CN2233129Y - 具有个别故障显示和永久接地功能的过电流自动保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有个别故障显示和永久接地功能的过电流自动保护装置，用于通信***，包括一半导体阻抗元件，其输入端与用户相连，输出端与交换机侧相连，其输入侧经一绝缘熔融体与接地开关触点元件和故障显示触点元件相接；当瞬间大电流流过时半导体阻抗元件阻值剧增而起限流作用，当临界值以上大电流或持续过电流流过时半导体阻抗元件发热，熔融绝缘体熔化，使接地与故障显示开关触点分别与输入端接通，大电流迅速接地，同时显示故障存在。

Description

具有个别故障显示和永久接地功能的 过电流自动保护装置
本实用新型是一种过电流自动保护装置，特别是一种用于通信***的具有个别故障显示和永久接地功能的过电流自动保护装置。
在现有的通信***如交换机等之中，为了保护其不受瞬间过电流或持续性过电流的影响，通常在用户端(电话)与交换机之间装设有过电流保护装置，另外还有过电压保护装置。
在韩国实用新型申请案93-950000中公开了一种过电流自动保护装置，其等效电路如图1所示。该装置包括过电压保护、过电流保护及故障显示与接地三部分。其过电压保护部件由气体放电管11和氧化锌可变电阻12并联组成，连接于用户端L1与故障显示部件20之间，该显示部件20接地16；过电流保护部件包括一半导体阻抗元件13，该半导体阻抗元件13具有一个与用户端L1相连的输入电极触点13a，和一个与交换机1端相连的输出电极触点13b；该输入电极触点13a连接一单向可动接触元件17，该输出电极点13b连接一双向可动接触元件14，两接触元件14和17分别具有一可变形的中间弯曲部14b和17b，同时还分别有一触点14a、17a，在两触点14a和17a之间设置一固定触点15a，该固定触点15a与所述故障显示部件20相连，该故障显示部件20由一数千欧的电阻21与一显示灯22串联而构成。
当用户端L1出现过电压时，该过电压通过气体放电管11及氧化锌可变电阻12和故障显示20接地放电，使交换机侧T1得到过电压保护；而当用户端L1流入过电流时，则该过电流流过半导体阻抗元件13而使其发热，该半导体阻抗元件13所产生的热量可使其输入或输出端的可动接触元件14或17变形，从而其触点14a或17a与所述固定触点15a接触，并通过故障显示部件20接地，避免了过电流流入交换机侧T1，保护了交换机负载的安全运行。
下面进一步说明现有自动保护装置的过电流保护的工作过程。
在正常工作状态下，如图1A所示，额定工作电流自用户端L1流入半导体阻抗元件13，该半导体阻抗元件13不会发热，因而不会使两侧的单向可动接触元件17和双向可动接触元件14变形，其触点17a和14a不与固定触点15a接触，而与地呈开路状态，此时电流经过半导体阻抗元件13而流入交换机侧T1，通信***畅通工作。
当由于电力线混杂等原因，自用户端L1流入瞬间的额定以上的电流时，半导体阻抗元件13的电阻值迅速增加，可从数欧急速增加到数十千欧，从而限制了通过该元件13而流入交换机侧T1的过电流；同时，半导体阻抗元件13产生的热量传递给双向可动接触元件14使其升温，当其温度上升到超过该接触元件14所设定的记忆温度时，其可变形弯曲部14b发生形变，其触点14a如图1B所示，与固定接点15a相接触，从而使自用户端L1流入的过电流通过半导体阻抗元件13、双向可动接触元件17和故障显示部20而接地，使过电流不能流入交换机侧T1，保护了交换机负载的安全运行。
此时，由于故障显示部分20流过电流，其显示灯22被点亮，显示出故障状态。
当瞬间过电流流过之后，电流恢复正常值时，半导体阻抗元件13的电阻值也恢复常态，其因过电流而产生的热量消失，此时，所述双向可动接触元件14的形变也消失，从而所述触点14a与固定触点15a自动断开，该触点14a与地又形成开路，恢复了图1A所示的状态，此时通信***恢复正常工作。同时，故障显示部分没有电流流过，故障显示灯22熄灭，故障显示状态消失。
当从用户端L1流入临界值以上的大电流或持续的过电流时，半导体阻抗元件13产生大量热量，并传导给可动接触元件，当单向可动接触元件17的温度上升到其记忆温度以上时，其可变形弯曲部17b发生形变，如图1C所示，其触点17a与固定触点15a接触，此时，从输入端L1流入的大电流或持续过电流通过单向可动接触元件17和故障显示部件20接地，使过电流不能流入交换机T1侧，从而保护了交换机侧T1负载的安全。
在此过程中，当接点17a一旦与固定接点15a相接触而形成短路，则保持其短路状态不变，于是半导体阻抗元件13因无大电流流过而温度降低，因此可防止该半导体阻抗元件13起火以及回路被破坏的现象发生。
此时，由于过电流通过故障显示部20，其显示灯22点亮，可以肉眼观察而发现其故障状态。
但是，上述现有的过电流自动保护装置具有下述两方面的缺点：
1、当过电流故障显示部件20显示灯亮，即显示出现过电流故障时，不能从该显示装置明确确认其故障原因。
当出现瞬间过电流时，半导体阻抗元件13因通过瞬间过电流而电阻值急剧增加，并产生热量，使双向可动接触元件14与固定触点15a相连，使故障显示灯22点亮，显示出***处于故障状态中，但这不是实际的故障状态，当电流恢复常态时，双向触点与固定触点15a断开，通信***可继续使用。
当出现临界值以上的大电流或持续过电流时，单向可动接触元件17动作，输入端L1通过故障显示部件20接地，接地侧处于永久短路状态，此时故障显示灯22也点亮。
这样，在上述两种过电流状态下，都给出同样的故障显示，因而不能分辨和确认故障原因。
2、不能迅速有效地进行过电流自动保护。
由于故障显示部件20中串接有数千欧的电阻21，其阻值比交换机侧T1的等效电阻大很多，因而过电流不能通过故障显示部件20良好放电，还会有相当部分的过电流流向交换机侧T1，所以不能交换机侧负载得到迅速有效的安全保护。
为克服现有技术的上述缺点，本实用新型提出了一种改进了的过电流保护装置。
本实用新型的目的是提出一种具有个别故障显示和永久接地功能的过电流自动保护装置，当出现瞬间过电流时，利用半导体阻抗元件的阻值急剧增加而起到限流保护作用，当出现临界值以上的大电流或持续过电流时，输入端充分接地并显示故障的存在。
本实用新型的过电流自动保护装置的基本结构包括：
一半导体阻抗元件，其输入端与用户相连，输出端与通信***的交换机相连，其输入端还连接有由气体放电管和氧化锌可变电阻并联构成的过电压保护部件；
其中，该半导体阻抗元件的两侧分别具有一输入端子和一输出端；在该半导体阻抗元件的输入侧设置一接地开关触点元件和一故障显示开关触点元件；在该接地开关触点元件和故障显示开关触点元件二者的一端与所述输入端子之间装设一熔融绝缘体，且两触点元件与该熔融绝缘体保持弹性相接；所述接地开关触点元件的另一端直接接地，而所述故障显示开关触点元件的另一端连接一故障显示灯；所述熔融绝缘体当温度达到一设定值时即熔融，使位于其两侧的所述输入端子和所述接地开关触点元件和故障显示开关触点元件形成电连接。
上述结构，可在流过瞬间过电流时通过半导体阻抗元件的限流作用而对交换机起到自动保护作用，此时不给出故障显示，当瞬间过电流流过后，***恢复正常工作状态；
而当出现超过临界值的大电流或持续过电流时，则所述熔融绝缘体因受所述阻抗元件流过该大电流或持续过电流所产生的热而熔融，位于其两侧的所述输入端和所述接地开关触点元件和故障显示开关触点元件形成电连接，从而输入端自动短路接地，将过电流通过大地放电。并且同时给出明确的故障显示，这样，即使是在保护装置密集的***中，也可用肉眼确认故障原因和故障所在，从而便于维修和通信***使用的管理。而且，由于本实用新型的接地电路不包含大阻值的电阻，能使过电流直接接地，迅速放电，因此可有效地对交换机侧进行保护。
以下将结合附图，通过对优选实施例的详细说明来描述本实用新型。
图1为现有的具有故障显示功能的过电流自动保护装置。其中
图1A表示流过正常电流时的工作状态；
图1B表示流入瞬间电流时的动作状态；
图1C表示流入临界值以上的大电流或持续过电流时，输入端被永久接地的动作状态。
图2为本实用新型过电流自动保护装置一优选实施例的分解透视图。
图3A为按照本实用新型的一优选实施例的过电流自动保护装置在正常工作状态时的等效电路图。
图3B为该优选实施例的过电流自动保护装置的结构剖面图。
图4A为该优选实施例的过电流自动保护装置在流入临界值以上的大电流或持续过电流时的等效电路图。
图4B为该优选实施例的过电流自动保护装置在流入临界值以上的大电流或持续过电流时的结构剖面图。
图5为本实用新型另一实施例的结构剖面图。
附图中主要符号说明：
L1：用户端T1：        交换机侧线路
11：气体放电管        12：氧化锌可变电阻
13：半导体阻抗元件    13a：输入端
13b：输出端            5：熔融绝缘体
6：故障显示侧开关接点  7：接地侧开关接点
9：故障显示灯         16：接地端
   触点                   触点
14：双向可动接触元件  17：单向可动接触元件
14a：双向可动接触元件 17a：单向可动接触元件
14b：双向可动接触元件 17b：单向可动接触元件
     中间弯曲部            中间弯曲部
图3A所示为本实用新型的一优选实施例的具有故障显示和接地功能的过电流自动保护装置的等效电路图，该装置包括一半导体阻抗元件13，其输入端13a与用户L1相连，输出端13b与通信***的交换机侧T1相连，其输入端13a还与气体放电管11和氧化锌可变电阻12组成的过电压保护部件相连接，并通过其接地16，当出现过电压时，通过上述接地放电，以保护交换机侧T1的负载。
在该半导体阻抗元件13的输入端侧，设置有一接地开关触点元件7和一故障显示开关触点元件6，并且元件7的接地端18与地16相连，元件6与一故障显示灯9相连。如图3A所示，在正常工作状态，半导体阻抗元件13中无过电流通过，开关6、7保持断开，交换机侧负载正常工作。
如图2所示为本实用新型过电流自动保护装置的一优选实施例的所述半导体阻抗元件13的分解透视图。该半导体阻抗元件13包括一中间具有绝缘突起的壳体2；两个可套在所述壳体2上，并被所述绝缘突起分开的用户端套状电极L1和交换机端套状电极T1；还包括可在所述壳体2内依次紧密接触而放置的可与电极T1相连的平板状的交换机侧输出端子13b、半导体阻抗元件13、可与电极L1相连的平板状输入端子13a、平板状熔融绝缘体5、故障显示开关触点元件6和接地开关触点元件7，以及一壳体盖8压设于所述故障显示开关触点元件6与接地开关触点元件7上，使上述依次装设在壳体2内的各元件呈弹性相接。
所述半导体阻抗元件13的输入端子13a和输出端子13b各具有延伸的连接端3、4，分别与套状电极L1和T1连接，从而用以连接用户端和交换机***。另外，所述故障显示开关触点元件6和接地开关触点元件7各具有一延伸端1和18伸出所述壳体2外，从而可以分别与故障显示灯9和接地16相连，如图2、3B和3A所示。另外，所述壳体2上还开有缝2a、2b、2c和2d，以便上述延伸端从中伸出。如图2所示。
图3B为本实施例的过电流自动保护装置的半导体阻抗元件13的结构剖面图。如图3B所示，在壳体2内，所述输出端13b、半导体阻抗元件13、输入端13a、熔融绝缘体5及故障显示开关触点元件6和接地开关触点元件7依次紧密接触，并且，所述故障显示触点元件6和接地开关触点元件7均为“V”字形状弹性结构，其尖端紧触熔融绝缘体5，并借助壳盖8的支撑，靠其本身弹性使其尖端对熔融绝缘体5保持一定压力，这样，在熔融绝缘体5熔融时，其尖端穿透绝缘体5，与半导体阻抗元件13的输入端13a相连通，使输入端13a短路接地16和连通显示灯9。当然，上述元件6、7的形状与结构也可为其它方式，而仍保持与绝缘体弹性相接的状态。如图5所示，为另外一实施例的半导体阻抗元件的示意图，其中所示故障显示触点元件6和接地开关触点元件7均为螺旋状的弹性金属元件，其尖端紧触熔融绝缘体5并弹性相接。所述熔融绝缘体5的材料是一种受热熔融的合成树脂，它受所述半导体阻抗元件13因流过临界值以上大电流或持续过电流时产生的热，温度上升超过一定值而熔融。
当用户端L1流入正常电流时，半导体阻抗元件13的阻值很小(只有数欧)，电流通过半导体阻抗元件13流至交换机侧T1，交换机侧负载正常工作。此时，开关6、7为开路状态，故障显示灯9不亮。
当输入端L1流入临界值以下的瞬间过电流时，作为过电流保护元件的半导体阻抗元件13内部电阻值由几欧升至数千欧，以限制交换机侧流入的过电流，从而保护交换机侧T1负载不因该瞬间过电流受到损坏。此时，由于该瞬间过电流在临界值以下，半导体阻抗元件13仅产生微热，而不致使熔融绝缘体5熔化。因此，由于该熔融绝缘体5的绝缘作用，使接地开关触点元件7和故障显示开关触点元件6不能穿透绝缘体5而与半导体阻抗元件13的输入端子13a连通，从而输入端子13a与地16处于开路状态，使得通信***可以继续使用，并且使故障显示灯9不亮。
当用户端L1由于电力线被混等原因而流入临界值以上的大电流或持续过电流时，所述半导体阻抗元件13产生高热，使熔融绝缘体5被熔化，所述接地开关触点元件7和故障显示开关触点元件6的尖端穿透绝缘体5，与半导体阻抗元件13的输入端子13a连通，如图4B所示。这样，输入端子13a通过元件7、6直接接地16并接通故障显示灯9，该大电流或持续过电流被直接与地16短路并放电，同时故障显示灯9被点亮表示出现故障，如图4A所示。这样，输入端13a被永久接地，使得过电流直接通过地16迅速而有效地放电，该半导体阻抗元件13和交换机侧T1中无电流通过，从而防止元件13因过热而起火及交换机侧T1负载受到保护。同时，故障显示灯9点亮，可以用肉眼观察并确认故障原因，从而有利于通信***的维修与管理以保证连续使用，提供良好的通信。

Claims (7)

1、一种具有个别故障显示和永久接地功能的过电流自动保护装置，包括一半导体阻抗元件，其输入端与用户相连，输出端与通信***的交换机侧线路相连，其特征在于：
所述半导体阻抗元件(13)的两侧分别具有一输入端子(13a)和一输出端(13b)；该半导体阻抗元件(13)的输入侧设置一接地开关触点元件(7)和一故障显示开关触点元件(6)；在该接地开关触点元件(7)和故障显示开关触点元件(6)两触点元件的一端与所述输入端子(13a)之间装设一熔融绝缘体(5)，且两触点元件(6)、(7)与该熔融绝缘体(5)弹性相接；所述接地开关触点元件(7)的另一端接地，所述故障显示开关触点元件(6)的另一端连接一故障显示灯(9)；所述熔融绝缘体(5)当温度达到一设定值时即熔融，使位于其两侧的所述输入端子(13a)和所述两触点元件(6)、(7)形成电连接。
2、如权利要求1所述的过电流自动保护装置，其特征在于所述半导体阻抗元件(13)是一当流过过电流时其电阻值升至数千欧的过电流限流元件。
3、如权利要求1所述的过电流自动保护装置，其特征在于所述熔融绝缘体(5)是一种受热熔融的合成树脂，受所述半导体阻抗元件(13)因流过临界值以上的大电流或持续过电流时所产生的热而熔融。
4、如权利要求1-3所述的过电流自动保护装置，其特征在于具有一壳体；所述输出端子(13b)，半导体阻抗元件(13)，输入端子(13a)和熔融绝缘体(5)均为平板形状，依次紧密接触而置于所述壳体(2)内；
所述故障显示开关触点元件(6)与接地开关触点元件(7)设置在所述熔融绝缘体(5)的另一侧，一壳体盖(8)压设于所述故障显示开关触点元件(6)与接地开关触点元件(7)上，使上述依次装设在壳体(2)内的各元件呈弹性连接；
所述半导体阻抗元件(13)的输入端子(13a)和输出端子(13b)各具有延伸的连接端，分别连接到用户端和交换机***；
所述故障显示开关触点元件(6)和接地开关触点元件(7)也各具有一延伸连接端，分别伸出所述壳体(2)之外用于连接显示灯和接地。
5、如权利要求4所述的过电流自动保护装置，其特征在于
所述壳体(2)两端分别套有两个套状电极(L1)、(T1)，在两套状电极(L1)、(T1)之间壳体(2)上还有一绝缘突起，用于使电极(L1)与电极(T1)绝缘；所述电极(L1)与用户端相连，另一电极(T1)与交换机侧相连；
所述套状电极(L1)、(T1)还分别与所述输入端子(13a)和输入端子(13b)的延伸连接端相连，使所述端子(13a)、(13b)分别连接到用户端和交换机侧。
6、如权利要求4所述的过电流自动保护装置，其特征在于：
所述故障显示开关触点元件(5)与接地开关元件(7)均为“V”形弹性金属片，其尖端与所述熔融绝缘体(5)紧密接触并保持一定弹性压力。在该绝缘体(5)熔化时，其尖端穿透绝缘体(5)，并与所述输入端子(13a)形成电连接。
7、如权利要求4所述的过电流自动保护装置，其特征在于：
所述故障显示开关触点元件(6)与接地联元件(7)，均为螺旋状弹性金属元件，其尖端与所述熔融绝缘体(5)紧密接触并保持一定弹性压力，在该绝缘体(5)熔化时，其尖端穿透绝缘体(5)，并与所述输入端子(13a)形成电连接。
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