CN105337169B - 一种组合式电涌保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式电涌保护装置，其具电火花间隙（8）以及与其串联的保险丝（5），其中，所述电火花间隙具有两个主电极（FS1、FS2）以及一个辅助点火电极（HE），所述装置还包括：壳体，其具有第一连接器（A1）和第二连接器（A2），所述第一连接器（A1）电连接所述保险丝（5），所述第二连接器（A2）电连接第一主要电极（FS1），所述火花间隙（8）的所述第二主电极（FS2）电连接（2）所述保险丝；一个辅助保险丝部件（10），一侧电连接所述第一连接器（A1），另一侧通过设置在所述壳体内部的点火电路（9）连接至所述辅助点火电极（HE）；一个第三连接器（3），与所述第一主要电极（FS1）连接处于同等电位，在超负荷的情况下，在所述辅助保险丝部件（10）与所述第三连接器（3）之间形成电弧，触发所述保险丝（5）。

Description

一种组合式电涌保护装置
技术领域
本发明涉及一种集成了电火花间隙的组合式电涌保护装置。
背景技术
在发生故障时，很多电气装置和电气线路由保险丝保护。发生故障的类型有许多种。最常见的故障是超负荷或电路短路故障。
通常，在发生故障情况时可以触发保险丝，流过保险丝的电流将保险丝部件加热到发生部分或甚至完全熔断。通常情况下，这种熔断产生的电弧使保险丝部件材料蒸发。蒸发的蒸汽沉淀在别处，电弧冷却后切断电流。
保险丝部件的熔断由其材料和几何图形规格的特征决定，所以，使保险丝部件蒸发所要求的热量Q是根据保险丝部件的材料和/或几何图形决定的。通常用熔断积分I2t来描述熔断特征以及相关联的额定断开容量。
然而，必须要考虑表示故障情况的这个电流仍然流过要保护的装置或系统。尤其是在大短路电流的情况下，会出现超过保护装置的功率极限，所以存在实际上损坏的危险。
而且，必须考虑电流不仅在保险丝部件熔断阶段流动，还要考虑在发热淬火阶段流动。换言之，需要整合清除两个熔断情况所造成的电流流动。因此，在规定期间内必须考虑这个熔断以便防止设备损坏。然而，这些问题通常会被忽视进而产生错误选择保险丝规格。
发明内容
如果保护装置是电涌保护装置，那么需要具有特殊要求，应瞬间允许大电流穿过而不触发保险丝，但是在低电流出现的故障期间又需要快速切断，例如，电涌保护装置或者电路主回路的损坏，虽然前者要求保险丝具有高额定电流值，但是后者保险丝只要求满足低额定电流值。
随着目前设备安装空间不断缩小的要求趋势。因此，现有保险丝与这些要求不适应。
因此，本发明的目标在于，提供一种集成了电火花间隙的组合式电涌保护装置，是对电火花间隙的一种保护，所述装置具有节省空间、高效、以及花费低的优点。
这个目标由本发明独立权利要求实现，在从属权利要求中描述本发明的有利实施方式；如下所述：
一种组合式电涌保护装置，所述装置具有电火花间隙以及与其串联的保险丝，所述火花间隙具有两个主电极以及一个辅助点火电极（HE），所述装置还包括：
一个壳体，所述火花间隙、保险丝设置在所述壳体内，所述壳体具有第一连接器和第二连接器，所述第一连接器电连接所述保险丝一端，所述第二连接器电连接所述火花间隙的第一主电极，并且所述火花间隙第二主电极电连接壳体内所述保险丝另一端；
一个辅助保险丝部件，辅助保险丝部件与保险丝在同一区域，所述辅助保险丝部件一端电连接所述第一连接器，所述辅助保险丝部件另一端通过设置在所述壳体内的一个点火电路连接所述辅助点火电极；
一个第三连接器，所述第三连接器在所述辅助保险丝部件的区域内并与所述第一主电极接触，所述第三连接器与所述第一主电极电位相同，在超负荷的情况下，所述辅助保险丝部件与所述第三连接器之间形成的电弧触发所述保险丝。
进一步：所述壳体在所述保险丝的区域内装有包括沙和POM的灭火材料。
进一步：所述第三连接器与所述第一主电极通过所述壳体实现等电位连接。
进一步：所述点火电路具有气体放电管以及与其串联的压敏电阻器。
进一步：所述第三连接器与所述保险丝或所述辅助保险丝部件之间在电压高于所述主电极和火花间隙的点火电压时，各自独立点火。
进一步：所述辅助保险丝部件与所述第三连接器接近设置，所述辅助保险丝部件有与所述第三连接器相邻近的预定断点。
进一步：所述火花间隙还带有一个磨损监控装置，所述磨损监控装置连接所述点火电路。
进一步：所述火花间隙封闭在壳体的一个耐压空间内。
进一步：所述火花间隙封闭于在壳体的一个耐压空间内，所述壳体内设置有与所述耐压空间进行压力均衡的压力均衡通道。
进一步：所述电涌保护装置还设置有一个接触装置，为了产生电弧，选用所述接触装置电连接所述第三连接器和所述辅助保险丝部件。
进一步：所述接触装置是机械式触发装置。
下面在优选实施例的基础上参考附图进一步详细描述本发明。
附图说明
图1示出了具有集成式火花间隙的根据本发明的组合式电涌保护装置的第一实施方式；
图2示出了具有集成式火花间隙的根据本发明的组合式电涌保护装置的第二实施方式；
图3示出了相对于本发明的实施方式的细节；以及
图4示出了具有集成式火花间隙的根据本发明的组合式电涌保护装置的第三实施方式。
附图标记列表
第一连接器：A1
第二连接器：A2
主电极：FS1、FS2
辅助电极：HE
保险丝段：F
第一触头：1
第二触头：2
第三连接器：3
保险丝：5
预定断裂点：6
火花间隙：8
具体实施方式
根据本发明的组合式电涌保护装置集成了电火花间隙8以及与其串联的保险丝5，所述电火花间隙具有至少两个主电极FS1、FS2以及一个辅助点火电极HE。
所述电火花间隙8和保险丝5安装到一个壳体内，所述壳体具有第一连接器A1和第二连接器A2，所述第一连接器A1电连接所述保险丝5的一端，所述第二连接器A2电连接所述电火花间隙8的所述第一主电极FS1。在壳体的内部，所述电火花间隙8的所述第二主电极FS2电连接在所述壳体内的所述保险丝5另一端，例如，第二主电极FS2通过一个内部触头2与保险丝5的另一端连接。
所述组合式电涌保护装置还具有辅助保险丝部件10，辅助保险丝部件10一侧电连接至所述第一连接器A1，辅助保险丝部件10另一侧通过设置在所述壳体内部的一个点火电路9连接至所述辅助点火电极HE。
在操作期间，第一连接器A1直接连接至第一电位L，并且电火花间隙8通过第二连接器A2直接连接至第二电位N。
一个第三连接器3位于所述辅助保险丝部件10和所述保险丝5的区域内并与所述第一主电极FS1接触连接，第三连接器3与所述第一主要电极FS1电位相同，以便在超负荷的情况下，辅助保险丝部件10断开，结果辅助保险丝部件10头尾之间产生电弧并在第三连接器3区域引发电离。
结果，电弧经与第三连接器3连接的触头（低阻抗）流到与该触头直接连接的（更低的）第二电位N，据此，电弧在触头与连接至（更高的）第一电位L的辅助保险丝部件10之间燃烧。
根据所产生的短路电流，电弧逐渐烧掉（在更高的第一电位L的方向）辅助保险丝部件10或者保险丝5在其整个长度上突然蒸发。这两个工艺最终造成根据保险丝的功能和容量切断电流。
围绕第三连接器3的区域适当的选择尺寸，以便辅助保险丝部件10电离燃烧时，在保险丝5与直接连接至（更低的）第二电位N的（更低阻抗）第三连接器3之间几乎不可避免地造成另一个强大的电弧。根据所产生的短路电流，电弧在（更高）第一电位L的方向即烧掉了辅助保险丝部件10，同时也将保险丝5在其整个长度上突然蒸发。这两个处理结果是最终造成根据保险丝的功能和容量切断电流。
在保险丝5超负荷时，例如，由于超负荷电流或短路电流，保险丝5断开并且形成电弧，该电弧最初在保险丝5的两端之间燃烧。在电弧的作用下，保险丝5的分离端部逐渐烧尽，并且电弧加长。由于电离引起了电弧；但如果这种现象未发生的话，那么第三连接器3就会变成电弧的（新）基点。
于是，切断了电流流过要保护的装置。确保在发生故障的情况下，所述保护装置仅仅需要携带应对第一电弧扩展所需i2t能量的保险丝。这个能量远远低于流过该装置的直到保险丝熔断的能量。
这样就大大减少了电源电路的安全隐患。
在一个优选的实施方式中，保险丝5和/或辅助保险丝部件10与第三连接器3接近设置，所述辅助保险丝部件10有与所述第三连接器3相邻近的预定断裂点6（产生电弧后断裂）。
在要保护的电气装置内发生短路的情况下，保险丝5在断裂点6的区域内熔断。并且反过来产生电弧，电弧烧掉保险丝5的两端后伸长。在第三连接器3接近保险丝5的区域内，由于发生电离结果产生了电弧，据此，由于低电阻（例如，具有合适的尺寸）和/或设置，所以作为新基点的电弧可以选择第三连接器3，或者在相对意义上第三连接器3变成第二触头。因此，确保在发生故障的情况下电流中断流过要保护装置。保护装置仅仅需要携带与预定的断裂点6的熔断以及第一电弧的括展所需要i2t对应能量的保险丝。这个能量远远低于流过该装置直到保险丝熔断的能量。
特别优选地，可以另外规定，所述壳体内保险丝5和/或辅助保险丝部件10和/或点火电路9区域装有灭火剂，尤其装有沙和/或POM。结果，由于灭火剂对应电弧提高了冷却效率，所以在切换能力和速度方面具有提高切换的特征，据此，可以提高切换能力和速度。
如果如图2和图4中所示，至少通过一部分壳体使所述第三连接器3与所述第一主电极FS1能够进行等电位连接，那么组合式电涌保护装置可以通过特别划算的方式制造。例如，壳体的一部分使用具有电导率的材料来制作。
如果组合式电涌保护装置在所述点火电路9内具有气体放电管以及与其串联的压敏电阻器，那么可以实现特别有利的实施方式，如图1、2以及4中示意性所示。这能够实现火花间隙的早期点火。
而且，还可以规定，交替地或者除了上述点火电路9以外，辅助保险丝部件10还具有磨损监控装置12。
所述磨损监控装置12是一种由可降解材料制作的保护触头。
于是，如果具有了点火电路9和磨损监控装置12，那么通过辅助保险丝部件10的触发以及主保险丝5的后续烧尽，火花间隙8可以分为由点火电路9引起的超负荷点火和由火花间隙引起的超负荷点火。
至少电火花间隙8以耐压的方式封闭在壳体内一个空间。这样，在发生故障的情况下，可以防止损坏周围系统。
在所述壳体内设置有一个压力均衡通道13，压力均衡通道13能够在所述壳体内进行压力均衡。通过这种方式，热等离子体能够从燃烧室中逸出，不会必定损坏保险丝部件。例如，可以将等离子体流引入灭火剂内，从而造成冷却。
除此之外，还可以规定，强等离子体因压力作用还通过定向的方式通过压力均衡通道13作用在保险丝部件5和/或辅助保险丝部件10上，从而能够具有了另一个触发选项。
然而，还有另一种触发形式，通过提供一种接触装置可以选择性将所述第三连接器3和所述辅助保险丝部件10和/或保险丝5进行电气连接，进而容易地提供另一种形式的触发，以便引起电弧。例如，通过导电销或类似方法选择性建立电气连接，在外部触发。
关于保险丝5和辅助保险丝部件10的结构，可以提供不同的实施方式。例如，如图1、2以及4中所示，保险丝5和辅助保险丝部件10可以通过电线的方式引导，二者至少部分平行，或者如在图3中的左侧上所示，辅助保险丝部件10可以与保险丝5部分分开。例如，辅助保险丝部件10可以通过冲孔、切断、研磨等与保险丝5适当地部分分开。
或者，如在图3的右边所示，辅助保险丝部件10还可以通过线圈的方式部分环绕保险丝5。
作为辅助保险丝部件10运行的目的，至少在第三连接器3接近保险丝5的区域内与保险丝5隔离，从而产生大体上限定的点火点。
通过第三连接器3和保险丝5或辅助保险丝部件10的合适的实施方式，在具有某个电压时，例如，如果发生超电压，那么在壳体中间空间发生独立点火。在这种情况下，中间空间和第三连接器3以及保险丝5或辅助保险丝部件10构成第二火花间隙。由于体现在中间空间的这个工艺不可逆转，使额定电压会高于（甚至远远高于）通过所述主电极FS1和FS2的所述火花间隙的点火电压。在这方面，这个实施方式实际上是一个二级安全保护。
此外，保险丝5和辅助保险丝部件10可以在第三连接器3的区域内或者在第四连接器4的区域内具有一个或多个预定断裂点6。
执行电位绝缘的通常机制（标准）适用于插入第三连接器3后的绝缘要求。金属板和绝缘板的分层然后通过端板封闭是一种优选的方案。在这个设计中，可以通过层叠的、彼此隔离的板块，插入各种电位。板块的堆栈可以拧在一起。
保险丝的触发所引发的信号，都是通常的机制。
上述本实施例装置是一种并联于主用电回路的过电压保护装置，既可以应用于交流电路也可应用于直流电路，装置将保险丝和电火花间隙集成在一个封闭的壳体中，围绕间隙两侧的主电极（FS1、FS2）和主保险丝增加了辅助保险丝部件10和第三连接器3的结构，保证了电火花间隙更加安全可靠的工作。

Claims (11)

1.一种组合式电涌保护装置，所述装置具有电火花间隙（8）以及与其串联的保险丝（5），所述火花间隙（8）具有两个主电极（FS1、FS2）以及一个辅助点火电极（HE），其特征在于，所述装置还包括：
一个壳体，所述火花间隙（8）、保险丝（5）设置在所述壳体内，所述壳体具有第一连接器（A1）和第二连接器（A2），所述第一连接器（A1）电连接所述保险丝（5）一端，所述第二连接器（A2）电连接所述火花间隙（8）的第一主电极（FS1），并且所述火花间隙（8）的第二主电极（FS2）电连接壳体内所述保险丝（5）另一端；
一个辅助保险丝部件（10），辅助保险丝部件（10）与保险丝（5）在同一区域，所述辅助保险丝部件（10）一端电连接所述第一连接器（A1），所述辅助保险丝部件（10）另一端通过设置在所述壳体内的一个点火电路（9）连接所述辅助点火电极（HE），
一个第三连接器（3），所述第三连接器（3）在所述辅助保险丝部件（10）的区域内并与所述第一主电极（FS1）接触，所述第三连接器（3）与所述第一主电极（FS1）电位相同，在超负荷的情况下，所述辅助保险丝部件（10）与所述第三连接器（3）之间形成的电弧触发所述保险丝（5）。
2.根据权利要求1所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述壳体在所述保险丝（5）的区域内装有包括沙和POM的灭火材料。
3.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述第三连接器（3）与所述第一主电极（FS1）通过所述壳体实现等电位连接。
4.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述点火电路（9）具有气体放电管以及与其串联的压敏电阻器。
5.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述第三连接器（3）与所述保险丝（5）或所述辅助保险丝部件（10）之间在电压高于所述主电极（FS1）和（FS2）火花间隙的点火电压时，各自独立点火。
6.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述辅助保险丝部件（10）与所述第三连接器（3）接近设置，所述辅助保险丝部件（10）有与所述第三连接器（3）邻近的预定断点（6）。
7.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述火花间隙（8）还带有一个磨损监控装置（12），所述磨损监控装置（12）连接所述点火电路（9）。
8.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述火花间隙（8）封闭在壳体的一个耐压空间内。
9.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述火花间隙（8）封闭于在壳体的一个耐压空间内，所述壳体内设置有与所述耐压空间进行压力均衡的压力均衡通道（13）。
10.根据权利要求1或2所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述电涌保护装置还设置有一个接触装置，为了产生电弧，选用所述接触装置电连接所述第三连接器（3）和所述辅助保险丝部件（10）。
11.根据权利要求10所述的组合式电涌保护装置，其特征在于，所述接触装置是机械式触发装置。
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