专利名称：预防感应雷损害的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制装置，具体地，涉及一种预防感应雷损害的控制装置。
背景技术：
对于大型建筑物而言，对于防雷击需要足够重视。雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中，积雨云随着温度和气流的变化会 不停地运动，在运动期间摩擦生电，就形成了带电荷的云层。某些云层带有正电荷，而另一 些云层带有负电荷。另外，由于静电感应，而常常使云层下面的建筑物、树木等带有异性电 荷。随着电荷的积累，云层的电压逐渐升高。当带有不同电荷的云层与大地凸出物相互接 近到一定距离时，其间产生巨大的电场(例如超过25-30kv/cm)，从而发生激烈放电，同时 产生强烈的闪光。由于放电时温度极高(甚至高达2000°C)，空气受热而急剧膨胀，随之发 生爆炸的轰鸣声，从而形成了闪电和雷鸣。自然界中的雷击分为直击雷和感应雷。空气在强烈电场下直接受热膨胀而发出轰 鸣声，此为直击雷，妇孺皆知。而感应雷则是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作 用，使建筑物的金属物线感应出与雷雨云相反的电荷，而悄悄发生，因而不易被察觉。作为一种易受雷击的大型建筑物，港口的堆料机一般都要采取防雷击的措施，主 要是在堆料机上安装避雷针、弓I下线和接地装置。避雷针利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接 地装置把雷击电流引入大地，以此保护堆料机免遭雷击。避雷针的接闪作用一般只与其高 度有关，而与其外形无关，所以选用的避雷针并非一定是尖出的针形。但是，采用避雷针存 在重大隐患。如果引下线断裂或者接地装置接触电阻太大，避雷针承受的雷击电流就无法 引入大地。在此情况下，避雷针无法防雷，而是在吸引雷电，反而增大了堆料机遭雷击的机 会。因此，引下线对机械强度、耐腐蚀性和热稳定性都要求极高。在堆料机的接地装置中，电阻不得过大，一般不得大于10欧姆。上述避雷针装置能够有效防止直击雷，但很难避免感应雷。避雷针在承受雷击时， 引下线和接地装置都呈现很高的冲击电压，可能击穿与邻近电缆之间的绝缘，产生剧烈的 放电，本领域中称为“反击”。由于反击，可能造成高电压侵入电缆，引起控制设备损坏，甚至 可能引发人身事故。为了防止反击，必须保证避雷针、引下线、接地装置与邻近电缆之间有 足够的安全距离(例如5-lOcm)。但是，仅仅采取上述措施远远不够。在实践中，这样设计的系统还是频繁受到雷击 破坏，尤其在控制部分更为严重。当前的避雷针系统往往只考虑直击雷，而不考虑感应雷。而随着堆料机系统越来 越复杂，雷电天气中的感应雷对此类“弱电”系统的袭击概率更高。因为大多数控制模块、 编码器、解码器都是靠集成电路芯片运行。芯片正常运行时电压在5伏至24伏之间，操作 人员甚至要消除身上静电才能进行操作。如果没有完善的防雷系统，则远距离之外(甚至 1公里之外)的打雷，都能使这些“弱电”系统感应到浪涌电流，遭到感应雷击。集成电路往往价格昂贵、修复困难，如果由于感应雷而受损，往往造成巨大损失。因此，本领域中迫切需要一种装置来有效防止感应雷引起的破坏。
实用新型内容本实用新型提供一种预防感应雷损害的控制电路，有效地解决了现有技术中的缺 陷。一种预防感应雷损害的控制装置，包括控制电源；与控制电源并联的压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压大于控制电源的输出电压。优选地，所述控制电源为直流控制电源。优选地，所述控制电源为交流控制电源。更优选地，所述现场设备为编码器。更优选地，所述现场设备为继电器。优选地，所述控制电路还包括高速计数模块，所述控制电源为多个控制电源，所述 压敏电阻为多个压敏电阻，所述限现场设备为多个现场设备，所述多个控制电源各自为所 述多个现场设备供电，所述高速计数模块分别连接多个编码器的多个信号线，使所述多个 信号线中的每一个与压敏电阻并联。更优选地，所述多个现场设备为行走编码器、俯仰编码器、回转编码器。优选地，所述压敏电阻为金属氧化物半导体变阻器。本实用新型通过提供以上防止感应雷的控制电路，有效地防止供电线路上的现场 设备受到感应雷损坏。
图1示出压敏电阻的伏安特性曲线图；图2示出根据本实用新型第一实施例的包含压敏电阻的电路图；图3示出根据本实用新型第二实施例的包含压敏电阻的电路图；图4示出根据本发明第三实施例的通过压敏电阻对多个编码器及高速计数模块 进行保护电路图。
具体实施方式
在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。上文提到，为了防止感应雷对“弱电”控制系统造成损坏，应该使控制线路远离承 受直击雷的设施，例如上文所述的避雷针装置。除了采取上述措施之外，本实用新型还采用压敏电阻来有效地防止由于感应雷引 起的损害。压敏电阻具有独特的伏安特性。图1示出压敏电阻的伏安特性曲线图。如图1所示，压敏电阻的伏安特性曲线是 一条对称的非线性曲线。当外加电压较低时，通过压敏电阻的电流很小，压敏电阻呈高阻状 态(这种状态在本领域中也称为“截止”状态)，而当外加电压达到或超过压敏电压时，压敏 电阻的阻值急剧下降并迅速导通，其工作电流会增大几个数量级(这种状态在本领域中称 为“击穿”)，从而有效地保护与压敏电阻同处一个电路的其他电路元件不会因为过压而损坏。 本实用新型所采用的压敏电阻包括金属氧化物半导体变阻器(MOV)，其优点在于， 响应时间快、通流容量大。根据本实用新型，控制电源控制现场设备，为了保护现场设备不因为感应雷而受 损，使控制电源并联有一个压敏电阻。当控制电源正常工作时，控制电源的电压不足以击穿压敏电阻，因此使压敏电阻 处于高阻状态，即，截止状态。在此情况下，压敏电阻的存在不对现场设备的运行产生任何影响。如果控制电源遭受感应雷而使输出电压瞬间增大，则当该输出电压超过压敏电阻 的压敏电压时，根据上文所述的压敏电阻的伏安特性，压敏电阻的阻值急剧下降并迅速被 击穿，从而使控制电源中瞬间增高的电压被压敏电阻所释放。在此情况下，现场设备所受的 电压相当于压敏电阻的压敏电压，从而将处于供电线路上的现场设备的电压限制在安全的 范围内，有效地保护了现场设备使其免受损坏。当感应雷现象消失后，控制电源的电压恢复 到原先电平，使压敏电阻再次恢复到截止状态，控制电源重新对供电线路上的现场设备进 行供电。图2示出根据本实用新型第一实施例的包含压敏电阻的电路图。其中，交流控制 电源201控制串联连接的拉绳开关203和隔离继电器204。压敏电阻202与交流控制电源 201并联。例如，交流控制电源201输出的有效电压可以为110伏，峰值电压为士 155. 54伏。 压敏电阻202的压敏电压可设定为180伏。在交流控制电源201正常工作时，由于交流控制 电源201的峰值电压小于压敏电压，因此压敏电阻202处于截止状态，交流控制电源201可 以正常地为拉绳开关203和隔离继电器204供电。而如果交流控制电源201由于感应雷的 影响而峰值电压瞬间增大到超过压敏电压(例如180伏)，则压敏电阻202被击穿，那么由 于感应雷的影响而形成的交流控制电源201输出的高电压也迅速通过压敏电阻202释放， 此时拉绳开关203和隔离继电器204在不超过压敏电压(例如180伏)的电压下工作。因 此，拉绳开关203和隔离继电器204所受的电压仍然在安全的范围内，从而不会受损。当感 应雷过后，压敏电阻202恢复截止状态，控制电源仍然可以正常为拉绳开关203和隔离继电 器204供电。图3示出根据本实用新型第二实施例的包含压敏电压的电路图。其中，直流控制 电源301为现场设备的编码器303供电。压敏电阻302与直流控制电源301并联。例如，直流控制电源301输出电压为24伏，而压敏电阻302的压敏电压为30伏。 当直流控制电源301在正常状态下为编码器303供电时，由于直流控制电源301的输出电 压小于压敏电压，因此压敏电阻302处于截止状态，不影响编码器303的正常运行。如果直 流控制电源301受到感应雷的影响而使输出电压瞬间升高而高于压敏电压(例如30伏)， 则压敏电阻302被击穿，此时编码器303就处于压敏电压(例如30伏)下，所受电压仍然 在安全范围内，因此不会受损。当感应雷过后，压敏电阻302重新恢复成截止状态，交流控 制电源301仍然对编码器303进行正常供电。图4示出根据本发明第三实施例的通过压敏电阻对3个编码器和高速计数模块进 行保护的电路图。[0039]如图4所示，高速计数模块400有4个通道，图中示出三个通道，分别为通道401、402、403，每个通道连接一个编码器的四根信号线，即AU AN, BU BN,编码器的信号线给高速计数模块提供脉冲信号，高速计数模块通过 脉冲信号的数量和Al、Bl的相位关系得出编码器的旋转方向和位置，从而得出位置数据。 行走编码器405、俯仰编码器406、回转编码器407的信号线分别连接到高速计数模块400 的通道 401、402、403.以行走编码器405连接到通道401为例，当405在现场受到感应雷击时，编码器、 编码器的Al、AN、Bi、BN四根信号线、高速计数模块都承受雷电感应电压，这时连接到四根 信号线上的四个压敏电阻将电压钳制在压敏电压，保证设备不受过电压破坏。本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不限于上文所述的各实施例，所有 与上述实施例等同的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种预防感应雷损害的控制装置，其特征在于，包括控制电源；与控制电源并联的压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压大于控制电源的输出电压。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制电源为直流控制电源。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制电源为交流控制电源。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述现场设备为编码器。
5.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述现场设备为继电器。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制电路还包括高速计数模块， 所述控制电源为多个控制电源，所述压敏电阻为多个压敏电阻，所述现场设备为多个现场 设备，所述多个控制电源各自为所述多个现场设备供电，所述高速计数模块分别连接多个 编码器的多个信号线，使所述多个信号线中的每一个与压敏电阻并联。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述多个现场设备为行走编码器、俯 仰编码器、回转编码器。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述压敏电阻为金属氧化物半导体 变阻器。
专利摘要本实用新型提供一种预防感应雷损害的控制装置，包括控制电源；与控制电源并联的压敏电阻，该压敏电阻的压敏电压大于控制电源的输出电压。通过提供以上防止感应雷的控制装置，有效地防止供电线路上的现场设备受到感应雷损坏。
文档编号H02H9/04GK201594735SQ20092035220
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者左德刚, 李靖宇, 韩亚慈 申请人:中国神华能源股份有限公司;神华黄骅港务有限责任公司