一种电涌保护器的制作方法

1.本实用新型涉及电气保护装置技术领域，尤其涉及一种电涌保护器。


背景技术：

2.电涌保护器用于对雷电效应等原因造成的电涌进行防护。电涌保护器设置在被保护系统中，当系统中的线路上产生电涌时，电涌保护器动作，限制线路上的瞬态过电压并泄放电涌电流，保护系统中的各种电子和电气设备。
3.多层间隙型电涌保护器主要由多个放电隙和触发电路组成。多层间隙型电涌保护器不动作时，对外呈现高阻状态，不影响被保护线路运行，当有电涌到来时，触发电路触发放电隙导通，最后整个多层间隙型电涌保护器对外呈现低阻状态，从而泄放电涌能量。为了防止多层间隙型电涌保护器在短路或过载后出现燃烧，通常会给多层间隙型电涌保护器配置过电流后备保护器，过电流后备保护器体积大，通常采用外置的结构方式，外置的过电流后备保护器与多层间隙型电涌保护器还需要经过匹配，应用上较复杂困难，难以满足小型化发展的需求，难以在有限尺寸空间下实现对多层间隙型电涌保护器的过流保护。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种电涌保护器，解决目前技术中难以在有限尺寸空间下实现对多层间隙型电涌保护器过流保护的问题。
5.为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：
6.一种电涌保护器，包括多层间隙型机芯组件和熔断器，所述的熔断器与多层间隙型机芯组件串联设置，并且所述的多层间隙型机芯组件、熔断器集成设置在保护器主体上。本实用新型所述的电涌保护器利用与多层间隙型机芯组件串联的熔断器来实现过电流保护，当多层间隙型机芯组件导通泄放电涌电流时，电涌电流会流过熔断器，短路或过载电流使熔断器的自身温度超过熔点断开形成开路，实现安全断开电路，有效防止多层间隙型电涌保护器在超额工作后出现燃烧，实现电涌保护器的内置过流保护。
7.进一步的，所述的熔断器可插拔的连接在保护器主体上，便于维护更换，使电涌保护器可重复利用。
8.进一步的，所述熔断器由熔体构成或者由熔体、外壳和支座构成，结构简单，易于集成在保护器主体上。
9.进一步的，所述的熔体呈丝状或带状，便于精确控制所能通过的电涌电流大小。
10.进一步的，所述的熔体采用铅锡合金、铜银合金其中的一种制成，熔断可靠性高。
11.进一步的，所述的熔断器的通流能力大于等于电涌保护器的标称放电电流和冲击放电电流。
12.进一步的，在相同的电涌保护器的标称放电电流和冲击放电电流下，所述熔断器的残压小于等于电涌保护器残压的五分之一。
13.进一步的，还包括限压电路，所述的限压电路与多层间隙型机芯组件并联设置，所述的限压电路集成设置在保护器主体上，利用限压电路来限制过高的电压，并且抑制击穿放电间隙时而出现的尖峰波形，确保残压值在较低范围内。
14.进一步的，所述的限压电路包括限压型元件或限压型元件与开关型元件的组合，限压电路可以是压敏电阻器或者压敏电阻器与气体放电管、石墨电极构成的间隙、金属电极构成的间隙、电容器、电阻器、阻容器、电感器、热敏电阻器等防雷器件的组合。
15.进一步的，所述的限压电路包括压敏电阻和气体放电管，所述的压敏电阻与气体放电管串联连接，结构简单，实施方便、成本低，可以较好的限制过电压。
16.进一步的，所述的限压电路还包括与限压型元件串联连接的脱扣机构，在电涌电流过大时限压型元件温度升高而导致脱扣机构发生脱扣，从而使得限压电路断开形成开路，有效起到防护作用，避免限压电路超额工作而出现损坏，降低维护更换成本。
17.进一步的，所述的多层间隙型机芯组件包括：
18.电极端一和电极端二；
19.n个间隙单元，所述n个间隙单元依次串联在所述的电极端一和电极端二之间，相邻间隙单元之间为一个公共端；
20.k条触发电路一，所述的k条触发电路一的第一端分别与一个公共端连接，所述的k条触发电路一的第二端均连接至电极端二；
21.m条触发电路二，所述m条触发电路二的第一端分别与一个公共端连接，并且所述m条触发电路二的第二端均连接至电极端一；
22.并且，单个公共端仅与触发电路一的第一端和触发电路二的第一端其中一者连接；
23.其中，n≥3，1≤k＜n
‑
1，1≤m＜n
‑
1，n、k、m为整数。
24.本实用新型所述的电涌保护器利用触发电路二来对间隙单元进行提前触发，相当于缩短了间隙单元层叠数量，当在电极端一和电极端二上施加电涌电压时，电涌电压首先作用在第一路的触发电路一与靠近电极端一的第一个间隙单元构成的串联电路上，然后第一个间隙单元放电使得第一个间隙单元的两端建立电连续性，以此类推间隙单元从电极端一向电极端二方向逐个触发，由于触发电路二的存在，打破了这种单向逐个触发的方式，触发电路二、触发电路二所连接的公共端两侧的间隙单元以及这两个间隙单元所连接的触发电路一也构成了在电极端一和电极端二之间的最短的串联电路，也就是说电涌电压也会在第一时间施加到该串联电路，从而触发电路二所连接的公共端两侧的间隙单元会提前被触发放电建立电连续性，进而会从触发电路二所连接的公共端分别向电极端一方向、电极端二方向进行逐层触发，也就说实现了缩短逐层触发的层数，减少上一个间隙单元触发后的阻抗影响下一个间隙单元启动的基数，有效降低波前放电电压，降低启动电压，提高响应速度，提高产品的保护性能。
25.与现有技术相比，本实用新型优点在于：
26.本实用新型所述的电涌保护器将熔断器和限压电路集成在电涌保护器内部，结构紧凑、占用空间小，熔断器的自身温度超过熔点时就会断开以分断短路或过载电流，实现安全断开电路，有效防止多层间隙型电涌保护器在超额工作后出现损坏，实现内置过流保护，降低维护更换成本。
附图说明
27.图1为第一种电涌保护器的电路结构示意图；
28.图2为多层间隙型机芯组件、熔断器和限压电路集成在保护器主体上的装配结构示意图；
29.图3为限压电路在保护器主体上的结构示意图；
30.图4为脱扣机构的结构示意图；
31.图5为套设有外壳的保护器主体与底座配合的结构示意图；
32.图6为第二种电涌保护器的电路结构示意图；
33.图7为第三种电涌保护器的电路结构示意图。
34.图中：多层间隙型机芯组件1；熔断器2；限压电路3；压敏电阻31；气体放电管32；脱扣机构33；脱离弹片331；脱离滑块332；弹性件333；状态指示部334；保护器主体4；底座5；间隙单元f1、f2
……
fn；触发电路cx1、cx2
……
cxk；触发电路二cy1。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型实施例公开的一种电涌保护器，结构紧凑、布局合理，实现内置过流保护，防止多层间隙型电涌保护器超额工作而损坏。
37.实施例一
38.如图1至图5所示，一种电涌保护器，主要包括多层间隙型机芯组件1、熔断器2和限压电路3，所述的熔断器2与多层间隙型机芯组件1串联设置，所述的限压电路3与多层间隙型机芯组件1并联设置，并且所述的多层间隙型机芯组件1、熔断器2和限压电路3集成设置在保护器主体4上，保护器主体4主要指用于安放多层间隙型机芯组件1、熔断器2和限压电路3的构件。
39.其中，所述熔断器2由熔体构成或者由熔体、外壳和支座构成，所述的熔体可以呈丝状，可以呈带状，可以精确的控制熔体的截面大小以实现不同的熔断条件需求，所述的熔体采用铅锡合金、铜银合金其中的一种制成，熔断器2的额定电流值为0.5a～500a，优选为35a～125a。由于熔断器与多层间隙型机芯组件1为串联的连接关系，当多层间隙型机芯组件导通泄放电涌电流时，电涌电流会流过熔断器，熔体的温度超过熔点时就会断开形成开路，由此起到过电流保护。
40.为了方便维护更换，所述的熔断器2可插拔的连接在保护器主体4上，便于快速的更换熔断器2。并且，所述的熔断器2的通流能力大于等于电涌保护器的标称放电电流和冲击放电电流，在相同的电涌保护器的标称放电电流和冲击放电电流下，所述熔断器2的残压小于等于电涌保护器残压的五分之一，其中标称放电电流为，流过spd具有8/20μs波形的电流蜂值，用于ⅱ类试验的spd分类以及i类、ⅱ类试验的spd的预处理试验；冲击电流由三个参数来定义，电流峰值ipeak、电荷量q和比能量w/r，主要用10/350μs波形测试，用于i类试验的spd分类。
41.所述的限压电路3包括限压型元件或限压型元件与开关型元件的组合，限压型元件包括压敏电阻、瞬态二极管等，开关型元件包括气体放电管、石墨电极构成的间隙、金属电极构成的间隙、电容器等，也就是说，限压电路可以是压敏电阻器或者压敏电阻器与气体放电管、石墨电极构成的间隙、金属电极构成的间隙、电容器、电阻器、阻容器、电感器、热敏电阻器等防雷器件的组合，利用限压电路来限制过高的电压，并且抑制击穿放电间隙时而出现的尖峰波形，确保残压值在较低范围内。
42.具体的，所述的限压电路3并联在多层间隙型机芯组件1的电极端一和电极端二之间，所述的限压电路3包括压敏电阻31和气体放电管32，所述的压敏电阻31 与气体放电管32串联连接，并且，所述的限压电路3还包括与压敏电阻31串联连接的脱扣机构33，所述的脱扣机构33主要包括脱离弹片331、脱离滑块332和弹性件333，脱离弹片设置在保护器主体4上并且与压敏电阻31的引脚通过低温焊料焊接连接，所述的脱离滑块滑动设置在保护器主体4上，并且脱离滑块与保护器主体 4之间设置弹性件，所述的弹性件在脱离弹片与压敏电阻31的引脚未断开前处于储能状态，当过大的电涌电流通过时，压敏电阻31产生的热量导致脱离弹片与压敏电阻31的引脚之间的焊料融化，从而脱离弹片与压敏电阻31的引脚断开连接，在脱离弹片与压敏电阻31的引脚断开后弹性件释放储能以推动脱离滑块移动至脱离弹片与压敏电阻31的引脚之间，进而脱离滑块将脱离弹片与压敏电阻31的引脚间隔分开，达到电气隔离的效果。脱离滑块上设置有状态指示部334，罩接在保护器主体4上的外壳上设置了与状态指示部334相配合的状态窗口42，状态指示部随脱离滑块在发生脱扣后一同移动，从而在状态窗口上显示出不同的状况，便于直观的掌握电涌保护器的状态。
43.为了避免各部件相互影响，所述保护器主体4上在多层间隙型机芯组件1与限压电路3之间设置有隔离绝缘板41，所述的多层间隙型机芯组件1与熔断器2之间也由隔板间隔开，提高工作稳定性。
44.在本实施例中，所述的保护器主体4为插拔模块，电涌保护器还包括与保护器主体4相配合的底座5，保护器主体4与底座5可插拔连接，保护器主体4上设置有插拔电极，多层间隙型机芯组件1、熔断器2串联在插拔电极之间，底座5上设置与插拔电极相配合的插口，使用、维护方便。电涌保护器也可以采用非插拔的结构，即保护器主体4和在保护器主体4上的多层间隙型机芯组件1、熔断器2和限压电路3构成完整的产品，保护器主体4上可设置接线口，从而将电涌保护器接入电路中实现保护功能。
45.其中所述的多层间隙型机芯组件1可以为传统的多层间隙结构，即仅包含传统间隙单元和触发电路的结构，但传统多层间隙结构是逐层触发，上一个间隙触发会影响下一个间隙的启动，间隙层数越多，影响越大，整个间隙型电涌保护器的触发电压为所有间隙触发后的叠加电压，因此现有的多层间隙型电涌保护器的启动电压较高，难以有效降低。
46.采用如下结构可以在满足高遮断续流能力条件下降低启动电压，提高保护效果，所述多层间隙型机芯组件1包括：
47.电极端一和电极端二；
48.n个间隙单元，所述n个间隙单元依次串联在所述的电极端一和电极端二之间，相邻间隙单元之间为一个公共端；
49.k条触发电路一，所述的k条触发电路一的第一端分别与一个公共端连接，所述的k条触发电路一的第二端均连接至电极端二；
50.m条触发电路二，所述m条触发电路二的第一端分别与一个公共端连接，并且所述m条触发电路二的第二端均连接至电极端一；
51.并且，单个公共端仅与触发电路一的第一端和触发电路二的第一端其中一者连接；
52.其中，n≥3，1≤k＜n
‑
1，1≤m＜n
‑
1，n、k、m为整数，当单个公共端仅与触发电路一和触发电路二其中一者连接时，会存在k+m＝n
‑
1。
53.具体的，如图1所示，所述触发电路二仅设置有一路时，所述的触发电路二的第一端连接在从电极端一a向电极端二b计数的第t个公共端上，所述的2≤t≤n
‑
1， t为整数，则触发电路一的数量k＝n
‑
2。从电极端一a向电极端二b计数，间隙单元依次为f1、f2
……
fn，触发电路一依次是cx1、cx2
……
cxk，触发电路二为 cy1，cy1连接在第t个公共端上；
54.在向电极端一和电极端二上施加电涌电压时，cx1对f1进行触发，f1放电导通建立电连续性后，cx2再对f2进行触发，也就是通过触发电路一使得间隙单元从f1向fn方向依次进行触发，由于触发电路二的存在，cy1、ft以及cxt
‑
1构成了在电极端一和电极端二之间的最短的串联电路，同时cy1、ft+1以及cxt+1也构成了在电极端一和电极端二之间的最短的串联电路，从而，在cx1对f1进行触发的同时，cy1对第t个公共端两端的ft和ft+1进行触发，ft和ft+1放电导通建立电连续性，然后再向工作极一、工作极二的两个方向进行逐层触发，下一组触发的便是ft
‑
1和ft+2，从而相当于缩短了需要逐层触发的层数，减少上一个间隙触发后的阻抗会影响后一个间隙的启动的基数，降低波前放电电压，降低启动电压，缩短响应时间，提高电涌保护器的性能。
55.其中，所述的间隙单元可以是气体放电管、石墨电极构成的间隙或金属电极构成的间隙，间隙可以是开放式和封闭式，也可以是上述间隙与电容器、电阻器、阻容器、压敏电阻器、电感器、热敏电阻器、瞬态抑制二极管、熔断器等器件的组合。所述触发电路一、触发电路二至少为电容器，或电容器与电阻器(组合成阻容器)、压敏电阻器、电感器、热敏电阻器、瞬态抑制二极管、空气间隙、气体放电管、熔断器中的组合，其中的阻容器由电阻与电容器并联构成。触发电路中电容器的电容量为100pf～100nf，优选500pf～3nf，耐受电压为100v～10kv，电阻器的电阻值为10kω～200mω，优选500kω～20mω，功率为1/8w～10w。
56.实施例二
57.如图6所示，电泳保护器仅由多层间隙型机芯组件1和熔断器2串联构成，所述的多层间隙型机芯组件1为传统的多层间隙结构，即，所述多层间隙型机芯组件 1包括：
58.电极端一和电极端二；
59.n个间隙单元，所述n个间隙单元依次串联在所述的电极端一和电极端二之间，相邻间隙单元之间为一个公共端；
60.k条触发电路一，所述的k条触发电路一的第一端分别与一个公共端连接，所述的k条触发电路一的第二端均连接至电极端二；
61.其中，n≥2，k＝n
‑
1，n、k为整数。
62.实施例三
63.如图7所示，电泳保护器仅由包括多层间隙型机芯组件1、熔断器2和限压电路3构成，所述的熔断器2与多层间隙型机芯组件1串联设置，所述的限压电路3 与多层间隙型机芯组件1并联设置，其中所述的多层间隙型机芯组件1为传统的多层间隙结构，即，所述多层
间隙型机芯组件1包括：
64.电极端一和电极端二；
65.n个间隙单元，所述n个间隙单元依次串联在所述的电极端一和电极端二之间，相邻间隙单元之间为一个公共端；
66.k条触发电路一，所述的k条触发电路一的第一端分别与一个公共端连接，所述的k条触发电路一的第二端均连接至电极端二；
67.其中，n≥2，k＝n
‑
1，n、k为整数。
68.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。