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CN104662760A - 过电压保护的触发电路设计 - Google Patents

过电压保护的触发电路设计 Download PDF

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CN104662760A
CN104662760A CN201280075986.8A CN201280075986A CN104662760A CN 104662760 A CN104662760 A CN 104662760A CN 201280075986 A CN201280075986 A CN 201280075986A CN 104662760 A CN104662760 A CN 104662760A
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瓦茨拉夫克诺博
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Sha Erteke Co Ltd
Saltek sro
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Sha Erteke Co Ltd
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Abstract

一种过电压保护的触发电路(1)设计，其通过三极连接于该过电压保护的一火花隙(4)，该火花隙(4)具有一第一输入端子(2)及一第二输入端子(3)，其结构包含该火花隙(4)具有串连至一第一压敏电阻(8)以及一变压器(13)的一次级线圈(14)的一端的一辅助电极(7)，且该次级线圈(14)的另一端连接于该火花隙(4)的一第二主要电极(6)以及该第二输入端子(3)，而该变压器(13)的一初级线圈(15)的一端串连至一气体放电管(10)、一第二压敏电阻(9)、一电阻(11)以及一电容(12)，并连接至该变压器(13)的初级线圈(15)的另一端，该初级线圈(15)的另一端亦连接至该第二输入端子(3)，且将该第二压敏电阻(9)连接至该电阻(11)的交接点，连结至将该第一输入端子(2)连接至该火花隙(4)的第一主要电极(5)的交接点的连结上。过电压保护触发电路1的较佳设计在于，一热感断路器(17)经热耦合(16)连接至该第二压敏电阻(9)，其方式是可通过串连至该第二压敏电阻(9)，或连接至将该第二压敏电子(9)连接至该电阻(11)的交接点与将该第一输入端子(2)连接至该火花隙(4)的第一主要电极(5)的交接点之间的连结上，或者该热感断路器(17)连接于该变压器(13)的初级线圈(15)以及该气体放电管(10)之间。

Description

过电压保护的触发电路设计
技术领域
本发明是关于过电压保护的触发电路设计，意指减少受保护配电系统过电压现象的电力保护电路
背景技术
对于过电压保护的触发电路设计而言，现有技术是借助一气体放电管搭配一过电压脉冲直接刺激变压器初级线圈，此设计相当简单，然而，其正确运作是基于过电压的脉冲升高，故电压脉冲升高现象较低时则为其不利条件，举例而言，当电压导出与时间导出比率低时，火花隙的辅助电极不会启动，且火花隙的第一主要电极与第二主要电极间的放电不会产生火花，此为过电压保护设计无法正确运作的原因。
此缺点可借助其他现有的过变压保护触发电路设计来加以改善，其中包含一电容分压器及一气体放电管。例如GB1076679「直流电路的触发火花隙式浪涌闭电器改良」所揭露较为复杂的技术设计，其具有一电容分压器；较为简单的技术设计如US6111740所揭露的「过电压保护系统及用于过电压保护系统的过电压保护元件」。该等设计的问题在于电流流经过电压保护触发电路时的震荡性质，于震荡电流经由零电压流经变压器的次级线圈时，第一主要电极或第二主要电极与辅助电极间的放电可能消失；于此，火花隙的第一主要电极集第二主要电极之间的放电可能无法启动，致使过电压保护的保护功能无法作用。除了电容分压器之外，亦可使用具有半导体电压限制元件的分压器，例如US4683514所揭露的「浪涌电压保护电路配置」。
另一种过电压保护触发电路的设计，如FR2902579所揭露，「电力设施保护设备，例如浪涌抑制器，其具有自阻断状态至流通状态通过火花隙的触发单元，其中火花隙与电流循环相反，且火花隙可允许故障电流于支路中流通。」或如US2003/0007303所揭露，「用以排除因过电压造成可导致损坏性干扰的经抗压封装气隙配置」，其利用结合压敏电阻与电容的综合式分压器解决上述问题。此过电压保护触发电路的设计于某程度上克服前述设计的缺点，然而，流经过电压保护触发电路的电流仍具有震荡性质，仍可能造成火花隙的第一主要电极及第二主要电极间的放电消失，导致过电压保护的保护功能无法作用。
发明内容
前述问题可大幅借助过电压保护触发电路的设计解决，其连接至过电压保护火花隙的三极，并具有第一输入端子以及第二输入端子，其构造在于火花隙的一辅助电极串联至第一压敏电阻及变压器次级线圈的一端，另一端连接至火花隙的第二主要电极以及第二输入端子，而变压器初级线圈的一端串联至气体放电管、第二压敏电阻、电阻及电容，并连接至变压器初级线圈的另一端，并连接至第二输入端子，而将第二压敏电阻与电阻连接的交接点，与将第一输入端子与火花隙第一主要电极连接的交接点相互连接。
该过电压保护包含一火花隙，其具有一第一主要电极，一第二主要电极，以及一使该第一电极及第二电极间更容易产生崩溃的辅助电极，此为该过电压保护触发电路的设计要旨。
此般过电压保护触发电路的设计优点在于，基于过电压保护触发电路的功能性部分提供更加的触发能力，而其设置于变压器的初级侧。
为了确保过电压保护触发电路的设计可安全运作，该热感断路器经热耦合连接至一第二压敏电阻，其可通过串连至该第二压敏电阻，抑或连接至将该第二压敏电阻连接至该电阻的交接点以及将该第一输入端子连接至该火花隙一第一主要电极的连接点之间的连结上，或者，该热感断路器连接于变压器该初级线圈与该气体放电管之间。
上述该过电压保护触发电路的优点可借助一热感断路器加以延伸，使该过电压保护触发电路可于第二压敏电阻产生热过载且过度高温或过度加热的状态下，自受保护配电系统断路，避免其受到损害或于整体过电压保护受损的情况下受到后续损害。
附图说明
本发明可借助图式更清楚揭露，其中
图1显示该过电压保护的火花隙方块图，其具有该第一输入端子及该第二输入端子，连接至该触发电路的三极。
图2显示该过电压保护的火花隙以及触发电路构造图。
图3显示该过电压保护的火花隙以及触发电路构造图，其具有经热耦合连接至该第二压敏电阻，且同时连接于该第二压敏电阻以及将该第一输入端子连接至该电阻的交接点的一热感断路器。
图4显示该过电压保护的火花隙以及触发电路构造图，其具有经热耦合连接至该第二压敏电阻，且同时连接于该气体放电管及第二压敏电阻间的一热感断路器。
图5显示显示该过电压保护的火花隙以及触发电路构造图，其具有经热耦合连接至该第二压敏电阻，且同时连接于将该第二压敏电阻连接至该电阻的交接点以及将该第一输入端子连接至该火花隙一第一主要电极的连接点之间的连结上的一热感断路器。
图6显示该过电压保护的火花隙以及触发电路构造图，其具有经热耦合连接至该第二压敏电阻，且同时连接于该初级线圈以及气体放电管之间的一热感断路器。
符号列表
1     触发电路
2     第一输入端子
3     第一输入端子
4     火花隙
5     第一主要电极
6     第二主要电极
7     辅助电极
8     第一压敏电阻
9     第二压敏电阻
10    气体放电管
11    电阻
12    电容
13    变压器
14    次级线圈
15    初级线圈
16    热耦合
17    热感断路器。
具体实施方式
如图1所示的过电压保护包含该过电压保护的一火花隙4，其具有一第一输入端子2，以及一第二输入端子3，连接于该过电压保护的一触发电路1。
图2所示该过电压保护触发电路1的基本设计包含该火花隙4的一辅助电极7，串连于一第一压敏电阻8以及一变压器13次级线圈14的一端，该次级线圈14的另一端连接至该火花隙4的一第二主要电极6以及该第二输入端子3，而变压器13初级线圈15的一端串联至气体放电管10、第二压敏电阻9、电阻11及电容12，并连接至变压器13初级线圈15的另一端，并连接至第二输入端子3，而将第二压敏电阻9与电阻11连接的交接点，与将第一输入端子2与火花隙4第一主要电极5连接的交接点相互连接。
该电阻11的电阻量至少是该变压器13初级线圈15感应系数平方根以及电容12电容量的两倍。
该过电压保护触发电路1的较佳线圈是具有经热耦合16与该第二压敏电阻9连接的一热感断路器17，于此最简单实施例中，该热感断路器17可实施为一热熔丝。
如图3所示该过电压保护触发电路1的较佳设计是具有一热感断路器17，经热耦合16连接于第二压敏电阻9，并同时连接于第二压敏电阻9以及将第一输入端子2连接至该电阻11的交接点。
如图4所示该过电压保护触发电路1的较佳设计是具有一热感断路器17，经热耦合16连接于第二压敏电阻9，并同时连接于气体放电管10以及第二压敏电阻9之间。
如图5所示该过电压保护触发电路1的较佳设计是具有一热感断路器17，经热耦合16连接于该第二压敏电阻9，并同时连接于该第二压敏电阻9连接至该电阻11的交接点以及将该第一输入端子2连接至该火花隙4第一主要电极5的连接点之间的连结上
如图6所示该过电压保护触发电路1的较佳设计是具有一热感断路器17，经热耦合16连接于第二压敏电阻9，并同时连接于变压器13的初级线圈15以及气体放电管10之间。
如图2所示该过电压保护触发电路1的基本设计，立基于在无过电压现象的状态下，调整第一输入端子2及第二输入端子3之间受保护配电系统的电压，于此不足以使该气体放电管10产生火花，其中该气体放电管10通过第二压敏电阻9连接于第一输入端子2，亦通过变压器13的初级线圈15连接至第二输入端子3。当第一输入端子2及第二输入端子3间产生脉冲过电压时，气体放电管10点火，第二压敏电阻9电阻值会大幅下降，而流经变压器13初级线圈15的电流脉冲将于次级线圈14中引起高电压，其进一步流经第一压敏电阻8至辅助电极7，接着，该放电将于辅助电极7与火花隙4的第一主要电极5或第二主要电极6产生火花。第一压敏电阻8借助表现出电阻量的大幅下降以维持放电，借此，火花隙4的第一主要电极5及第二主要电极6之间的空间离子化的结果，使该放电可于火花隙4的第一主要电极5及第二主要电极6之间产生火花。由于火花隙4的第一主要电极5及第二主要电极6之间的电压下降，流经辅助电极7的电流亦为降低，第一压敏电阻8的电阻量将大幅上升，回到初始状态。来自经充电电容12的放电电流促使流经变压器13初级线圈15的电流脉冲产生初始上升，尔后于二级线圈14中所引发的电流也将上升，并改善辅助电极7的激发效果或离子化效果的可靠度。通过电阻11充电的电容12将短暂过电压脉冲结合其于第一输入端子2及第二输入端子3间的电容量，其应不足以使气体放电管10产生火花，故亦不足以使火花隙4的第一主要电极5及第二主要电极6之间产生火花，因此，可确保即使发生一连串较短过电压脉冲的情况下，仍可维持其保护作用。电阻11抑制流经过电压保护触发电路1的电流所具有的震荡性质，其是由于变压器13初级线圈15的导性所体现的共振电路以及电容12的电容量的缘故。图3至图6所示过电压保护触发电路1设计的较佳实施例，是以一热感断路器17所配合，其可于热过载及过度高温或使第二压敏电阻9过度加热的状态下，使过电压保护的触发电路1得以断路。
该过电压保护的触发电路1，亦可于将第二压敏电阻9以及气体放电管10，以及/或电阻11以及电容12等电路元件，以与图2至图6所示的相反顺序依序配置以发挥相同作用。
业界实施
本发明所提供过电压保护的触发电路设计，可用于具有过电压风险的配电系统运用装置中，与现有技术不同，本发明具有更加的触发能力，且由于具有热感断路器，可避免整体过电压保护所受的损害造成进一步危害。

Claims (2)

1.一种过电压保护的触发电路（1）设计，其通过三极连接于该过电压保护的一火花隙（4），该火花隙（4）具有一第一输入端子（2）及一第二输入端子3，其特征在于：
该火花隙（4）具有串连至一第一压敏电阻8以及一变压器（13）的一次级线圈（14）的一端的一辅助电极（7），且该次级线圈（14）的另一端连接于该火花隙（4）的一第二主要电极（6）以及该第二输入端子（3），而该变压器（13）的一初级线圈（15）的一端串连至一气体放电管（10）、一第二压敏电阻（9）、一电阻（11）以及一电容（12），并连接至该变压器（13）的初级线圈（15）的另一端，该初级线圈（15）的另一端亦连接至该第二输入端子（3），且将该第二压敏电阻（9）连接至该电阻（11）的交接点，连结至将该第一输入端子（2）连接至该火花隙（4）的第一主要电极（5）的交接点的连结上。
2.如权利要求1所述的过电压保护的触发电路（1）设计，其中一热感断路器（17）经热耦合（16）连接至该第二压敏电阻（9），其方式是可通过串连至该第二压敏电阻（9），或连接至将该第二压敏电阻（9）连接至该电阻（11）的交接点与将该第一输入端子（2）连接至该火花隙（4）的第一主要电极（5）的交接点之间的连结上，或者该热感断路器（17）连接于该变压器（13）的初级线圈（15）以及该气体放电管（10）之间。
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