专利名称：串联多级集成电源避雷器的制作方法
技术领域：
本发明属于交、直流电源防感应雷避雷器。
目前，各种电子信息系统，如通信导航站、计算中心、电台等的各种电子设备中，使用的避雷器是利用氧化锌(ZnO)压敏电阻的十分优异的非线性特性，即正常电压时，压敏电阻相当于一个绝缘体(电阻无穷大)，只通过几微安电流，而当雷电高电压击来时，它的电阻急剧减小，相当一个良好导体，将雷电流分流泄放至大地。虽然在设备的电源上安装了这样的避雷器，但仍然多次出现设备被击坏，有时还出现避雷器未被击坏，而它保护的电子设备却被击坏。为了提高安全性，有的单位不惜高价，从国外买进大量避雷器，装上后，仍免不了被雷击坏的困扰。究其原因，雷电波大小是随机的，是突发的，能量大小难于预料，当雷电波能量大于避雷器件的通流容量，避雷器便可能被击坏，未被避雷器件泄放的能量直接进入电子设备，而将设备击坏。被保护的电子设备耐受的电压远低于避雷器的残压，被保护设备正常电压只有几十至几百伏，而220伏电源氧化锌避雷器件的残压可达1.3KV，直接加在电子设备上，因此，也常将设备击坏。目前市场上的氧化锌避雷器件，它的响应时间滞后于被它保护的电子设备的响应时间，发生雷击时，避雷器未坏，而它保护的电子设备先击坏了。
本发明的目的在于为克服上述不足，而提供一种多级集成串联在电源电路中的避雷器。该型采用了CPOWER PROTEC专有的多级集成-IMP雷电浪涌保护技术(integrated multi-stage protection)，从根本上解决了防护器件的功率(能量)与响应速度的问题。雷电或其他浪涌经过逐级衰减分流，限压、阻流，使浪涌过压以半导体的响应速度被嵌位于预定的安全范围之内。同时，电感器件的电磁时间常数TL＝8.9(ms)，它完全可以避免电子设备先受雷击。
附面说明如下
图1是本发明一个实施例的原理构成2是该实施例的现场安装图有关元器件技术规格表
为达到上述目的，本发明所提供的技术解决方案是串联多级集成电源避雷器。包括输入和输出端子L、N，自动开关M，第一级保护氧化锌模块R1、R1’和电感器件L1、L1’，第二级保护氧化锌模块R2、R2’和电感器件L2、L2’，第三级保护抑制二极管Z、Z’是半导体的响应速度(＜10ns)将雷击电压嵌制在800伏的范围内(Z、Z’上电压就是被保护设备上的电压)，过压过流能量被Z、Z’吸收，使被保护设备安然无恙。还包括正常运行显示发光二极管D1和附加电阻R及事故显示发光二极管D2和附加电阻R’。当氧化锌模块上的微动开关K动作时，表明已受雷击或模块老化损坏，D2亮红灯。同时，每个氧化锌模块上还有一个绿窗，当受雷击损坏或老损时，绿窗变紫红色。氧化锌模块为插入式安装，将旧的拔下，插上新的，操作十分简便。感应雷过电压过电流是突发的人们难于控制其大小的自然现象，当一个较大的雷电波从电源L、N输入端击来时，首先R1、R1’和L1、L1’受雷击。如因雷电波能量大超过R1、R1’的分流能力，则R1、R1’分流掉一部分雷电能量，剩余的雷电波能量被L1、L1’阻止，在其上产生一定压降，阻挡雷电流通过，其余能量被第二级氧化锌模块R2、R2’和电感器件L2、L2’接收，R2、R2’起分流作用，将一部分能量排入大地，L2、L2’起限压和阻流作用，在其上产生一定压降，阻挡雷电流通过。如因雷电波能量过大，通过第二级仍未全部泄放完，则第三级保护为抑制二极管，仍可把剩余部份能量全部接收并排放入地。使接在输出端(N、L)上的电子设备受到了保护。氧化锌模块上有微动开关K，其中KR1为R1模块上的辅助接点，其他编号依此类推。
L1、L1’、L2、L2’，其电感量可以相同，也可不同。本实施例，L1＝L1’＝L2＝L2’＝40μH(微亨)，线径d＝2.8mm(铜漆包线)，全长约1.5米/只，长期允许电流30安。R＝ρ(L/S)＝0.0184Ω.mm2/米·1.5米/(π/4×2.82mm2)＝4482.3×10-6Ω，电磁时间常数TL＝L/R＝40×10-6/(4482.3×10-6)＝8.9(ms)。雷电波频谱较宽，从声波300Hz～50MHz之间，但雷电波能量大部份分布在100KHz以下。设雷电流频率为50KHz，则此时电感器件上的压降计算如下XL＝2πfL＝6.28×50000×40×10-6＝12.6(Ω)，当R1、R1’上没能泄放掉的雷电流为1000安进入L1、L1’时，其上的压降为U1＝I1XL＝1000×12.6＝12600伏，即L1、L1’电感上可产生12.6KV的压降，可见其限压、阻流效果是显著的。经R2、R2’第二级泄放雷电流，如还剩下100安电流进入L2、L2’时，则其上压降为U2＝I2XL＝100×12.6＝1.26KV，即第二级限压阻流器件上可有1.26KV的压降。所剩无几的雷电能量为第三级抑制二极管接收并全部释放掉，同时把雷电的电位嵌位在抑制二极管的导通电压下(本实施例为800伏)此电压虽然并联在被保护的设备上，但远低于设备规定的耐压值(1000伏)已没有危险。
图1中有关元器件装在一个300×300×120mm的铁箱中。铁箱侧面开两个Φ25mm的孔，用以穿输入线和输出线。两孔之间装一个接地端子，用以连接地线。箱正面装两个发光二极管D1和D2，分别用来显示正常和事故状态。正常运行时D1亮，显绿色。事故状态时D2亮，显红色。其他所有元器件全部布置在一个5mm厚的绝缘板上，再将其固定在箱内。L、N的输入端同电源的相线和零线相连，输出端的L、N分别接被保护设备电源的相线和零线。
串联多级集成电源避雷器，已经邮电部(现信息产业部)多次检测认证，铁道部多次检测认证，并获公安部门销售许可证，已在全国近二十个省(区、直辖市)的三百多用户，安装使用七百余台，经四年多使用，未发生过一次被保护设备受雷击损坏的。雷击后，氧化锌模块被击坏时有发生，换上新模块，照常运转。
权利要求
1.一种串联多级集成电源避雷器。各种电子设备上使用的电源避雷器，是利用氧化锌(ZnO)压敏电阻的十分优异的非线性特性即正常电压时，压敏电阻相当于一个绝缘体(电阻无穷大)，只通过几微安电流，而当雷电高压击来时，它的电阻急剧降低，相当于一个良好导体，将雷电流泄放到大地，使设备得到保护。本发明的特点是采用了专有的多级集成-IMP雷电浪涌保护技术，从根本上解决了防护器件的功率(能量)与响应速度的问题。雷电或其他浪涌经逐级衰减分流，限压和阻流，浪涌过压以半导体抑制二极管的响应速度被嵌位于预定的安全范围之内。包括输入和输出端子L、N，自动开关M，第一级保护氧化锌模块R1、R1’和电感器件L1、L1’，第二级保护氧化锌模块R2、R2’和电感器件L2、L2’，第三级保护抑制二极管Z、Z’以半导体的响应速度将雷电压嵌位于800伏范围内。氧化锌模块上有微动开关K。正常和事故显示发光二极管及附加电阻D1、D2、R、R’。各有关元器件组装在5mm厚的绝缘板上，并固定在300×300×120mm的铁箱内。
2.根据权利要求1所述的串联多级集成电源避雷器，其特征在于所述避雷器的电感器件L1＝L1’＝L2＝L2’＝40μH(微亨)，线径d＝2.8mm(铜漆包线)，全长1.5米/只，长期允许电流为30安。
3.根据权利要求1所述的串联多级集成电源避雷器，其特征在于第三级保护抑制二极管Z、Z’以半导体的响应速度(＜10ns)，将雷电电压嵌制在800伏之内。
4.根据权利要求1所述的串联多级集成电源避雷器，其特征在于雷电或其他浪涌经过逐级衰减分流，限压和阻流，最终使被保护设备处于安全稳定运行状态。
5.根据权利要求1所述的串联多级集成电源避雷器，其特征在于电感器件的电磁时间常数TL＝L/R＝8.9(ms)
全文摘要
本发明是一种属于交、直流电源防感应雷避雷器。主要解决防护器件的功率(能量)与响应速度的问题。该型避雷器包括输入和输出端子L、N，自动开关M，第一级保护氧化锌模块R
文档编号H02H9/04GK1459905SQ02117939
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月24日 优先权日2002年5月24日
发明者孙巍巍 申请人:天津市中力防雷技术有限公司