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CN117080028B - 具有灭弧功能的电涌抑制装置 - Google Patents

具有灭弧功能的电涌抑制装置 Download PDF

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CN117080028B CN202311226366.6A CN202311226366A CN117080028B CN 117080028 B CN117080028 B CN 117080028B CN 202311226366 A CN202311226366 A CN 202311226366A CN 117080028 B CN117080028 B CN 117080028B
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H73/02Details
    • H01H73/18Means for extinguishing or suppressing arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

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Abstract

本发明公开了一种具有灭弧功能的电涌抑制装置,包括非导电隔离器,其包括驱动部和隔离部,隔离部嵌入在驱动部的驱动臂中,并且包括阻挡元件以及隔弧元件,所述阻挡元件与所述隔弧元件分离且能够相对运动。在第一位置,隔弧元件偏压所述阻挡元件,在第二位置,阻挡元件与隔弧元件分离。本发明将隔离部巧妙地设计在驱动臂之内,使得反应灵敏,隔弧时间短,极大地提高了电涌抑制装置整体的可靠性和安全性。

Description

具有灭弧功能的电涌抑制装置
技术领域
本发明涉及用于电路保护的电涌保护器,特别涉及具有灭弧功能的电涌抑制装置。
背景技术
电涌抑制装置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电涌电流或者电压时,电涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免电涌对回路中其他设备的损害。
电涌抑制装置通常包括一个或多个金属氧化物压敏电阻器(MOV),通常连接于相线和地线(或中性线)之间,用来泄放出现在线路上的电压浪涌能量。MOV是一种非线性电子装置,在工作过程中,可能受到各种外加应力,例如温度应力或暂时过压力应力等。当MOV遭受过应力时,即超过MOV的额定值时,MOV劣化,导致泄漏电流增大,往往会发热,也可能发生热击穿短路。MOV的发热导致电涌抑制装置的温度升高,当温度达到它周围的可燃材料(例如环氧树脂涂覆层或塑料外壳)的燃点时,可能会引起火灾。
为降低电涌抑制装置着火的风险,出现了对MOV采取热保护器的设计。虽然这种热保护器能够一定条件下把失效了的MOV从供电回路中脱离开来,在一定程度上,能够预防电涌抑制装置的着火。但是,不足之处在于,当热保护开关脱开前若MOV芯片已被击穿短路,在热保护器断开后形成的间隙之间就会产生电弧,此时的电弧电流等同电源系统的短路电流,普通的热保护器就很可能不能熄灭电弧。另一方面,即使当热保护器接点打开前MOV芯片未被击穿短路,当热保护器的接触MOV的电极与MOV表面上的电极之间的电压过高和/或形成的间隙之间距离过小时,在该间隙间仍可能产生电弧。因此,从电源来的故障电流仍能继续维持,电涌抑制装置仍有着火的危险。
发明内容
本发明的一个方面提供一种具有灭弧功能的电涌抑制装置,包括:
电压敏感元件,所述电压敏感元件具有预定的额定电压,当施加在所述电压敏感元件上的电压超过所述额定电压时,所述电压敏感元件的温度升高;
第一端子,所述第一端子的一端电连接至所述电压敏感元件的第一表面;
第二端子,包括固定部和与固定部通过热敏材料电连接的离去部,所述固定部电连接至所述电压敏感元件的第二表面;以及
非导电隔离器,所述非导电隔离器能够从第一位置移动至第二位置,在所述第一位置,所述非导电隔离器允许所述离去部和所述固定部电连接,在所述第二位置,所述离去部不与所述固定部电连接,
所述非导电隔离器包括驱动部和隔离部,所述驱动部包括驱动臂、位于驱动臂一端的枢轴和位于驱动臂另一端的第一弹性件,其中在所述第一位置,所述驱动臂在第一弹性件的作用下抵接离去部并施加作用力在离去部上以使其具有离开所述固定部的趋势,在所述第二位置,所述驱动臂使所述离去部与所述固定部物理分离;
所述驱动臂包括与所述第一弹性件邻接的第一部分、与所述枢轴邻接的第三部分以及位于所述第一部分和第三部分之间并与两者均相连的第二部分;
所述隔离部嵌入在所述驱动部的驱动臂中,并且包括嵌入在所述第二部分中的阻挡元件,以及嵌入在所述第三部分的隔弧元件,所述阻挡元件与所述隔弧元件分离且能够相对运动;并且
在所述第一位置,所述隔弧元件偏压所述阻挡元件,在所述第二位置,所述阻挡元件与所述隔弧元件分离,所述隔弧元件介于所述固定部和所述离去部之间并阻隔所述固定部和所述离去部。
在一些实施方式中,所述隔弧元件包括隔弧杆和第二弹性件,所述第二弹性件使隔弧杆偏压所述阻挡元件。
在一些实施方式中,所述阻挡元件包括第一阻挡臂,其与固定部的至少一部分相对;第二阻挡臂,其与第一阻挡臂平行并在第一位置时抵接并阻挡所述隔弧元件;以及连接所述第一阻挡臂和所述第二阻挡臂的连接臂。
在一些实施方式中,所述第一阻挡臂延伸以接触所述固定部。
在一些实施方式中,所述驱动臂的第二部分沿所述第一或第二阻挡臂的延伸方向包括第一挡板和间隔设置的第二挡板,所述第一档板在第一位置时抵接所述连接臂,所述第二挡板在第二位置时抵接所述连接臂。
在一些实施方式中,所述驱动臂包括由依次连接的第一边缘、第二边缘和第三边缘共同形成的凹部,所述凹部具有朝向所述固定部的开口,所述第一边缘抵接所述离去部,并且所述第二边缘与所述固定部相对。
在一些实施方式中,所述第三边缘具有与所述隔弧元件相对的缺口,所述隔弧元件能够移动通过所述缺口以位于所述固定部和所述离去部之间。
在一些实施方式中,所述隔弧元件的隔弧杆的延伸方向与所述固定部和离去部的接触界面延伸出的方向相同或平行。
在一些实施方式中,所述隔弧元件的隔弧杆的延伸方向与所述第二阻挡臂的延伸方向垂直。
在一些实施方式中,所述隔离部暴露于所述驱动臂的朝向电压敏感元件或远离电压敏感元件的表面。
本发明将隔离部巧妙地设计在驱动臂之内,使得一方面其与驱动臂联动,在固定部与离去部脱离瞬间即可到达脱离位置,另一方面将隔离杆与阻挡臂分离设置,使得反应灵敏,隔弧时间短,极大地提高了电涌抑制装置整体的可靠性和安全性。
附图说明
以下结合附图进一步描述本发明的各种实施方式,附图中显示的各零件仅为解释本发明而提供,因此是示意性的,不能被解释为对本发明的范围的限制。
图1展示了根据本发明的一个实施方式的电涌抑制装置的内部结构图,其中各元件处于第一位置。
图2展示了根据图1所示实施方式的电涌抑制装置的内部结构图,其中各元件处于第二位置。
图3展示了根据本发明的一个实施方式的电涌抑制装置的整体示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式及附图来描述本发明,要理解的是,这些具体实施方式仅是实施本发明的示例性方式,并且,在一个实施方式中阐述的一个或多个特征可以与另一个实施方式中阐述的一个或多个特征组合,形成包括来自不同实施方式的特征的组合的又一个实施方式,这些所有实施方式都是能够从本发明的公开内容中预期到的,属于本发明的保护范围。类似地,在一个图中显示的本发明的一个特征可与另一个图中的本发明的另一个特征组合,从而构成一个新的实施方式,这也属于本发明的保护范围。
图1和图2显示了本发明的一个示例性实施方式,其分别显示电涌抑制装置100的有效状态与失效状态。该电涌抑制装置通常为矩形,图中为清晰显示内部元件而省略了外壳30和底座40(如图3所示)。该电涌抑制装置100包括金属氧化物压敏电阻器(MOV),其具有预定的额定电压,当施加在MOV上的电压超过所述额定电压时,MOV的温度升高。在图1和图2中,MOV设于所示元件的背面,因此未被示出。
该电涌抑制装置100包括第一端子110和第二端子120。第一端子110和第二端子120的一端分别电连接至MOV的两个表面(在图中第一端子的一端连接至MOV的背面,第二端子的一端连接至MOV的正面),另一端分别连接至地线或中性线和相线。MOV能够感测所述相线和地线或中性线之间的压降。
如图2所示,第二端子120包括固定部122和离去部124。固定部122向内延伸,从而电连接至MOV的正面。在工作状态下(如图1所示),离去部124通过热敏材料(例如焊锡材料)与固定部122电连接。离去部124还与弹性的导电线材126相连。
电涌抑制装置100包括非导电隔离器20,该非导电隔离器20能够从图1所示的第一位置移动至图2的第二位置。在第一位置,非导电隔离器20允许离去部124和固定部122电连接,在第二位置,离去部124不与固定部122电连接。
根据本发明,非导电隔离器20包括驱动部210和隔离部220。驱动部210包括驱动臂212、位于驱动臂212一端的枢轴214和位于驱动臂212的另一端的第一弹性件216(例如弹簧216或其他弹性件),其中在图1所示的第一位置,驱动臂212在第一弹性件216的作用下抵接离去部124并施加作用力在离去部124上以使其具有离开所述固定部122的趋势,在图2所示的第二位置,所述驱动臂212使所述离去部124与所述固定部122物理分离。
根据本发明,驱动臂212包括与第一弹性件216邻接的第一部分211、与枢轴214邻接的第三部分215以及位于第一部分211和第三部分215之间并与两者均相连的第二部分213。
根据本发明,隔离部220嵌入在所述驱动部210的驱动臂212中,并且包括嵌入在所述第二部分213中的阻挡元件310,以及嵌入在第三部分215的隔弧元件320,阻挡元件310与隔弧元件320分离且能够相对运动。
在图1所示的第一位置,隔弧元件320偏压阻挡元件310,在图2所示的第二位置,阻挡元件310与隔弧元件320分离,隔弧元件320介于固定部122离去部124之间并阻隔固定部122和离去部144。
在该实施例中,如图1所示,隔弧元件320包括隔弧杆322和第二弹性件324,在第一位置,第二弹性件324使隔弧杆322偏压阻挡元件310。阻挡元件310包括第一阻挡臂312,其与固定部122的至少一部分相对;第二阻挡臂316,其与第一阻挡臂312平行并在第一位置时抵接并阻挡隔弧元件320(例如经由隔弧杆322的端部);以及连接第一阻挡臂312和第二阻挡臂316的连接臂314。
在该实施例中,第一阻挡臂312不与固定部122接触。本领域技术人员可以理解,在其他实施例中,第一阻挡臂312可延伸以接触固定部122。
如图2所示,驱动臂212的第二部分213沿第一或第二阻挡臂312和316的延伸方向包括第一挡板217和间隔设置的第二挡板218,第一档板217在第一位置时抵接连接臂314,第二挡板218在第二位置时抵接连接臂314。第一档板217和第二挡板218可以间隔0.5至2厘米,例如0.5厘米、1厘米、1.5厘米或2厘米,或更长或更短的距离,可以根据实际需要确定。
在该实施例中,驱动臂212包括由依次连接的第一边缘241、第二边缘242和第三边缘243共同形成的凹部240。凹部240具有朝向所述固定部122的开口,第一边缘241抵接离去部124,第二边缘242与固定部122相对。第三边缘243具有与隔弧元件320的隔弧杆322相对的缺口245。如图2所示,隔弧杆322能够移动通过缺口245以位于固定部122和离去部124之间。
在该实施例中,隔弧元件320的隔弧杆322的延伸方向与固定部122和离去部124的接触界面延伸出的方向相同。在其他实施方式中,隔弧杆322的延伸方向与固定部122和离去部124的接触界面延伸出的方向也可以基本平行。在该实施例中,隔弧杆322的延伸方向与第二阻挡臂316的延伸方向基本垂直。在其他实施例中,隔弧杆322的延伸方向也可与第二阻挡臂316的延伸方向以非垂直但呈角度地排布。
在该实施例中,隔离部220暴露于驱动臂212的远离电压敏感元件的表面,即图中可见的表面。在该实施例中,隔离部220暴露于驱动臂212的朝向电压敏感元件的表面,并且可被驱动臂212覆盖而不可见。
在图1所示的第一位置,第一弹性元件216处于拉伸状态,使得驱动臂212通过第一边缘241抵接在离去部124上,此时离去部124因与固定部122经由热敏材料(例如低温焊锡材料)机械地以及电学地连接在一起,第一弹性元件216施加在驱动臂212上的作用力不足以使离去部124与固定部122分离。在第一位置,第二弹性元件324处于朝着固定部122方向偏压隔弧杆322的状态,使得隔弧杆322抵接在第二阻挡臂316。第二阻挡臂316阻止隔弧杆322移动通过缺口245。
在电路经历浪涌时,MOV温度升高,固定部122导热而升温,导致热敏材料的硬度降低,开始融化或熔化。在临界点,热敏材料的硬度降低至无法抵抗驱动臂212施加在离去部124上的作用力,因而离去部124与固定部122之间的机械连接无法保持,进一步升温即导致驱动臂212在第一弹性元件216的收缩作用下推动离去部绕其枢轴125朝着图2所示的第二位置转动。
当驱动臂212推动离去部124与固定部122脱离时,嵌入在驱动臂212的隔离部220(包括隔弧元件320和阻挡元件310)也随着驱动臂212在第一弹性元件216的作用下移动,从而使得隔弧元件320越过固定部122与离去部124的接触界面。与此同时,第一阻挡臂312随着驱动臂212移动而抵接固定部122,在抵接固定部122之后,随着驱动臂212进一步移动,阻挡元件310保持不动,而驱动臂212继续在第一弹性元件216的作用下绕枢轴214转动,从而使得隔弧元件320的隔弧杆322与第二阻挡臂316分离,第二阻挡臂316不再阻挡隔弧杆322,隔弧杆322在第二弹性件324的弹力作用下,移动穿过缺口245,并移动至固定部122和离去部124之间,隔断固定部122和离去部124之间可能产生的电弧。
图3示出了根据本发明的一个实施方式的电涌保护装置300的整体示意图,其由壳体30和底座40构成。壳体30中可以包含实施例1或2所示的结构。电涌保护装置300可以为图示的单个装置,也可以是多个电涌保护装置300并联或串联形成电涌保护装置组件,这在本领域是已知的。本发明也提供这样的电涌保护装置的组件。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,本领域技术人员可对本发明作出各种修改而不背离本发明的范围。如前所述,各实施例中述及的特征或特征组合可单独存在,或者可与其他实施例中的特征或特征组合结合在一起,以实现本发明的目的。

Claims (10)

1.一种具有灭弧功能的电涌抑制装置,包括:
电压敏感元件,所述电压敏感元件具有预定的额定电压,当施加在所述电压敏感元件上的电压超过所述额定电压时,所述电压敏感元件的温度升高;
第一端子,所述第一端子的一端电连接至所述电压敏感元件的第一表面;
第二端子,包括固定部和与固定部通过热敏材料电连接的离去部,所述固定部电连接至所述电压敏感元件的第二表面;以及
非导电隔离器,所述非导电隔离器能够从第一位置移动至第二位置,在所述第一位置,所述非导电隔离器允许所述离去部和所述固定部电连接,在所述第二位置,所述离去部不与所述固定部电连接,
其特征在于,
所述非导电隔离器包括驱动部和隔离部,所述驱动部包括驱动臂、位于驱动臂一端的枢轴和位于驱动臂另一端的第一弹性件,其中在所述第一位置,所述驱动臂在第一弹性件的作用下抵接离去部并施加作用力在离去部上以使其具有离开所述固定部的趋势,在所述第二位置,所述驱动臂使所述离去部与所述固定部物理分离;
所述驱动臂包括与所述第一弹性件邻接的第一部分、与所述枢轴邻接的第三部分以及位于所述第一部分和第三部分之间并与两者均相连的第二部分;
所述隔离部嵌入在所述驱动部的驱动臂中,并且包括嵌入在所述第二部分中的阻挡元件,以及嵌入在所述第三部分的隔弧元件,所述阻挡元件与所述隔弧元件分离且能够相对运动;并且
在所述第一位置,所述隔弧元件偏压所述阻挡元件,在所述第二位置,所述阻挡元件与所述隔弧元件分离,所述隔弧元件介于所述固定部和所述离去部之间并阻隔所述固定部和所述离去部。
2.根据权利要求1所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述隔弧元件包括隔弧杆和第二弹性件,所述第二弹性件使隔弧杆偏压所述阻挡元件。
3.根据权利要求2所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述阻挡元件包括第一阻挡臂,其与固定部的至少一部分相对;第二阻挡臂,其与第一阻挡臂平行并在第一位置时抵接并阻挡所述隔弧元件;以及连接所述第一阻挡臂和所述第二阻挡臂的连接臂。
4.根据权利要求3所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述第一阻挡臂延伸以接触所述固定部。
5.根据权利要求3所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述驱动臂的第二部分沿所述第一或第二阻挡臂的延伸方向包括第一挡板和间隔设置的第二挡板,所述第一档板在第一位置时抵接所述连接臂,所述第二挡板在第二位置时抵接所述连接臂。
6.根据权利要求5所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述驱动臂包括由依次连接的第一边缘、第二边缘和第三边缘共同形成的凹部,所述凹部具有朝向所述固定部的开口,所述第一边缘抵接所述离去部,并且所述第二边缘与所述固定部相对。
7.根据权利要求6所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述第三边缘具有与所述隔弧元件相对的缺口,所述隔弧元件能够移动通过所述缺口以位于所述固定部和所述离去部之间。
8.根据权利要求2所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述隔弧元件的隔弧杆的延伸方向与所述固定部和离去部的接触界面延伸出的方向相同或平行。
9.根据权利要求3所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述隔弧元件的隔弧杆的延伸方向与所述第二阻挡臂的延伸方向垂直。
10.根据权利要求1所述的电涌抑制装置,其特征在于,所述隔离部暴露于所述驱动臂的朝向电压敏感元件或远离电压敏感元件的表面。
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建筑物浪涌保护器(SPD)结构设计;罗禄全;;科技创新与应用;20200325(09);全文 *

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