专利名称：电涌保护器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电涌保护器，尤其涉及一种低压电涌保护器。
背景技术：
随着科学技术的进步，21世纪人类将进入信息时代，先进的网络、监控、测量、保护、控制、电信和计算机等电子产品，正日益广泛地应用于信息产业、交通运输、电力、政务办公、金融证券、汽车制造、石油化工和民用住宅的各种系统中；低压配电系统中的各种电器元件正逐步实现智能化，其结果是选用了大量耐压值低、敏感性高的电子元件。雷电过电压及操作过电压将给这些电子元件带来致命的损害，从而使得过电压破坏的广度、频度、深度空前加大，据不完全统计，我国因雷电过电压及操作过电压而造成年平均损失2亿元以上。
为了防止雷电过电压及操作过电压对电子电器设备的损坏，提高系统的安全可靠性，出现了各种电涌保护器(以下简称SPD)。比较典型的有放电间隙的电压开关型SPD、金属氧化锌的电压限制型SPD、气体放电管型的电压开关型SPD。这些SPD的保护方式都有一定局限或不足。如放电间隙的电压开关型SPD虽然能承受直接雷击等形成的大容量冲击电流(波形近似为10/350μs)，但存在限制电压高，断开电网的续流能力低的缺点；金属氧化锌的电压限制型SPD只能承受8/20μs波形的小容量电流，及不可避免的产品老化性和结电容高；气体放电管型的电压开关型SPD则无断开续流的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种低压电涌保护器。用二个相同的偏形U状的金属相对放置作为主电极，使之能承受大容量冲击电流，增加半导体塑料薄片，使之具有较低的稳定起弧电压，有带有引弧电极的灭弧罩，使之具有较好的断开续流的能力。
本发明的另一目的是提供一种低压电涌保护器，通过增加一个电子型的点火装置来降低、设定和控制电涌保护器的限制电压。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种电涌保护器，包括具有导线插入口和出气孔的外壳、金属卡板、接线座、连接板、电极和灭弧罩，其特点是，所述电极包括两个主电极即第一电极和第二电极，一个辅助触发电极即第三电极，和一个引弧电极即第四电极；所述第一电极和第二电极同为一偏形U状，位于一支架上呈一直线放置，U形的开口向外，两个电极的竖直段之间有一间隙并呈一角度，上侧的水平段为引弧段；所述第三电极位于所述第一第二电极竖直段的间隙处外侧，与所述第一、第二电极有一间隙；在所述第一电极和所述第二电极、所述第一电极和所述第三电极、所述第二电极和所述第三电极的空气间隙处，置有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的薄壁；所述引弧电极即第四电极位于所述灭弧罩上，所述灭弧罩由数片金属灭弧片组成，中间的一片灭弧片为所述第四电极。
所述第一电极和第二电极竖直段之间呈34°角，所述第一、第二电极为铜钨合金。
所述第三电极与第一电极和第二电极间的空气间隙和半导体塑料薄壁分别相等，大于此处的第一电极和第二电极间的空气间隙和半导体塑料薄壁。
所述支架上有固定槽，所述第一、第二和第三电极固定地安装在所述支架的固定槽上，所述第一电极和所述第二电极之间的间隙以及所述第三电极和所述第一、第二电极之间的间隙通过改变所述固定槽的位置来确定。
所述支架的材料为半导体塑料。
所述第三电极与所述第四电极等电位。
所述灭弧罩由17片金属灭弧片组成，中间一片金属灭弧片为所述第四电极。
所述灭弧罩中作为第四电极的灭弧片为梳状的Y形，其余16片为梳状板片，厚度为1mm～1.5mm，所述灭弧片之间的距离为1.5mm～2mm。
所述电涌保护器还包括一电子点火装置，有二个输入端和一个输出端，二个输入端分别与所述第一电极和所述第二电极连接，一个输出端与所述第三电极连接。该点火装置触发所述第三电极与所述第一或第二电极放电，并导致所述第一、第二电极放电。
所述电子点火装置为一互感升压线圈，主回路包括一电容和一电阻，副回路为输出。
所述电子点火装置还包括一放电管。
所述电子点火装置的主回路中并联有一个双色发光二极管。
所述电子点火装置，其电路板外有一金属屏蔽罩。
所述电涌保护器，包括如下结构所述外壳呈“凸”形，底部有一缺口，可装在安装轨道上，两侧有导线插入口和出气孔；所述金属卡板带由弹簧，位于所述外壳底部缺口的一侧，能将所述外壳固定在安装轨道上；所述接线座位于所述外壳的内部两侧，位置对准所述外壳上的导线插入口；所述第一、第二和第三电极由所述支架安装并定位，位于所述外壳内部空腔的中间位置；所述灭弧罩以及所述第四电极位于所述第一、第二和第三电极的下方；所述连接板连接所述接线座和所述第一、第二电极，并用螺钉固定。
所述电涌保护器，还包括所述“凸”形外壳中的上部空腔中放置所述电子点火装置。
本发明的技术方案中，用二个相同的偏形U状的金属相对放置作为主电极，构成标准的火花间隙，承受直接雷击等形成的大容量冲击电流(波形近似为10/350μs)；在主电极与辅助触发电极的空气间隙处，放有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的绝缘介质，获得一个较空气击穿电压低的稳定起弧电压；带有引弧电极的灭弧罩，将显著提高电涌保护器的断开续流的能力。用电子点火装置对电涌保护器的第三电极即辅助触发电极产生高电压，来降低、设定和控制SPD的限制电压。
图1是本发明的电涌保护器的一个实施例的剖面结构图；图2是上述实施例的外壳示意图；图3是上述实施例的第一、第二和第三电极的立体图；图4是上述实施例的第一、第二和第三电极的侧视图；图5是上述实施例的灭弧罩及第四电极的剖面结构图；图6是本发明的电子点火装置的一个实施例的电路图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明的一个实施例的结构图，如图1所示，本发明的电涌保护器包括如下结构外壳10呈“凸”形，底部有一缺口11，可装在与安装轨道上，两侧有导线插入口12和出气孔13，出气孔13用于释放电弧产生的气流和热量；金属卡板14带有弹簧，位于外壳10底部缺口11的一侧，能将外壳10固定在安装轨道上，该实施例的电涌保护器安装在TH35-7.5型的安装轨道上；接线座15位于外壳10的内部两侧，位置对准外壳10上的导线插入口12；第一、第二和第三电极由支架相连接，位于外壳10内部空腔的中间位置；灭弧罩以及第四电极位于第一、第二和第三电极的下方；连接板16连接接线座15和第一、第二电极，并用螺钉17固定。
图2是上述实施例的外壳示意图，从图2中可见外壳10上的导线插入孔12和出气孔13。
本发明的电涌保护器的特点是电极包括两个主电极即第一电极和第二电极，一个辅助触发电极即第三电极，和一个引弧电极即第四电极。图3和图4是图1所示的实施例中的第一、第二和第三电极的一个实施例的立体图和侧视图。
如图3和图4所示，该实施例中，第一电极31和第二电极32同为一偏形U状，材料为铜钨合金，位于一支架34上呈一直线放置，U形的开口向外，两个电极的竖直段之间有一间隙并呈一角度，该实施例中，此角度为34°，两个电极上侧的水平段为引弧段；第三电极33位于第一电极31和第二电极32竖直段的间隙处外侧，与第一、第二电极之间均有一间隙；在第一电极31和第二电极32、第一电极31和第三电极33、第二电极32和第三电极33的空气间隙处，置有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的薄壁35。第三电极33与第一电极31和与第二电极32间的空气间隙以及半导体塑料薄壁分别相等，但大于第一电极31和第二电极32之间的空气间隙和半导体塑料薄壁。半导体塑料的介电系数比空气低，因此能获得一个较空气击穿电压低的起弧电压，半导体塑料的抗污染性比空气强，起弧电压较稳定。
支架34是由半导体塑料制成的。支架34上有固定槽，第一、第二和第三电极固定地安装在支架34的固定槽上，第一电极31和第二电极32之间的间隙以及第三电极33和第一、第二电极之间的间隙通过改变它们在支架34上的位置来确定，即是改变支架上固定槽的位置。
引弧电极即第四电极位于灭弧罩50上，灭弧罩50由数片金属灭弧片52组成，中间的一片灭弧片为第四电极51。灭弧罩50位于主电极即第一电极31和第二电极32的正下端。
图5是上述实施例的灭弧罩50及第四电极51的剖面结构图。该实施例中，灭弧罩50由17片金属灭弧片组成，中间一片金属灭弧片为第四电极51。灭弧片形状有二种，灭弧罩50中作为第四电极51的灭弧片为梳状的Y形，位于中间，其余16片灭弧片52为梳状板片，厚度为1mm～1.5mm，灭弧片之间的距离为1.5mm～2mm。梳状灭弧片能更有效地分隔电弧，并有冷却和消电离的功能，显著提高了电涌保护器的断开续流的能力。
该实施例中第三电极33与第四电极51等电位。其工作原理如下引弧电极第四电极51的电位与第三电极33等电位，第三电极33置于第一电极31和第二电极32的间隙外侧。当外界的过电压达到一定值时，第三电极33获得数倍于过电压的电压，第三电极33与第一电极31及第二电极32之间的空气间隙以及半导体塑料薄壁被击穿并产生电弧，在电动力和热气流的作用下，电弧向第一电极31和第二电极32中心处移动，主电极间的角度、水平方向的引弧段和第四电极52使电弧沿着电极迅速离开向下、向两边移动，电弧被迅速拉长。电弧进入灭弧罩50后，就被灭弧片分割并消除，这样就完成了引弧和熄灭续流电弧，达到了过压保护的目的。
在该实施例中，呈“凸”形的电涌保护器外壳中，上部还有一空腔，此处可以放置一个电子点火装置，是电涌保护器的辅助装置，用于降低、设定和控制电涌保护器的限制电压。当回路中出现过电压并达到确定值时，在电子点火装置的输出端产生一个数倍于过电压的电压，此电压施加在辅助电极上，辅助电极与主电极放电，从而导致两主电极放电，进行泄流，使过电压能得以释放和限制在较低范围内。
安装在上述实施例中的电子点火装置有二个输入端和一个输出端，二个输入端分别与第一电极31和第二电极32连接，一个输出端与所述第三电极33连接。
图6是本发明的电子点火装置的一个实施例的电路图。如图6所示的实施例中，点火装置为一互感升压线圈62，其主回路包括一电阻61、一电容63，副回路为其输出65，其输入为67、68，分别连接到两个主电极31、32上，输出65取自互感升压线圈62的副回路两端。该实施例中，还包括一个放电管64，该放电管64作为点火装置的控制开关，由于不同的放电管的直流击穿电压参数不同，如果采用不同参数的放电管，就能得到不同限制电压的电涌保护器。该实施例的主回路中还并联有一个双色发光二极管66，该二极管66具有两种发光状态，分别指示电路正常(绿色)状态和电路处于状态(红色)。
在图6所示的RLC串联电路中，当输入端出现过电压并达到一定值时，若线路中的工作频率等于该谐振的固有频率时，谐振现象就会发生。电路发生谐振时的品质因数为Q=wLR=1wCR=1RLC]]>该实施例采取了分步提升电压的设计，使用一放电管作为控制开关，采用不同参数的放电管就能获得不同的限制电压，通过选择参数R、L、C，可以改变Q的值，从而在互感升压线圈上得到较高的电压，为了确保输出的电压足够触发主电极，由互感升压线圈对该电压进行进一步地提升，输出电压就取自互感升压线圈的副回路。正是基于这一原理，电子点火装置能产生高电压，高电压施加在辅助电极上，触发使主电极放电。另外还有一个双色发光二极管并联在上述主回路中，用不同的颜色指示电子点火装置的不同状态。对于熟悉本领域的技术人员来说，当然还可以使用其他方法来获取输出端的高电压触发主电极放电。
由于采用了本发明的技术方案，用二个相同的偏形U状的金属作为主电极，构成标准的火花间隙，承受直接雷击等形成的大容量冲击电流(波形近似为10/350μs)；在主电极与辅助触发电极的空气间隙处，放有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的绝缘介质，获得一个较空气击穿电压低的起弧电压；第一电极和第二电极设计成偏形U状，以及带有引弧电极的灭弧罩，将显著提高电涌保护器的断开续流的能力。用电子点火装置产生电涌保护器的第三电极即辅助触发电极，来降低、设定和控制SPD的响应时间和限制电压。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书体到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1.一种电涌保护器，包括具有导线插入口和出气孔的外壳、金属卡板、接线座、连接板、电极和灭弧罩，其特征在于，所述电极包括两个主电极即第一电极和第二电极，一个辅助触发电极即第三电极，和一个引弧电极即第四电极；所述第一电极和第二电极同为一偏形U状，位于一支架上呈一直线放置，U形的开口向外，两个电极的竖直段之间有一间隙并呈一角度，上侧的水平段为引弧段；所述第三电极位于所述第一、第二电极竖直段的间隙处外侧，与所述第一、第二电极有一间隙；在所述第一电极和所述第二电极、所述第一电极和所述第三电极、所述第二电极和所述第三电极的空气间隙处，置有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的薄壁；所述引弧电极即第四电极位于所述灭弧罩上，所述灭弧罩由数片金属灭弧片组成，中间的一片灭弧片为所述第四电极。
2.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述第一电极和第二电极竖直段之间呈34°角，所述第一、第二电极为铜钨合金。
3.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述第三电极与第一电极和第二电极间的空气间隙和半导体塑料薄壁分别相等，大于此处的第一电极和第二电极间的空气间隙和半导体塑料薄壁。
4.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述支架上有固定槽，所述第一、第二和第三电极固定安装在所述支架的固定槽上，所述第一电极和所述第二电极之间的间隙以及所述第三电极和所述第一、第二电极之间的间隙通过改变所述固定槽的位置来确定。
5.如权利要求4所述的电涌保护器，其特征在于，所述支架的材料为半导体塑料。
6.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述第三电极与所述第四电极等电位。
7.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述灭弧罩由17片金属灭弧片组成，中间一片金属灭弧片为所述第四电极。
8.如权利要求1所述的电涌保护器，其特征在于，所述灭弧罩中作为第四电极的灭弧片为梳状的Y形，其余16片为梳状板片，厚度为1mm～1.5mm，所述灭弧片之间的距离为1.5mm～2mm。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的电涌保护器，其特征在于，所述电涌保护器还包括一电子点火装置，有二个输入端和一个输出端，二个输入端分别与所述第一电极和所述第二电极连接，一个输出端与所述第三电极连接。该点火装置触发所述第三电极与所述第一或第二电极放电，并导致所述第一、第二电极放电。
10.如权利要求9所述的电涌保护器，其特征在于，所述电子点火装置为一互感升压线圈，主回路包括一电容和一电阻，副回路为输出。
11.如权利要求10所述的电涌保护器，其特征在于，所述电子点火装置还包括一放电管。
12.如权利要求10所述的电涌保护器，其特征在于，所述电子点火装置的主回路中并联有一个双色发光二极管。
13.如权利要求10所述的电涌保护器，其特征在于，所述电子点火装置，其电路板外有一金属屏蔽罩。
14.如权利要求1至8中任意一项所述的电涌保护器，其特征在于，包括如下结构所述外壳呈“凸”形，底部有一缺口，可装在安装轨道上，两侧有导线插入口和出气孔；所述金属卡板带有弹簧，位于所述外壳底部缺口的一侧，能将所述外壳固定在安装轨道上；所述接线座位于所述外壳的内部两侧，位置对准所述外壳上的导线插入口；所述第一、第二和第三电极由所述支架安装并定位，位于所述外壳内部空腔的中间位置；所述灭弧罩以及所述第四电极位于所述第一、第二和第三电极的下方；所述连接板连接所述接线座和所述第一、第二电极，并用螺钉固定。
15.如权利要求9所述的电涌保护器，其特征在于，包括如下结构所述外壳呈“凸”形，底部有一缺口，可装在安装轨道上，两侧有导线插入口和出气孔；所述金属卡板带有弹簧，位于所述外壳底部缺口的一侧，能将所述外壳固定在安装轨道上；所述接线座位于所述外壳的内部两侧，位置对准所述外壳上的导线插入口；所述第一、第二和第三电极由所述支架安装并定位，位于所述外壳内部空腔的中间位置；所述灭弧罩以及所述第四电极位于所述第一、第二和第三电极的下方；所述连接板连接所述接线座和所述第一、第二电极，并用螺钉固定；所述“凸”形外壳中的上部空腔中放置所述电子点火装置。
全文摘要
一种电涌保护器，包括具有导线插入口和出气孔的外壳、金属卡板、接线座、连接板、电极和灭弧罩，其特点是，电极包括两个铜钨合金主电极，一个辅助触发电极和一个引弧电极；主电极同为一偏形U状，位于一支架上呈一直线放置，U形的开口向外，两个电极的竖直段之间有一间隙并呈一角度，上侧的水平段为引弧段；辅助触发电极位于两主电极竖直段的间隙处外侧，与两主电极有一间隙；在主电极之间及主电极与辅助触发电极之间的空气间隙处，置有与空气间隙等距离的用半导体塑料制成的薄壁；引弧电极位于灭弧罩上，灭弧罩由数片金属灭弧片组成，中间的一片灭弧片为引弧电极。该电涌保护器还包括一电子点火装置，触发辅助电极与主电极放电从而导致两主电极放电。
文档编号H01T1/02GK1592022SQ0315079
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月5日 优先权日2003年9月5日
发明者尹天文, 蒋容兴, 乌盛鸣, 王碧云, 程英才 申请人:上海电器科学研究所(集团)有限公司