CN113612212B - 一种电涌保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电涌保护装置，包括电涌保护机构，所述电涌保护机构通过电线连接有n+1个放电间隙和n个电容值相同的电容组成，所述电涌保护机构的输入端设置有输入电线，所述电涌保护机构的输出端设置有输出电线，电涌保护机构外侧设置有保护壳，所述输入电线和所述输出电线之间电性连接有电涌调节机构；导流轴转动的角度较大，此时前侧的金属球与导流板脱离接触，而中间位置的金属球均转动至导流板内侧与其相接触，此时，需要击穿的放电间隙增加，利用此结构，当电涌电压较小时，需要击穿的放电间隙数量较少，从而可以节省击穿的时间，提高电路的灵敏度，而当电涌电压较大时，需要击穿的放电间隙数量较多，有利于对线路进行保护。

Description

一种电涌保护装置

技术领域

本发明涉及电涌保护装置技术领域，特别涉及一种电涌保护装置。

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。

中国发明专利CN109921401A公开了一种多间隙型电涌保护装置，包括：具有腔室的壳体，壳体的两端分别为第一引线端和第二引线端：设置于腔室内的N个放电间隙，N个放电间隙中的第1个放电间隙与第一引线端连接，第N个放电间隙与第二引线端连接：其中，N为整数，且N≥2；贯通于N个放电间隙的辅助间隙，辅助间隙的第一端通过第一耦合阻抗与第一引线端连接，辅助间隙的第二端与第二引线端连接。该电涌保护装置能够有效降低击穿电压，提升对电气设备保护的可靠性。

但是该设备针对电涌保护装置不能够进行调节，实际使用过程中其内部的放电间隙数量不能够进行调节，对于电涌电压计较小的情况下，需要击穿的放电间隙数量较多，从而导致电路整体的灵敏度下降，不能够很好地对负载电路进行保护。

因此，有必要提供一种电涌保护装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电涌保护装置，以解决上述背景技术中现有的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电涌保护装置，包括电涌保护机构，所述电涌保护机构通过电线连接有n+1个放电间隙和n个电容值相同的电容组成，所述电涌保护机构的输入端设置有输入电线，所述电涌保护机构额输出端设置有输出电线，电涌保护机构外侧设置有保护壳，其特征在于：所述输入电线和所述输出电线之间电性连接有电涌调节机构，所述输入电线处设置有驱动机构，所述驱动机构包括线圈和磁条，所述磁条设置于线圈外侧，流经所述线圈的电流增大时产生的环形磁场增强，通过磁条带动所述电涌调节机构转动的角度增大，需要击穿的放电间隙数量增多，流经所述线圈的电流减小时，产生的环形磁场减弱，通过磁条带动所述电涌调节机构转动的角度减小，需要击穿的放电间隙数量减少。

具体使用时，通过设置有驱动机构，实际使用时根据雷电电击产生的电涌强度不同，可以驱动电涌调节机构进行转动，从而对电涌保护机构进行调节，使其适配不同的电涌电压强度，当电涌电压较小时，放电间隙储存电压的速率较低，击穿放电间隙的速率较慢，但是此时，通过对电涌保护机构的调节，使得需要击穿的放电间隙数量较少，从而可以在较短时间内形成通路，将电流导入到地面上，当电涌电压较大时，利用驱动机构对电涌保护机构进行调节，当电涌电压较大时，放电间隙的数量较多，需要击穿花费的时间较长，当电涌电压较小时，放电间隙的数量较少，需要击穿花费的时间较少，使得需要击穿的放电间隙数量增多，从而避免多大的电流造成安全隐患。

作为本发明的进一步方案，所述电涌保护机构由n+1个放电间隙和n个电容值相同的电容组成，各个放电间隙串联连接，第个所述放电间隙与火线连接，最末端的一个放电间隙接地，各电容的第一端与两放电间隙之间的连接点连接，各电容的外壳接地。

具体使用时，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，从而对线路上的负载进行保护。

作为本发明的进一步方案，所述磁条内侧设置有转轴，转轴一端与磁条相固定，所述保护壳靠近线圈一侧固定连接有盒体，所述转轴远离磁条的一端延伸至盒体内部并与保护壳转动连接，所述盒体靠近线圈的一侧固定连接有套筒，所述套筒内部设置有卷簧，所述卷簧一端与转轴固定连接，所述卷簧的另一端与套筒固定连接。

具体使用时，当电流经过线圈时会在其外侧形成磁场，而磁条外侧设置有南极和北极，初始状态时，磁条与保护壳外侧面呈垂直设置，在磁场的作用下磁条会发生旋转逐渐与磁感应线相切，从而使得磁条转动一定角度，磁条转动可以带动转轴转动。

作为本发明的进一步方案，所述转轴延伸至盒体内部的一端设置有齿轮，所述齿轮的顶部设置有齿条，所述齿条与齿轮相啮合，所述保护壳靠近齿条一侧设置有滑槽，所述齿条顶部和底部均设置有与滑槽相配合的凸条，所述齿条一端设置有支杆，所述支杆和盒体之间设置有第一弹簧。

具体使用时，转轴可以克服卷簧的拉力带动齿轮转动，齿轮与齿条啮合，因此通过齿轮转动可以带动齿条移动，这里齿条顶部的凸条与盒体上的滑槽相配合一方面可以对齿条进行支撑，另一方面可以保持齿条的稳定移动，移动的齿条与支杆发生挤压，从而使得支杆克服第一弹簧的弹力转动。

作为本发明的进一步方案，所述盒体内部顶端设置有依次排列的第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽，所述第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽的深度依次递增。

具体使用时，盒体内部顶端设置有第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽，当齿条移动时可以带动其顶端的限位块移动，从而使得限位块移动至第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽内部，通过第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽可以对限位块进行定位，而且第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽的深度依次增加，使得限位块从第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽移出时所需要的转矩也就越大，通过此结构可以看出，当电涌电压增大时，磁条带动转轴的转矩增加，能够带动齿条和其顶部的限位块移动较远的距离，相反，则移动的距离减小，因此，利用上述结构可以控制支杆转动的角度，从而控制下文将要提到的导流轴转动的角度。

作为本发明的进一步方案，所述齿条顶部固定连接有外滑杆，所述外滑杆顶端设置有内滑杆，所述内滑杆与外滑杆滑动连接，所述外滑杆内部底端设置有第二弹簧，所述第二弹簧设置于外滑杆和内滑杆之间，所述内滑杆顶端固定连接有限位块。

具体使用时，通过限位块与第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽的配合可以控制齿条移动的距离。

作为本发明的进一步方案，所述电涌调节机构包括导流轴和套设在导流轴外侧依次排列的多组导流元件，所述导流元件包括套环，所述套环套设在导流轴上，所述套环外侧固定连接有支撑杆，所述支撑杆远离套环的一端固定连接有金属球，多个所述支撑杆在导流轴外侧呈螺旋式排列。

具体使用时，当转轴的转矩较小时，齿条只能够带动其顶端的限位块移动至第一定位槽或者第二定位槽，而当转矩较大的情况下，齿条可以带动其顶端的限位块移动至较深的第三定位槽，而通过第三定位槽对限位块的限位，可以防止其继续移动，通过此结构能够控制齿条移动的角度，进而控制支杆和导流轴转动的角度，当导流轴转动较小的角度时，导流轴前侧的金属球会运动至两块导流板之间将其导通。

作为本发明的进一步方案，所述电涌保护机构还包括设置于放电间隙一侧的导流板，两个导流板设置为一组，导流板之间设置有容纳金属球的槽口。

具体使用时，当电涌电压较大时，导流轴转动的角度较大，此时前侧的金属球与导流板脱离接触，而中间位置的金属球均转动至导流板内侧与其相接触，此时，需要击穿的放电间隙增加，同理，当最后一个金属球与导流板接触时需要击穿的放电间隙数量达到最大，击穿的时间也就越长，通过结构当电涌电压较小时，需要击穿的放电间隙数量较少，从而可以节省击穿的时间，提高电路的灵敏度，而当电涌电压较大时，需要击穿的放电间隙数量较多，能够避免电流过大对线路造成过大的负载，有利于对线路进行保护。

本发明所述的一种电涌保护装置，通过够控制齿条移动的角度，进而控制支杆和导流轴转动的角度，当导流轴转动较小的角度时，导流轴前侧的金属球会运动至两块导流板之间将其导通，此时只需要击穿前侧金属球前面所有的放电间隙即可导通电路，而当电涌电压较大时，导流轴转动的角度较大，此时前侧的金属球与导流板脱离接触，而中间位置的金属球均转动至导流板内侧与其相接触，此时，需要击穿的放电间隙增加，利用此结构，当电涌电压较小时，需要击穿的放电间隙数量较少，从而可以节省击穿的时间，提高电路的灵敏度，而当电涌电压较大时，需要击穿的放电间隙数量较多，能够避免电流过大对线路造成过大的负载，有利于对线路进行保护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的盒体结构示意图；

图3是本发明的盒体结构示意图；

图4是本发明的导流轴和导流单元结构示意图；

图5是本发明的齿条和齿轮啮合结构示意图；

图6是本发明的放电间隙和电容连接结构示意图；

图7是本发明的电涌调节机构结构示意图；

图8是本发明图7的A部结构放大图；

图9是本发明图4的B部结构放大图；

图10是本发明图3的C部结构放大图。

图中：1、保护壳；2、输入电线；3、输出电线；4、放电间隙；5、电容；6、线圈；7、磁条；8、转轴；9、盒体；10、套筒；11、卷簧；12、齿轮；13、齿条；14、凸条；15、支杆；16、第一弹簧；17、第一定位槽；18、第二定位槽；19、第三定位槽；20、外滑杆；21、内滑杆；22、第二弹簧；23、限位块；24、导流轴；25、导流元件；26、套环；27、支撑杆；28、金属球；29、导流板；30、槽口。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种电涌保护装置，包括保护壳1，保护壳1内部设置有电涌保护机构，电涌保护机构输入端设置有输入电线2，电涌保护机构输出端设置有输出电线3，输出电线3和输出电线3之间电性连接有电涌调节机构，输入电线2处设置有驱动机构，能够根据电击强度带动电涌调节机构转动对电涌保护结构进行调节，用以适配不同的电涌强度，电涌保护机构上并联有负载。

如图1、6、7所示为传统的多间隙型电涌保护机构，其主要由n+1个放电间隙4和n个电容5值相同的电容5组成，n为整数，并且n≥2；其中，各个放电间隙4串联连接，第1个放电间隙4与火线连接，最末端的一个放电间隙4接地，各电容5的第一端与两放电间隙4之间的连接点连接，各电容5的外壳接地，在雷电冲击电流的冲击下，当电涌电压超过各级放电间隙4的击穿电压时，则各级放电间隙4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，从而对线路上的负载进行保护。

本发明通过设置有驱动机构，实际使用时根据雷电电击产生的电涌强度不同，可以驱动电涌调节机构进行转动，从而对电涌保护机构进行调节，使其适配不同的电涌电压强度，当电涌电压较小时，放电间隙4储存电压的速率较低，击穿放电间隙4的速率较慢，但是此时，通过对电涌保护机构的调节，使得需要击穿的放电间隙4数量较少，从而可以在较短时间内形成通路，将电流导入到地面上，当电涌电压较大时，利用驱动机构对电涌保护机构进行调节，使得需要击穿的放电间隙4数量增多，从而避免多大的电流造成安全隐患。

如图1和图4-10所示，所述驱动机构包括设置于输入电线2一端并与输入电线相连接的线圈6，而保护壳1靠近线圈6的一侧设置有磁条7，磁条7一端为南极另一端为北极，磁条7内侧设置有转轴8，转轴8一端与磁条7相固定，在保护壳1靠近线圈6一侧固定连接有盒体9，转轴8远离磁条7的一端延伸至盒体9内部并与保护壳1转动连接，盒体9靠近线圈6的一侧固定连接有套筒10，套筒10内部设置有卷簧11，卷簧11一端与转轴8固定连接，卷簧11的另一端与套筒10固定连接，转轴8延伸至盒体9内部的一端设置有齿轮12，齿轮12的顶部设置有齿条13，齿条13与齿轮12相啮合，保护壳1靠近齿条13一侧设置有滑槽，所述齿条13顶部和底部均设置有与滑槽相配合的凸条14，通过凸条14与滑槽的配合能够促使齿条13稳定滑动，齿条13一端设置有支杆15，支杆15远离齿条13的一侧固定连接有第一弹簧座，盒体9内壁靠近支杆15的一侧固定连接有第二弹簧座，第一弹簧座和第二弹簧座之间固定连接有第一弹簧16。

进一步地，在盒体9内部顶端设置有三个依次排列的第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19，第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19的深度依次递增，第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19一侧设置为第一弧面，第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19另一侧设置为第二弧面，第一弧面的弧度大于第二弧面的弧度，通过此机构使得限位块23在复位时受到的阻力较小，从而通过卷簧11能够平稳地带动限位块23复位，所述齿条13顶部固定连接有外滑杆20，外滑杆20顶端设置有内滑杆21，内滑杆21与外滑杆20滑动连接，外滑杆20内部底端设置有第二弹簧22，第二弹簧22设置于外滑杆20和内滑杆21之间，所述内滑杆21顶端固定连接有限位块23。

根据安培定则可知，当电流经过线圈6时会在其外侧形成磁场，而磁条7外侧设置有南极和北极，初始状态时，磁条7与保护壳1外侧面呈垂直设置，在磁场的作用下磁条7会发生旋转逐渐与磁感应线相切，从而使得磁条7转动一定角度，磁条7转动可以带动转轴8转动，转轴8可以克服卷簧11的拉力带动齿轮12转动，齿轮12与齿条13啮合，因此通过齿轮12转动可以带动齿条13移动，这里齿条13顶部的凸条14与盒体9上的滑槽相配合一方面可以对齿条13进行支撑，另一方面可以保持齿条13的稳定移动，移动的齿条13与支杆15发生挤压，从而使得支杆15克服第一弹簧16的弹力转动，而盒体9内部顶端设置有第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19，当齿条13移动时可以带动其顶端的限位块23移动，从而使得限位块23移动至第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19内部，通过第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19可以对限位块23进行定位，而且第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19的深度依次增加，使得限位块23从第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19移出时所需要的转矩也就越大，通过此结构可以看出，当电涌电压增大时，磁条7带动转轴8的转矩增加，能够带动齿条13和其顶部的限位块23移动较远的距离，相反，则移动的距离减小，因此，利用上述结构可以控制支杆15转动的角度，从而控制下文将要提到的导流轴24转动的角度。

如图4、7、8所示，所述电涌调节机构包括导流轴24和套设在导流轴24外侧依次排列的多组导流元件25，导流元件25包括套环26，套环26套设在导流轴24上，套环26外侧固定连接有支撑杆27，支撑杆27远离套环26的一端固定连接有金属球28，多个支撑杆27在导流轴24外侧以螺旋上升的方式进行排列，输出电线3与导流轴24远离线圈6的一端相来连接，从而导通电路。

进一步地，电涌保护机构还包括设置于放电间隙4一侧的导流板29，两个导流板29设置为一组，导流板29之间设置有容纳金属球28的槽口30，当金属球28置于槽口30内部时与两侧的导流板29相接触，而导流板29与放电间隙4两端的电线相连接，从而使得导流板29接入到此电路中。

使用时当齿条13移动带动支杆15转动时，通过支杆15可以带动导流轴24转动，从而通过导流轴24带动其外侧的套环26和金属球28转动，而支撑杆27是呈螺旋上升的状态分布在导流杆外侧的，因此，当电涌电压较小时，经过线圈6产生的磁场较小，此时驱动磁条7转动的力越小，传递给转轴8的转矩就越小，因此，通过齿轮12带动齿条13移动的距离就越小，由于第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19的深度依次增加，因此，当转轴8的转矩较小时，齿条13只能够带动其顶端的限位块23移动至第一定位槽17或者第二定位槽18，而当转矩较大的情况下，齿条13可以带动其顶端的限位块23移动至较深的第三定位槽19，而通过第三定位槽19对限位块23的限位，可以防止其继续移动，通过此结构能够控制齿条13移动的角度，进而控制支杆15和导流轴24转动的角度，当导流轴24转动较小的角度时，导流轴24前侧的金属球28会运动至两块导流板29之间将其导通，此时只需要击穿前侧金属球28前面所有的放电间隙4即可导通电路，而当电涌电压较大时，导流轴24转动的角度较大，此时前侧的金属球28与导流板29脱离接触，而中间位置的金属球28均转动至导流板29内侧与其相接触，此时，需要击穿的放电间隙4增加，同理，当最后一个金属球28与导流板29接触时需要击穿的放电间隙4数量达到最大，击穿的时间也就越长，通过结构当电涌电压较小时，需要击穿的放电间隙4数量较少，从而可以节省击穿的时间，提高电路的灵敏度，而当电涌电压较大时，需要击穿的放电间隙4数量较多，能够避免电流过大对线路造成过大的负载，有利于对线路进行保护。

工作原理：当电流经过线圈6时会在其外侧形成磁场，而磁条7外侧设置有南极和北极，初始状态时，磁条7与保护壳1外侧面呈垂直设置，在磁场的作用下磁条7会发生旋转逐渐与磁感应线相切，从而使得磁条7转动一定角度，磁条7转动可以带动转轴8转动，转轴8可以克服卷簧11的拉力带动齿轮12转动，齿轮12与齿条13啮合，因此通过齿轮12转动可以带动齿条13移动，这里齿条13顶部的凸条14与盒体9上的滑槽相配合一方面可以对齿条13进行支撑，另一方面可以保持齿条13的稳定移动，移动的齿条13与支杆15发生挤压，从而使得支杆15克服第一弹簧16的弹力转动，通过支杆15可以带动导流轴24转动，从而通过导流轴24带动其外侧的套环26和金属球28转动，而支撑杆27是呈螺旋上升的状态分布在导流杆外侧的，因此，当电涌电压较小时，经过线圈6产生的磁场较小，此时驱动磁条7转动的力越小，传递给转轴8的转矩就越小，因此，通过齿轮12带动齿条13移动的距离就越小，由于第一定位槽17、第二定位槽18和第三定位槽19的深度依次增加，因此，当转轴8的转矩较小时，齿条13只能够带动其顶端的限位块23移动至第一定位槽17或者第二定位槽18，而当转矩较大的情况下，齿条13可以带动其顶端的限位块23移动至较深的第三定位槽19，而通过第三定位槽19对限位块23的限位，可以防止其继续移动，通过此结构能够控制齿条13移动的角度，进而控制支杆15和导流轴24转动的角度，当导流轴24转动较小的角度时，导流轴24前侧的金属球28会运动至两块导流板29之间将其导通，此时只需要击穿前侧金属球28前面所有的放电间隙4即可导通电路，而当电涌电压较大时，导流轴24转动的角度较大，此时前侧的金属球28与导流板29脱离接触，而中间位置的金属球28均转动至导流板29内侧与其相接触，此时，需要击穿的放电间隙4增加，同理，当最后一个金属球28与导流板29接触时需要击穿的放电间隙4数量达到最大，击穿的时间也就越长，通过结构当电涌电压较小时，需要击穿的放电间隙4数量较少，从而可以节省击穿的时间，提高电路的灵敏度，而当电涌电压较大时，需要击穿的放电间隙4数量较多，能够避免电流过大对线路造成过大的负载，有利于对线路进行保护。

Claims (8)

1.一种电涌保护装置，包括电涌保护机构，所述电涌保护机构通过电线连接有n+1个放电间隙和n个电容值相同的电容组成，所述电涌保护机构的输入端设置有输入电线，所述电涌保护机构的输出端设置有输出电线，电涌保护机构外侧设置有保护壳，其特征在于：所述输入电线和所述输出电线之间电性连接有电涌调节机构，所述输入电线处设置有驱动机构，所述驱动机构包括线圈和磁条，所述磁条设置于线圈外侧，流经所述线圈的电流增大时产生的环形磁场增强，通过磁条带动所述电涌调节机构转动的角度增大，需要击穿的放电间隙数量增多，流经所述线圈的电流减小时，产生的环形磁场减弱，通过磁条带动所述电涌调节机构转动的角度减小，需要击穿的放电间隙数量减少。

2.根据权利要求1所述的一种电涌保护装置，其特征在于：各个所述放电间隙串联连接，第1个所述放电间隙与火线连接，最末端的一个放电间隙接地，各电容的第一端与两放电间隙之间的连接点连接，各电容的外壳接地。

3.根据权利要求1所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述磁条内侧设置有转轴，转轴一端与磁条相固定，所述保护壳靠近线圈一侧固定连接有盒体，所述转轴远离磁条的一端延伸至盒体内部并与保护壳转动连接，所述盒体靠近线圈的一侧固定连接有套筒，所述套筒内部设置有卷簧，所述卷簧一端与转轴固定连接，所述卷簧的另一端与套筒固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述转轴延伸至盒体内部的一端设置有齿轮，所述齿轮的顶部设置有齿条，所述齿条与齿轮相啮合，所述保护壳靠近齿条一侧设置有滑槽，所述齿条顶部和底部均设置有与滑槽相配合的凸条，所述齿条一端设置有支杆，所述支杆和盒体之间设置有第一弹簧。

5.根据权利要求3所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述盒体内部顶端设置有依次排列的第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽，所述第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽的深度依次递增。

6.根据权利要求4所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述齿条顶部固定连接有外滑杆，所述外滑杆顶端设置有内滑杆，所述内滑杆与外滑杆滑动连接，所述外滑杆内部底端设置有第二弹簧，所述第二弹簧设置于外滑杆和内滑杆之间，所述内滑杆顶端固定连接有限位块。

7.根据权利要求2所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述电涌调节机构包括导流轴和套设在导流轴外侧依次排列的多组导流元件，所述导流元件包括套环，所述套环套设在导流轴上，所述套环外侧固定连接有支撑杆，所述支撑杆远离套环的一端固定连接有金属球，多个所述支撑杆在导流轴外侧呈螺旋式排列。

8.根据权利要求7所述的一种电涌保护装置，其特征在于：所述电涌保护机构还包括设置于放电间隙一侧的导流板，两个导流板设置为一组，导流板之间设置有容纳金属球的槽口。