)。
[0052]控制開關(guān)7被安排成如下方式，當(dāng)控制輸入受傳感器S標(biāo)稱提供的信號的電壓(例如小于I伏特)和雷電信號的電壓(例如750伏特)之間的中間電壓的支配時，控制開關(guān)7是閉合的。應(yīng)注意，開關(guān)7可在正或負雷電干擾上被觸發(fā)。引起控制開關(guān)7的閉合的電壓是例如200伏特。延遲電路8包括串聯(lián)安裝在控制開關(guān)7和分支開關(guān)6的控制輸入之間的二極管9，伴有在二極管9的陰極與地M之間彼此并聯(lián)安裝的電容器10和電阻器11。延遲電路8被設(shè)計成在一秒的時間段期間保持分支開關(guān)6正常閉合，來確保雷電信號的所有電荷都能夠經(jīng)分值開關(guān)6流至地M。
[0053]在該例中，開關(guān)6和7是裝在具有恒定受控壓力的氣體的空腔內(nèi)的微機電系統(tǒng)。較佳的是，所涉及的氣體是能夠在上述200伏特的電壓被電離的氣體。開關(guān)6和7可由彼此并聯(lián)和/或串聯(lián)連接并由同一控制信號控制的多個MEMS開關(guān)來形成。這些開關(guān)中的每一個可由硅或其任何其他合金、結(jié)晶或以其他方式來制造(如SiC、Si3N4等)。在一更經(jīng)濟的版本中，開關(guān)也可由液晶聚合物(即“LCP”)來制成。
[0054]每個微機電系統(tǒng)包括形成所述控制輸入的可移動觸點20以及彼此分離并連接到要被打斷的輸電線的各區(qū)段之一的兩個固定電極21、22，即控制開關(guān)的控制線路以及將直通線4連接到分支開關(guān)6的分支輸出3.2的分支線路?？梢苿佑|點20面對固定電極21和22延伸，并由一可變形梁攜載，所述可變形梁被安排成在由控制輸入中存在的電壓生成的靜電力的作用下，從可移動觸點與電極分離的位置移動到可移動觸點20施加于電極的位置，即對于控制開關(guān)7的200伏特電壓和對于分支開關(guān)6的電壓U?？梢苿佑|點較佳地由厚的金(厚度為Iym或以上)在鎳(厚度為3μπι或以上)上制成。
[0055]顯然，如果在直通線4上不存在雷電信號，則開關(guān)6和7是打開的，來自傳感器S的信號經(jīng)直通線4傳送到處理設(shè)備Τ。當(dāng)雷電信號被傳輸?shù)街蓖ň€4時，控制開關(guān)7閉合，使得分支開關(guān)6閉合，這種閉合維持大約I秒。雷電信號然后通過分支線路向地M放電。分支開關(guān)6的控制電路相對于雷電信號的周期盡可能地快(也就是說大約0.1ys)以及處理設(shè)備T的輸入阻抗相對于分支線路的阻抗高(例如比率為1000000)，這是有利的。在開關(guān)6和7的情況下，所使用的制造技術(shù)和材料因此必須允許雷電信號所引起的攻擊比雷電信號本身更為迅速地被考慮(至少比攻擊周期快100倍)。該要求因此與本文所述的開關(guān)的特性一致。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的組件I還包括以12示意示出的用于檢測分支電路5的工作狀態(tài)的電路。
[0057]檢測電路12包括一種已知類型的用于分別在高電壓和低電壓下驗證開關(guān)6和7的正確閉合以及在開關(guān)6和7的閉合狀態(tài)下開關(guān)6和7中的電荷流的裝置。檢測器件包括連接到要被保護的處理設(shè)備T的輸入/輸出鏈路13。
[0058]響應(yīng)于由處理設(shè)備T經(jīng)輸入/輸出鏈路13發(fā)送到檢測電路12的請求，使檢測電路12工作。檢測電路12被安排成在該例中與處理設(shè)備T隔離，以及執(zhí)行對閉合和導(dǎo)通的驗證。當(dāng)這些驗證已被執(zhí)行時，檢測電路12重新連接到處理設(shè)備T并向后者發(fā)送表示開關(guān)6和7的工作狀態(tài)的信號。
[0059]在該例中，檢測電路12包括:
[0060]?高達IA的直流電的發(fā)生器，
[0061]?高電壓發(fā)生器，以及
[0062]籲用于測量電壓u的存在以及開關(guān)6的阻抗值的AC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0063]電壓發(fā)生器使得開關(guān)7能夠在其控制期間工作。對正確工作的驗證是通過驗證在開關(guān)7閉合時在開關(guān)7的下游實際測得電壓u來執(zhí)行的。這種可調(diào)節(jié)的發(fā)生器僅僅是在晶體管、二極管和無源組件的基礎(chǔ)上設(shè)計的。這使得能夠根據(jù)時間來測量開關(guān)7的觸發(fā)閾值，使得系統(tǒng)能夠檢查開關(guān)的可服務(wù)性。
[0064]電流發(fā)生器使得在開關(guān)6的導(dǎo)通狀態(tài)下的阻抗(Ron)能被測量。在打開狀態(tài)下該開關(guān)的隔離是由上述的高電壓發(fā)生器的一小部分來檢查的。
[0065]在一變型中，可能使用其他類型的開關(guān)，特別是對于開關(guān)7，尤其是如圖5所示的一種開關(guān)，該開關(guān)包括兩個電極31和32，這兩個電極位于密封外殼內(nèi)且被包含在外殼中的且填充延伸在兩個電極31、32之間的自由空間33的混合氣體彼此分隔。電極31、32以如下方式各自連接到要被打斷的輸電線的一部分，即在由于施加超過預(yù)定閾值的電壓而引起的擊穿(雪崩)的影響下開關(guān)閉合，該預(yù)定閾值介于設(shè)備的標(biāo)稱電源電壓和雷電電壓之間。在該例中，預(yù)定閾值等于雷電信號的預(yù)期電壓的三分之一。電極中的至少一個較佳地具有有受控粗糙度以及拋光的特定表面，尤其包括鎳(厚度為3μπι或以上)和金(厚度為Iym或以上)。在該例中，電極31、32的相對表面是起皺的。
[0066]在該例中的氣體是可以為氬、空氣或這些的任何組合的氣體。
[0067]在開關(guān)7的情況下，高觸發(fā)電壓的值被如下表達:
[0068]Vb = [b*p*d] / [Ln (A*p*d) - Ln (Ln (1+1/ δ se))]
[0069]其中Vb是勢皇，
[0070]a和b是取決于氣體的常數(shù)，
[0071]P是空腔中的氣壓，
[0072]d是電極間距離，以及
[0073]δ se是電子發(fā)射系數(shù)(表面性質(zhì))。
[0074]根據(jù)帕邢(Paschen)曲線，對于乘積P*d可能以lE、ar.cm實現(xiàn)5Ε3數(shù)量級的相當(dāng)?shù)偷膿舸╇娖?，這與MEMS技術(shù)兼容。最小電平也可從空氣中的326V改變?yōu)闅逯械?95V以及摻雜鈉的氬中的95V。最終，MEMS技術(shù)使得電極的表面狀態(tài)能夠被修改以便向下調(diào)節(jié)擊穿電壓。
[0075]在常規(guī)固體絕緣材料中，擊穿的簡單動作很快造成對材料的損壞(局部放電)并最終導(dǎo)致勢皇的完全破裂。使用氣體的優(yōu)點是如果需要的話雪崩現(xiàn)象是完全可逆的，且當(dāng)電壓落于氣體的電離化閾值之下時勢皇被重新形成(自動重新生成)。
[0076]同樣在該變型中，提供串聯(lián)和并聯(lián)安裝的多個開關(guān)來在全部這些開關(guān)之間散布雷電信號的電流是有用的，從而限制了每個開關(guān)上的壓力。
[0077]顯然，本發(fā)明不限于上述實施例，而是包含落在由權(quán)利要求所定義的發(fā)明范圍內(nèi)的全部變型。
[0078]具體來說，組件可包括不同類型的開關(guān)或相同類型的開關(guān)。
[0079]控制電路可與所描述的電路不同。
[0080]不同于控制開關(guān)的用于控制分支開關(guān)的裝置將是可行的。
【主權(quán)項】
1.一種防雷電組件，包括能夠傳輸雷電信號的至少一個主輸入(2.1)、用于連接到要防雷電信號的設(shè)備(T)的至少一個主輸出(3.1)、用于連接到耗散電路(M)的分支輸出(3.2)、將所述主輸入連接到所述主輸出的直通線(4)、以及設(shè)置在所述直通線與所述分支輸出之間且裝備有至少一個分支開關(guān)(6)的分支電路(5)，所述分支開關(guān)具有打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)，在打開狀態(tài)中所述分支輸出與所述直通線隔離，而在閉合狀態(tài)中所述雷電信號從所述直通線向所述分支輸出傳導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，包括用于檢測所述分支電路(5)的工作狀態(tài)的電路(12)，所述檢測電路包括用于驗證所述分支開關(guān)￠)的正確閉合以及所述分支開關(guān)(6)中的電荷流的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述檢測電路(12)包括用于連接到要被保護的所述設(shè)備(T)的輸入/輸出鏈路(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述分支電路(5)包括控制線路，所述控制線路位于用于連接到低電壓電源(U)的次級輸入(2.2)與所述分支開關(guān)(6)的控制輸入之間，所述控制線路裝備有具有連接到所述直通線的高壓控制輸入的控制開關(guān)(7)。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所述控制開關(guān)(7)經(jīng)延遲電路(8)被連接到所述分支開關(guān)￠)的控制輸入，所述延遲電路被安排成將所述分支開關(guān)閉合達預(yù)定時間段。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，開關(guān)(6，7)中的至少一個是裝在具有恒定受控壓力的氣體的空腔內(nèi)的微機電系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述微機電系統(tǒng)包括形成所述控制輸入的移動觸點(20)以及兩個固定電極(21，22)，所述移動觸點被安排成在由所述控制輸入中存在的電壓生成的靜電力的作用下從與所述電極分離的位置移動到與所述電極接觸的位置。
8.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述氣體是能由小于所述雷電信號的電壓的電壓電離的氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述開關(guān)(6，7)包括以如下方式被置于包含可電離化的氣體的密封外殼中且彼此由所述氣體分隔的兩個電極，即所述開關(guān)被由于施加超過預(yù)定閾值的電壓而造成的擊穿閉合，所述預(yù)定閾值介于所述設(shè)備的標(biāo)稱電源電壓和雷電電壓之間。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述氣體包括氬、空氣或這些氣體的任何組合。
11.如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述電極的相對表面是起皺的。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的組件，其特征在于，包括串聯(lián)和/或并聯(lián)安裝的多個開關(guān)。
【專利摘要】一種防雷電組件，包括能夠傳輸雷電信號的至少一個主輸入(2.1)、用于連接到要防雷電信號的設(shè)備(T)的至少一個主輸出(3.1)、用于連接到耗散電路(M)的分支輸出(3.2)、將所述主輸入連接到所述主輸出的直通線(4)、以及設(shè)置在所述直通線與所述分支輸出之間且裝備有至少一個分支開關(guān)(6)的分支電路(5)，所述分支開關(guān)具有打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)，在打開狀態(tài)中所述分支輸出與所述直通線隔離，而在閉合狀態(tài)中所述雷電信號從所述直通線向所述分支輸出傳導(dǎo)。
【IPC分類】H02H9-04
【公開號】CN104769800
【申請?zhí)枴緾N201380058104
【發(fā)明人】E·貝利, J－C·利歐
【申請人】薩甘安全防護公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2013年11月5日
【公告號】EP2917988A1, WO2014072300A1