CN103904632B - 高可靠性新型浪涌保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高可靠性新型浪涌保护器，包括位于模块盒体（1）内的压敏电阻(2）,在压敏电阻（2）的两电极分别连接有内电极A（3）和内电极B（4），在内电极B（4）的热脱离点上连接有热脱离弹片（5）；内电极B（4）的厚度为0.9‑2mm或在内电极B（4）的热脱离点与热脱离弹片（5）的连接处设有防熔穿金属片（9）。本发明通过增加内电极B的厚度或在内电极与热脱离电极之间增加防熔穿金属片，使得芯片击穿形成的短路电流需要较长的时间才能将防熔穿金属片熔穿，为热脱离机构的反应赢得了时间，使机构的可靠性得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高可靠性新型浪涌保护器，属于限压型保护器件技术领域。
背景技术
浪涌保护器是以ZnO防雷芯片为主要元件，组合了热脱离机构等，具有良好的非线性性能和大通流能力的优点，作为雷电浪涌保护元件在电子电路和电力系统中得到广泛的应用，保证了设备的安全运行。但是在实际应用中，浪涌保护器长期承受雷电冲击会导致其防雷芯片的绝缘阻抗降低，对工频过电压的耐受能力也随之降低；在遇到电网系统电压波动较大或接地故障等情况下，极易因防雷芯片被工频过电压击穿喷火而引发火灾，酿成严重后果。为了提高浪涌保护器自身的安全性，在最新版的IEC61643-11:2011标准中增加了模拟浪涌保护器失效模式的附加试验，对浪涌保护器在失效模式下自身安全性能提出更高要求，在预期短路电流不低于100A的条件下，浪涌保护器能够安全脱扣并且不起火燃烧。这对浪涌保护器的制造提出了极为苛刻的要求，目前市场上还没有满足IEC61643-11:2011标准的产品。
常规SPD器件与线路连接的脱离，是依靠在压敏电阻元件脱扣电极片中间某个部位，冲压成凸出面或折弯成∟型，环氧树脂封装时留出脱扣电极片凸出面或折弯面，一个外电极通过低熔点合金与脱扣电极片凸出面或折弯面相焊接。但电极凸出面或折弯面与压敏电阻不能直接接触。要通过凸出面或折弯面的边缘来进行导热，这样导热面积小，导热能力差，压敏电阻失效前的高热传导出来时间势必要长，热脱离响应时间也相对滞后；另一方面脱扣电极片比较薄，大多在0.4~0.5mm厚度，在芯片击穿形成短路电流时，在很短的时间内使脱扣电极片熔穿，形成喷火。在IEC61643-11:2011标准模拟浪涌保护器失效模式的附加试验中短路电流不低于100A的条件下， 100A的电流流过SPD内部，积聚了大量的热量，造成喷火燃烧。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种高可靠性新型浪涌保护器，可以克服现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：高可靠性新型浪涌保护器，包括位于模块盒体内的压敏电阻,在压敏电阻的两电极分别连接有内电极A和内电极B，在内电极B的热脱离点上连接有热脱离弹片；内电极B的厚度为0.5-1.5mm或在内电极B的热脱离点与热脱离弹片的连接处设有防熔穿金属片（9）。
上述的高可靠性新型浪涌保护器是，防熔穿金属片的厚度为0.5-1.5mm，可选用金属钼、钨或者钨铜等高熔点的金属或者合金，熔点大于2000℃。
上述的高可靠性新型浪涌保护器是，在内电极B的热脱离点区域连接有环氧树脂挡板，除环氧树脂挡板区域外，压敏电阻及连接的内电极A和内电极B用液态环氧树脂灌封。
上述的高可靠性新型浪涌保护器是，在模块盒体上铰接有切断板，切断板的中段位于热脱离弹片与内电极B之间、端部与处于拉伸状态的的弹簧连接，弹簧的另一端固定在模块盒体上。
前述的高可靠性新型浪涌保护器是，内电极B的热脱离点位于中间区域。
前述的高可靠性新型浪涌保护器是，环氧树脂挡板的高度为1-3mm。
为了提高SPD脱扣的可靠性，一种思路是将陶瓷体做得更为均匀，我们可以估算一下完全均匀的陶瓷体在100A左右的电流作用下其穿孔破坏的时间，我们以压敏电压620V为例来进行估算（氧化锌比热0.5J/g℃，氧化铋的熔点820℃，防雷芯片质量约为20g），100A工频电流作用在上面，加载的电压约为1000V，防雷芯片温度升高到820℃时吸收的能量为：20g×0.5J/g℃×800℃=8000J，加载的时间为8000J÷1000V÷100A=0.08S。这短短的0.08S，对于传热的时间来说太短了！热脱离机构根本来不及动作而芯片已经熔穿。为了适应IEC标准的新要求，本专利采用与传统提高陶瓷体均匀性的方法不同，采用发明专利“ZL201110122032.5”技术，不追求芯片的均匀性，而是有意识的使芯片边缘耐受工频过电压的能力强于芯片中部，在受到工频过电压的作用下，芯片的中部熔穿，芯片熔穿后要将电极熔穿才能形成喷火，我们增加铜电极的厚度或者在铜电极外部设置高熔点的防熔穿金属片，使得芯片击穿形成的短路电流需要较长的时间才能将防熔穿金属片熔穿，为热脱离机构的动作赢得了时间，使机构的可靠性得到大幅提高。内电极B的热脱离点区域连接环氧树脂挡板，这样在压敏电阻的两电极与内电极片连接后就可先用液态环氧树脂灌封使其绝缘，环氧树脂挡板的设置就可保证热脱离点区域不会流入环氧树脂，便于后续的热脱离弹片的连接，从而即可提高封装效率和产品质量，且可保证热脱离弹片的焊接工艺。将压敏电阻元件的工频击穿点中移至压敏电阻元件的中心区域，使热脱离点与压敏电阻元件的工频击穿点位置重合，这样可以缩短热传导距离，提高压敏电阻热脱离的响应速度。在热脱离电极与压敏电阻之间采用了用弹簧拉住的切断板，当低温焊锡熔化时，切断板在弹簧的作用下可迅速切断可能产生的电弧连接回路，进一步提高了热脱离的可靠性。由于热脱离电极具有较大的表面积，当产品超负荷运行或产品质量下降而导致温升异常时能够快速集热，缩短了低温焊锡熔化时间，有效地消除了短路发生火灾的隐患。由于设置了微动开关拨块以及示窗，因此既实现了远程报警、又能够现场报警，从而可提醒用户及时进行维修或更换，达到杜绝防雷器起火燃烧的目的。
附图说明：
附图1是浪涌保护器各零件安装位置的状态图。
图中，1模块盒体；2压敏电阻；3内电极A；4内电极B；5热脱离弹片；6环氧树脂挡板；7切断板；8拉簧；9防熔穿金属片、10电极引出脚、11外电极。
具体实施方式：
实施例1 、如图1所示，本实施例核心压敏电阻2为34×34mm方形芯片，压敏电压2的压敏电压为620V，其工频击穿点在芯片中部，压敏电阻2的两个电极分别连接内电极A3和内电极B4，在内电极B4的热脱离点区域连接有环氧树脂挡板6，除环氧树脂挡板6的高度为1-3mm，这样在用液态环氧树脂灌封使其绝缘时，受除环氧树脂挡板6的阻挡，除环氧树脂挡板6区域外，压敏电阻2及连接的内电极A3和内电极B4其余区域用液态环氧树脂灌封，组成主保护器，压敏电阻2的一个电极通过内电极B4中部的热脱离点用低温焊锡连接在热脱离弹片5上，低温焊锡的熔点为110℃—150℃；为延长芯片击穿形成短路电流的时间，确保热脱离机构的反应时间，申请人采用了以下两种方技术手段，a将内电极B4的厚度为0.9-2mm；b在内电极B4的热脱离点与热脱离弹片5的连接处焊接厚度为0.5~1.5mm的防熔穿金属片。热脱离弹片5与电极引出脚10通过点焊连接在一起。压敏电阻2的另一个内电极A3通过焊锡与外电极11连接，外电极11通过接插件连接外部所需保护的电路中的。在模块盒体1上铰接有切断板7，切断板7的中段位于热脱离弹片5与内电极B4之间、端部与处于拉伸状态的的弹簧8连接，弹簧8的另一端固定在模块盒体1上，在长时间、高工频电流作用下，低温焊锡熔化，热脱离弹片5脱离热脱离点，切断板7在弹簧8拉力作用下向下运动，完全阻隔了电极引出脚9与内电极B4的电气连接，切断了可能产生的电弧连接，同时微动开关动作，切断板7另一端的红色色标挡住示窗，提供远程报警和现场报警。
以上所述指实施例只为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依照本发明之形状、构造及原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高可靠性新型浪涌保护器，包括位于模块盒体（1）内的压敏电阻(2），在压敏电阻（2）的一电极连接有内电极A（3），在压敏电阻（2）的另一电极连接有内电极B（4）；在内电极B（4）的热脱离点上连接有热脱离弹片（5）；其特征在于：内电极B（4）的热脱离点与压敏电阻（2）的工频击穿点位置重合，内电极B（4）的厚度为0.9-2mm或在内电极B（4）的热脱离点与热脱离弹片（5）的连接处设有防熔穿金属片（9）。
2.根据权利要求1所述的高可靠性新型浪涌保护器，其特征在于：防熔穿金属片（9）的厚度为0.5-1.5mm。
3.根据权利要求2所述的高可靠性新型浪涌保护器，其特征在于：在内电极B（4）的热脱离点区域连接有环氧树脂挡板（6），除环氧树脂挡板（6）区域外，压敏电阻（2）及连接的内电极A（3）和内电极B（4）用液态环氧树脂灌封。
4.根据权利要求3所述的高可靠性新型浪涌保护器，其特征在于：在模块盒体（1）上铰接有切断板（7），切断板（7）的中段位于热脱离弹片（5）与内电极B（4）之间、切断板（7）的端部与处于拉伸状态的的弹簧（8）的一端连接，弹簧（8）的另一端固定在模块盒体（1）上。
5.根据权利要求3所述的高可靠性新型浪涌保护器，其特征在于：环氧树脂挡板（6）的高度为1-3mm。
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