CN1805070A - 具有由绝缘材料制成的模制部分的ptc限流装置 - Google Patents
具有由绝缘材料制成的模制部分的ptc限流装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1805070A CN1805070A CNA2006100005956A CN200610000595A CN1805070A CN 1805070 A CN1805070 A CN 1805070A CN A2006100005956 A CNA2006100005956 A CN A2006100005956A CN 200610000595 A CN200610000595 A CN 200610000595A CN 1805070 A CN1805070 A CN 1805070A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ptc
- current
- limiting apparatus
- ptc element
- molding part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 29
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 13
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 10
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 3
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 28
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 25
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 19
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 19
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical class [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001846 repelling effect Effects 0.000 description 1
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
- E04F13/00—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
- E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
- E04F13/08—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
- E04F13/0801—Separate fastening elements
- E04F13/0803—Separate fastening elements with load-supporting elongated furring elements between wall and covering elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
公开了一种PTC(正温度系数)限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：具有PTC特性的PTC元件；一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及模制部分，其制备在所述PTC元件和电极单元的周围，以至少包围该PTC元件和电极单元之间的界面，该模制部分由弹性绝缘材料制成。该模制部分由弹性绝缘材料、或选自包括真空、气体和油的组中的任何绝缘材料制成。因此，该装置可以在限制过电流或短路电流的同时有效地抑制所产生的电弧，并且其也可以防止电极之间的闪络。
Description
技术领域
本发明涉及一种PTC(正温度系数)限流装置，更具体地涉及这样一种PTC限流装置，其能够防止在PTC元件和接触电极之间产生电弧或者在接触电极之间产生闪络。
背景技术
通常，广泛使用断路器来防止高或低压***短路。通常使用的电流频率是60Hz，并且其一个相位可以变为16.7ms。如果将这一个相位限定为一个循环，则传统的断路器需要较长时间(即，至少几个循环)来断开电路，并且并不具有对于估计的故障电流值的限流功能，因此该故障的波纹效应持续相对较长时间。此外，在没有断开短路电流的情况下，会严重影响周围的电力设备和***。因此，强烈需要能够在短时间内有效地限制***的短路电流的限流技术。
对于限流技术，典型地使用这样一种限流装置。该限流装置用于限制或断开在电力***中产生的过电流或短路电流，并且其可以通过使用PTC(正温度系数)元件而实现其功能。
具有PTC特性的材料在常温下具有相对较低的电阻，从而电流可很好地通过。然而，如果周围环境的温度增加或该材料由于引入超过允许值的电流而其自身被加热，则电阻突然增大几百倍或更多，从而能够限制电流。因此，如果使用上述材料构成电路元件，则当温度升高时可以保护各种电路。
基于此，日本专利公开H10-321413公开了一种使用PTC的限流装置。参照与上述相关的图1，传统的PTC限流装置包括：PTC聚合物元件1，其通过在其中混合有导电颗粒而具有PTC特性；第一电极2、3，其通过焊接而布置在PTC聚合物元件1的两表面上；以及第二电极4、5，布置在第一电极2、3的表面上以与其电连接。
此时，该限流装置具有这样的条件，即PTC聚合物元件1具有比第一电极2、3大的表面积，并且第一电极2、3具有比第二电极4、5大的表面积。在该结构中，可以防止在第一电极2、3的两端处出现内部短路，并且可以减少该限流装置在其操作之前或之后电阻的变化，从而可以向其施加具有大负载的电流。此外，将由绝缘材料制成的框架6、7安装在PTC聚合物元件1的周围以延伸一绝缘距离，从而防止第一电极2、3和第二电极4、5之间的闪络。
然而，在该传统的限流装置基本上用于限制超过100V和10kA的短路电流的情况下，PTC聚合物元件1和与该PTC聚合物元件1接触的第一电极2、3由于它们的热容量不同而在产生的电阻方面表现出时间差和非线性。这样，在通过加热PTC聚合物元件1产生的电阻之前，在PTC聚合物元件1和第一电极2、3的界面中生成很大的电阻。因此，热应力集中，从而在PTC聚合物元件1和第一电极2、3之间的界面中产生电弧以及严重的噪音。该电弧使PTC聚合物元件1分解和碳化，最终导致介质击穿。此外，PTC材料由于该电弧以及PTC聚合物元件1自身的热而熔化并汽化，从而PTC聚合物元件1逐渐变薄，并且第一电极2、3浸在PTC聚合物元件1中。
因此，传统的限流装置旨在通过使用挤压结构来增加接触压力，以控制第一电极2、3和第二电极4、5的表面积，但是不能避免由于在与PTC聚合物元件1的界面中产生的电子排斥能和电阻的时间差而导致的电弧生成，并且还不易于避免由于所产生的电弧而导致的在电极之间的限流特性劣化以及闪络。
另外，在现有技术中提出的、由绝缘材料制成并安装在PTC聚合物元件1的两端的框架6、7用于获得绝缘距离，但是它们不能消除在PTC聚合物元件1与第一电极2、3中产生的电弧，并且也不能期望减少在断路操作期间所产生的噪音。
鉴于上述原因，传统的限流装置能够限制在低电流区域的电流而没有噪音和电弧，但是其不能避免在高电流或高电容***中产生电弧，从而该电弧还导致PTC元件劣化并使其寿命缩短。
发明内容
设计本发明以解决现有技术的上述问题，因此本发明的目的是提供一种PTC限流装置，由于该装置可以在限制过电流或短路电流的同时有效地抑制所产生的电弧，以及其还可以防止电极之间的闪络，因此其可以用在高电压***以及低电压***中。
为了实现上述目的，本发明提供了一种PTC(正温度系数)限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：具有PTC特性的PTC元件；一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及由绝缘材料制成的模制部分，其制备在所述PTC元件和电极单元的周围以至少部分地包围该PTC元件和电极单元。这里，所述模制部分可以为弹性绝缘材料，或选自包括真空、气体和油的组中的任何绝缘材料。
在本发明的另一方面中，还提供了一种PTC限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：具有PTC特性的PTC元件；一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及模制部分，其制备在所述PTC元件和电极单元的周围以至少部分地包围该PTC元件和电极单元之间的界面区域，该模制部分由弹性绝缘材料制成。
优选地，所述模制部分由具有103至1020欧姆的绝缘电阻和5％或更高伸长率的热固性或热塑性树脂制成。
另外，所述弹性绝缘材料优选地由硅酮树脂或聚氨酯树脂制成。
在本发明的又一方面中，还提供了一种PTC限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：具有PTC特性的PTC元件；一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及模制部分，其包括第一绝缘件和制备成包围该第一绝缘件的第二绝缘件，该第一绝缘件由漂浮绝缘材料制成，并被邻近地制备以至少部分地包围所述PTC元件和电极单元。
优选地，所述漂浮绝缘材料是选自包括真空、气体和油的组中的一种。
在所述漂浮绝缘材料由真空构成的情况下，所述第一绝缘件优选地具有10-3托或更小的真空度。在所述漂浮绝缘材料由气体构成的情况下，所述第一绝缘件优选地为1巴或更高的SF6、N2或它们的混合气体。在所述漂浮绝缘材料由油构成的情况下，所述第一绝缘件优选地为具有冷却能力的绝缘油。
还优选地，所述电极单元包括：与所述PTC元件接触的接触电极；以及与该接触电极相连的电线，用于向所述接触电极施加外部电路的电流，其中所述模制部分包围整个PTC元件、整个接触电极、以及部分电线。
另外，所述PTC元件可以包括：选自下组中的至少一种聚合物，该组包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、环氧树脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)；选自下组中的至少一种导电颗粒，该组包括碳、金属和金属氧化物；以及抗氧化剂。
同时，根据该实施例的PTC限流装置还可以包括挤压装置，用于朝向所述PTC元件挤压所述电极单元，并且该挤压装置优选地施加等于或大于大气压的挤压力。
此时，所述挤压装置优选地包括：容纳所述模制部分的壳体；以及弹性部件，其由所述壳体的内表面弹性地偏压，以朝向所述PTC元件挤压所述模制部分的至少一侧。
可选地，所述挤压装置还可以包括：一对板，它们布置成将所述模制部分插设在它们之间；以及连接部件，用于使所述一对板相互连接和固定。
附图说明
从下面结合附图对实施例的描述中，将明白本发明的其它目的和方面，其中：
图1是表示传统的PTC限流装置的剖视图；
图2是表示根据本发明第一实施例的PTC限流装置的剖视图；
图3是表示根据本发明第一实施例的PTC限流装置的一修改例的剖视图；
图4是表示根据本发明第一实施例的PTC限流装置的另一修改例的剖视图；
图5是表示根据本发明第一实施例的PTC限流装置的又一修改例的剖视图；
图6是表示根据本发明第二实施例的PTC限流装置的剖视图；
图7是表示根据本发明第二实施例的PTC限流装置的一修改例的剖视图；
图8是表示根据本发明第三实施例的PTC限流装置的剖视图；
图9是表示根据本发明第三实施例的PTC限流装置的一修改例的剖视图；以及
图10是表示当施加过电流时，根据本发明的PTC限流装置的断路操作期间的波形的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。在描述之前应理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被认为限于通常和词典意义，而应该在允许本发明人适当地限定术语以最佳地说明这一原则的基础之上，基于与本发明的技术方面相对应的意义和概念进行解释。因此，这里所作的描述仅仅是为了说明目的的优选示例，而并不旨在限制本发明的范围，因此应理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对其作其它等价替换和修改。
图2是表示根据本发明第一实施例的PTC(正温度系数)限流装置的剖视图。
参照图2，该实施例的PTC限流装置包括：PTC元件110；一对电极单元120、130，它们布置成使PTC元件110插设在它们之间；以及模制部分140，其制备在PTC元件110和电极单元120、130的周围。
随着周围环境的温度升高，PTC元件110用于通过在特定温度值下使电阻突然增大来抑制电力***中的过电流。
PTC元件110可以根据待限制的电流而具有不同的性质，但是在本实施例中，PTC元件110优选地在25℃时具有100欧姆或更低的特定电阻，并且在由于供应电流而产生焦耳热的开关温度时，该特定电阻优选地变为至少是在25℃时的105倍。此外，PTC元件110应设计成在保持电和热稳定性的情况下承受AC 100V或更高的电压，并且当施加每1cm 30kV或更高的过电流时不会产生闪络。另外，当PTC元件110被放入到电路中时，该PTC元件110在施加有大约1A的电流时应该不会断开，从而可以向其施加正常电流，例如大约1A。此外，当施加比正常工作电流大十倍多的过电流时，PTC元件110应使得电阻在1/2循环(这里，一个循环是16.7ms)内升高以限制该过电流。另外，PTC元件110优选地制造成使得短路电流的越大则操作时间越快，并且其还可以在过电流限制操作之后在几分钟内恢复其初始状态。
优选地，PTC元件110具有板结构，并且其可以具有圆形、椭圆形或多边形形状。另外，优选地考虑使用条件(即，例如正常电流、待限制的过电流和操作时间的各种因素)来设计其面积和厚度。
PTC元件110优选地由具有PTC特性的聚合物构成。该PTC聚合物具有这样的结构，其中导电颗粒被注入到具有非晶形区和结晶区的结晶聚合物或半结晶聚合物中。如果向PTC聚合物施加超过一定值的电流从而产生焦耳热，则PTC聚合物就从常温状态变为高温状态。由于温度的升高，随着结晶区进入非晶态，该聚合物表现出体积膨胀。此时，导电颗粒运动从而使它们的连接零散地断开，因此该元件的总电阻急剧增加。
所述聚合物可以是选自下组中的至少一种聚合物，该组包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、环氧树脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)。另外，所述导电颗粒可以具有选自下组中的至少一种导电颗粒，该组包括碳、金属和金属氧化物(TiB2)。
另外，还可以添加抗氧化剂以防止PTC聚合物的氧化。此外，还可以向PTC聚合物添加无机添加剂，以改善在常温时的低电阻特性以及在高温时的高电阻特性。
电极单元120、130包括与PTC元件110接触的接触电极121、131、以及用于向接触电极121、131施加外部电路的电流的电线122、132。
接触电极121、131可以由铜箔或其它金属元件构成。此外，接触电极121、131例如通过使用叠片或自由触点以使接触电阻减至最小的方式，安装在PTC元件110的两侧。
优选地，考虑PTC元件110的面积和厚度来确定接触电极121、131的接触面积，以使得在PTC元件110操作的同时在接触电极121、131之间不会出现闪络。
电线122、132连接至接触电极121、131，以使接触电极121、131与电力***电连接。更详细地，电线122、132延伸以使得它们的一端电连接至接触电极，而另一端连接至外部电路。另外，电线122、132优选地由金属材料制成，并具有适合所述***的电流容量的截面积和厚度。
更具体地，所述限流装置还可以包括插设在接触电极121、131与电线122、132之间的连接电极(未示出)。该连接电极由金属(例如，具有相对较低电阻的金和银)制成，从而电流可以更容易地从电力***施加给该限流装置。
模制部分140构造成包围PTC元件110与接触电极121、131之间的界面部分。也就是说，模制部分140模制在PTC元件110、接触电极121、131以及电线122、132的周围。模制部分140由具有弹性的绝缘材料制成。优选地，模制部分140具有103至1020欧姆的绝缘电阻，以提供足够的介质强度。此外，为了灵活地处理在限流操作期间产生的瞬间冲击并因此防止模制部分140断裂，模制部分140优选地具有至少5％的伸长率。该模制部分140由热固性或热塑性树脂构成，并且例如可以使用硅酮树脂、聚氨酯等。然而，本发明并不限于此。
如果PTC元件110由于过电流而操作，则在接触电极121、131的界面中会立即产生电弧，并且该电弧会使PTC元件110的特性劣化和损坏。另外，如果重复地产生电弧，则PTC元件110的性能会大大劣化而不可再使用。然而，在本发明中，当PTC元件110进行限流操作时，直接包围PTC元件110的模制部分140立即吸收在PTC元件110与接触电极121、131之间的界面中产生的瞬时冲击能和初始电弧，并使之消失。
另外，当PTC元件110操作以限制电流时，在PTC元件110与接触电极121、131之间的界面中产生的电弧在两端处可能会跳过PTC元件110，并导致接触电极121、131之间在两端处的闪络。因此，重要的是确保绝缘距离而不会导致闪络。在本发明中，由于模制部分140构造成包围整个PTC元件110、整个接触电极121、131以及部分电线122、132，因此可以确保在PTC元件110的两端之间充分的绝缘距离。也就是说，确保了在接触电极121、131周围的有效介质强度，从而可防止闪络。
另外，模制部分140密封了由于PTC元件110与接触电极121、131之间的不完全接触而导致的空间，从而能够改善接触电阻特性。
优选地，本实施例的PTC限流装置还包括插设在PTC元件110或电极单元120、130与模制部分140之间的涂层150。增加涂层150以改善模制部分140与PTC元件110之间、以及模制部分140与电极单元120、130之间的界面连接。例如，硅酮树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂可以用于涂层150。然而，本发明并不限于此。
该实施例的PTC限流装置可以在本发明的范围内以各种方式来修改模制部分的形状，例如如图3所示。参照图3，根据该修改例的PTC限流装置的模制部分141可以构造成包围PTC限流装置110，且使其包围表面暴露。
另外，图4和图5是表示本实施例的PTC限流装置的其它修改例的剖视图。在图4和图5中，与以前附图中相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件，因此不再详细描述。
首先参照图4，根据该修改例的PTC限流装置的模制部分142具有排气孔161、162。当该PTC限流装置进行限流动作时，PTC元件110会分解以产生气体。这种分解气体包含有碳化的导电金属颗粒，并且如果该导电金属颗粒被吸向PTC元件110，则会形成碳化的导电路径从而对绝缘产生不利影响。另外，在限流操作期间瞬间出现分解气体的情况下，内压由于分解气体而升高，这会使得具有弹性的模制部分140过度膨胀。此时，形成在模制部分142中的排气孔161、162会将PTC元件110的分解气体排放到外部，从而解决上述问题。
可以制备至少一个排气孔161、162，从而可以更有效地排放PTC元件的分解气体。
同时，参照图5，该修改例的PTC限流装置还包括制备成容纳模制部分140的壳体170。壳体170支撑模制部分140的结构，并在限流操作期间抑制模制部分140的过度膨胀。另外，壳体170保护模制部分140免受外部环境(例如，光、湿气和污染源)的损害。
该壳体170可以由具有绝缘特性的材料(例如，聚乙烯、聚丙烯或酚醛塑料)制成。然而，本发明并不限于上述，对于本领域普通技术人员可以在本发明的范围内作出各种修改。
图6表示根据本发明第二实施例的PTC限流装置。在图6中，与以前附图中相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件，因此不再详细描述。
参照图6，该实施例的PTC限流装置还包括挤压装置，用于朝向PTC元件110挤压电极单元120、130。该挤压装置包括壳体610、以及弹性部件620、630。
壳体610容纳模制部分140，并因此容纳整个PTC元件110、整个接触电极121、131以及部分电线122、132。电线122、132的一部分通过壳体610向外延伸并连接至电力***。
弹性部件620、630被支撑抵靠着壳体610的内表面，并且它们构造成包围电线122、132的外周，并挤压模制部分140从而使得电线122、132朝向接触电极121、131被挤压。这样，接触电极121、131朝向PTC元件110被挤压。优选地，可以为电线122、132中的任一个或两者来制备弹性部件620、630。
同时，优选地将弹性部件620、630的挤压力设定为至少1巴，从而克服由于在短路故障时产生的电子排斥力导致的、在PTC元件110与接触电极121、131之间的界面的分离。另外，还优选地，即使当由于重复的限流操作而使得PTC元件110的厚度减少为一半时，也保持1巴或更大的挤压力。
弹性部件620、630可以例如由制备成包围电线122和/或132的外周的螺旋弹簧构成。然而，本发明并不限于上述，而是可以由本领域技术人员在本发明的范围内作出各种修改。
图7表示根据该实施例的PTC限流装置的修改例。在图7中，与以前附图中相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件，因此不再详细描述。
参照图7，该修改例的PTC限流装置的挤压装置包括顶板710和底板720、以及用于连接顶板710和底板720的连接部件。
PTC元件110、接触电极121、131和电线122、132布置在顶板710和底板720之间，并且顶板710和底板720在它们的中央具有通孔721，从而使电线122、132连接至外部电路。
顶板710和底板720在它们的边缘具有连接孔711、712，因此连接部件通过连接孔711、712使顶板710和底板720彼此固定。具体地，螺栓730穿过连接孔711、712，并且螺母740接合到螺栓730以使顶板710和底板720彼此固定。
优选地，所述挤压装置还包括制备成包围电线122、132的弹性部件620、630。弹性部件620、630被支撑抵靠着板710、720的内侧，并且它们沿着电线122、132的外周被压缩并然后被弹性偏压。因此，弹性部件620、630挤压模制部分140，从而接触电极121、131挤压PTC元件110。弹性部件620、630的挤压力与前一实施例的基本相等。
同时，在图7中，弹性部件620、630布置成用于两根电线122、132，但是如果需要它们可以布置成用于其中的任一个。
另外，尽管在图6和图7中显示出所述挤压装置应用于如图2所示的具有模制部分140的PTC限流装置，但是这种挤压装置也可以同样应用于图3至图5中所示的具有不同结构的模制部分的PTC限流装置。
尽管在上述实施例中说明了挤压装置的详细结构，但是本发明并不限于此，应理解可以采用能够朝向PTC元件110挤压电极单元120、130的挤压装置的任何变形。
图8表示根据本发明第三实施例的PTC限流装置。在图8中，与以前附图中相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件，因此不再详细描述。
参照图8，该实施例的PTC限流装置具有与第一实施例的PTC限流装置不同的结构的模制部分。也就是说，该实施例的模制部分包括由漂浮绝缘材料制成的第一绝缘件180、以及制备成包围第一绝缘件180的第二绝缘件190。
第一绝缘件180可以构造成包围整个PTC元件110、整个接触电极121、131以及部分或全部的电线122、132。因此，第一绝缘件180可以提供更有效地防止产生电弧或闪络的功能。
第一绝缘件180构造成直接包围PTC元件110，从而可以去除在PTC元件110与接触电极121、131之间产生的电弧和噪音。也就是说，第一绝缘件180立即吸收在PTC元件110操作期间在PTC元件110与接触电极121、131之间的界面中产生的瞬时冲击能和初始电弧，并使它们消失。因此，几乎不会产生电弧和噪音。此外，由于第一绝缘件180是由漂浮绝缘材料制成的，因此可以密封由于PTC元件110与接触电极121、131之间的不完全接触而产生的空间，从而减少电弧的产生。
此外，第一绝缘件180可以确保在接触电极121、131之间在两端处的绝缘距离。如上所述，当PTC元件110操作以限制电流时，在PTC元件110与接触电极121、131之间的界面中在两端处瞬间产生电弧。如果不抑制该电弧，则在两端处该电弧可能会跳过PTC元件110并在接触电极121、131之间产生闪络。因此，重要的是确保绝缘距离而不导致闪络。在本实施例中，由于第一绝缘件180构造成包围整个PTC元件110、整个接触电极121、131以及部分或全部的电线122、132，因此可以确保在PTC元件110的两端之间足够的绝缘距离。也就是说，确保了在接触电极121、131周围的有效介质强度，从而可防止闪络。
另外，在限流操作之后的过热状态中，PTC元件110可以通过第一绝缘件180在短时间内被冷却而处于常温状态。
具体地，用于第一绝缘件180的漂浮绝缘材料可以由真空构成。更具体地，该真空是具有10-3托或更小的真空度的真空层。该真空具有比普通空气大至少10倍的介质强度。此外，由于在真空状态没有用于传递能的介质，因此可以防止介质击穿的任何进一步进展。这样，如果第一绝缘件180由真空构成，则可以实现在真空下的很大的介质强度。此外，通过利用电弧快速地消失在真空中这一事实，可以使电弧消失，并且还可以使该绝缘件构造成具有较小的重量。
作为一可选方案，用于第一绝缘件180的漂浮绝缘材料可以由气体构成。优选地，该气体可以是1巴或更高的SF6气体或N2气体。
SF6气体是无味、无害、无毒、不可燃且非***性的惰性气体，其产生较少的介质或泄漏损失，并且是热稳定的。该气体的介质强度为89kV/cm，这远大于介质强度为30kV/cm的大气。另外，该气体的介质常数比固体绝缘材料的小，从而需要较少的充电电流，并且还可以比固体绝缘材料更自由地选择绝缘材料的形状。
N2气体是空气的主要成分，并且其与SF6气体相似，也是不可燃气体。另外，N2气体由于其易于获得而廉价。
更优选地，该气体可以是1巴或更高的SF6-N2的混合气体。该气体是通过向SF6气体添加N2气体而获得的，N2气体是空气的主要成分并表现出优异的化学稳定性(例如，无毒和不可燃烧性)以及低沸点并且是廉价的，该气体由于电极表面存在杂质或粗糙而表现出较少的介质强度劣化，并且由于低沸点和廉价，该气体还可以用作更经济的绝缘气体。
作为另一可选方案，用于第一绝缘件180的漂浮绝缘材料可以由油构成。
优选地，所述油可以是不包含杂质且具有冷却能力的绝缘油，并且其还可以是包含环烷、链烷或苯类的烃作为主要成分的矿物油。所述冷却能力定义为，PTC元件110可以在其操作之后在3分钟内恢复其正常状态。
尽管在上面公开了漂浮绝缘材料的具体示例，但是应理解本发明并不限于此，而可以采用许多改变。
第二绝缘件190起到壳体的作用，用于支撑和保持在限流操作期间可能会膨胀的第一绝缘件180的形状。另外，第二绝缘件190保护第一绝缘件180免受外部环境(例如，光、湿气和污染源)的损害。这样，第二绝缘件190优选地构造成使第一绝缘件180与外部完全密封。
第二绝缘件190可以由具有绝缘特性的材料(如聚乙烯、聚丙烯或酚醛塑料)构成。然而，本发明并不限于上述，而可以由本领域技术人员在本发明的范围内作出各种修改。
图9是示意地表示根据该实施例的PTC限流装置的修改例的剖视图。在图9中，与以前附图中相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件，因此不再详细描述。
参照图9，该修改例的PTC限流装置还包括涂层150，其插设在PTC元件110或电极单元120、130与第一绝缘件180之间。
当第一绝缘件180包围PTC元件110时，在它们的界面中会产生气泡。然后，当PTC元件110操作时介质击穿会沿着气泡进展，这趋于使第一绝缘件180不能很好地工作。此时，如果在所述界面上制备有涂层150，则第一绝缘件180可以更容易的方式紧密地安装在PTC元件110的表面上，从而该PTC限流装置可以更有效地操作。
优选地，涂层150可以通过涂覆环氧树脂或硅橡胶制成。然而，本发明并不限于上述，而可以由本领域技术人员在本发明的范围内作出各种修改。
图10是表示当施加有过电流时，根据本发明的PTC限流装置的断路操作的波形的曲线图，并且根据图2中所示的实施例来制造该PTC限流装置。在该试验中，向PTC元件的两端施加400V电压，并且通过施加在2kV至30kV的范围内变化的故障电流来检验限流特性。参照图10，会发现不仅在2kA的低电流流动的情况下，而且在10kA、15kA、20kA和30kA的高电流流动的情况下，快速且准确地进行限流动作，从而有效地断开过电流。
已经详细地描述了本发明。然而，应理解由于本领域技术人员从该详细描述会明白在本发明的精神和范围内的各种变动和修改，因此仅以说明的方式给出了表示本发明优选实施例的详细描述和具体示例。
工业实用性
如上所述，本发明的PTC限流装置可以在限制过电流或短路电流时，有效地抑制并去除在PTC元件与接触电极之间产生的电弧，从而防止电极之间的闪络。这样，可以防止PTC元件的磨损，从而延长该PTC限流装置的寿命。此外，本发明的PTC限流装置不仅对于低压***而且对于高压***可以进行可靠的限流动作。
Claims (22)
1、一种PTC(正温度系数)限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：
具有PTC特性的PTC元件；
一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及
模制部分，其制备在所述PTC元件和电极单元的周围，以至少包围所述PTC元件和电极单元之间的界面区域，该模制部分由弹性绝缘材料制成。
2、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，
所述弹性绝缘材料是具有103至1020欧姆的绝缘电阻和5％或更高的伸长率的热固性或热塑性树脂。
3、根据权利要求2所述的PTC限流装置，其特征在于，所述弹性绝缘材料由硅酮树脂或聚氨酯树脂制成。
4、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，所述电极单元包括：
与所述PTC元件接触的接触电极；以及
与该接触电极相连的电线，用于向所述接触电极施加外部电路的电流，
其中所述模制部分包围整个接触电极和部分电线。
5、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，所述PTC元件包括：
选自下组中的至少一种聚合物，该组包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、环氧树脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)；
选自下组中的至少一种导电颗粒，该组包括碳、金属和金属氧化物；以及
抗氧化剂。
6、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，还包括插设在所述PTC元件或电极单元与所述模制部分之间的界面中的涂层。
7、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，在所述模制部分中形成有排气孔，以使所述PTC元件与外部连通。
8、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，还包括包围所述模制部分的外表面的壳体。
9、根据权利要求1所述的PTC限流装置，其特征在于，还包括用于朝向所述PTC元件挤压所述电极单元的挤压装置。
10、根据权利要求9所述的PTC限流装置，其特征在于，所述挤压装置施加等于或大于大气压的挤压力。
11、根据权利要求9所述的PTC限流装置，其特征在于，所述挤压装置包括：
容纳所述模制部分的壳体；以及
弹性部件，其由所述壳体的内表面弹性地偏压，以朝向所述PTC元件挤压所述模制部分的至少一侧。
12、根据权利要求9所述的PTC限流装置，其特征在于，所述挤压装置包括：
一对板，它们布置成使所述模制部分插设在它们之间；以及
连接部件，用于使所述一对板相互连接和固定。
13、根据权利要求12所述的PTC限流装置，其特征在于，还包括一弹性部件，其由所述板的内表面弹性偏压，以朝向所述PTC元件挤压所述模制部分的至少一侧。
14、一种PTC限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：
具有PTC特性的PTC元件；
一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及
模制部分，其包括第一绝缘件和制备成包围该第一绝缘件的第二绝缘件，该第一绝缘件由漂浮绝缘材料制成，并被邻近地制备以至少部分地包围所述电极单元和PTC元件。
15、根据权利要求14所述的PTC限流装置，其特征在于，所述漂浮绝缘材料是选自包括真空、气体和油的组中的一种。
16、根据权利要求15所述的PTC限流装置，其特征在于，
在所述漂浮绝缘材料由真空构成的情况下，所述第一绝缘件具有10-3托或更小的真空度。
17、根据权利要求15所述的PTC限流装置，其特征在于，
在所述漂浮绝缘材料由气体构成的情况下，所述第一绝缘件为1巴或更高的SF6、N2或它们的混合气体。
18、根据权利要求15所述的PTC限流装置，其特征在于，
在所述漂浮绝缘材料由油构成的情况下，所述第一绝缘件为具有冷却能力的绝缘油。
19、根据权利要求14所述的PTC限流装置，其特征在于，所述电极单元包括：
与所述PTC元件接触的接触电极；以及
与该接触电极相连的电线，用于向所述接触电极施加外部电路的电流，
其中所述模制部分包围整个PTC元件、整个接触电极、以及部分电线。
20、根据权利要求14所述的PTC限流装置，其特征在于，所述PTC元件包括：
选自下组中的至少一种聚合物，该组包括HDPE、LDPE、环氧树脂、硅酮和PVDF；
选自下组中的至少一种导电颗粒，该组包括碳、金属和金属氧化物；以及
抗氧化剂。
21、根据权利要求14所述的PTC限流装置，其特征在于，还包括插设在所述PTC元件或电极单元与所述第一绝缘件之间的界面中的涂层。
22、一种PTC限流装置，其利用PTC特性来限制电流，该装置包括：
具有PTC特性的PTC元件；
一对电极单元，它们布置在两侧以彼此面对，且所述PTC元件插设在它们之间；以及
模制部分，其被邻近地制备以至少部分地包围所述电极单元和PTC元件，并且该模制部分由弹性绝缘材料或选自包括真空、气体和油的组中的任何绝缘材料制成。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050003047 | 2005-01-12 | ||
| KR1020050003047A KR100697919B1 (ko) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | 다중 절연체를 구비한 ｐｔｃ 한류기 |
| KR1020050003045 | 2005-01-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1805070A true CN1805070A (zh) | 2006-07-19 |
| CN100538922C CN100538922C (zh) | 2009-09-09 |
Family
ID=36867023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100005956A Expired - Fee Related CN100538922C (zh) | 2005-01-12 | 2006-01-11 | 具有由绝缘材料制成的模制部分的ptc限流装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100697919B1 (zh) |
| CN (1) | CN100538922C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104350553A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-02-11 | 西门子公司 | 具有中心套管的封装式过电压防护放电器 |
| CN104681219A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 聚鼎科技股份有限公司 | 插件式过电流保护元件 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8716633B2 (en) | 2009-10-13 | 2014-05-06 | Uniplatek Co., Ltd. | Method for manufacturing PTC device and system for preventing overheating of planar heaters using the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7475744B2 (en) * | 2005-01-17 | 2009-01-13 | Us Synthetic Corporation | Superabrasive inserts including an arcuate peripheral surface |
-
2005
- 2005-01-12 KR KR1020050003047A patent/KR100697919B1/ko active IP Right Grant
-
2006
- 2006-01-11 CN CNB2006100005956A patent/CN100538922C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104350553A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-02-11 | 西门子公司 | 具有中心套管的封装式过电压防护放电器 |
| CN104350553B (zh) * | 2012-05-30 | 2017-09-29 | 西门子公司 | 具有中心套管的封装式过电压防护放电器 |
| CN104681219A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 聚鼎科技股份有限公司 | 插件式过电流保护元件 |
| CN104681219B (zh) * | 2013-11-29 | 2017-11-10 | 聚鼎科技股份有限公司 | 插件式过电流保护元件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100697919B1 (ko) | 2007-03-20 |
| KR20060082363A (ko) | 2006-07-18 |
| CN100538922C (zh) | 2009-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060152330A1 (en) | PTC current limiting device having molding part made of insulating material | |
| CN1776982A (zh) | 具有冷却的高压断路器 | |
| CN1805070A (zh) | 具有由绝缘材料制成的模制部分的ptc限流装置 | |
| CN1246210A (zh) | 包括减少过电流和限制过电流在内的关于保护物体免遭过电流的装置和方法 | |
| JP2013513233A (ja) | 高電圧サージアレスタ | |
| CN1170292C (zh) | 防爆自动脱离型避雷器 | |
| JP4373850B2 (ja) | 電気機器 | |
| CN1819073A (zh) | 具有防闪络结构的ptc限流装置 | |
| KR100697917B1 (ko) | Ｐｔｃ 한류기 | |
| KR100841142B1 (ko) | 안전성이 향상된 ｐｔｃ 소자 및 그 제조방법 | |
| KR101436277B1 (ko) | 전압 서지 보호 디바이스 및 고전압 회로 차단기 | |
| EP3544032B1 (en) | Transformer with gel composite insulation | |
| CN204143985U (zh) | 一种防爆避雷器 | |
| CN203312147U (zh) | 真空断路器 | |
| CN205429713U (zh) | 一种过电压保护器 | |
| KR20070001041A (ko) | 피티씨 고분자시트-전극 복합체의 제조방법 | |
| KR100679742B1 (ko) | Ptc 특성을 갖는 고분자 조성물과 이를 이용하여 제조한 ptc 특성을 갖는 고분자 써미스터 | |
| CN2560074Y (zh) | 单元组合式分压均压防爆避雷器 | |
| CN2585461Y (zh) | 过电流保护装置 | |
| CN1294599C (zh) | 防爆避雷装置 | |
| CN1247368A (zh) | 新型非线性内间隙金属氧化物避雷器 | |
| CN101038806A (zh) | 具有简化设计和增加的可靠性的过压保护装置 | |
| RU41185U1 (ru) | Ограничитель перенапряжений низковольтный | |
| CN116130185A (zh) | 一种具有高抗雷击能力的过流保护元件 | |
| Cho et al. | Relief Performance of Fault Current and Design/Manufacturing of Polymer Arresters for Power Distribution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090909 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |