CN109768534B - 一种主动触发的多间隙型电涌保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动触发的多间隙型电涌保护装置，包括：具有腔室的壳体、沿腔室设置的n个串联的放电间隙、以及贯通于n个放电间隙的辅助间隙；壳体的两端包括第一引线端和第二引线端；第一引线端与n个放电间隙中的第1个放电间隙连接，第二引线端与n个放电间隙中的第n个放电间隙连接；第一引线端通过升压变压器的原绕组连接至第二引线端，第二引线端通过升压变压器的副绕组与辅助间隙的第一端连接；辅助间隙的第二端与第二引线端连接。本发明的电涌保护装置能够主动触发放电间隙，缩短放电间隙的触发时间并提高其响应速度。

Description

一种主动触发的多间隙型电涌保护装置

技术领域

本发明涉及过压保护技术领域，尤其涉及一种主动触发的多间隙型电涌保护装置。

背景技术

电涌保护装置是一种连接在电气设备或低压配电系统中的过电压保护装置，其主要用于泄放雷电流、雷电感应和开关操作引起的浪涌电流，并限制过电压的幅值，从而避免浪涌电流对回路中其他设备的损害。

如图1所示，现有的多间隙型电涌保护装置主要由n+1个放电间隙和n个电容值相同的电容组成，n为整数，且n≥2；其中，各个放电间隙串联连接，第1个放电间隙SG₁与火线连接，最末一个放电间隙SG_n+1接地，各电容的第一端与两放电间隙之间的连接点连接，第二端接地。在雷电冲击电流的冲击下，当电涌电压超过各级放电间隙的击穿电压时，则各级放电间隙依次被击穿后形成放电通路，实现对雷电冲击电流的泄放，抑制过电压。然而，由于现有的多间隙型电涌保护装置只有在全部放电间隙被击穿后才能形成放电通路，因而各级放电间隙依次击穿时需耗费大量时间，使得现有的多间隙型电涌保护装置的触发时间长、响应速度慢。

发明内容

针对上述问题，本发明的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置能够主动触发放电间隙，缩短放电间隙的触发时间并提高其响应速度。

为解决上述技术问题，本发明的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置，包括：具有腔室的壳体、设置于所述腔室内的n个串联的放电间隙、以及贯通于所述n个放电间隙的辅助间隙；其中，n为整数，且n≥2；

所述壳体的两端包括第一引线端和第二引线端；

所述第一引线端与所述n个放电间隙中的第1个放电间隙连接，所述第二引线端与所述n个放电间隙中的第n个放电间隙连接；

所述第一引线端通过升压变压器的原绕组连接至所述第二引线端，所述第二引线端通过所述升压变压器的副绕组与所述辅助间隙的第一端连接；

所述辅助间隙的第二端与所述第二引线端连接。

与现有技术相比，本发明一种主动触发的多间隙型电涌保护装置中，雷电冲击电流经第一引线端导入，经第二引线端泄放，该电涌保护装置中的n个放电间隙串联连接，形成泄放雷电冲击电流的放电通道和熄灭续流电流的通道；由于辅助间隙贯通于n个放电间隙设置，且辅助间隙的第一端通过升压变压器的副绕组与第二引线端连接，辅助间隙的第二端与第二引线端连接，第一引线端和第二引线端通过升压变压器的原绕组相连，则当雷电冲击电流经第一引线端导入时，升压变压器能够主动放大该雷电冲击电流，并向辅助间隙输出升压后的雷电冲击电压，触发辅助间隙在极短时间内得到足够的击穿电压，快速击穿导通产生电火花，进而多个放电间隙在电火花射线的照射下能够快速、易于形成电子崩，进而同时诱发多个放电间隙击穿导通，形成泄放雷电冲击电流的放电通道，实现电涌保护装置的主动触发且提高响应速度。

作为上述方案的改进，所述原绕组并联有压敏电阻。

作为上述方案的改进，所述第一引线端与所述原绕组之间连接有电流保险丝。

作为上述方案的改进，所述放电间隙包括交替叠置的n+1个有孔的电极和n个有孔的绝缘片；所述电极的内径小于所述绝缘片的内径。

作为上述方案的改进，所述辅助间隙包括：贯穿于所述电极和所述绝缘片的辅助电极，所述辅助电极的外壁设置有绝缘管；

所述辅助电极的第一端通过所述副绕组与所述第二引线端连接，所述辅助电极的第二端设有绝缘件，所述绝缘件与所述第二引线端连接；

所述绝缘管与所述绝缘件之间设置有间隙，以使所述辅助电极部分裸露；所述绝缘管的外壁与所述电极的内表面之间设置有间隙。

作为上述方案的改进，所述壳体包括：外筒、以及设置于所述外筒内的绝缘筒；所述第一引线端和所述第二引线端均凸台状，且分别设置于所述绝缘筒的第一端和第二端；

所述绝缘筒的内壁上设置有凹槽，所述凹槽用于固定所述绝缘片；

所述第一引线端的凸部设置有通孔，以使所述辅助电极贯穿于所述通孔与所述副绕组和所述第二引线端顺次连接。

作为上述方案的改进，所述通孔中设置有绝缘支撑件，所述绝缘支撑件用于固定所述辅助电极。

作为上述方案的改进，所述外筒的两端分别设置有第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件和所述第二绝缘件的中部均设置有通孔，以使所述第一绝缘件套设于所述第一引线端的凸部、所述第二绝缘件套设于所述第二引线端的凸部。

作为上述方案的改进，所述壳体和所述升压变压器设置于PCB板上，且所述升压变压器通过PCB走线与所述第一引线端连接。

附图说明

图1是现有的多间隙型电涌保护装置的电气结构示意图。

图2本发明实施例1的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置的结构示意图。

图3是本发明实施例1中一种主动触发的多间隙型电涌保护装置的电气结构示意图。

图4是本发明实施例2的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置的电气结构示意图。

图5是本发明实施例3的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置的电气结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参见图2，是本发明实施例1的一种主动触发的多间隙型电涌保护装置的结构示意图。

如图2和图3所示，该电涌保护装置包括：具有腔室的壳体1、设置于腔室内的n个串联的放电间隙G、以及贯通于n个放电间隙G的辅助间隙AG；其中，n为整数，且n≥2；该壳体1包括外筒11、以及设置于外筒11内的绝缘筒12，该壳体1的两端包括第一引线端13和第二引线端14；第一引线端13与n个放电间隙G中的第1个放电间隙G1连接，第二引线端14与n个放电间隙G中的第n个放电间隙Gn连接；第一引线端13通过升压变压器AT的原绕组连接至第二引线端14，第二引线端14通过升压变压器AT的副绕组与辅助间隙AG的第一端连接；辅助间隙AG的第二端与第二引线端14连接。

与现有技术相比，本发明一种主动触发的多间隙型电涌保护装置中，雷电冲击电流经第一引线端13导入，经第二引线端14泄放，该电涌保护装置中的n个放电间隙G串联连接，形成泄放雷电冲击电流的放电通道和熄灭续流电流的通道；由于辅助间隙AG贯通于n个放电间隙G设置，且辅助间隙AG的第一端通过升压变压器AT的副绕组与第二引线端14连接，辅助间隙AG的第二端与第二引线端14连接，第一引线端13和第二引线端14通过升压变压器AT的原绕组相连，则当雷电冲击电流经第一引线端13导入时，升压变压器AT能够主动放大该雷电冲击电流，并向辅助间隙AG输出升压后的雷电冲击电压，触发辅助间隙AG在极短时间内得到足够的击穿电压，快速击穿导通产生电火花，进而多个放电间隙G在电火花射线的照射下能够快速、易于形成电子崩，进而同时诱发多个放电间隙G击穿导通，形成泄放雷电冲击电流的放电通道，实现电涌保护装置的主动触发且提高响应速度。

其中，如图2所示，该放电间隙G包括交替叠置的n+1个有孔的电极21和n个有孔的绝缘片22；电极21的内径小于绝缘片22的内径，以在相邻的两个电极21之间形成放电间隙G。

其中，该升压变压器AT中原绕组的线圈数与副绕组的线圈数的比值为1:3，该升压变压器AT为小型工频变压器。

进一步地，该辅助间隙AG包括：贯穿于电极21和绝缘片22的辅助电极3，辅助电极3的外壁设置有绝缘管31；辅助电极3的第一端通过升压变压器AT的副绕组与第二引线端14连接，辅助电极3的第二端设有绝缘件32，绝缘件32与第二引线端14连接；绝缘管31与绝缘件32之间设置有间隙以使辅助电极3部分裸露，绝缘管31的外壁与电极21的内表面之间设置有间隙，该裸露的辅助电极3、绝缘件32及n+1个电极21的内表面之间形成辅助间隙AG。

优选地，绝缘管31的外壁与电极21的内表面之间的间隙约为0.5mm，以便辅助间隙AG放电产生的射线能够照射至放电间隙G。

在该电涌保护装置中，当雷电冲击电压从第一引线端13流入时，升压变压器AT主动触发辅助间隙AG产生电火花，电火花发出的射线经辅助间隙AG和放电间隙G之间的贯通通道照射至放电间隙G，加速放电间隙G内气体中电子的电离，使得放电间隙G中能够快速、容易形成电子崩，同时诱发多个放电间隙G击穿导通，进而起到快速触发放电间隙G导通和降低击穿电压的作用。

进一步地，如图2所示，在该电涌保护装置中，第一引线端13和第二引线端14均凸台状，且分别设置于绝缘筒12的第一端和第二端；绝缘筒12的内壁上设置有凹槽，凹槽用于固定所述绝缘片22；第一引线端13的凸部设置有通孔，以使辅助电极3贯穿于通孔与升压变压器AT的副绕组和第二引线端14顺次连接；该通孔中设置有绝缘支撑件33，绝缘支撑件33用于固定辅助电极3，使得辅助电极3位于腔室的中轴线上，以使辅助电极3产生的射线能够均匀照射至放电间隙G，提升放电间隙G击穿导通的均匀性。

进一步地，如图2所示，该外筒11的两端分别设置有第一绝缘件15和第二绝缘件16，该第一绝缘件15和第二绝缘件16的中部均设置有通孔，以使第一绝缘件15套设于第一引线端13的凸部、第二绝缘件16套设于第二引线端14的凸部，以将第一引线端13和第二引线端14固定于外筒11内。具体地，该外筒11由金属层制成；该第一绝缘件15和第二绝缘件16由热塑性塑料注塑形成。

优选地，如图2所示，上述电涌保护装置中的壳体1和升压变压器AT设置于PCB板4上，且升压变压器AT通过PCB走线与第一引线端13连接。

请参见图4，是本发明实施例2的一种主动触发的多间隙电涌保护装置的电气结构示意图。

如图4所示，该电涌保护装置除了包含实施例1中的全部组成部件之外，还包括：升压变压器AT的原绕组并联有压敏电阻MOV。

在该实施例中，通过在升压变压器AT的原绕组并联压敏电阻MOV，能够对导入原绕组的雷电冲击电压的幅值进行限制，以便在导入的雷电冲击电压过高时对其进行限制，防止雷电冲击电压击穿升压变压器AT。

请参见图5，是本发明实施例3的一种主动触发的多间隙电涌保护装置的电气结构示意图。

如图5所示，该电涌保护装置除了包含实施例2中的全部组成部件之外，还包括：在第一引线端13与升压变压器AT的原绕组之间连接有电流保险丝F，该电流保险丝F能够在导入的雷电冲击电流过大时断开，对升压变压器AT进行短路保护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种主动触发的多间隙型电涌保护装置，其特征在于，包括：具有腔室的壳体、设置于所述腔室内的n个串联的放电间隙、以及贯通于所述n个串联的放电间隙的辅助间隙；其中，n为整数，且n≥2；所述壳体包括：由金属层制成的外筒；

所述壳体的两端包括第一引线端和第二引线端；所述第一引线端与所述n个串联的放电间隙中的第1个放电间隙连接，所述第二引线端与所述n个串联的放电间隙中的第n个放电间隙连接；

所述第一引线端通过升压变压器的原绕组连接至所述第二引线端，所述第二引线端通过所述升压变压器的副绕组与所述辅助间隙的第一端连接；

所述辅助间隙的第二端与所述第二引线端连接；

所述放电间隙包括交替叠置的n+1个有孔的电极和n个有孔的绝缘片；所述电极的内径小于所述绝缘片的内径；

所述辅助间隙包括贯穿于所述电极和所述绝缘片的辅助电极，所述辅助电极的外壁设置有绝缘管；

所述辅助电极的第一端通过所述副绕组与所述第二引线端连接，所述辅助电极的第二端设有绝缘件，所述绝缘件与所述第二引线端连接；

所述绝缘管与所述绝缘件之间设置有间隙，以使所述辅助电极部分裸露；所述绝缘管的外壁与所述电极的内表面之间设置有间隙。

2.如权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述原绕组并联有压敏电阻。

3.如权利要求1或2所述的电涌保护装置，其特征在于，所述第一引线端与所述原绕组之间连接有电流保险丝。

4.如权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述壳体还包括设置于所述外筒内的绝缘筒；所述第一引线端和所述第二引线端均凸台状，且分别设置于所述绝缘筒的第一端和第二端；

所述绝缘筒的内壁上设置有凹槽，所述凹槽用于固定所述绝缘片；

所述第一引线端的凸部设置有通孔，以使所述辅助电极贯穿于所述通孔与所述副绕组和所述第二引线端顺次连接。

5.如权利要求4所述的电涌保护装置，其特征在于，所述通孔中设置有绝缘支撑件，所述绝缘支撑件用于固定所述辅助电极。

6.如权利要求4所述的电涌保护装置，其特征在于，所述外筒的两端分别设置有第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件和所述第二绝缘件的中部均设置有通孔，以使所述第一绝缘件套设于所述第一引线端的凸部、所述第二绝缘件套设于所述第二引线端的凸部。

7.如权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述壳体和所述升压变压器设置于PCB板上，且所述升压变压器通过PCB走线与所述第一引线端连接。