CN1914696A - 具有灭弧装置的浪涌电压保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于防止电气系统遭受浪涌电压的装置，其包括一个或多个保护部件(10)，所述保护部件(10)设有用于连接所述保护部件与所述系统的装置(20)，以及用于从所述系统断开所述部件(10)的装置(30)，其特征在于，所述装置包括灭弧装置(40)，用于防止当所述断路器装置(30)处于开路状态时在断路器装置(30)与连接装置(20)之间形成电弧，其中所述灭弧装置(40)包括隔离板(41)，该隔离板(41)能够在间隙(11)中运动，并包括待定位在断路器装置(30)与连接装置(20)之间的中部(42)以及侧部(43)，该侧部(43)形成为用于防止电弧绕过所述灭弧装置(40)。还描述了电涌电压保护装置。

Description

具有灭弧装置的浪涌电压保护装置
技术领域
本发明涉及用于防止电气设备和装置遭受瞬时电涌的装置的通用技术领域。
更具体地，本发明提供一种用于防止电气设备遭受浪涌的保护器装置，该装置包括：
至少一个设置有用于连接到电气设备上的连接装置的保护部件；以及
断路器装置，用于从电气设备断开所述保护部件，其适于在所述连接装置处进行所述断开，并适于从闭路位置运动到开路位置，从而在所述断路装置与连接装置之间产生填隙空间(interstitial space)。
背景技术
通常采用用于电气设备的保护器装置以防止电气或电子仪器遭受诸如由于闪电放电而产生的浪涌。
一般地，这种装置包括由一个或多个保护部件形成的有源部分，诸如变阻器或火花隙。
变阻器是通常用来防止电气设备和装置遭受瞬时浪涌的部件。在变阻器暴露于大于预定阈值的电压时，它们用来使强电流通过，从而吸收并耗散与浪涌相关的能量，同时将闪电电流转移到地面。
当在设备中发生浪涌时，变阻器受到电流冲击，该电流冲击将增加部件的温度。这就是采用变阻器的保护装置通常设有热断路器装置的原因。这种热断路器装置用来使变阻器与电气设备隔离，从而在保护部件过分受热的情况下提供保护，以减小火灾的危险。
热断路器装置因此可由焊接到变阻器的一个电极上的断路器片形成，该断路器片受到趋于使其离开相应电极的机械应力。因此，当过大浪涌或长期使用导致焊料破裂或熔化时，断路器片运动离开电极，从而隔离变阻器和设备，以进行保护。
尽管广泛应用了这些装置，但这些装置具有一些不可忽视的缺点。
因此，在焊料熔化或破裂后，断路器片与变阻器电极之间形成的隔离距离通常相当短。
结果，如果发生较大幅度的浪涌，则可能发生这样的情形，即断路器装置的机械分离不足以使变阻器与电气设备完全隔离，于是电弧在断路器片与变阻器的相应电极之间进行放电。
这一现象的影响在于显著地限制了保护器装置承受较大幅度浪涌的能力。
为了缓解这一缺点，公知的是采用附加的断路器或保险丝类型的断续器元件，其用来确保流过保护器装置的电流最终中断。
装配有这种附加断续器元件的装置具有的优点在于特别安全和有效，但它们也有一些缺点。
首先，附加断续器元件的额定值应优选地适于变阻器的容量，因此而导致技术上的限制，并导致增加了提供保护设备的总成本。
此外，附加断续器元件通常对保护器装置的所有部件都不加区分地同时进行隔离，尽管正好相反，所期望的是仅隔离那些出现过度加热的变阻器，而同时使其它保护部件处于工作中。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供针对上述各种缺点的补救措施，并提出一种用于防止电气设备遭受浪涌的新颖装置，在这种装置中提高了承受浪涌的能力。
本发明的另一目的在于提供一种用于防止电气设备遭受浪涌的新颖装置，该装置使得能够确保单独地使每个保护部件从装置断开。
本发明的另一目的在于提供一种用于防止电气设备遭受浪涌的新颖装置，该装置设计简单可靠。
本发明的另一目的在于提供一种用于防止电气设备遭受浪涌的新颖装置，该装置仅需要少量的机械运动部件来实现连接和断开功能。
本发明的另一目的在于提供一种用于防止电气设备遭受浪涌的新颖装置，该装置使得能够以可靠及时的方式表明该装置的保护部件已经断开。
本发明的目的通过用于防止电气设备遭受浪涌的保护器装置实现，该装置包括：
至少一个保护部件，其设有用于连接到电气设备上的连接装置；以及
断路器装置，用于从电气设备断开所述保护部件，其适于在所述连接装置处进行所述断开，并适于从闭路位置运动到开路位置，从而在所述断路器装置与所述连接装置之间产生填隙空间；
所述装置的特征在于，其包括灭弧装置，用于防止在所述断路器装置处于开路位置时在所述断路器装置与所述连接装置之间形成电弧，所述灭弧装置由隔离板形成，该隔离板适于至少部分地运动到所述填隙空间中，并包括用于插设在所述断路器装置与所述连接装置之间的中部以及形成为用于防止电弧绕过所述灭弧装置的侧部。
附图说明
通过阅读以下参照附图的描述可更加详细地明了和看到本发明的其它特征和优点，这些附图仅以非限定说明的方式给出，其中：
图1为表示根据本发明的设有灭弧装置的浪涌保护器装置的第一变型例的示意图；
图2为表示根据本发明的保护器装置的灭弧装置的优选变型实施例的总体立体图；
图3a和图3b为表示当变阻器在使用中(图3a)或当变阻器断开时(图3b)灭弧装置定位的示意图；
图4a和图4b为表示装置的灭弧装置的另一变型实施例的示意图，并表示当变阻器在使用中时(图4a)或当变阻器断开时(图4b)灭弧装置是如何定位的。
具体实施方式
根据本发明的浪涌保护器装置用于与待保护的电气设备或装置并联。术语“电气设备”用来指可能遭受电压扰动(尤其是由于闪电的瞬时浪涌)的任何类型的设备或网络。
根据本发明的浪涌保护器装置有利地用于放置在待保护设备的相位与地之间。
然而，在不超出本发明的范围的情况下，还可设想将装置连接在中性线与地之间、连接在相位与地之间、或者连接在两个相位之间(差动保护)，而不是将其并联地连接在相位与地之间。
根据本发明的保护器装置包括至少一个保护部件10，其形成用于保护电气设备的避雷器的有源部分。
在以下描述中，假设装置的各保护部件10由变阻器形成，应理解使用变阻器只是作为示例给出的，而不是以任何方式构成对本发明的限制。
根据本发明的保护器装置具有至少一个变阻器10，尤其是一个或多个变阻器10，每个变阻器10都设有用于与电气设备连接的连接装置20。变阻器10优选安装在壳体60中，该壳体60适于呈可通过第一连接插脚22和第二连接插脚23电连接到固定插座(未示出)上的盒形。因此，变阻器10的其中一极直接连接到第一连接插脚22上，而变阻器10的另一极连接到优选由(例如呈金属片形式的)电极21形成的连接装置20上。
优选地，并如图1所示，电极21从变阻器10的一个大致为平面的表面10A以例如90°的角度伸出。
在本发明中，所述装置还包括与变阻器10相关且适于使变阻器10从电气设备断开的断路器装置30。
断路器装置30具体地适于使变阻器从连接装置20断开，为此目的，它们适于从例如图3a示出的闭路位置运动到图3b示出的开路位置，从而在断路器装置30与连接装置20之间产生填隙缝隙。
优选地，所述断路器装置30由断路器片31形成，该断路器片31优选通过热熔焊料(未示出)在处于闭路位置中时在应力下焊接到连接装置20上，更确切地是焊接到电极21上。断路器片31的其中一端31A然后通过焊料与电极21电接触，同时另一端31B与第二连接插脚23永久电接触。
断路器片31然后在其闭路位置和开路位置之间受到弹性应力，在其闭路位置，断路器片31通过温度敏感焊料与电极21接触，而在其开路位置，断路器片31不再与相应的电极21接触。
因此，在从闭路位置变为开路位置时，断路器片31，尤其是其端部31A在弹簧作用下运动离开电极21。
根据本发明的特别有利的特征，该装置包括灭弧装置40，该灭弧装置40用于在断路器装置30处于开路位置时防止在断路器装置30与连接装置20之间形成电弧。因此，在断路器装置30开路期间，在它们与连接装置20之间的间隔可能不够，从而电弧可能在断路器片31与相应的电极21之间进行放电。该现象因此而具有限制保护器装置承受浪涌的能力的作用。
在本发明中，灭弧装置40由隔离板41形成，且该板的至少一部分适于运动到填隙空间11中。
因此，隔离板41包括：中部42，用于插设在断路器装置30与连接装置20之间；以及侧部43，其形成为用于防止电弧绕过灭弧装置40。
具体地，侧部43以这样的方式形成，即延长了电弧为使电极21和断路器片31之间电连接而行进的距离。
该装置因此可使断路器装置30与相应的连接装置20之间的隔离距离增加，从而提高了保护器装置承受浪涌的能力。
如果隔离板41仅设有中部42，则电弧可能会绕过中部42，从而限制了隔离板41的效果。
有利地，灭弧装置40和断路器装置30以这样的方式相对布置，即在断路器装置30开路期间，它们释放灭弧装置40，从而使它们能够运动。在断路器装置30处于闭路位置时，隔离板41有利地通过接触区域30A抵靠断路器装置水平面(图3a)。断路器片31有利地在应力下安装，从而在它开路时，它运动离开电极21足够远，从而停止构成对隔离板41运动的阻碍。
用于使隔离板41运动的力可以是任何类型的力，但优选为弹性恢复力。为此目的，灭弧装置40有利地包括诸如弹簧的弹性装置70，该弹性装置70安装成在隔离板41上施加弹性恢复力，所述恢复力作用在与弹性装置70的压缩轴线大致平行的方向上。
以特别有利的方式，将灭弧装置40和断路器装置30相对定位成这样，即，当断路器装置30处于闭路位置(图3a)时，灭弧装置40例如受到弹性装置70的弹性应力作用，从而将断路器装置30压靠在支承区域30A的附近。
根据本发明的另一特别有利的特征，所述装置包括用于指示变阻器10的状态的指示器装置50，所述指示器装置50由灭弧装置40致动。因此，在断路器装置30开路期间，灭弧装置40的释放和所产生的运动触发指示器装置50的状态变化，该指示器装置50随后呈现适于通知第三方变阻器断开的结构。
指示器装置50自然可以为可视指示器装置，或者当然可以为可听指示器装置。在图3a和图3b示出的优选变型例中，指示器装置50由显示件51形成，该显示件51优选安装在灭弧装置40上，并适于与灭弧装置40一起运动，从而与形成在所述装置的壳体60中的窗口61对齐。
优选地，显示件51由装配在隔离板41上或与隔离板41一体形成的有色面板形成。优选以这样的方式预定隔离板41的最大行程，即，显示件51在隔离板41到达其终止位置时与窗口61大致对齐。
在特别有利的方式中，显示件51可涂成红色，从而在变阻器10连接时，窗口61的视觉外观呈现红色，从而通知第三方需要更换保护元件，即变阻器10。
指示器装置50自然还可由遥控信号装置形成。在该变型例中，应以这样的方式设计该装置，即，隔离板41的运动效果可致动一机构，该机构适于触发用于遥控发出变阻器状态的信号的系统。
以下参照图1至图4b描述本发明的各种实施例。
在图1中所示的本发明第一实施例中，灭弧装置40优选由大致为平面的板形成，该板形成具有侧部43的隔离板41，所述侧部43在断路器装置30和/或连接装置的任何一侧从中部42延伸越过足够的距离，以防止电弧绕过灭弧装置40。
特别地，侧部43在中部42的任何一侧上以防止电弧绕过的方式延伸。隔离板41的结构和形状因此用于延长为了在断路器片31和电极21之间形成电连接而需要电弧行进的距离，这相当于延长了断路器装置30与连接装置20之间的隔离距离。
在本发明的意义下，隔离距离定义为为了在连接装置20(具体为电极21)与断路器装置30之间形成电连接而需要电弧沿隔离介质(例如空气)行进的距离。
与不包括这种隔离板的现有技术的装置相比，本领域内技术人员因此可制成具有侧部43的隔离板41，所述侧部43在一足以显著增加断路器装置30与连接装置20之间隔离距离的距离上延伸。仅仅指出的是，可以使隔离板41(更确切，其侧部43)的尺寸为这样，即，为断路器装置30与连接装置20之间的隔离距离的至少两倍并优选三倍。
作为示例，在图1中以虚线示出了电弧在没有隔离板41时所能够沿着的最短路径T1。该图还示出了在存在只设有中部42的隔离板41时电弧所能够沿着的路径T2，最后还示出了比路径T1或T2中的任何一个都长的路径T3，该路径T3为包括其中部42及其侧部43的隔离板41位于填隙空间11中时电弧所需要沿着行进的路径。
路径T3的长度因此与断路器装置30与连接装置20之间的隔离距离相对应，该距离由于存在侧部43而被显著延长。
在本发明的另一实施例中，灭弧装置40有利地形成壳体，该壳体形成为在断路器装置30处于开路位置时，至少部分地包围断路器装置30和/或连接装置20。
在第一变型例(未示出)中，该壳体可具有：大致为平面的中部，其用于插设在断路器片31与电极21之间；以及大致弯曲的侧部，其至少部分地绕过电极21或断路器片31，从而增加它们之间的隔离距离。
在另一变型实施例中，如图2至图4b所示，灭弧装置40可包括形成壳体的套筒44，该套筒被设置成至少部分地包围断路器片31或相应的电极21。
优选地，套筒44具有U形截面，如图2、图3a和图3b所示。
有利地，套筒44在横向上由三个壁44A、44C和44D限定，而在纵向上由端壁44B限定。这些壁一起限定了通过开口46而向外开口的内壳体45，从而使套筒44能够接合在连接片21周围，由此覆盖它(图3b)。
在如图2、图3a以及图3b所示的本发明的第一变型中，灭弧装置40枢转地安装。
套筒44然后有利地固定到优选由板构成的铰接臂49上。优选地，套筒44与臂49一体制成，从而与其一起形成单个功能部件。
套筒44有利地从由臂49形成的板伸出。因此，套筒44的壁44A以及44C相对于壁49大致垂直地延伸，从而形成在变阻器10的表面10A旁边开口的内壳体45。
臂49有利地安装成在来自由弹性装置70施加的恢复力的驱动下绕轴100枢转。然后，臂49同时带动隔离板41作枢转运动。
在特别有利的方式中，如图3a和图3b所示，弹性装置70优选在固定的第一端71(例如固定到壳体60上)和第二端72(固定到壁49上或抵靠臂49，并能够与臂49一起在壳体60内运动)之间延伸。一旦隔离板41释放断路器片31，弹簧型弹性装置70就在臂49上施加驱动力，从而使其绕固定轴100枢转。
在隔离板41从图3a示出的其初始位置向着图3b示出的其最终位置运动期间，臂49有利地沿大致平行于变阻器10的表面10A的方向运动，并继续该运动，直到套筒44的端壁44B与电极21抵靠，然后电极在套筒44的内壳体45内被隔离。该抵靠的形成然后构成为用于以确定方式确定隔离板41终止位置的装置，从而使得能够设置窗口61和显示件51的相对位置。自然可设想使用其它抵靠装置来实现该设置功能，特别是采用例如固定到壳体60的一个表面上并放置成阻碍臂49的运动的止动凸起(未示出)。
在特别有利的方式中，套筒44具有大致垂直于所述套筒的表面44C的延伸部47。该延伸部47有利地形成隔离板41的侧壁43中的一个，并插设在断路器片31(其一)与变阻器10的其中一个表面10A(其二)之间，从而防止电弧绕过隔离板41的由套筒44的其中一个表面44C形成的中部42。
在该变型实施例中，套筒44的相对的表面44A和44C可有利地弯曲以与隔离板41的枢转运动相匹配。这使得可特别地使内壳体45的尺寸更精确地与电极21的尺寸相匹配。
在图4a至图4b所示的本发明另一变型实施例中，灭弧装置40安装成以平移方式运动。在该变型例中，弹簧类型的弹性装置(未示出)趋于向着图4b所示套筒44至少部分覆盖电极21的位置弹性地推动隔离板41。
在该变型例中，套筒44沿大致为直线并与变阻器10的表面10A所延伸的平面平行的方向D运动。
对于上述变型例而言，套筒44有利地设有其内容纳有电极21的内壳体45。
在该变型例中，所述装置优选具有引导装置(未示出)，用于引导隔离板41在其初始位置与终止位置之间的平动运动，在其初始位置处，隔离板41限定在弹簧与断路器片31之间，而在其终止位置处，隔离板41从断路器片31释放，并与电极21隔离。
以下参考图3a和图3b所示的优选变型实施例描述根据本发明的浪涌保护器装置的操作。
当过量电流或长时间使用使通过断路器片31与变阻器10的电极21之间的接触而形成连接的温度敏感焊料破裂或熔化时，断路器片31由于弹性作用而运动离开电极21，由此在电极21与断路器片31之间形成填隙空间。当其离开时，断路器片31释放隔离板41，该隔离板41在由弹性装置70施加在臂49上的恢复力的驱动下绕轴100枢转，并变成为至少部分地定位在电极21与断路器片31之间的缝隙空间11中。具体地，隔离板41的由套筒44的一个表面44C形成的中部42变为插设在断路器片31与电极21之间。套筒44的其它表面44A、44D然后覆盖电极21，由此增加了所述电极与断路器片31之间的隔离距离。
自然地，而且在不偏离本发明范围的情况下，灭弧装置40、并且尤其是隔离板41可由安装成以平移方式运动或以枢转方式运动的套筒形成，而且还能够以这样的方式设计，即，不隔离电极21，而是隔离断路器片31的用于焊接到电极21上的端部31A。
通过这种特别简单且可靠的结构，根据本发明的保护器装置因此可在保护器部件过热的情况下以特别快并可靠的方式实现该保护器部件的断开。
根据本发明的保护器装置的另一优点在于其避免了借助于单独的诸如保险丝或断路器的附加断流器部件。在不可避免要使用附加断流器部件的应用中，可完全安全地提高其额定值。
根据本发明的保护器装置的另一优点在于提高了其承受浪涌的能力。
工业应用适用性
本发明的工业应用在于用于提供瞬时浪涌保护的电气装置。

Claims (11)

1、一种用于防止电气设备遭受浪涌的保护器装置，包括：
至少一个保护部件(10)，其设有用于连接到电气设备上的连接装置(20)；以及
断路器装置(30)，用于从电气设备断开所述保护部件(10)，其适于在所述连接装置(20)处进行所述断开，并适于从闭路位置运动到开路位置，从而在所述断路器装置(30)与所述连接装置(20)之间产生填隙空间(11)；
所述装置的特征在于，其包括灭弧装置(40)，用于防止在所述断路器装置(30)处于开路位置时在所述断路器装置(30)与所述连接装置(20)之间形成电弧，所述灭弧装置(40)由隔离板(41)形成，该隔离板(41)适于至少部分地运动到所述填隙空间(11)中，并包括用于插设在所述断路器装置(30)与所述连接装置(20)之间的中部(42)以及形成为用于防止电弧绕过所述灭弧装置(40)的侧部(43)。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)由大致为平面的板形成，并具有在所述断路器装置(30)和/或所述连接装置(20)的任何一侧上从所述中部(42)延伸一段足够的距离以防止电弧绕过所述灭弧装置(40)的侧部(43)。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)形成壳体，该壳体形成为在所述断路器装置(30)处于开路位置时至少部分地包围所述断路器装置(30)和/或所述连接装置(20)。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)包括截面为U形的套筒(44)。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)和所述断路器装置(30)以这样的方式相对布置，即，在所述断路器装置开路期间，它们释放所述灭弧装置(40)从而使它们能够运动。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)和所述断路器装置(30)布置成这样，即在所述断路器装置处于闭路位置时，所述灭弧装置(40)受到弹性应力，并抵靠所述断路器装置(30)。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)包括安装成用于向所述隔离板(41)施加弹性恢复力的弹性装置(70)，所述恢复力用于驱动所述板的运动。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)安装成以枢转方式运动。
9、根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述灭弧装置(40)安装成以平移方式运动。
10、根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于指示保护器部件状态的指示器装置(50)，所述指示器装置(50)由所述灭弧装置(40)致动。
11、根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述指示器装置(50)由安装在所述灭弧装置(40)上的显示件(51)形成，并适于运动以与形成在所述装置的壳体(60)中的窗口(61)对齐。
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