CN105576454B - 用于扩展插座的安全装置 - Google Patents

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Abstract

用于保护飞机以防闪电的插座系统。本发明涉及用于保护飞机以防闪电的插座系统，其设置在飞机的连接端子和通过电源电缆(30)提供动力的发电机装置的端部连接器(40)之间，该电源电缆(30)包括若干电导体。插座系统包括：‑扩展插座(60)，连接在端部连接器(40)和连接端子之间，以及‑安全装置，包括由电绝缘材料制成的外壳，削波装置，设计成对电信号削波。这样的安全装置的整体装备防止电过电压传播超过安全装置。

Description

用于扩展插座的安全装置
技术领域
本发明涉及一种用于保护借助于发电机装置以电力对其提供动力的飞机以防闪电的插座系统和包括飞机、发电机装置以及这样的插座系统的整体。
背景技术
图1示出了地面上静止的飞机10。经由电源电缆30借助于发电机装置20以电力对飞机提供动力，该电源电缆30具有若干电导体并且在其端部配备有端部连接器40，该端部连接器40具有用于每个电导体的电触头。
为了允许到发电机装置20的连接，飞机10具有连接端子50，该连接端子50具有用于每个电导体的电触头，该电触头的下游连接嵌在飞机10中的导线14并且飞机10的至少一个电组件12连接到该电触头。
端部连接器40和连接端子50之间的连接借助于扩展插座60执行。
图2示出了扩展插座60的一个示例，该扩展插座60包括：具有第一连接器62和第二连接器64的本体61，该第一连接器62包括用于端部连接器40的每个电触头的电触头，该电触头电连接到端部连接器40的所述电触头，该第二连接器64包括用于每个电导体的电触头65(在该情况中为母电触头)，该电触头65电连接到第一对应连接器62的电触头并且设计成连接到连接端子50的电触头(在该情况中为公电触头)。
这里，扩展插座60允许连接由参考字母A、B、C、N、E和F指示的六个电导体。因此针对每个电导体A、B、C、N、E、F，连接端子50包括嵌入导体14，该嵌入导体14经由第二连接器64和连接端子50电连接到电导体A、B、C、N、E、F。
扩展插座60具有第三连接器66，该第三连接器66针对每个电导体具有母电触头68，该母电触头68电连接到第一连接器62的电触头并且允许例如万用表的连接构件的连接，该第一电连接器62被连接到所述电导体。
发电机装置20到飞机10的连接形成环路。
当闪电击中靠近飞机10的地面时，由闪电感应的磁场的一部分在环路中生成电压降，从而产生在电源电缆30中生成电过电压的电感耦合。该电过电压传播远到飞机10，具有损坏飞机10上的某些电组件12的风险。
本发明的一个目标是提出一种用于保护飞机以防闪电的插座系统，该插座系统没有现有技术中的缺点并且特别地防止电过电压传播远到飞机。
发明内容
为此目的，提出用于由于电源电缆而保护飞机(借助于发电机装置以电力对该飞机提供动力)以防闪电的插座系统，该电源电缆包括若干电导体并且在其端部处设置具有用于每个电导体的电触头的端部连接器，该飞机具有连接端子，该连接端子具有用于每个电导体的电触头，该电触头的下游连接嵌在飞机中的导体并且飞机的至少一个电组件连接到该电触头，该插座系统包括：
-扩展插座，连接在端部连接器和连接端子之间并且包括：
-第一连接器，连接到端部连接器并且具有用于端部连接器的每个电导体的电触头，该电触头设计成电连接到端部连接器的所述每个电导体，
-第二连接器，具有用于第一连接器的每个电触头的电触头，该电触头电连接到第一连接器的所述电触头并且连接到连接端子的电触头，
-第三连接器，具有用于第一连接器的每个电触头的母电触头，该母电触头电连接到第一连接器的所述电触头，以及
-安全装置，包括：
-外壳，由电绝缘材料制成；
-针对每个母电触头的公电触头，由导电材料制成，从外壳突出并且设计成插入在所述母电触头中；
-削波装置，设计成对电信号削波；
-印刷电路，安置在外壳内并且具有连接公电触头和削波装置的导电迹线。
这样的插座系统借助于信号削波来防止电过电压传播远到飞机。
有利地，导体中的一个为导体，并且削波装置被布置在对应于除了中性体之外的电导体的每个公电触头和对应于中性体的公电触头之间。
有利地，每个削波装置是由一个或若干个二极管组成的组装件，该二极管串联安装在对应于除了中性体之外的每个电导体的公电触头和对应于中性体的公电触头之间。
有利地，每个二极管具有渡越时间(transition time)，该渡越时间小于要被保护的每个电组件在没有损坏的情况下可以暴露于过电压的时间。
根据具体实施例，当电导体为承载低电压电流的电导体时，削波装置由串联安装的四个二极管组成。
根据具体实施例，当电导体为承载非常低的电压电流的电导体时，削波装置由一个二极管组成。
有利地，每个二极管具有能够在其中流动的大于过电压期间的电流密度的最大电流密度。
有利地，对于每个导体，二极管的数目是整数，其在一定程度上大于在电导体中流动的最大电压与极限电压值之间的比率，在该极限电压值处二极管从阻断状态转换到导通状态。
装置包括：
-发电机装置，包括电源电缆，该电源电缆包括若干电导体并且在其端部设置具有用于每个电导体的电触头的端部连接器；
-飞机，借助于所述发电机装置以电力而被提供动力并且具有连接端子，该连接端子具有用于每个电导体的电触头，该电触头的下游连接嵌在飞机中的导体并且飞机的至少一个电组件连接到该电触头；以及
-根据前述实施例的插座系统。
附图说明
上面提到的该发明的特征，以及其他特征通过阅读下面实施例的示例的描述将显得更加清晰，参考附图提供所述说明书，在附图中：
图1示出了连接到发电机装置的地面上的飞机；
图2示出了根据现有技术水平的扩展插座；
图3示出了根据本发明的安全装置的部分切视图；以及
图4示出了根据本发明的安全装置的电图。
具体实施方式
图3示出了安全装置100，该安全装置100设计成结合诸如在如图2中示出的扩展插座60以及结合诸如在图1中示出的整套装备(installation)，连同发电机装置20和包括用于保护飞机10以防闪电的连接端子50的飞机10一起来实施。根据本发明的该整套装备呈现包括发电机装置20、飞机10以及诸如其后描述的插座系统的装置。
由于电源电缆30，飞机10通过发电机装置20以电力而被提供动力，该电源电缆30具有若干电导体并且在其端部设置端部连接器40，该端部连接器40具有用于每个电导体的电触头。飞机10包括连接端子50，该连接端子50具有用于每个电导体的电触头，该电触头的下游连接嵌在飞机10中的导体14并且要被保护的飞机10的至少一个电组件12连接到该电触头。
扩展插座60还包括第一连接器62，该第一连接器62针对来自发电机装置20的每个电导体具有电触头，该电触头能够借助于端部连接器40电连接到所述电导体。
扩展插座60还包括第二连接器64，该第二连接器64具有用于第一连接器62的每个电触头的电触头65，该电触头65电连接到第一连接器62的所述电触头并且因此连接到相关联的电导体。每个电触头65设计成连接到连接端子50的电触头，嵌入导体14连接所述电触头的下游到要被保护的电组件12。
扩展插座60还包括第三连接器66，该第三连接器66具有用于第一连接器62的每个电触头的母电触头68，该母电触头68电连接到第一连接器62的所述电触头并且因此连接到相关联的电导体。
在该发明的上下文中，第三连接器66安置安全装置100。
当然，可能的是提供另一类型的扩展插座，其中电导体A、B、C、E、F和N具有不同的布局并且它们的数目不同。
安全装置100包括：
-外壳102，由电绝缘材料制成；
-针对每个母电触头68的公电触头106，由导电材料制成，从外壳102突出并且设计成插入在所述母电触头68中；
-削波装置108，设计成对电信号削波；
-印刷电路104，安置在外壳102内并且具有连接公电触头106和削波装置108的导电迹线。
因此，通过将安全装置100连接在第三连接器66上，电导体中的一个上的电过电压被削波装置108削波，并且保护飞机10的组件。
在正常模式期间，削波装置108是透明的，然而超过特定电压削波装置108将对信号削波。
图4示出了在优选实施例中安全装置100的印刷电路104的电路200的图。
在该实施例中，第一电导体A、B和C是承载低电压电流的电导体，该低电压电流优选地在400Hz处约为115-200V；两个电导体E和F是承载非常低电压电流的电导体，该非常低电压电流优选地约为28V和0.5V，并且第三电导体N为连接到地的中性体。
第一电导体A、B和C为相导体。
两个电导体E和F称为“分立命令导体”。
削波装置108a、108b布置在对应于第一电导体A、B和C或对应于第二电导体E和F(即，除了中性体N之外的电导体A、B、C、E、F)的每个公电触头106和对应于中性体N的公电触头106之间。因此，在电过电压在电导体A、B、C、E、F中的情况下，削波操作包括将该电导体设置为中性体，该中性体本身连接到飞机10的地。
优选地，每个削波装置108a、108b为组装件，该组装件由二极管204或若干二极管202组成，其串联安装在对应于除了中性体N之外的每个电导体A、B、C、E、F的公电触头106和对应于中性体N的公电触头106之间。
在本发明的该实施例中，当电导体A、B、C、E、F中的电压超过一个或多个二极管202、204的极限电压(也称为“反转电压”或“削波电压”或也被称为“钳位电压”)时，后者从阻断状态切换到导通状态，并且开始导通和传递电过电压朝向本身连接到飞机10的地的中性体N。
对于从发电机装置20脱离的除了中性体N之外的每个电导体A、B、C、E、F，二极管202、204的特性和数目N取决于安全装置100的使用条件来选择。
二极管202、204的特性如下：
-阻断状态和导通状态之间的渡越时间，
-能够在二极管202、204中流动的最大电流密度，以及
-二极管开始导通时的极限电压。
使用条件如下：
-过电压期间的电流密度，
-针对每个电导体，在所述电导体中流动的最大电压(具有优选地对应于在发电机装置20中流动的电压的常规波动的10％到15％的余量)，以及
-要被保护的每个电组件12在不遭受损坏的情况下可以接受过电压的时间间隔。
针对电导体和相关联的嵌入导体14，首先选择每个二极管202、204，从而其渡越时间小于电连接到所述嵌入导体14的并且要被保护的电组件12可以在没有损坏的情况下暴露于过电压的时间；在这些二极管202、204中，只保留具有能够在其中流动的大于过电压期间的电流密度的最大电流强度的那些二极管202、204。
针对满足这两个标准的二极管202、204的每个模型以及针对每个电导体，二极管数N是整数，该整数在一定程度上大于在电导体中流动的最大电压和二极管202、204的极限电压之间的比率。
为了优化，选择针对其的N为最小的二极管202、204。
也可能的是考虑额外的标准。例如，具有较低残余电压的二极管202、204将是优选的，优选给与能够耗散较大功率的二极管202、204。
在第一电导体A、B和C的情况下，削波装置108a由等同的并且串联安装的四个二极管202组成。
在两个电导体E和F的情况下，削波装置108b由二极管204组成。
二极管202、204例如为由制造商Littlefuse的参考代码30KPA54CA或30KPA58CA标识的二极管。
安全装置100和扩展插座60形成连接到多个电导体的根据本发明的插座系统。
为了防止潮气和灰尘进入到母电触头68和公电触头106中，外壳102密封地安装在扩展插座60上。
根据本发明的具体实施例，在对应于中性体N的公电触头106和地之间的导体的长度小于0.85m并且其电阻小于50μΩ。

Claims (9)

1.用于保护飞机（10）免受闪电的插座系统，由于电源电缆（30），借助于发电机装置（20）以电力对所述飞机（10）提供动力，所述电源电缆（30）包括若干电导体并且在其端部设置端部连接器（40），所述端部连接器（40）具有用于每个电导体的电触头，飞机（10）具有连接端子（50），所述连接端子（50）具有用于每个电导体的电触头，所述连接端子（50）的所述电触头的下游连接嵌在飞机（10）中的导体（14）并且飞机（10）的至少一个电组件（12）连接到所述连接端子（50）的所述电触头，所述插座系统包括：
-扩展插座（60），连接在端部连接器（40）和连接端子（50）之间并且包括：
-第一连接器（62），连接到端部连接器（40）并且具有用于端部连接器（40）的每个电导体的电触头，第一连接器（62）的所述电触头设计成电连接到端部连接器（40）的所述每个电导体，
-第二连接器（64），具有用于第一连接器（62）的每个电触头的电触头（65），所述电触头（65）电连接到第一连接器（62）的所述电触头并且连接到连接端子（50）的电触头，
-第三连接器（66），具有用于第一连接器（62）的每个电触头的母电触头（68），所述母电触头（68）电连接到第一连接器（62）的所述电触头，以及
-安全装置（100），包括：
-外壳（102），由电绝缘材料制成；
-针对每个母电触头（68）的公电触头（106）从外壳（102）突出并且设计成插入在所述母电触头（68）中；
-削波装置（108、108a、108b），设计成对电信号削波；
-印刷电路（104），安置在外壳（102）内并且具有连接公电触头（106）和削波装置（108、108a、108b）的导电迹线。
2.根据权利要求1的插座系统，其中导体（N）中的一个为中性导体，并且其中削波装置（108a、108b）布置在对应于除了中性体（N）之外的电导体（A、B、C、E、F）的每个公电触头（106）和对应于中性体（N）的公电触头（106）之间。
3.根据权利要求2的插座系统，其中每个削波装置（108a、108b）为组装件，所述组装件由一个二极管（204）或若干二极管（202）组成，所述若干二极管（202）串联安装在对应于除了中性体（N）之外的每个电导体（A、B、C、E、F）的公电触头（106）和对应于中性体（N）的公电触头（106）之间。
4.根据权利要求3的插座系统，其中每个二极管（202、204）具有渡越时间，所述渡越时间小于要被保护每个电组件（12）在没有损坏的情况下可以暴露于过电压的时间。
5.根据权利要求3的插座系统，其中当电导体为承载低电压电流的电导体时，削波装置（108a）由串联安装的四个二极管（202）组成。
6.根据权利要求3的插座系统，其中当电导体为承载非常低的电压电流的电导体时，削波装置（108a）由一个二极管（204）组成。
7.根据权利要求3的插座系统，其中每个二极管（202、204）具有能够在其中流动的大于过电压期间的电流密度的最大电流密度。
8.根据权利要求7的插座系统，其中对于每个导体，二极管（202、204）的数目是整数，所述整数在一定程度上大于在电导体中流动的最大电压和极限电压之间的比率，所述极限电压对应于在其处二极管从阻断状态转换为导通状态的电压值。
9.一种能够安全地对飞机进行电力供给的装置包括：
-发电机装置（20），包括电源电缆（30），所述电源电缆（30）包括若干电导体并且在其端部设置具有用于每个电导体的电触头的端部连接器（40），
-飞机（10），借助于所述发电机装置（20）以电力来提供动力，并且具有连接端子（50），所述连接端子（50）具有用于每个电导体的电触头，所述连接端子（50）的所述电触头的下游连接嵌在飞机（10）中的导体（14），并且飞机（10）的至少一个电组件（12）连接到所述连接端子（50）的所述电触头，以及
-根据权利要求1的插座系统。
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