CN205724871U - 三相电源信号共用电涌保护器 - Google Patents

三相电源信号共用电涌保护器 Download PDF

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杨国昌
陈崇敬
王威
祝军
卢奕
徐志军
盛东
楼鑫
何俊智
贾振诚
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Abstract

本实用新型提供了一种三相电源信号共用电涌保护器,包括电源电涌保护器和信号电涌保护器两部分,电源电涌保护器在每一相线与中性线之间均设有限压型电子元件,并在三个限压型电子元件的两端并联设有开关型元件,三个限压型电子元件的公共输出端也设有一个开关元件。信号电涌保护器在两条信号线之间设有开关型元件,并在两条信号线之间设有一个瞬态抑制二极管。在本三相电源信号共用电涌保护器遭受雷击时,使导通回路短路,从而使两端实现等电位,避免雷电流进入保护设备,三相电源信号共用电涌保护器主要是防止从三相电源线或信号线进来的雷电流直接进入被保护设备。

Description

三相电源信号共用电涌保护器
技术领域
本实用新型涉及电涌保护器技术领域,特别涉及一种三相电源信号共用电涌保护器。
背景技术
雷电灾害是最严重的自然灾害之一,全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数。随着电子、微电子集成化设备的大量应用,雷电过电压和雷击电磁脉冲所造成的系统和设备的损坏越来越多。因此,尽快解决建筑物和电子信息系统雷电灾害防护问题显得十分重要。
随着相关设备对防雷要求的日益严格,安装电涌保护器(SurgeProtectionDevice,SPD)抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要环节之一。
浪涌保护器,电涌保护器,也叫防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。电涌保护器适用于交流50/60HZ,额定电压至380V的供电系统(或通信系统)中,对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护,适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求,具有相对相,相对地,相对中线,中线对地及其组合等保护模式。
主要缺陷在于:现在市面上所有的电涌保护器都需要有接地,没有接地电涌保护器就会成为摆设,特别是电力农网三相电表上,电源信号二合一情况下,没有接地做了防雷等于没有做。而电力农网三相电所在的农村在当时基本上都没有考虑到敷设接地线,后期安装防雷器时再做接地因环境,成本等原因无法实现。安装电涌保护器时,就需要做独立接地,那么会增加人力、物力等成本,还有一些地方无法做独立接地。
实用新型内容
本实用新型的提供一种三相电源信号共用电涌保护器,目的在于实现电源及信号保护二合一,并在保护器内部实现线路等电位,无需接地措施,安装方便。
为解决上述问题,本实用新型实施例提供一种三相电源信号共用电涌保护器,包括:
电源电涌保护器,包括第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件和第四开关型元件,所述第一限压型电子元件耦接于第一相线与中性线之间,所述第一限压型电子元件并联设有第一开关型元件,所述第二限压型电子元件耦接于第二相线与中性线之间,所述第二限压型电子元件并联设有第二开关型元件,第三限压型电子元件耦接于第三相线与中性线之间,所述第三限压型电子元件并联设有第三开关型元件,所述第四开关型元件一端分别耦接所述第一限压型电子元件、所述第二限压型电子元件、所述第三限压型电子元件靠近中性线一侧,第四开关型元件的输出端耦接信号电涌保护器;
信号电涌保护器,包括第五开关型元件、第一瞬态抑制二极管,所述第五开关型元件耦接于第一信号线与第二信号线之间并耦接所述第四开关型元件输出端,所述第一瞬态抑制二极管耦接于所述第一信号与第二信号线之间。
作为一种实施方式,所述第四开关型元件输出耦接地线,所述地线与被保护设备的金属壳体相连接。
作为一种实施方式,所述信号电涌保护器还包括第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管,所述第二瞬态抑制二极管两端分别耦接第一信号线和地线,所述第三瞬态抑制二极管两端分别耦接第二信号线与地线。
作为一种实施方式,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件的输入端均设有过流保护元件。
作为一种实施方式,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件中至少一个并联设有信号灯电路。
作为一种实施方式,所述信号灯电路包括串联的信号灯和电阻。
作为一种实施方式,所述第一信号线在第二开关型元件与第一瞬态抑制二极管之间设有第一电阻,所述第二信号线在第二开关型元件与第一瞬态抑制二极管之间设有第二电阻。
作为一种实施方式,所述过流保护元件采用熔断器或保险丝。
作为一种实施方式,其特征在于,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件均采用压敏电阻。
作为一种实施方式,所述第一开关型元件、第二开关型元件、第三开关型元件、第四开关型元件、第五开关型元件采用气体放电管或气体间隙开关。
本实用新型相比于现有技术的有益效果在于:将电源和信号的电涌保护合为一体,方便安装和检查,减少安装成本;同时对电源线和信号线进行浪涌保护,可避免电源线遭受雷击时,信号线产生感应的雷电流对三相电能表造成损害,大大提高了安全性。
附图说明
图1为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例一的内部电路图;
图2为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例二的内部电路图;
图3为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例三的内部电路图;
图4为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例四的内部电路图;
图5为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例五的内部电路图;
图6为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例六的内部电路图;
图7为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例七的内部电路图;
图8为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器实施例八的内部电路图;
图9为本实用新型的三相电源信号共用电涌保护器的电路接线图。
附图标注:1、电源电涌保护器;2、信号电涌保护器。
具体实施方式
以下结合附图,对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例,而不是全部实施例。
如图1至8所示,本实用新型实施例提供多个三相电源信号共用电涌保护器的实施例,每一实施例中的三相电源信号共用电涌保护器均包括电源电涌保护器1和信号电涌保护器2两部分,电源电涌保护器1主要是防止从电源线进来的雷电流直接进入三相电能表,信号电涌保护器2主要是防止从信号线进来的雷电流或从电源线感应过来的感应电流直接进入三相电能表。
如图1所示,电源电涌保护器1包括第一限压型电子元件MOV1、第二限压型电子元件MOV2、第三限压型电子元件MOV3和第一开关型元件GDT1、第二开关型元件GDT2、第三开关型元件GDT3、第四开关型元件GDT4。第一限压型电子元件MOV1耦接于第一相线L1与中性线N之间,第二限压型电子元件MOV2耦接于第二相线L2与中性线N之间,第三限压型电子元件MOV3耦接于第三相线L3与中性线N之间,并且第一限压型电子元件MOV1、第二限压型电子元件MOV2、第三限压型电子元件MOV3的输出端连接至同一节点。第四开关型元件GDT4一端耦接至该节点,另一端耦接地线PE且连接至第五开关型元件GDT5的接地端。三个限压型电子元件的输入端分别设置过流保护元件,过流保护元件可采用熔断器或保险丝,分别为F1、F2、F3。每一过流保护元件与限压型电子元件串联后的支路均并联有一开关型元件,分别为第一开关型元件GDT1、第二开关型元件GDT2、第三开关型元件GDT3。三条相线中至少一条设有信号灯电路,信号灯电路采用并联方式连接在限压型电子元件的两端,在本实用新型中,在L1上设有信号灯电路,包括串联连接的LED1和电阻R3,当信号灯亮时,说明该支路工作正常,反之,则说明该支路存在故障。第一限压型电子元件MOV1、第二限压型电子元件MOV2、第三限压型电子元件MOV3可采用压敏电阻。信号电涌保护器2包括第五开关型元件GDT5、第一瞬态抑制二极管TVS1。第五开关型元件GDT5耦接于第一信号线与第二信号线之间并耦接电源电涌保护器1地线PE。第一瞬态抑制二极管TVS1耦接于第一信号与第二信号线之间。第一信号线在第五开关型元件GDT5与第一瞬态抑制二极管TVS1之间设有第二电阻R2,第二信号线在第五开关型元件GDT5与第一瞬态抑制二极管TVS1之间设有第一电阻R1。其电压阈值由小到大依次为:MOV1、MOV2、MOV3<GDT1、GDT2、GDT3<GDT4;TVS1<GDT5。
第一开关型元件GDT1、第二开关型元件GDT2、第三开关型元件GDT3、第四开关型元件GDT4和第五开关型元件GDT5可采用气体放电管或气体间隙开关。
地线不接地或不接保护设备金属外壳的情况下:
在正常工作时,三相电源信号共用电涌保护器在电源通道中不工作,处于待机休眠的状态。因为,在正常限值时,第一限压型电子元件MOV1、第二限压型电子元件MOV2、第三限压型电子元件MOV3为高电阻状态,正常时无电流通过;当雷电从电路中的任一相线或中性线入侵时,雷电流浪涌在经过MOV1、MOV2或MOV3时,其瞬间的超高限值的大电流和雷电压,一旦超过了MOV1、MOV2或MOV3的最高限值时,迫使MOV1、MOV2或MOV3在极短的时间内由高阻态变为低阻状态,此时,电涌保护器阻抗小于被保护设备内部阻抗,所有信号流向电涌保护器,而三条相线在MOV1、MOV2和MOV3导通时均处于短路连接状态,在这里,由于雷电没有通过接地线泄放到大地,而各个连接点的电位由于没有泄放电流通过,各点之间电位基本相等,没有产生电位差,入侵的雷击过电压和雷电流被第一开关型元件GDT1、第二开关型元件GDT2、第三开关型元件GDT3限制和截流,由于三条相线导通,形成回路,使雷电流从相线进线端流出,因而也就不会对被保护的设备产生损坏。再通过极间放电泄流当瞬间的雷电过压和雷电流消失或低于MOV1、MOV2或MOV3正常限值时,MOV1、MOV2或MOV3立即由低阻态变为高阻状态,各点间的电位不再是相等的,并且快速恢复到雷击前的正常状态。此时,各点之间的电位不再是相等的,而三相电源信号共用电涌保护器又回到待机休眠的状态。在正常情况下,第一瞬态抑制二极管TVS1处于高阻态,第一信号线与第二信号线正常工作,当雷电从任一信号线的进线端或由于电源线遭受雷击而其内部产生感应雷电流时,第一瞬态抑制二极管TVS1在极短的时间内由高阻态变为低阻状态,第一信号线与第二信号线处于短路连接状态,各点之间电位基本相等,没有产生电位差,入侵的雷击过电压和雷电流被第五开关型元件GDT5限制和截流,由于第一瞬态抑制二极管TVS1导通,形成回路,使雷电流从信号线的进线端流出,因而也就不会对被保护的设备产生损坏。再通过极间放电泄流当瞬间的雷电过压和雷电流消失或低于TVS1正常限值时,各点间的电位不再是相等的,并且快速恢复到雷击前的正常状态。
地线接地或与被保护设备金属外壳相连的情况下
当电源线任一进线端遭受雷击时,电路中的雷电流浪涌超过第四开关型元件GDT4的阈值时,第四开关型元件GDT4在极短时间内有高阻态变为低阻状态,从而与大地或被保护设备的金属外壳导通,将雷电流浪涌引入大地,从而保护被保护设备不受损坏。
如图2所示,该实施例与图1所示的实施例一相比,不同之处仅是:第五开关型元件5与第一瞬态抑制二极管TVS1之间的电阻由原先的一个改为现在的二个电阻串联的方式。
如图3所示,该实施例与图1所示的实施例一相比,不同之处仅是:第一信号线与第二信号线之间还设有第二瞬态抑制二极管TVS2,并设有相应的第四电阻R4和第五电阻R5。其效果与实施例一相比,可以设置更大阈值,能承受更大的雷击。
如图4所示,该实施例与图2所示的实施例二相比,不同之处仅是:第一信号线与第二信号线之间还设有第六开关型元件GDT6。其目的是为了可以设置更大阈值,能承受更大的雷击。
如图5所示,该实施例与图1所示的实施例一相比,不同之处仅是:第一信号线与第二信号线之间还设有第六开关型元件GDT6。其目的是为了可以设置更大阈值,能承受更大的雷击。
如图6所示,该实施例与图5所示的实施例五相比,不同之处仅是:第一信号线与第二信号线之间还设有第二瞬态抑制二极管TVS2,并设有相应的第四电阻R4和第五电阻R5。其效果与实施例一相比,可以设置更大阈值,能承受更大的雷击。
如图7所示,该实施例与图1所示的实施例一相比,不同之处仅是:还设置有第二瞬态抑制二极管TVS2和第三瞬态抑制二极管TVS3,第二瞬态抑制二极管TVS2耦接于第一信号线与地线PE之间,第三瞬态抑制二极管TVS3耦接于第二信号线与地线PE之间。其效果与实施例一相比,当第一信号线或第二信号线遭受雷击时,可由高阻态变成低阻状态,使雷击浪涌直接引向大地。该实施例为最优的实施方式。
如图8所示,该实施例与图7所示的实施例七相比,不同之处仅是:第一信号线与第二信号线之间还设有第六开关型元件GDT6。其目的是为了可以设置更大阈值,能承受更大的雷击。
如图9所示,电源电涌保护器1需与电源线并联安装,进线管内的入户电源线为三相四线,分相线(L1、L2、L3)、中性线(N),三条相线分别通过熔丝开关连接至三相电能表的三个进线端口,中性线则直接连接其中性线端口,电源电涌保护器1通过三条相线端口分别并联到对应电源线的熔丝开关的进线端口,通过中性线端口直接并联到三相电能表的中性线端口。信号电涌保护器2需与信号线串联安装,进线管内的RS485信号线直接接入三相电能表,分正极(+)和负极(—)带屏蔽层的两芯线,安装时,把RS485信号线从三相电能表拆下接入信号电涌保护器2进线端口,正极接模块对应的1,负极接模块对应的2,信号电涌保护器2的出线端口1和2,分别接入三相电能表的正极和负极中。
安装时,电源线与信号线尽量分开走线,并保持一定距离,距离越大,感应的雷电流越小。为了更有效的保护设备,在发射机总机处做好接地,并将信号线上的屏蔽线与地线牢固连接。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,应当理解,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出,对于本领域技术人员来说,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,包括:
电源电涌保护器,包括第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件和第四开关型元件,所述第一限压型电子元件耦接于第一相线与中性线之间,所述第一限压型电子元件并联设有第一开关型元件,所述第二限压型电子元件耦接于第二相线与中性线之间,所述第二限压型电子元件并联设有第二开关型元件,第三限压型电子元件耦接于第三相线与中性线之间,所述第三限压型电子元件并联设有第三开关型元件,所述第四开关型元件一端分别耦接所述第一限压型电子元件、所述第二限压型电子元件、所述第三限压型电子元件靠近中性线一侧,第四开关型元件的输出端耦接信号电涌保护器;
信号电涌保护器,包括第五开关型元件、第一瞬态抑制二极管,所述第五开关型元件耦接于第一信号线与第二信号线之间并耦接所述第四开关型元件输出端,所述第一瞬态抑制二极管耦接于所述第一信号与第二信号线之间。
2.根据权利要求1所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第四开关型元件输出耦接地线,所述地线与被保护设备的金属壳体相连接。
3.根据权利要求2所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述信号电涌保护器还包括第二瞬态抑制二极管、第三瞬态抑制二极管,所述第二瞬态抑制二极管两端分别耦接第一信号线和地线,所述第三瞬态抑制二极管两端分别耦接第二信号线与地线。
4.根据权利要求1所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件的输入端均设有过流保护元件。
5.根据权利要求1所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件中至少一个并联设有信号灯电路。
6.根据权利要求3所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述信号灯电路包括串联的信号灯和电阻。
7.根据权利要求1所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第一信号线在第二开关型元件与第一瞬态抑制二极管之间设有第一电阻,所述第二信号线在第二开关型元件与第一瞬态抑制二极管之间设有第二电阻。
8.根据权利要求4所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述过流保护元件采用熔断器或保险丝。
9.根据权利要求1-8任一所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第一限压型电子元件、第二限压型电子元件、第三限压型电子元件均采用压敏电阻。
10.根据权利要求1-8任一所述的三相电源信号共用电涌保护器,其特征在于,所述第一开关型元件、第二开关型元件、第三开关型元件、第四开关型元件、第五开关型元件采用气体放电管或气体间隙开关。
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