CN112398083A - 一种小型化过电压保护器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化过电压保护器，包括底座、保护模块和控制器模块，底座上设有凹槽，保护模块和控制器模块均插接在凹槽内，保护模块有三组，每组保护模块内均设有保险机构和过电压保护元件，且每组保护模块均对应设有一组微动开关，三组微动开关均设于底座内；底座侧面设有一组遥信端子，三组微动开关分别单独地通过控制器模块与遥信端子连接；保险机构与过电压保护元件低温锡焊焊接，保险机构的底端与微动开关抵接，触发时保险机构沿直线弹动与过电压保护元件分离并触发遥信端子发出预警信号。本发明通过对过电压保护器的结构进行设计，达到了减小过电压保护器整体体积的目的，使之更加适应设备小型化的趋势。

Description

一种小型化过电压保护器

技术领域

本发明属于电气设备防护领域，尤其涉及一种小型化过电压保护器。

背景技术

过电压保护器是一种为电子设备或线路提供安全防护的装置，通常用于限制过电压，当过电压产生时，可以起到分流和限压的作用，防止对设备或线路产生损害。其大多采用过电压保护元件作为限压元件，过电压保护元件在正常状态下具有非常大的电阻，相当于断开状态，从而不影响被保护线路的导通；当线路中的电压超过警戒值时，如出现雷击等情况，过电压保护元件可在纳秒级的时间内作出相应，其阻值迅速下降，此时相当于导通状态，对电压进行分流，防止过电压对电气线路造成损害。但过电压保护元件在多次对电压进行分流后会产生老化、劣化的情况，此时过电压保护元件容易升温，为防止过电压保护元件持续升温引起火灾，一般会给过电压保护元件串联一个保险机构，该保险机构与过电压保护元件低温锡焊连接，在过电压保护元件升温时，连接处融化，在保险机构中的弹力作用下使过电压保护元件从线路中断开，这样就避免了过电压保护元件持续升温。一般应用过电压保护器的电气线路为三相电路，现有的过电压保护器中一般将部件进行一体化设计形成三相组合式过电压保护器，存在以下问题：1、内部至少设有三个过电压保护元件，为了避免过电压保护元件发热互相影响，就会将相邻过电压保护元件之间的间距设计的较大，这样整个过电压保护器的体积就较大；2、每个过电压保护元件都需要设有单独对应的保险机构，多个保险机构发生作用时可能会产生相互影响，因此相邻的保险机构之间也需要有足够的空间，并且现有技术中一般采用保险机构相对过电压保护元件摆动的分离方式，其在动作时占用空间较大，在设计时就需要预留够足够的空间，这样进一步加大了过电压保护器的体积；3、为及时发出预警信息，还为每个保险机构单独设置一个微动开关及遥信端子，占用空间且成本较高。综上，现有的过电压保护器由于结构设计的原因体积较大，难以满足设备小型化的趋势。另外，虽然部分过电压保护器带有遥信预警功能，但是在工作人员收到预警信息再到更换过电压保护器之间还是有一定时间，这段时间内被保护设备或线路处于无保护的状态，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化过电压保护器，能够有效解决目前过电压保护器体积较大导致难以满足设备小型化趋势的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种小型化过电压保护器，包括保护模块、控制器模块和底座，底座上设有凹槽，保护模块和控制器模块均插接在凹槽内，保护模块有三组，每组保护模块内均设有保险机构和过电压保护元件，且每组保护模块均对应设有一组微动开关，三组微动开关均设于底座内；底座侧面设有一组遥信端子，三组微动开关均通过控制器模块与遥信端子连接；保险机构与过电压保护元件低温锡焊焊接，保险机构的底端与微动开关抵接，触发时保险机构沿直线弹动与过电压保护元件分离，保险机构通过微动开关触发遥信端子发出过电压保护元件失效的预警信号。

优选的，保险机构包括连接部、弹动部、弹动杆和弹簧，连接部一端与过电压保护元件低温锡焊焊接，连接部另一端与弹动部连接，弹动部开设有通孔，弹动杆和弹簧均穿设过通孔且弹簧套设在弹动杆上，弹动杆为直杆，弹动杆的底端设有抵紧触头，抵紧触头抵接在微动开关上。采用该结构的保险机构，可实现保险机构在与过电压保护元件分离时保险机构整体沿直线弹动，不发生摆动，这样可以减少占用的空间，相比现有技术，能够降低保护模块整体的设计体积。

优选的，弹动杆中部设有环形凸起，弹簧包括位于环形凸起下方的第一弹簧和位于环形凸起上方的第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧均与环形凸起连接，并且第一弹簧的底端卡接在弹动部上，第二弹簧的顶端抵接在弹动部上。由于第一弹簧的作用，保险机构发生作用后在没有外力作用的情况下，不会再回复到原位置，这样就可以保证将过电压保护元件彻底从线路中断开，避免过电压保护元件持续升温发热，更好的起到保护作用。

优选的，通孔内部顶端设有环形挡块，第二弹簧抵接在环形挡块上。通这样随着弹动杆向通孔内压进，第二弹簧即处于压缩状态，为保险机构脱离动作提供动力。

优选的，微动开关包括常开触点、常闭触点和动作杆，保险机构通过抵紧触头改变动作杆与常开触点或常闭触点的连接状态，实现触发遥信端子。通过抵紧触头控制动作杆的位置，实现动作杆在常开触点与常闭触点之间的转换，从而实现触发遥信端子。

优选的，保险机构的顶端端面设有指示标识，保护模块的顶端设有用于观察指示标识的透明视窗。这样在过电压保护元件老化劣化持续升温时，保险机构与过电压保护元件分离，保险机构发生动作整体向上弹起，设置在保险机构顶端端面上的该指示标识可以显示在透明视窗上，这样工作人员在巡检时就可以及时发现该过电压保护器已经失效，能够及时作出更换，避免被保护设备或线路处于无保护的状态。

优选的，过电压保护器还包括电池模块，电池模块插接在凹槽内，电池模块通过控制器模块与保护模块电连接。这样对过电压保护器整体进行模块化设计，安装拆卸更加方便。如发现电池模块损坏时，只需要简单的拔插即可进行更换。

优选的，底座的内底面设有紧固识别插孔，保护模块的底部设有与紧固识别插孔相配合的紧固识别插头。设置紧固识别插头和紧固识别插孔，一方面可以加强保护模块与底座之间连接的稳定性，另一方面在插接时可以防止左右反向错插。

优选的，过电压保护元件上设有温度传感器，温度传感器与控制器模块连接，控制器模块通过遥信端子发出过电压保护元件温度超出阈值的信号。可以通过记录过电压保护元件的温度来观察过电压保护元件温度与过电压保护元件失效之间的关系，建立模型，这样可以设置温度阈值，在监测到过电压保护元件温度达到阈值后及时进行检查更换，避免在过电压保护器完全失效后再进行更换，进一步的减少设备或线路处于无保护状态的时间。

优选的，控制器模块内设有用于监测雷击次数的计数电路。可以通过记录雷击次数观察受到雷击次数与过电压保护器失效之间的关系，建立模型，这样可以在过电压保护器受到一定的雷击次数后即进行重点关注，或者直接进行检查更换，避免在过电压保护器完全失效后再进行更换，进一步的减少设备或线路处于无保护状态的时间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、将现有的三项组合式保护模块设计为三块相互独立的保护模块，并将底座也相应的进行模块化设计，这样各个过电压保护元件之间由于保护模块外壳的存在，热量传递较小，不必再在相邻过电压保护元件之间预留很大的空间；另外这样设计后保险机构在与过电压保护元件相互分离动作时也不会影响到其他保险机构，不必再在相邻保险机构之间预留很大的空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积。

2、本发明中的保险机构在与过电压保护元件分离动作时沿直线弹动，改变了现有技术中保险机构通过摆动与过电压保护元件分离的方式，这样就不必为保险机构预留够很大的动作空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积。

3、只设置一组遥信端子，三组微动开关分别单独地通过控制器模块与遥信端子连接，相对于现有技术来收，减少了两组遥信端子所占用的空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积且降低了成本。

本发明从上述三个方面对过电压保护器的结构进行设计，达到了减小过电压保护器整体体积的目的，使之更加适应设备小型化的趋势。

附图说明

图1实施例一提供的一种小型化过电压保护器的爆炸图；

图2实施例一提供的一种小型化过电压保护器的结构示意图；

图3实施例一中保险机构、过电压保护元件和微动开关连接示意图；

图4实施例一中保护模块的结构示意图；

图5实施例一中保险机构的结构示意图；

图6实施例一中保险机构的爆炸图；

图7实施例一中环形挡块的结构示意图；

图8实施例一中微动开关的工作原理图。

其中：1.保护模块，100.保险机构，110.连接部，111.卡槽，112.U形缺口，120.弹动部，121.环形挡块，122.卡块，130.弹动杆，131.环形凸起，132.抵紧触头，140.弹簧，141.第一弹簧，142.第二弹簧，150.过电压保护元件，160.透明视窗，170.紧固识别插头，2.控制器模块，3.底座，300.微动开关，310.常开触点， 320.常闭触点，330.公共触点，340.动作杆，350.遥信端子，360.凹槽，370.PE 端子，380.接线端子，390.紧固识别插孔，4.电池模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中上、下、左、右、顶端、底端等指示的方位或位置是基于图1中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：如图1、图2和图3所示，本发明实施例一提供的一种小型化过电压保护器，包括保护模块1、控制器模块2和底座3，底座3上设有凹槽360，保护模块1和控制器模块2均插接在凹槽360内，保护模块1有三组，每组保护模块1内均设有保险机构100和过电压保护元件150，且每组保护模块1均对应设有一组微动开关300，三组微动开关300均设于底座3内。这样就将现有的三项组合式保护模块1设计为三块相互独立的保护模块1，并将底座3也相应的进行模块化设计，这样各个过电压保护元件150之间由于保护模块1外壳的存在，热量传递较小，不必再在相邻过电压保护元件150之间预留很大的空间；另外这样设计后保险机构100在与过电压保护元件150相互分离动作时也不会影响到其他保险机构100，不必再在相邻保险机构100之间预留很大的空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积。并且该过电压保护器的底座3侧面设有一组遥信端子350，三组微动开关300均通过控制器模块2与遥信端子350连接。只设置一组遥信端子350，三组微动开关300均通过控制器模块2与遥信端子 350连接，相对于现有技术来说，减少了两组遥信端子350所占用的空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积且降低了成本。其中，保险机构100与过电压保护元件150低温锡焊焊接，保险机构100的底端与微动开关300抵接，触发时保险机构100沿直线弹动与过电压保护元件150分离。此处所谓触发时是指过电压保护元件150升温导致过电压保护元件150与保险机构100低温锡焊焊接处融化的时候，保险机构100通过微动开关300触发遥信端子350发出过电压保护元件150失效的预警信号。由于保险机构100在与过电压保护元件150分离动作时沿直线弹动，改变了现有技术中保险机构100通过摆动与过电压保护元件150分离的方式，这样就不必为保险机构100预留够很大的动作空间，能够减少过电压保护器整体的设计体积。其中需要说明的是，过电压保护元件 150一般选用压敏电阻或气体放电管。

由上述可知，本发明从三个方面对过电压保护器的结构进行设计，达到了减小过电压保护器整体体积的目的，使之更加适应设备小型化的趋势。

如图4、图5和图6所示，本实施例中，为实现保险机构100与过电压保护元件150分离动作时沿直线弹动，采用如下结构的保险机构100：本实施例中保险机构100包括连接部110、弹动部120、弹动杆130和弹簧140，连接部110 一端与过电压保护元件150低温锡焊焊接，连接部110另一端与弹动部120连接，弹动部120开设有通孔，弹动杆130和弹簧140均穿设过通孔且弹簧140 套设在弹动杆130上，弹动杆130为直杆，弹动杆130的底端设有抵紧触头132，抵紧触头132抵接在微动开关300上。弹动杆130为直杆，弹簧140套设在弹动杆130上，由弹簧140的弹力驱动保险机构100整体弹动，因此保险机构100 在与过电压保护元件150分离时保险机构100整体沿直线弹动，不发生摆动，这样可以减少占用的空间，相比现有技术，能够降低保护模块1整体的设计体积。

其中，弹动杆130中部设有环形凸起131，弹簧140包括位于环形凸起131 下方的第一弹簧141和位于环形凸起131上方的第二弹簧142，第一弹簧141和第二弹簧142均与环形凸起131连接，并且第一弹簧141的底端卡接在弹动部 120上，第二弹簧142的顶端抵接在弹动部120上。由于第一弹簧141的作用，保险机构100发生作用后在没有外力作用的情况下，不会再回复到原位置，这样就可以保证将过电压保护元件150彻底从线路中断开，避免过电压保护元件 150持续升温发热，更好的起到保护作用。

其中，连接部110与弹动部120采用如下连接方式：在连接部110上设有卡槽111，弹动部120上设有与卡槽111相配合的卡块122，连接部110卡接在弹动部120上。也可以采用焊接或销连接的连接方式，采用卡接的方式方便更换连接部110，在连接部110的锡焊焊点处失效后，通过更换连接部110就可以得到新的该保险机构100，提高利用率。

结合图7所示，本实施例中第二弹簧142与弹动部120之间采用如下方式抵接：通孔内部顶端设有环形挡块121，第二弹簧142抵接在环形挡块121上。通这样随着弹动杆130向通孔内压进，第二弹簧142即处于压缩状态，为保险机构100脱离动作提供动力。

本实施例中，还在连接部110的一端设有U形缺口112，U形缺口112的一个内侧面与过电压保护元件150160低温锡焊焊接，U形缺口112开口朝向下方。设置U形缺口112可以在保险机构100脱离时起到限制保险机构100左右晃动的作用，使保险机构100更好的沿直线运动。

本实施例中微动开关300包括常开触点310、常闭触点320和动作杆330，保险机构100通过抵紧触头132改变动作杆330与常开触点310或常闭触点320 的连接状态，实现触发遥信端子350。结合图8对微动开关300的工作原理说明如下：本实施例中，将遥信端子350与常开触点310串联，在过电压保护器正常发挥保护功能时，保险机构100通过动作杆330与常闭触点320连接，此时遥信端子350所在线路未导通，无法发出预警；当过电压保护元件150老化劣化温度升高时，保险机构100动作脱离，此时动作杆330改变连接状态，改为与常开触点310连接，此时遥信端子350所在线路导通，遥信端子350将发出预警，提醒工作人员过电压保护元件150已经损坏，需要及时更换。需要说明的是，也可以将遥信端子350与常闭触点310串联，在保险机构100发生动作后改变动作杆330与常开触点310及常闭触点320的连接状态，进而使遥信端子350所在线路连通能够发出预警即可。

为便于查看具体是哪个保护模块1失效，本实施例中在保险机构100的顶端端面设有指示标识，保护模块1的顶端设有用于观察指示标识的透明视窗160。这样在过电压保护元件150老化劣化持续升温时，保险机构100与过电压保护元件150分离，保险机构100发生动作整体向上弹起，设置在保险机构100顶端端面上的该指示标识可以显示在透明视窗160上，这样工作人员在巡检时就可以及时发现该过电压保护器已经失效，能够及时作出更换，避免被保护设备或线路处于无保护的状态。

本实施例中过电压保护器还包括电池模块4，电池模块4插接在凹槽360内，电池模块4通过控制器模块2与保护模块1电连接。这样对过电压保护器整体进行模块化设计，安装拆卸更加方便。如发现电池模块4损坏时，只需要简单的拔插即可进行更换。

为保证保护模块1与底座3之间连接的稳定性，也为了防止保护模块1左右反向错插到底座3上，本实施例中在底座3的内底面设有紧固识别插孔390，保护模块1的底部设有与紧固识别插孔390相配合的紧固识别插头170。本实施例中所谓的紧固识别插头170和紧固识别插孔390是指其横截面具有特定形状可防止左右反向错插的插头和插孔，如将插孔的横截面设计为C形、U形或T 形等，这样若将保护模块1左右反向到底座3上时，由于紧固识别插头170和紧固识别插孔390不能正确对应方向，无法进行插接，因此这样设置一方面可以加强保护模块1与底座3之间连接的稳定性，另一方面在插接时可以防止左右反向错插。

结合图3和图8所示，本实施例提供的一种小型化过电压保护器的工作原理说明如下：将该过电压保护器接入到三相电路中，三相电路中的每条线路均单独对应一组保护模块1，每条线路均由单独对应的接线端子380接入，通过保护模块1接入到PE端子370，如发生过电压的情况，如遭受雷击时，通过保护模块1内的过电压保护元件150分流，将电压分流通过PE端子370接地导入地下，防止被保护设备或线路损坏。如果过电压保护元件150出现老化劣化的情况，再遇到过电压时会严重发热，温度升高后可能引起火灾，因此设计有保险机构100，通过保险机构100的连接部110与过电压保护元件150低温锡焊焊接，在过电压保护元件150升高到一定温度后，低温锡焊处融化，在保险机构100 的弹簧140弹力作用下，保险机构100整体沿直线向上弹动。连接部110与过电压保护元件150分离，抵紧触头132与动作杆340分离，并且由于第一弹簧 141的作用，保险机构100在没有外力作用的情况下不会回复到原位，这样彻底将过电压保护元件150从线路中断开，防止过电压保护元件150持续升温发热引起火灾。过电压保护元件150断开后，对应的保护模块1已经失效，无法对设备或电路起到保护作用，为提醒工作人员及时更换该失效的保护模块1，还设置有微动开关300及遥信端子350，抵紧触头132与动作杆330抵接，当保护模块1正常工作时，保险机构100与过电压保护元件150连接在一起，此时抵紧触头132抵接在动作杆330上，动作杆330下压连通常闭触点320，此时保护模块1起到保护作用；当过电压保护元件150老化劣化升温发热时，保险机构100 与过电压保护元件150分离，抵紧触头132脱离动作杆330，动作杆330弹起然后连通常开触点310，就可以触发遥信端子350发出预警信号，向工作人员发出预警。该过电压保护器安装便捷、可靠性高、维护检修方便，并且更加适应设备小型化的趋势，具有很高的推广应用价值。

实施例二：本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中过电压保护元件 150上设有温度传感器，温度传感器与控制器模块2连接，控制器模块2通过遥信端子350发出过电压保护元件150温度超出阈值的信号。

基于上述区别技术特征，本实施例提供的一种小型化过电压保护器可以通过记录过电压保护元件150的温度来观察过电压保护元件150温度与过电压保护元件150失效之间的关系，建立模型，这样可以设置温度阈值，在监测到过电压保护元件150温度达到阈值后及时进行检查更换，避免在过电压保护器完全失效后再进行更换，进一步的减少设备或线路处于无保护状态的时间。

实施例三：本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中控制器模块2内设有用于监测雷击次数的计数电路。

基于上述区别技术特征，本实施例提供的一种小型化过电压保护器可以通过记录雷击次数观察受到雷击次数与过电压保护器失效之间的关系，建立模型，这样可以在过电压保护器受到一定的雷击次数后即进行重点关注，或者直接进行检查更换，避免在过电压保护器完全失效后再进行更换，进一步的减少设备或线路处于无保护状态的时间。

需要说明的是，实施例三与实施例二中的技术方案可以结合在一起使用，都是为了尽早的发现已经失效的过电压保护器，减少设备或线路处于无保护状态的时间，降低安全风险。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种小型化过电压保护器，其特征在于：包括保护模块(1)、控制器模块(2)和底座(3)，所述底座(3)上设有凹槽(360)，所述保护模块(1)和控制器模块(2)均插接在凹槽(360)内，其特征在于：所述保护模块(1)有三组，每组所述保护模块(1)内均设有保险机构(100)和过电压保护元件(150)，且每组所述保护模块(1)均对应设有一组微动开关(300)，三组所述微动开关(300)均设于底座(3)内；

所述底座(3)侧面设有一组遥信端子(350)，三组所述微动开关(300)均通过控制器模块(2)与遥信端子(350)连接；

所述保险机构(100)与过电压保护元件(150)低温锡焊焊接，所述保险机构(100)的底端与微动开关(300)抵接，触发时所述保险机构(100)沿直线弹动与过电压保护元件(150)分离，所述保险机构(100)通过微动开关(300)触发遥信端子(350)发出过电压保护元件(150)失效的预警信号。

2.如权利要求1所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述保险机构(100)包括连接部(110)、弹动部(120)、弹动杆(130)和弹簧(140)，所述连接部(110)一端与过电压保护元件(150)低温锡焊焊接，所述连接部(110)另一端与弹动部(120)连接，所述弹动部(120)开设有通孔，所述弹动杆(130)和弹簧(140)均穿设过通孔且弹簧(140)套设在弹动杆(130)上，所述弹动杆(130)为直杆，所述弹动杆(130)的底端设有抵紧触头(132)，所述抵紧触头(132)抵接在微动开关(300)上。

3.如权利要求2所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述弹动杆(130)中部设有环形凸起(131)，所述弹簧(140)包括位于环形凸起(131)下方的第一弹簧(141)和位于环形凸起(131)上方的第二弹簧(142)，所述第一弹簧(141)和第二弹簧(142)均与环形凸起(131)连接，并且所述第一弹簧(141)的底端卡接在弹动部(120)上，所述第二弹簧(142)的顶端抵接在弹动部(120)上。

4.如权利要求3所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述通孔内部顶端设有环形挡块(121)，所述第二弹簧(142)抵接在环形挡块(121)上。

5.如权利要求2所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述微动开关(300)包括常开触点(310)、常闭触点(320)和动作杆(330)，所述保险机构(100)通过抵紧触头(132)改变动作杆(330)与常开触点(310)或常闭触点(320)的连接状态，实现触发遥信端子(350)。

6.如权利要求1所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述保险机构(100)的顶端端面设有指示标识，所述保护模块(1)的顶端设有用于观察所述指示标识的透明视窗(160)。

7.如权利要求1所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：过电压保护器还包括电池模块(4)，所述电池模块(4)插接在凹槽(360)内，所述电池模块(4)通过控制器模块(2)与保护模块(1)电连接。

8.如权利要求1所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述底座(3)的内底面设有紧固识别插孔(390)，所述保护模块(1)的底部设有与紧固识别插孔(390)相配合的紧固识别插头(170)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述过电压保护元件(150)上设有温度传感器，所述温度传感器与控制器模块(2)连接，所述控制器模块(2)通过遥信端子(350)发出过电压保护元件(150)温度超出阈值的信号。

10.如权利要求1至8中任一项所述的一种小型化过电压保护器，其特征在于：所述控制器模块(2)内设有用于监测雷击次数的计数电路。

Images