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一種多層放電間隙型電涌保護器.pdf

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一種 多層 放電 間隙 型電涌 保護
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摘要
申請專利號:

CN201210030440.2

申請日:

2012.02.10

公開號:

CN102545196B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||專利申請權的轉移IPC(主分類):H02H 9/06變更事項:申請人變更前權利人:楊國華變更后權利人:四川中光防雷科技股份有限公司變更事項:地址變更前權利人:610051 四川省成都市建設北路三段2號龍湖天街三千集a座2202室變更后權利人:611731 四川省成都市高新區西部園區天宇路19號登記生效日:20130301|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101322548543IPC(主分類):H02H 9/06專利申請號:2012100304402申請日:20120210|||公開
IPC分類號: H02H9/06 主分類號: H02H9/06
申請人: 四川中光防雷科技股份有限公司
發明人: 代德志; 劉同書; 阮建中; 楊國華
地址: 611731 四川省成都市高新區西部園區天宇路19號
優先權:
專利代理機構: 成都科海專利事務有限責任公司 51202 代理人: 黃幼陵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210030440.2

授權公告號:

102545196B|||||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2013.03.27|||2012.09.05|||2012.07.04

法律狀態類型:

授權|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種多層放電間隙型電涌保護器,適用于交流或直流電路的過電壓保護,包括n個放電隙和n-1條觸發電路,所述n為≥2的整數,n個放電隙串聯連接構成過電壓泄放電路,所述過電壓泄放電路兩端設有連接端子,用于連接被保護的交流或直流電路,n-1條觸發電路中的每一條的一端分別與對應的放電隙之間的導電件連接,它們的另一端連接在一起并與第一個放電隙F1外端部連接,各條觸發電路的結構相同,均為由電容器和電阻器并聯構成的RC電路。

權利要求書

1.一種多層放電間隙型電涌保護器,包括n個放電隙和n-1條觸發電路,所述n為≥2
的整數,n個放電隙串聯連接構成過電壓泄放電路,所述過電壓泄放電路兩端設有連接端子,
用于連接被保護的交流或直流電路,n-1條觸發電路中的每一條觸發電路的一端分別與對應
的放電隙之間的導電件連接,它們的另一端連接在一起并與第一個放電隙(F1)外端部連接,
其特征在于各條觸發電路的結構相同,均為由電容器和電阻器并聯構成的RC電路。
2.根據權利要求1所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所述RC電路的時間常
數的3倍或4倍或5倍或6倍應小于兩次雷擊之間的間隔時間。
3.根據權利要求2所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所述RC電路中,電容
器的電容量為100PF~100nF,電阻器的電阻值為10kΩ~200MΩ。
4.根據權利要求3所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所述RC電路中,電容
器的電容量為500PF~3nF,電阻器的電阻值為500kΩ~20MΩ。
5.根據權利要求1至4中任一權利要求所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于設
置有電流保險器,所述電流保險器的一端連接在第一個放電隙(F1)外端部,其另一端連接
在各條觸發電路的公共端。
6.根據權利要求5所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于設置有指示電路,所述
指示電路的一端連接在最末一個放電隙(Fn)外端部,其另一端連接在各條觸發電路的公共
端,或所述指示電路的一端連接在最末一個放電隙(Fn)外端部,其另一端連接在第一個放
電隙(F1)外端部。
7.根據權利要求1至4中任一權利要求所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所
述放電隙為開放式結構或密封式結構。
8.根據權利要求7所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所述開放式結構的放電
隙由n+1個電極片和相鄰兩電極片之間放置的絕緣環狀墊片組成。
9.根據權利要求7所述多層放電間隙型電涌保護器,其特征在于所述密封式結構的放電
隙由n+1個電極片和n個密封容器組成,所述電極片位于密封容器內且由密封容器固定。

說明書

一種多層放電間隙型電涌保護器

技術領域

本發明屬于抑制過電壓的電涌保護器,特別涉及一種多層放電間隙型電涌保護器,主要
用于抑制雷電過電壓,使各類通訊基站、變電站、電力電子設備免遭直擊雷或雷電感應的破
壞。

背景技術

授權公告號為CN?100530868C的專利公開了一種高效層疊式石墨放電隙裝置,包括N+1
個放電隙、N個電容值相同的電容構成的π形連接電容組,各放電隙串聯連接,第一個放電
隙F1與火線連接,最末一個放電隙FN+1接地,π形連接電容組中各電容的一端與兩放電隙之
間的導電件連接,另一端接地。該裝置是一種多層放電間隙型電涌保護器,各觸發電路均僅
由電容器構成。雷擊閃電持續平均3~4次沖擊,沖擊的時間間隔為10~250ms,典型間隔時
間為50ms,在雷電的過電壓沖擊下,其觸發電路中的電容器在觸發過程中會被充入電荷,而
僅由電容器構成的觸發電路,由于電荷沒有良好的泄放通道,不能在雷電沖擊的間隔時間內
充分泄放,故存在殘余電荷影響電涌保護器的下一次觸發,造成電涌保護器點火電壓升高和
工作不穩定。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種改進的多層放電間隙型電涌保護器,
以便使觸發電路中被充入的電荷在雷電沖擊的間隔時間內充分泄放,提高電涌保護器工作的
穩定性。

本發明的技術方案:對現有多層放電間隙型電涌保護器的觸發電路進行改進,將所述觸
發電路設計成阻容電路。

本發明所述多層放電間隙型電涌保護器適用于交流或直流電路的過電壓保護,包括n個
放電隙和n-1條觸發電路,所述n為≥2的整數,n個放電隙串聯連接構成過電壓泄放電路,
所述過電壓泄放電路兩端設有連接端子,用于連接被保護的交流或直流電路,n-1條觸發電
路中的每一條觸發電路的一端分別與對應的放電隙之間的導電件連接,它們的另一端連接在
一起并與第一個放電隙F1外端部連接,各條觸發電路的結構相同,均為由電容器和電阻器并
聯構成的RC電路。

為了保證觸發電路中被充入的電荷在雷電沖擊的間隔時間內充分泄放,所述RC電路的
時間常數的3倍或4倍或5倍或6倍應小于兩次雷擊之間的間隔時間。

本發明所述多層放電間隙型電涌保護器,其RC電路中,電容器的電容量為100PF~100nF,
優選500PF~3nF,耐受電壓為100V~10kV,電阻器的電阻值為10kΩ~200MΩ,優選500kΩ
~20MΩ,功率為1/8W~10W。

為了進行過流保護,本發明所述多層放電間隙型電涌保護器設置有電流保險器,所述電
流保險器的一端連接在第一個放電隙F1外端部,其另一端連接在各條觸發電路的公共端。

為了顯示所述多層放電間隙型電涌保護器的工作狀態,設置了指示電路,所述指示電路
的一端連接在最末一個放電隙Fn外端部,其另一端連接在各條觸發電路的公共端,或指示電
路的一端連接在最末一個放電隙Fn外端部,其另一端連接在第一個放電隙F1外端部。

本發明所述多層放電間隙型電涌保護器,其放電隙為開放式結構或密封式結構。所述開
放式結構的放電隙由n+1個電極片和相鄰兩電極片之間放置的絕緣環狀墊片組成;電極片為
正方形或圓形或腰形或橢圓形,以及其它適于使用的形狀,絕緣環狀墊片與電極片的形狀匹
配,同樣為正方形環或圓環或腰形環或橢圓形環,以及其它適于使用的環形。所述密封式結
構的放電隙由n+1個電極片和n個密封容器組成,所述電極片位于密封容器內且由密封容器
固定。

組成放電隙的電極片由石墨、銅鎢合金或其他耐高溫導電復合材料制成,電極片之間的
間距為0.1毫米~0.6毫米。絕緣環狀墊片用聚四氟乙稀、云母或其他耐高溫絕緣材料制作。

本發明所述多層放電間隙型電涌保護器工作原理:

雷電來時,若電涌電壓超過放間隙的擊穿電壓,各級放間隙依次被擊穿后形成通路,阻
抗很小,因而快速泄放電涌過電壓能量,抑制過電壓;在各級放間隙依次被擊穿的同時,與
各級放間隙組配的觸發電路的電容器兩端瞬時充電,充電后電容電壓迅速升高,所述電容器
在觸發過程中被充入的電荷由兩端并聯的電阻器在雷電沖擊的間隔時間內充分泄放,不會存
在殘余電荷對再次觸發造成影響,因而當雷電產生的過電壓再次到來時,觸發電路能夠穩定
的輔助放電隙再次點火。

本發明具有以下有益效果:

1、由于本發明所述多層放電間隙型電涌保護器中的觸發電路為電容器和電阻器并聯構成
的RC電路,因而在觸發過程中電容器被充入的電荷可由電阻器在雷電沖擊的間隔時間內充
分泄放,不會存在殘余電荷對再次觸發造成影響,當雷電產生的過電壓再次到來時,電涌保
護器點火電壓低,啟動放電穩定,能更好的適用于雷電過電壓環境,對各類電子、電氣設備
起到保護作用。

2、本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的觸發電路結構簡單,便于制作,與現有多層
放電間隙型電涌保護器相比,具有更高的性價比。

3、觸發電路中電容器電容量和電阻器電阻值的優選,能保證觸發過程中電容器被充入的
電荷可由電阻器在雷電沖擊的間隔時間內充分泄放。

4、放電隙為開放式結構或密封式結構,可用于不同環境中的電子、電氣設備的防雷,增
強多層放電間隙型電涌保護器的適應性。

5、由于設置了電流保險器,若觸發電路電流過大、溫度過高,電流保險器的保險絲則會
被熔斷,可實現過流保護。

6、由于設置了指示電路,可顯示本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的工作狀態,便
于及時發現問題。

附圖說明

圖1是本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的一種基本電路結構原理圖;

圖2是本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的又一種基本電路結構原理圖,設置有電
流保險器;

圖3是實施例1中的多層放電間隙型電涌保護器的電路結構原理圖;

圖4是實施例2中的多層放電間隙型電涌保護器的電路結構原理圖;

圖5是實施例3中的多層放電間隙型電涌保護器的電路結構原理圖;

圖6是實施例4中的多層放電間隙型電涌保護器的電路結構原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖通過實施例對本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的結構作進一步說
明。

本發明所述多層放電間隙型電涌保護器的基本電路結構如圖1所示。在圖1中,F1~Fn
為n個放電隙,C1~Cn-1為n-1條觸發電路中的電容器,R1~Rn-1為n-1條觸發電路中的電
阻器,所述n為≥2的整數。每個放電隙有兩個電極,n個放電間隙串聯連接構成電涌保護器
的過電壓泄放電路。所述過電壓泄放電路有兩個端子,連接第一個放電隙F1外端部的端子定
義為A端子;連接最末一個放電隙Fn外端部的端子定義為B端子。A端子和B端子并聯于
被保護電路中的兩條線路之間。各條觸發電路的結構相同,均為由電容器和電阻器并聯構成
的RC電路;各條觸發電路的一端分別與對應的放電隙之間的導電件連接,它們的另一端連
接在一起并與第一個放電隙F1外端部連接。

圖2所示電路結構原理圖在圖1的基礎上增加了電流保險器FU1,所述電流保險器FU1
的一端連接在與A端子連接的第一個放電隙F1外端部,其另一端連接在各條觸發電路的公共
端,以實現過流保護。

實施例1

本實施例中,多層放電間隙型電涌保護器應用于交流電路的過電壓保護,電涌保護器的
電路結構如圖3所示,由11個石墨放電隙F1~F11、10條觸發電路、電流保險器FU1和指示
電路構成。各石墨放電隙串聯連接,其中,連接第一個石墨放電隙F1外端部的端子與火線連
接,連接最末一個石墨放電隙F11外端部的端子與零線或地線連接。各條觸發電路的結構相
同,均為由電容器和電阻器并聯構成的RC電路;C1、R1并聯構成的第1條觸發電路的一
端與連接石墨放電隙F1、F2的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接;C2、
R2并聯構成的第2條觸發電路的一端與連接石墨放電隙F2、F3的導電件連接,其另一端接
電流保險器FU1后與火線連接;……,以此類推,C10、R10并聯構成的第10條觸發電路的
一端與連接石墨放電隙F10、F11的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接
(見圖3)。指示電路由電流保險器FU2、限流電感L1、限流電阻R11、保護二極管VD1、保
護二極管VD2、發光二極管HL1、泄放電阻R12和降壓電容C11構成;電流保險器FU2、限
流電感L1、限流電阻R11、保護二極管VD1、發光二極管HL1和降壓電容C11串聯連接,
保護二極管VD2并聯在保護二極管VD1和發光二極管HL1的兩端,泄放電阻R12與降壓電
容C11并聯連接構成RC電路;所述指示電路中,電流保險器FU2的一端連接在放電隙F11
外端部,降壓電容C11的一端連接在各條觸發電路的公共端(見圖3)。

上述各條觸發電路中,其電容器的電容量均為620PF、耐受電壓均為3kV,其電阻器的
電阻值均為3.0MΩ、功率均為1/4W。

本實施例中,石墨放電隙為開放式結構,由12個石墨電極片和相鄰兩電極片之間放置的
絕緣環狀墊片組成,所述石墨電極片為圓形,其厚度為1.8毫米,兩石墨電極片之間的間距
為0.25毫米,放置在各石墨放電隙的石墨電極片之間的絕緣環狀墊片為圓環形,用聚四氟乙
烯制作,其厚度為0.25毫米。上述電路中的電子元器件組裝在盒體內。

本實施例中,如果觸發電路短路,電流保險器FU1將熔斷,發光二極管HL1滅,指示電
涌保護器存在故障。

實施例2

本實施例中,多層放電間隙型電涌保護器應用于交流電路的過電壓保護,電涌保護器的
電路結構如圖4所示,由11個放電隙F1~F11、10條觸發電路和電流保險器FU1構成。所述
放電隙F1~F11為封閉式結構的氣體放電管,各放電隙串聯連接,其中,連接第一個放電隙
F1外端部的端子與火線連接,連接最末一個放電隙F11外端部的端子與零線或地線連接。各
條觸發電路的結構相同,均為由電容器和電阻器并聯構成的RC電路;C1、R1并聯構成的
第1條觸發電路的一端與連接氣體放電管構成的放電隙F1、F2的導電件連接,其另一端接電
流保險器FU1后與火線連接;C2、R2并聯構成的第2條觸發電路的一端與連接氣體放電管
構成的放電隙F2、F3的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接;……,以
此類推,C10、R10并聯構成的第10條觸發電路的一端與連接氣體放電管構成的放電隙F10、
F11的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接(見圖4)。

上述各條觸發電路中,其電容器的電容量均為680PF、耐受電壓均為3kV,其電阻器的
電阻值均為2.7MΩ、功率均為1/4W。

本實施例中,電子元器件組裝在盒體內。如果觸發電路短路,電流保險器FU1將熔斷,
起到過流保護的作用。

實施例3

本實施例中,多層放電間隙型電涌保護器應用于交流電路的過電壓保護,電涌保護器的
電路結構如圖5所示,由8個石墨放電隙F1~F8、7條觸發電路、電流保險器FU1和指示電
路構成。各石墨放電隙串聯連接,其中,連接第一個石墨放電隙F1外端部的端子與火線連接,
連接最末一個石墨放電隙F8外端部的端子與零線或地線連接。各條觸發電路的結構相同,均
為由電容器和電阻器并聯構成的RC電路;C1、R1并聯構成的第1條觸發電路的一端與連
接石墨放電隙F1、F2的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接;C2、R2并
聯構成的第2條觸發電路的一端與連接石墨放電隙F2、F3的導電件連接,其另一端接電流保
險器FU1后與火線連接;……,以此類推,C7、R7并聯構成的第7條觸發電路的一端與連
接石墨放電隙F7、F8的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與火線連接(見圖5)。
指示電路由電流保險器FU2、限流電感L1、限流電感L2、限流電阻R11、限流電阻R13、保
護二極管VD1、保護二極管VD2、發光二極管HL1、泄放電阻R12和降壓電容C11構成;
電流保險器FU2的一端連接在放電隙F8外端部,另一端與限流電感L1、限流電阻R11、降
壓電容C11、限流電阻R13、限流電感L2、發光二極管HL1、保護二極管VD1串聯連接后
連接在放電隙F1外端部,降壓電容C11和限流電阻R13之間的連接點連接在各條觸發電路
的公共端,泄放電阻R12與降壓電容C11并聯連接構成RC電路,保護二極管VD2并聯在保
護二極管VD1和發光二極管HL1的兩端(見圖5)。

上述各條觸發電路中,其電容器的電容量均為750PF、耐受電壓均為3kV,其電阻器的
電阻值均為2.4MΩ、功率均為1/4W。

本實施例中,石墨放電隙為開放式結構,由9個石墨電極片和相鄰兩電極片之間放置的
絕緣環狀墊片組成,所述石墨電極片為圓形,其厚度為2.0毫米,兩石墨電極片之間的間距
為0.40毫米,放置在各石墨放電隙的石墨電極片之間的絕緣環狀墊片為圓環形,用聚四氟乙
烯制作,其厚度為0.40毫米。上述電路中的電子元器件組裝在盒體內。

本實施例中,如果觸發電路短路,電流保險器FU1將熔斷,發光二極管HL1亮,指示電
涌保護器存在故障。

實施例4

本實施例中,多層放電間隙型電涌保護器應用于直流電路的過電壓保護,電涌保護器的
電路結構如圖6所示,由8個銅鎢合金放電隙F1~F8、7條觸發電路和電流保險器FU1構成。
各銅鎢合金放電隙串聯連接,其中,連接第一個銅鎢合金放電隙F1外端部的端子與V+連接,
連接最末一個銅鎢合金放電隙F8外端部的端子與V-連接。各條觸發電路的結構相同,均為
由電容器和電阻器并聯構成的RC電路;C1、R1并聯構成的第1條觸發電路的一端與連接
銅鎢合金放電隙F1、F2的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與V+連接;C2、R2
并聯構成的第2條觸發電路的一端與連接銅鎢合金放電隙F2、F3的導電件連接,其另一端接
電流保險器FU1后與V+連接;......,以此類推,C7、R7并聯構成的第7條觸發電路的一端
與連接銅鎢合金放電隙F7、F8的導電件連接,其另一端接電流保險器FU1后與V+連接(見
圖6)。

上述各條觸發電路中,其電容器的電容量均為1.1nF、耐受電壓均為3kV,其電阻器的電
阻值均為1.8MΩ、功率均為1/4W。

本實施例中,銅鎢合金放電隙為開放式結構,由9個銅鎢合金電極片和相鄰兩電極片之
間放置的絕緣環狀墊片組成,所述銅鎢合金電極片為正方形,其厚度為2.2毫米,兩銅鎢合
金電極片之間的間距為0.50毫米,放置在各銅鎢合金放電隙的銅鎢合金電極片之間的絕緣環
狀墊片為正方形環,用陶瓷制作,其厚度為0.50毫米。上述電路中的電子元器件組裝在盒體
內。

本實施例中,如果觸發電路短路,電流保險器FU1將熔斷,起到過流保護的作用。

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