CN212183122U - 一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，包括第一级压敏钳位电路、第二级分压限流电路和第三级RC充电电路，所述第一级压敏钳位电路连接外部市电，所述第一级压敏钳位电路连接第二级分压限流电路，所述第二级分压限流电路连接所述第三级RC充电电路，所述第三级RC充电电路连接负载电路。该防雷耐压过流保护电路，利用压敏钳位、分压限流、RC充电吸收降低雷击浪涌残压保护负载电路；利用第二级分压限流电路中的复合型PTC热敏电阻特性，解决耐工频高压问题；利用熔断型电阻特性，过流熔断断开负载短路故障电路，保护市电。该电路简单、成本低，提高了负载电路用电可靠性。

Description

一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路

技术领域

本实用新型属于电网技术领域，具体涉及一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路。

背景技术

我国低压市电供电电网中，由于雷雨天气等恶劣环境易遭受雷击浪涌，电网中电机等设备启停、控制开关通断均会造成过压高压浪涌，而电网线路故障可能会造成短时持续的线路工频电压升压至二倍压即440Vac，另外企业生产设备、家用电器等电力产品性能良莠不齐造成的故障短路也时有发生，作为电网中最基本的组成部分，电力行业中变电、配电、用电类中采集、通讯、控制等设备需要通过一种防雷耐工频高电压还具有过流保护特性的电路解决这些问题。

传统的过压保护电路，只能通过压敏电阻吸收浪涌，残压仍然很高，负载电路耐压设计成本高、难度大；工频高电压440Vac情况下，传统的电路使用高电压压敏电阻残压难以降低，而用低电压压敏电阻又极易损坏；另外，传统的过流保护电路，一般选用熔断型保险丝，体积增大、成本增加，选择不适还会极易断路故障影响用户用电。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：

本实用新型包括第一级压敏钳位电路、第二级分压限流电路和第三级RC充电电路，包括第一级压敏钳位电路、第二级分压限流电路和第三级RC充电电路，第一级压敏钳位电路连接外部市电，第一级压敏钳位电路连接第二级分压限流电路，第二级分压限流电路连接所述第三级RC充电电路，第三级RC充电电路连接负载电路。

第一级压敏钳位电路，包括优选高压敏电压值、大通流量的压敏电阻RV1，它的两端分别连接市电的L和N线。

第二级分压限流电路，包括熔断型电阻R1和复合型PTC热敏电阻R2，电阻R1的一端连接市电L，另一端连接所述复合型PTC热敏保护电路中第一引脚和负载电路。复合型PTC热敏电阻R2，是由正温度系数的PTC芯片和压敏芯片构成，并封装在一个环氧树脂包封层的两端器件，耐工频高压。PTC芯片的一面电极通过第一引脚引出，另一面通过焊锡与压敏芯片的一面连接在一起，压敏芯片的另一面通过第二脚引出。市电N线连接复合型PTC热敏电阻R2的第二引脚。

第三级RC充电电路，包括电阻R3和电容C1，电阻R3的一端连接复合型PTC热敏电阻R2的第一引脚，电阻R3的另一端连接电容C1的一端，N线连接C1的另一端，负载电路并接在电容C1的两端。

本实用新型的有益效果和优点在于：采用压敏钳位、分压限流和RC充电电路三级电路逐级吸收雷击浪涌能力，能够将雷击浪涌有效降低，保护负载电路不受损坏，复合型PTC热敏电阻，利用内部PTC芯片的耐工频高压，及时动作保护复合型PTC热敏电阻内部的低电压压敏芯片，耐工频高压；利用熔断型电阻特性，能够及时熔断电阻断开出现短路故障的负载电路，防止其起火，提高市电供电可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图；

图2为本实用新型的防雷耐压过流保护电路图；

图3～图5为现有技术的防雷耐压过流保护电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型示例中附图，对实施例中技术方案进行完整描述，而这仅仅是本实用新型一部分实施例，不是全部的实施例。基于本实用新型中实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动而获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1所示的一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，包括第一级压敏钳位电路、第二级分压限流电路和第三级RC充电电路，如图2所示为本实用新型的防雷耐压过流保护电路图，第一级压敏钳位电路包括高浪涌吸收压敏RV1，并接外部市电L和N线之间，所述第二级分压限流电路包括熔断型电阻R1和复合型PTC热敏电阻R2，R2内部是由正温度系数的PTC芯片3和低压敏电压值的压敏芯片4构成，并封装在一个环氧树脂包封层的两端器件。PTC芯片3的一面电极通过第一引脚1引出，另一面通过焊锡与压敏芯片4的一面连接在一起，压敏芯片4的另一面通过第二脚2引出，市电L线连接R1的一端，R1的另一端连接R2的第一引脚1，市电N线连接R2的第二引脚2。所述的第二级分压限流电路电性连接在第一级压敏钳位电路和第三级RC充电电路之间。所述第三级RC充电电路包括普通绕线电阻R3和安规电容C1，电阻R2的第一引脚1连接R3的一端，R3的另一端连接电容C1的一端，N线连接C1的另一端，负载电路并接在电容C1的两端。

本实施例的复合PTC热敏电阻R2，是正温度系数热敏电阻芯片3与低压敏电压值的压敏芯片4封装在同一环氧树脂包封层的两端器件。

如图3～图5所示，均为一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路的现有技术条件下的变换、改进和优化电路。

本实用新型如图2实施例工作过程如下：

市电输入220Vac交流电，市电L线连接高压敏电阻RV1的一端，同时连接熔断型电阻R1的一端，外部市电的N线连接压敏电阻RV1的另一端，压敏电阻RV1压敏电压高不会被击穿处于开路状态。熔断型电阻R1的另一端连接复合型PTC热敏电阻R2的第一引脚1。其内部PTC芯片3通过焊锡与压敏芯片4相连接，压敏芯片4的另一面通过第二脚2引出连接市电N线。由于低压压敏芯片的电压仍高于市电220Vac，也不会动作处于开路状态。复合型PTC热敏电阻R2通过第一引脚2连接普通绕线电阻R3的一端，R3的另一端连接输出滤波电容C1的一端，C1的另一端连接N线和复合型PTC热敏电阻R2的第二引脚2，电容C1的两端分别连接负载电路的输入两端。市电输入启动，电流从L线，经过熔断型电阻R1、普通绕线电阻R3流过电容C1和负载电路，电容C1充电后断路，再经N线流入外部市电，因此，正常运行时，输入市电仅通过串联的电阻R1和R3，给负载电路供电。

当雷击浪涌发生时，压敏电阻RV1被击穿后钳位残压峰值至Uab，极大的消耗浪涌能量。优选的，熔断型电阻R1的阻值大，R1一端连接压敏RV1，另一端连接复合PTC热敏电阻R2的PTC芯片3，优选的PTC芯片3的阻值小，复合PTC热敏电阻R2的压敏芯片4击穿，其压敏电压值低于Uab，残压Uab再次击穿压敏芯片4，压敏芯片4钳位电压至Udb，电流流过电阻R1和PTC芯片3并产生压降Uad，由于电阻R1比R2的PTC大很多，压敏芯片瞬间温升不足以加热PTC芯片，因此PTC芯片分压Ucd小，复合PTC热敏电阻R2的第一引脚1和第二引脚2之间的残压为：Ucb＝Ucd+Udb。所述复合PTC热敏电阻的第一引脚1连接普通绕线电阻R3的一端，R3的另一端连接输出滤波电容C1的一端，C1的另一端连接复合PTC热敏电阻R2的第2引脚。由于雷击浪涌发生后，电容C1能够快速吸收浪涌电流，产生的电流流过电阻R3，绕线电阻R3产生压降Uce且不会损坏。负载电路的输入分别连接电容C1的两端，经过三级电路浪涌吸收后残压值为：Ueb＝Ucb-Uce。负载电路中抗耐压强度大大降低，选型容易，设计简单，成本更低，性能更加可靠。

当市电由于接地故障或相线之间故障，该工频市电220Vac提高至二倍压即440Vac甚至更高。如图4所示，当市电输入工频高压，压敏电阻RV1压敏电压值高不会击穿，而复合型PTC热敏电阻R2中的压敏芯片4压敏电压低，会被击穿并持续发热温度骤升，与压敏芯片4焊接的正温度系数的PTC芯片3受热后阻值增大，PTC芯片两端分得电压后功率增加自身发热，因此PTC芯片3的阻值不断增加后达到平衡，最终其电阻值可到达几兆欧姆，分压Ucd几乎等于市电输入，而其耐工频高压能力强，保护压敏芯片4不受损坏。在所述过程中压敏芯片不会造成芯片故障损坏。由于电阻R1和R3的存在，根据负载电流能够产生相应的压降，负载电路输入两端电压还会降低。

当负载电路故障时出现短路状态时，电流从市电L流过熔断型电阻R1、普通绕线电阻R2、负载电路至市电N线，电阻R1的电流变大，功率增加并发热熔断并断开，外部市电L和N线之间不能形成回路，保证外部市电的稳定运行。

综上所述，本实用新型主要采取以下几方面技术和措施，解决过压过流问题。

1、通过压敏钳位、分压限流和RC充电电路三级电路逐级吸收雷击浪涌能力，能够将雷击浪涌有效降低残压，保护负载电路不受损坏，结构简单、成本低，提高负载电路用电可靠性。

2、根据外部输入工频高压的工作特点，设计并充分利用复合型PTC热敏电阻特性，内部压敏芯片动作击穿温度骤升，加热同包封内热敏，利用PTC特性阻值急剧增大分压，进而保护压敏芯片不受损坏，解决了低压敏芯片故障问题。

3、通过利用熔断型电阻特性，在不占用任何空间位置情况下，及时断开短路故障的负载电路，保护前级外部市电供电，具备过流保护和双向保护特性，提高系统稳定性。

最后需要说明的是：以上仅为本实用新型优选实例，其内容不限于实施例所列举，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员而言，可以对实施例所记载的多个技术方案修改、等同替换或改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。反在本实用新型精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，包括第一级压敏钳位电路、第二级分压限流电路和第三级RC充电电路，其特征在于：所述第一级压敏钳位电路包括压敏RV1，并接外部市电L和N线之间；

所述第二级分压限流电路包括熔断型电阻R1和复合型PTC热敏电阻R2，市电L线连接R1的一端，R1的另一端连接R2的第一引脚(1)，市电N线连接R2的第二引脚(2)；所述的第二级分压限流电路电性连接在第一级压敏钳位电路和第三级RC充电电路之间；

所述第三级RC充电电路包括绕线电阻R3和安规电容C1，电阻R2的第一引脚(1)连接R3的一端，R3的另一端连接电容C1的一端，N线连接C1的另一端，负载电路并接在电容C1的两端。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，其特征在于，第二级分压限流电路，包括熔断型电阻R1和复合型PTC热敏电阻R2，所述的复合型PTC热敏电阻R2，是由正温度系数的PTC芯片(3)和压敏芯片(4)构成，并封装在一个环氧树脂包封层的两端器件，PTC芯片(3)的一面电极通过第一引脚（1）引出，另一面通过焊锡与压敏芯片(4)的一面连接在一起，压敏芯片(4)的另一面通过第二引脚(2)引出，电阻R1的一端连接市电L，另一端连接复合型PTC热敏电阻R2的第一引脚(1)，市电N线连接复合型PTC热敏电阻R2的第二引脚(2)。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，其特征在于，第三级RC充电电路，包括绕线电阻R3和安规电容C1，电阻R3的一端连接复合型PTC热敏电阻R2的第一引脚(1)，电阻R3的另一端连接电容C1的一端，N线连接C1的另一端，负载电路并接在电容C1的两端。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的防雷耐压过流保护电路，其特征在于，负载电路不仅限于两端口后级电路，还包括元器件。

Images