根据权利要求9所述的过电压保护元件，其特征在于，所述接触舌片(10)布置在所述接触元件(12)的第一接触边(30)与第二接触边(32)之间。
11.根据权利要求9所述的过电压保护元件，其特征在于，所述连接元件(14)在所述第一位置中布置在所述接触元件(12)的第一接触边(30)与第二接触边(32)之间。
12.根据权利要求9所述的过电压保护元件，其特征在于,所述连接元件(14)U形包围所述接触舌片(10)。
13.根据权利要求9所述的过电压保护元件，其特征在于，所述连接元件(14)在所述第一位置中与所述第一接触边(30)形成至少一第一接触面(34)、与所述第二接触边(32)形成至少一第四接触面(40)、与所述接触舌片(10)形成至少一第二接触面(36)以及一第三接触面(38)。
14.根据权利要求13所述的过电压保护元件，其特征在于，至少所述第一接触面(34)、所述第二接触面(36)、所述第三接触面(38)、所述第四接触面(40)上设有热断开连接。
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