CN105103393B - 用于过电压保护器的过载保护的布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于过电压保护器的过载保护的布置，所述过电压保护器具有至少一个限压元件和至少一个电压开关元件，以及可选择地具有熔断器，其中限压元件被构造成压敏电阻并且电压开关元件被构造成火花间隙并且这些元件串联连接。根据本发明，为了防止串联连接的限压元件受到未允许的脉冲电压影响并联连接形成了旁路的监测火花间隙。此外还设置了例如热监测装置，其在有老化效应、未允许的过高电源电压和/或低能量周期性的高频过电压时，桥接监测火花间隙和电压开关元件。

Description

用于过电压保护器的过载保护的布置
本发明涉及一种用于过电压保护器的过载保护的布置，所述过电压保护器具有至少一个限压元件和至少一个电压开关元件，以及可选择地具有熔断器，其中限压元件被构造成压敏电阻并且电压开关元件被构造成火花间隙，并且这些元件串联连接。
已知在电气系统中要使用过电压保护器，以防止遭受未允许的高压。过电压保护器通常具有电压开关元件和限压元件，以实现所需的电气功能。
然而，即使是防雷装置或过电压保护器，其自身也需要防止遭受可能的过载，例如由于瞬态过程(如雷击浪涌或开关浪涌)所引起的过载，但是也可能是由于所谓的暂态过电压(TOV)引起的过载。这里可使用外部熔断器或内部熔断器。
在使用限压保护元件，例如金属氧化物压敏电阻时，需要进行直接保护，原因在于当限压保护元件损坏时，其不仅会影响与过电压保护器在空间上相邻的组件，而且还存在完全破坏设备和相应的外围设备的风险。
从DE 10 2008 022 794 A1中已知一种具有短路装置的电气保护元件，其由具有两个或三个电极的充气过电压放电器构成。在过电压放电器的端部处分别设置有电极。另外，保护元件还具有热短路装置。该热短路装置具有夹子，而该夹子则有至少两个部分。夹子的第一部分卡在过电压放电器上。第二部分则至少部分包围第一部分并且通过可熔元件与第一部分间隔开。另一方面，第二部分在端部具有短路线夹(Kurzschlussbügel)。该短路线夹在可熔元件熔化时电连接过电压放电器的前述电极。
在另一种实施形式中，过电压放电器具有三个电极并且被构造成陶瓷空心体。第三电极在这里将空心体分离成两部分。中心电极伸出通过上述凹口，从而使得其直接接触可熔元件。
可熔元件优选布置成，使得通过该可熔元件将短路线夹与外电极间隔开。当可熔元件熔化时，夹子压在过电压放电器的外电极上并将其连接在一起。当存在具有附加中心电极的过电压放电器时，短路线夹将外电极与中心电极连接。
通过前述解决方案，虽然可以保护该处的过电压放电器自身免受过载，但是却不能立即实现对具有多个组块的过电压保护器内部的限压元件进行保护。
因此，基于前述内容，本发明的任务在于，提出一种经过进一步发展的用于过电压保护器的过载保护的布置。所述过电压保护器具有至少一个限压元件和至少一个电压开关元件，并且设置了熔断器或与该熔断器相连。限压元件优选被构造成压敏电阻(MOV)并且电压开关元件被构造成火花间隙或气体放电管(GDT)。前述元件与熔断器串联连接。
根据所述任务，如前所述应该对所有元件进行保护并且在过载时可以切断过电压保护器。在这种情况下，应保护所述布置防止高脉冲电流过载，但是还应确保在未允许地过度加热限压元件时提供保护。
本发明的任务通过本发明所述的布置得以实现。
因此，从用于过电压保护器的过载保护的布置出发，所述过电压保护器具有至少一个限压元件和至少一个电压开关元件，并且所述布置可以另外具有熔断器。限压元件优选被构造成压敏电阻，并且电压开关元件优选被构造成火花间隙或气体放电管。前述这些元件串联连接。
根据本发明，为了防止未允许的脉冲电流，将串联连接的限压元件与形成旁路的监测火花间隙并联连接。
此外，还设置了热监测装置，其在有老化效应、未允许的过高电源电压和/或低能量周期性的高频过电压时，对监测火花间隙和电压开关元件进行桥接，以便触发熔断器以保护组件。
热监测装置在结构上与火花间隙相连并具有触点，所述触点短接由监测火花间隙和电压开关元件的火花间隙所构成的串联连接。
在一种优选的实施形式中，根据本发明的布置在电路板上(例如印刷电路板上)构造，其中电路板容纳限压元件和电压开关元件、熔断器、监测火花间隙和热监测装置。
如上所述，电压开关元件被构造成气体放电管并且限压元件被构造成压敏电阻。
在本发明的又一种优选实施形式中，将热监测装置构造成焊料成型件(Lotformteil)，其在气体放电管的热传递区域附近，其中施加弹簧力的线夹通过熔化的成型件释放以触发或引起监测功能。
在这方面可替代的解决方案中，一滑块能够接触气体放电管及其在电路板上的焊料固定部，该滑块在焊料固定部被熔化时会触发或引起桥接功能。
同样，可以在焊料固定部的方向上向滑块施加预紧力，这例如可借助弹簧来实现。
在又一种优选的实施形式中，设置有卷簧(Schlingfeder)，其会产生所需的预紧力并同时构成桥接的导电部分。
在这种情况下，卷簧具有两个弹簧端部和卷形体，其中第一弹簧端部支承在电路板上并且第二弹簧端部支承在焊料成型件或滑块上。
卷簧固定在熔断器上与之导电接触。卷簧的尺寸优选构造成使得其周向包围熔断器的壳体部分，其中在本例中是以熔断器的圆柱形结构为基础。
在这方面可能的是，在电路板最窄的安装空间上直接在限压元件、电压开关元件和熔丝元件附近以实现必需的功能，而不需要额外的安装空间。
下面将借助实施例和附图对本发明进行更详细的描述。
图中示出：
图1a、1b示出了布置的原理图，所述布置被用于具有推拉短路线夹的过电压保护器的过载保护；
图2a、2b示出了监测装置结构的原理图，所述监测装置具有可拉入或推入短路位置的元件，以及
图3a至3c示出了过电压保护器内在印刷电路板上实现的根据本发明的布置的透视图，其中为了更好地进行识别没有示出外壳体部件。
附图标记说明：
1、电路板；2、限压元件；3、电压开关元件；4、熔断器；5、焊料成型件；6、滑块；7、卷簧；8、第一弹簧端部；9、第二弹簧端部；10、卷形体。
在图1a、b和2a、b的描述中，首先以被构造成压敏电阻的限压元件H为基础，该限压元件是过电压保护器的组成部分。压敏电阻H与传统的放电火花间隙B串联连接。该串联连接还包括熔断器I。
根据本发明，压敏电阻H与监测火花间隙A并联连接，该监测火花间隙被用于保护压敏电阻免于被高脉冲电流损坏。如果压敏电阻H上的电压降超过监测火花间隙A的响应电压，会触发所述火花间隙。随后，电流流过形成的旁路并使压敏电阻H放电。
为了进一步防止由于部件的老化效应或由于未被允许的高电源电压所造成的损坏，其中高电源电压是由于上层电压系统中的故障或低能量周期性和高频的过电压(其通常在转换过程中产生)所导致的，如图所示，过电压保护器的组件，例如火花间隙B，配有监测单元C。
若达到了预设的极限温度，则例如施加了弹簧力的短路线夹D可以短接火花间隙A和B的外电极并从而防止由于过载对压敏电阻H和火花间隙B造成的损坏。因此通过引入低电阻短路可提供以下可能性，即能够触发所建议的熔断器I。
对火花间隙B进行热监测由于多种原因而存在。首先，产生了在结构上简单且紧凑地实现的可能性，从而使得有可能使用最小的标准组件。可以用紧凑的结构形式来串联连接火花间隙，使得短路装置D可直接布置在相关组件上，从而类似提供单个紧凑结构元件来进行相应的进一步处理。
当监测火花间隙A由于并联组件上的电压降过高而被触发时，电流流经上游的熔丝I和火花间隙A和B。由于火花间隙中的各个电弧可使出现的反向电压足够大，使得流经串联连接I+D+H的电流不足以触发熔丝I。在这种情况下，流动的电流加热火花间隙B并从而对热监测装置或短路装置(其分别由热监测装置C和短路线夹D构成)进行加热，以便桥接在火花间隙中的电压降。
根据图1a，通过力F将短路装置D(其被构造成短路线夹)推到短路位置。图1b的原理图可以看出，在触发监测单元后通过力F将短路线夹D拉到短路位置。在F的箭头表明了将短路线夹推到或拉到短路位置。
根据图2a，在触发监测单元后，通过力F将短路元件移动到短路位置，也就是说优选拉到短路位置。F的箭头在这里也很重要。
根据图2b，在触发监测单元后，通过力F将短路元件移动到短路位置，特别是推到短路位置，这也通过箭头示出。
根据本发明的教导的各种结构实现可能性在图3a至3c中示出。
根据图3a存在有焊料成型件，其紧靠热监测的气体放电器。
如果由于过电压未允许地加热气体放电器，使得焊料成型件熔化。由此一来，如图所示，卷簧的臂也可移动到位于焊料成型件左侧的触针上，并由此产生短路。随后，流动的电流触发了其上固定有卷簧的熔断器。
在图3b所示的解决方案中，在气体放电器的焊料固定区域中存在滑块，其可在电路板或印刷电路板的平面中滑动。
气体放电器的焊接点在受到未允许地过度的加热时开始熔化，则再次通过卷簧的力得以支撑的滑块移向触针(图左侧)，从而产生希望的短路并且可以触发熔断器。
在图3a和3b的前述解决方案中，卷簧承担了桥接装置的电气功能。但是这种电气功能，如图3c所示，可以通过滑块的导电结构得以实现。在这种情况下，卷簧可以不固定在熔丝上，而是固定在壳体延伸部分上。

Claims (11)

1.一种用于过电压保护器的过载保护的布置，所述过电压保护器具有至少一个限压元件(H)和至少一个电压开关元件(B)，以及可选择地具有熔断器(I)，其中限压元件被构造成压敏电阻(H)并且电压开关元件被构造成火花间隙(B)，并且这些元件串联连接，
其中为了对串联连接的限压元件(H)进行保护而与该限压元件(H)并联连接形成了旁路的监测火花间隙或监测气体放电器(A)，此外还设置了监测装置(C)，所述监测装置在有老化效应、未允许的过高电源电压和/或低能量周期性的高频过电压时，根据电压开关元件的反向电压，桥接所述监测火花间隙或监测气体放电器(A)以及电压开关元件(B)，
其特征在于，
所述监测装置(C)在结构上与火花间隙(B)相连并具有触点(D)，所述触点短接由所述监测火花间隙(A)和作为电压开关元件(B)的火花间隙所构成的串联连接。
2.如权利要求1所述的布置，其特征在于，对火花间隙(B)进行热监测。
3.如权利要求1或2所述的布置，其特征在于，可选择地设置的所述熔断器(I)与所述电压开关元件(B)和限压元件(H)串联连接。
4.如权利要求3所述的布置，其特征在于，在桥接时触发所述熔断器(I)以保护组件。
5.如权利要求1所述的布置，其特征在于，所述布置在电路板(1)上构造，所述电路板容纳所述限压元件(2)和电压开关元件(3)、可选择的所述熔断器(4)、所述监测火花间隙以及所述监测装置。
6.如权利要求5所述的布置，其特征在于，所述电压开关元件(3)被构造成气体放电管，并且所述限压元件(2)被构造成压敏电阻。
7.如权利要求6所述的布置，其特征在于，所述监测装置为焊料成型件(5)，其在所述气体放电管(3)的热传递区域附近，其中施加弹簧力的线夹通过熔化的所述成型件(5)释放以触发或引起桥接功能。
8.如权利要求6所述的布置，其特征在于，滑块(6)接触所述气体放电管(3)及其在电路板(1)上的焊料固定部，所述滑块(6)在焊料固定部被熔化时会触发或引起桥接功能。
9.如权利要求8所述的布置，其特征在于，在焊料固定部的方向上向所述滑块(6)施加预紧力。
10.如权利要求7、8或9所述的布置，其特征在于，设置有卷簧(7)，所述卷簧(7)产生所需的预紧力并同时构成桥接的导电部分。
11.如权利要求10所述的布置，其特征在于，所述卷簧(7)具有两个弹簧端部(8和9)，其中第一弹簧端部(8)接触或支承在电路板上，并且第二弹簧端部(9)接触或支承在焊料成型件(5)上或滑块(6)上，并且所述卷簧(7)的卷形体(10)固定在所述熔断器(4)上并且与之电接触。
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