CN106129990B - 一种免维护充电桩电源防雷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免维护充电桩电源防雷器。一种免维护充电桩电源防雷器，它包括模块壳体和外壳底座，模块壳体左右两侧各有一个电极卡头，外壳底座内侧的左右两侧各有一个电极卡槽，可与电极卡头插紧；模块壳体装有压敏组件、石墨模块和电路模块；外壳底座设有进线端口、遥信端口、接地端口和安装卡头；压敏组件与电路模块并联、与石墨模块串联。本发明的一种免维护充电桩电源防雷器，通过采用压敏组件和石墨模块优化的组合，防止了防雷元件本身的漏电，避免了防雷元件放电时的续流，提高了防雷放电的效果，使充电桩电源防雷器无漏流、无续流、不易失效，达到延长使用寿命、免于维护的目的。

Description

一种免维护充电桩电源防雷器

技术领域

本发明涉及充电桩电源防雷领域，特别是涉及一种免维护充电桩电源防雷器。

背景技术

充电桩是一种专门为电动汽车充电的电源装置，是一种新兴的服务产业，充电桩的输入端与交流电网直接连接，经过电源变换，输出端是供给电动汽车充电的直流电源；犹如给汽车服务的加油站，充电桩一般都建立在户外有顶棚的场地内，因此其电源设备就很容易受到感应雷电的侵扰，所以充电桩的交流电源进线处都要求配置电源防雷器，并且要求防雷器具有性能可靠、故障率低、不易失效和便于维护等特点。但常规采用开关型元件的充电桩电源防雷器，虽然无漏电流、不易老化，但其响应时间较慢，且其中石墨型的电压保护水平偏高，气体型的存在续流等缺陷；而采用压敏元件的充电桩电源防雷器，有微小的漏电流，存在长期使用后会老化的缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种免维护充电桩电源防雷器，既能提高充电桩电源防雷器的响应时间，又能达到无漏电流、无续流、免维护的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种免维护充电桩电源防雷器，它包括模块壳体和外壳底座，所述模块壳体左右两侧各有一个电极卡头，所述外壳底座内侧的左右两侧各有一个电极卡槽，可与电极卡头插紧；所述模块壳体内并排装有压敏组件和石墨模块，模块壳体内位于压敏组件和石墨模块的上方装有电路模块；所述外壳底座的左侧设置有进线端口；所述进线端口与外壳底座内侧的左侧的电极卡槽连接；所述外壳底座在进线端口的下方还设置有遥信端口；所述外壳底座的右侧设置有接地端口；所述接地端口与外壳底座内侧的右侧的电极卡槽连接；所述外壳底座的底部还设置有安装卡头；所述压敏组件与电路模块并联，其一端与模块壳体左侧的电极卡头连接、另一端与石墨模块的一端连接；所述石墨模块的另一端与模块壳体右侧的电极卡头连接。

所述压敏组件包括压敏电阻、脱扣片、小弹簧、活动片和脱扣焊点；所述压敏电阻的一个电极与脱扣片的后端连接，所述脱扣片的中间卡在活动片上，所述活动片的一端与小弹簧的一端连接；所述小弹簧的另一端固定在外壳底座上；所述脱扣片的前端插入脱扣焊点内，所述脱扣焊点位于模块壳体左侧的电极卡头上；所述压敏电阻的另一个电极与石墨模块的一端连接。

所述石墨模块从左至右依次由绝缘夹片、圆片电极、石墨片、隔离垫圈、石墨片、圆片电极和绝缘夹片排列夹紧而成；两个绝缘夹片通过螺钉紧固；两个圆片电极的外侧分别焊接有电极引线；两个电极引线之间还并联有高压电容。

所述电路模块由用于单向导电的二极管、用于限制电流的电阻、用于指示工作状态的发光管指示灯和用于遥信输出的光电耦合器串联连接而成；所述光电耦合器的输出端与遥信端口连接。

所述石墨模块通过隔离垫圈的厚度来控制两个石墨片的间距，进而控制防雷放电时的电压降；通过隔离垫圈的孔径大小控制两个石墨片之间的放电电流的大小；通过在石墨模块的两个电极引线上并联高压电容来降低石墨模块的放电残压。

所述发光管指示灯显露在模块壳体的上表面，正常发光时呈绿色。

所述压敏组件的两端在非高压冲击状态时，内部的压敏电阻呈高阻状态；在高压冲击状态时，压敏组件内部的压敏电阻呈导通状态，一旦高压过量泄放后，压敏电阻失效呈短路状态并发热，热量使脱扣焊点熔化，通过活动片和小弹簧的作用，脱扣片与脱扣焊点分离。

所述压敏组件短路失效或高压电容损坏开路时，发光管指示灯熄灭，光电耦合器输出端断开，遥信端口将信号传输给用户。

本发明的有益效果：本发明的一种免维护充电桩电源防雷器，通过采用压敏组件和石墨模块优化的组合，防止了防雷元件本身的漏电，避免了防雷元件放电时的续流，提高了防雷放电的效果，使充电桩电源防雷器无漏流、无续流、不易失效，达到延长使用寿命、免于维护的目的。

附图说明

图1为实施例的一种免维护充电桩电源防雷器的外形结构示意图；

图2为实施例的一种免维护充电桩电源防雷器的内部电路原理示意图；

图3为实施例的一种免维护充电桩电源防雷器的石墨模块的分解示意图；

图4为实施例的一种免维护充电桩电源防雷器的石墨模块的示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1至图4所示，本实施例提供了一种免维护充电桩电源防雷器，它包括模块壳体1和外壳底座2，所述模块壳体1左右两侧各有一个电极卡头1a，所述外壳底座2内侧的左右两侧各有一个电极卡槽2a，可与与电极卡头1a插紧；所述模块壳体1内并排装有压敏组件3和石墨模块4，模块壳体1内位于压敏组件3和石墨模块4的上方装有电路模块5；所述外壳底座2的左侧设置有进线端口6；所述进线端口6与外壳底座2内侧的左侧的电极卡槽2a连接；所述外壳底座2在进线端口6的下方还设置有遥信端口7；所述外壳底座2的右侧设置有接地端口8；所述接地端口8与外壳底座2内侧的右侧的电极卡槽2a连接；所述外壳底座2的底部还设置有安装卡头9；所述压敏组件3与电路模块5并联，其一端与模块壳体1左侧的电极卡头1a连接、另一端与石墨模块4的一端连接；所述石墨模块4的另一端与模块壳体1右侧的电极卡头1a连接；所述压敏组件3包括压敏电阻3a、脱扣片3b、小弹簧3c、活动片3d和脱扣焊点3e；所述压敏电阻3a的一个电极与脱扣片3b的后端连接，所述脱扣片3b的中间卡在活动片3d上，所述活动片3d的一端与小弹簧3c的一端连接；所述小弹簧3c的另一端固定在外壳底座2上；所述脱扣片3b的前端插入脱扣焊点3e内，所述脱扣焊点位于模块壳体1左侧的电极卡头1a上；所述压敏电阻3a的另一个电极与石墨模块4的一端连接；所述石墨模块4从左至右依次由绝缘夹片4a、圆片电极4d、石墨片4b、隔离垫圈4c、石墨片4b、圆片电极4d和绝缘夹片4a排列夹紧而成；两个绝缘夹片4a通过螺钉4f紧固；两个圆片电极4d的外侧分别焊接有电极引线4e；两个电极引线4e之间还并联有高压电容4g；所述电路模块5由用于单向导电的二极管5a、用于限制电流的电阻5b、用于指示工作状态的发光管指示灯5c和用于遥信输出的光电耦合器5d串联连接而成；所述光电耦合器5d与遥信端口7连接；所述石墨模块4通过隔离垫圈4c的厚度来控制两个石墨片的间距，进而控制防雷放电时的电压降；通过隔离垫圈4c的孔径大小控制两个石墨片之间的放电电流的大小；通过在石墨模块4的两个电极引线4e上并联高压电容4g来降低石墨模块4的放电残压；所述发光管指示灯5c显露在模块壳体1的上表面；所述压敏组件3的两端在非高压冲击状态时，内部的压敏电阻3a呈高阻状态；在高压冲击状态时，压敏组件3内部的压敏电阻3a呈导通状态，一旦高压过量泄放后，压敏电阻3a失效呈短路状态并发热，热量使脱扣焊点3e熔化，通过小弹簧3c和活动片3d的作用，脱扣片3b与脱扣焊点3e分离；所述压敏组件3短路失效或高压电容4g损坏开路时，发光管指示灯5c熄灭，光电耦合器5d输出端断开，遥信端口7将信号传输给用户。

如图1所示，本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器中，脱扣焊点采用的是采用140℃的低温焊锡；发光管指示灯用于指示充电桩防雷器的工作状态；进线端口用于接入被保护电源线；遥信端口中的光电耦合接点用于远程监测充电桩电源防雷器的工作状态；接地端口用于安装时接外部大地端子；安装卡头用于安装时夹紧配电设备的导轨，在安装到充电桩电源系统上时，三相四线的电源设备上应配用四片本实施例的产品，在单相电源设备上应配用二片本实施例的产品。

如图2所示，本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器中，压敏组件的功能是在两端未受到高压冲击时，内部的压敏电阻呈高阻状态，整体安装在电源线路中不会影响电源设备的工作，当压敏组件两端受到雷电高压冲击时，内部的压敏电阻迅速呈现导通状态，可将雷电流迅速经过石墨模块对地泄放；当压敏电阻受到高压的过量冲击一旦失效时，其内部基片逐步趋向短路状态，并且迅速发热，这个热量快速传到脱扣焊点上后，使低温焊锡立刻熔化，脱扣片在小弹簧和活动片的作用下与脱扣点立即分离，进而使失效的压敏电阻脱离接线回路，确保了被保护电源线路的正常工作。

如图2所示，本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器中，压敏组件串接了一个石墨模块，石墨模块利用两片石墨片的间隙来隔离因压敏电阻而可能产生的微弱的漏电，因此大大延长了压敏电阻的使用寿命；石墨模块是一种放电能力很大的防雷元件，但其缺陷是防雷的响应速度略慢和残压比较大，本实施例中，在石墨模块的两端并联了一个5千伏的高压电容，一方面可以在防雷时率先快速响应与大地端子建立通路，然后再由两个石墨片的间隙大量放电，另一方面也可以降低残压，也可以在没有防雷放电时起到隔离直流的作用。

如图2所示，本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器中，在接入电源线路后，发光管指示灯导通点亮发出绿光，指示工作正常，同时光电耦合器的输入端也导通，使得其输出端的两个引脚之间低阻导通，这两个引脚连接遥信端口；当压敏组件失效时的短路、或者石墨模块中高压电容损坏时的开路出现，都会造成所述发光管熄灭和遥信端口内部断开，用户可利用遥信接点的这个特性，在远程感知充电桩电源防雷器的工作状态。

如图3和图4所示，本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器中的石墨模块的主要元件是两个石墨片，石墨片的中间采用一片耐高温的聚四氟乙烯隔离垫圈，两个石墨片的外侧各有一个圆片电极，圆片电极的外侧各焊接有一根电极引线，组装时用两片绝缘夹片将隔离垫圈、两个石墨片和两个圆片电极夹在一起，然后用四个固定螺钉将绝缘夹片拧紧固定；这样通过选择隔离垫圈的厚度就可控制两个石墨片的间距，就能控制防雷放电时的电压降，通过选用隔离垫圈孔径的大小就可控制石墨片之间放电电流的大小；两根电极引线分别连接压敏组件和接地端子，并接在石墨模块两端的高压电容可降低石墨模块的放电残压。

本实施例的一种免维护充电桩电源防雷器，采用压敏组件来防雷，可以提高防雷响应时间和放电的容量，采用石墨模块作为防雷元件，不会产生其它气体放电元件存在的放电续流弊端，采用发光管和光电耦合器元件可以指示和监测防雷器的工作状态；通过采用压敏组件和石墨模块优化的组合，防止了防雷元件本身的漏电，避免了防雷元件放电时的续流，提高了防雷放电的效果，使充电桩电源防雷器无漏流、无续流、不易失效，达到延长使用寿命、免于维护的目的。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种免维护充电桩电源防雷器，其特征在于：它包括模块壳体和外壳底座，所述模块壳体左右两侧各有一个电极卡头，所述外壳底座内侧的左右两侧各有一个电极卡槽，可与电极卡头插紧；所述模块壳体内并排装有压敏组件和石墨模块，模块壳体内位于压敏组件和石墨模块的上方装有电路模块；所述外壳底座的左侧设置有进线端口；所述进线端口与外壳底座内侧的左侧的电极卡槽连接；所述外壳底座在进线端口的下方还设置有遥信端口；所述外壳底座的右侧设置有接地端口；所述接地端口与外壳底座内侧的右侧的电极卡槽连接；所述外壳底座的底部还设置有安装卡头；所述压敏组件与电路模块并联，其一端与模块壳体左侧的电极卡头连接、另一端与石墨模块的一端连接；所述石墨模块的另一端与模块壳体右侧的电极卡头连接；所述压敏组件包括压敏电阻、脱扣片、小弹簧、活动片和脱扣焊点；所述压敏电阻的一个电极与脱扣片的后端连接，所述脱扣片的中间卡在活动片上，所述活动片的一端与小弹簧的一端连接；所述小弹簧的另一端固定在外壳底座上；所述脱扣片的前端插入脱扣焊点内，所述脱扣焊点位于模块壳体左侧的电极卡头上；所述压敏电阻的另一个电极与石墨模块的一端连接；所述石墨模块从左至右依次由绝缘夹片、圆片电极、石墨片、隔离垫圈、石墨片、圆片电极和绝缘夹片排列夹紧而成；两个绝缘夹片通过螺钉紧固；两个圆片电极的外侧分别焊接有电极引线；两个电极引线之间还并联有5千伏高压电容；所述电路模块由用于单向导电的二极管、用于限制电流的电阻、用于指示工作状态的发光管指示灯和用于遥信输出的光电耦合器串联连接而成；所述光电耦合器的输出端与遥信端口连接；所述石墨模块通过隔离垫圈的厚度来控制两个石墨片的间距，进而控制防雷放电时的电压降；通过隔离垫圈的孔径大小控制两个石墨片之间的放电电流的大小；通过在石墨模块的两个电极引线上并联5千伏高压电容来降低石墨模块的放电残压。

2.根据权利要求1所述的一种免维护充电桩电源防雷器，其特征在于：所述发光管指示灯显露在模块壳体的上表面，正常发光时呈绿色。

3.根据权利要求1所述的一种免维护充电桩电源防雷器，其特征在于：所述压敏组件的两端在非高压冲击状态时，内部的压敏电阻呈高阻状态；在高压冲击状态时，压敏组件内部的压敏电阻呈导通状态，一旦高压过量泄放后，压敏电阻失效呈短路状态并发热，热量使脱扣焊点熔化，通过活动片和小弹簧的作用，脱扣片与脱扣焊点分离。

4.根据权利要求1所述的一种免维护充电桩电源防雷器，其特征在于：所述压敏组件短路失效或5千伏高压电容损坏开路时，发光管指示灯熄灭，光电耦合器 输出端断开，遥信端口将信号传输给用户。