устройство защиты трехпроводных линий связи (варианты)

Классы МПК:H02H9/04 реагирующие на напряжение выше нормального
H01T4/08 конструктивно связанные с защитным устройством
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Наумов Сергей Григорьевич
Приоритеты:
подача заявки:
2000-07-11
публикация патента:

Изобретение относится к технике связи и предназначено для защиты узлов телефонных станций от перенапряжений, возникающих при попадании в телефонные линии сетевого напряжения 220 В, грозовых разрядов и наводок от них или наводок от аварий ЛЭП. Устройство содержит два терморезистора с положительным температурным коэффициентом, которые включены между соответствующим входным и выходным контактами устройства, и два разрядника, включенные между входным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи. Дополнительно устройство содержит два варистора, включенных параллельно разрядникам между выходным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи. Варисторы могут быть выполнены в виде пластины или пластин из высоконелинейного материала с электродами, расположенными по обеим сторонам или торцам пластины, и с терморезисторами, размещенными поверх электродов варисторов. Технический результат - повышение быстродействия и срока службы. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

1. Устройство защиты трехпроводных линий связи, содержащее корпус с двумя входными и двумя выходными контактами и контактом, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, и два терморезистора с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых имеет входной и выходной электроды и включен между соответствующими входными и выходными контактами устройства, и два разрядника, каждый из которых включен между входным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит два варистора, каждый из которых включен параллельно разрядникам между выходным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, при этом варисторы выполнены в виде пластины из высоконелинейного материала с электродами, выполненными по обеим сторонам пластины, один из электродов является общим для варисторов и соединен с контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а другой электрод пластины разделен разрывом в его электропроводящем слое на две части, которые являются соответственно вторыми электродами варисторов, поверх каждого из которых расположен соответствующий терморезистор, электроды которого выполнены с выводами, причем один из электродов каждого терморезистора находится в электрическом и тепловом контакте или является общим со вторым электродом варистора, поверх которого он расположен, и его вывод соединен с соответствующим выходным контактом устройства, а вывод другого электрода терморезистора соединен с соответствующим входным контактом устройства.

2. Устройство защиты трехпроводных линий связи, содержащее корпус с двумя входными и двумя выходными контактами и контактом, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, и два терморезистора с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых имеет входной и выходной электроды и включен между соответствующими входными и выходными контактами устройства, и два разрядника, каждый из которых включен между входным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит два варистора, каждый из которых включен параллельно разрядникам между выходным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, при этом варисторы выполнены в виде пластин из высоконелинейного материала с электродами, выполненными по обеим сторонам или торцам пластин, один из электродов одного варистора находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с соответствующим электродом другого варистора и соединен с контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а поверх других электродов варисторов расположены соответствующие терморезисторы, электроды которых выполнены с выводами, причем один из электродов каждого терморезистора находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с электродом варистора, поверх которого он расположен, и его вывод соединен с соответствующим выходным контактом устройства, а вывод другого электрода терморезистора соединен с соответствующим входным контактом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике связи и предназначено для защиты узлов телефонных станций от перенапряжений, возникающих при попадании в телефонные линии сетевого напряжения 220 В, грозовых разрядов и наводок от них или наводок от аварий ЛЭП.

Известны устройства защиты линий связи, содержащие разрядник, предохраняющий от перенапряжений, и средства токовой защиты, выполненные в виде плавких элементов (см., например, патент США 3849750, Н 01 Н 39/00, 1974). Недостатками таких устройств являются сложность конструкции и изготовления, невозможность многократного использования.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство защиты трехпроводных линий связи, содержащее корпус с двумя входными и двумя выходными контактами и контактом, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, и два терморезистора с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых включен между соответствующим входным и выходным контактом устройства, и два разрядника, каждый из которых включен между входным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи (см. патент США 4876621, Н 02 Н 9/04, 1989). Недостатками таких устройств являются сложность конструкции и изготовления, а также недостаточные скорость срабатывания, срок эксплуатации и эффективность использования устройства защиты.

Заявляемое в качестве изобретения устройство защиты линий связи направлено на обеспечение ускорения срабатывания, увеличение срока эксплуатации и упрощение конструкции, а также на повышение эффективности использования устройства.

Решение данных задач достигается тем, что устройство защиты трехпроводных линий связи, содержащее корпус с двумя входными и двумя выходными контактами и контактом, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, и два терморезистора с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых включен между соответствующим входным и выходным контактом устройства, и два разрядника, каждый из которых включен между входным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, дополнительно содержит два варистора, каждый из которых включен параллельно разрядникам между выходным электродом соответствующего терморезистора и контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, при этом варисторы выполнены в виде пластины из высоконелинейного материала с электродами, выполненными по обеим сторонам пластины, один из электродов является общим для варисторов и соединен с контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а другой разделен на две части разрывом в электропроводящем слое, эти части электрода являются вторыми электродами варисторов и поверх каждой части электрода расположен терморезистор, электроды которого выполнены с выводами и один из электродов находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с той частью электрода варистора, поверх которой он расположен, и его вывод соединен с соответствующим выходным контактом устройства, а вывод другого электрода терморезистора соединен с соответствующим входным контактом устройства. Варисторы также могут быть выполнены в виде пластин из высоконелинейного материала с электродами, выполненными по обеим сторонам или по обоим торцам пластин, один из электродов одного варистора находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с электродом другого варистора и соединен с контактом устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а поверх другого электрода варисторов расположен терморезистор, электроды которого выполнены с выводами и один из электродов находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с электродом варистора, поверх которого он расположен, и его вывод соединен с соответствующим выходным контактом устройства, а вывод другого электрода терморезистора соединен с соответствующим входным контактом устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства защиты трехпроводных линий связи, а на фиг.2 и 3 представлены варианты конструктивного выполнения устройства.

Устройство защиты трехпроводных линий связи (фиг.1) содержит корпус с входными 1, 3 (со стороны абонента) и выходными 2, 4 (со стороны станции) контактами и контактом 5, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, и два терморезистора 6, 7 с положительным температурным коэффициентом, включенные соответственно между входным 1 или 3 и выходным 2 или 4 контактами устройства, и два разрядника 8, 9, включенные между входным электродом соответствующего терморезистора (6 или 7) и контактом 5 устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи. Устройство также содержит два варистора 10 и 11, каждый из которых включен параллельно разрядникам 8 и 9 между выходным электродом терморезистора 6 или 7 и контактом 5 устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи.

Варисторы 10 и 11 могут быть выполнены (фиг.2) в виде пластины 12 из высоконелинейного материала с электродами 13 и 14-15, выполненными по обеим сторонам пластины 12. Электрод 13 является общим для варисторов и соединен с контактом 5 устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а другой разделен на две части 14 и 15 разрывом 16 в электропроводящем слое. Части 14 и 15 являются соответственно вторыми электродами варисторов 10 или 11. Поверх частей 14 и 15 электрода пластины 12 расположены терморезисторы 6 и 7, электроды которых выполнены с выводами 1, 2 и 3, 4, которые являются входными (к абоненту) и выходными (к станции) контактами устройства. Электроды терморезисторов 6 и 7 с выводами 2 и 4 находятся в электрическом и тепловом контакте или являются общими с частями 14 и 15 электрода пластины 12, поверх которых они расположены. Между входными электродами 1 и 3 и контактом 5 включены разрядники 8 и 9.

Варисторы 10 и 11 могут быть также выполнены (фиг.3) в виде пластин 12 из высоконелинейного материала с электродами 13 и 14-15, выполненными по обеим сторонам пластин 12. Электрод 13 находится в электрическом и тепловом контакте или является общим с электродом другого варистора и соединен с контактом 5 устройства, подключаемым к заземленной линии трехпроводных линий связи, а поверх электродов 14 и 15 варисторов 10 и 11 расположены терморезисторы 6 и 7, электроды которых выполнены с выводами 1, 2 и 3, 4, которые являются входными и выходными контактами устройства. Электроды терморезисторов 6 и 7 с выводами 2 и 4 находятся в электрическом и тепловом контакте или являются общими с электродами 14 и 15 варисторов 10 и 11, поверх которых они расположены. Между входными электродами 1 и 3 и контактом 5 включены разрядники 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме работы, то есть при отсутствии перенапряжений, напряжение между станционными проводами и землей не превышает 60 В. При этом сопротивление терморезисторов 6 и 7 не превышает 40 Ом и они работают, как обычные активные сопротивления. Сопротивление варисторов 10 и 11 и разрядников 8 и 9 при этом составляет не менее 500 МОм, и соответствующие токи утечки на землю малы и не оказывают влияния на работу станции.

При попадании переменного напряжения 220 В на абонентский провод относительно земли, в первый момент, пока терморезистор 6 или 7 не прогрелся до 80oС (температура опрокидывания терморезистора), сопротивление варистора 10 или 11 (фиг. 1) резко уменьшается так, что напряжение на выходе устройства между контактами 2 и 4 и заземленным контактом 5 не превышает 60-70 В (рабочая точка) варистора. Проходящий по терморезистору 6 или 7 и варистору 10 или 11 ток нагревает их. С ростом температуры терморезистора его сопротивление постепенно возрастает до температуры 80oС, выше которой происходит резкое возрастание сопротивления до значений порядка 40 кОм. При достижении равновесного состояния системы, основное падение напряжения происходит на терморезисторе, а на варисторе падает только его рабочее напряжение 60-70 В. Равновесие обеспечивается тем, что при уменьшении температуры терморезистора возрастает ток через него и варистор, что вызывает их дополнительный подогрев до достижения терморезистором рабочей температуры 120oС. Длительность работы в таком режиме составляет не менее 96 часов. Непосредственный тепловой контакт между варистором 10 или 11 и терморезистором 6 или 7 (согласно фиг. 2 и 3) позволяет ускорить нагрев терморезистора до рабочей температуры за счет тепла от варистора и исключает перегрев варистора выше 120oС и его тепловой пробой. Этим достигается ускорение срабатывания устройства защиты, а также предотвращение выхода варисторов из строя и, тем самым, увеличение срока эксплуатации варисторов и всего устройства.

При попадании на абонентскую линию одиночного высоковольтного импульса 1-4 кВ, связанного с разрядом молнии или аварией ЛЭП, разрядники 8, 9 и варисторы 10, 11 также принимают на себя значительную часть импульса и напряжение между станционным входом и землей не превышает рабочего напряжения варистора 60-70 В.

Экспериментальная проверка показала, что при простоте конструкции заявляемое устройство защиты без изменения пропускает звонковый сигнал 60 В со станции, способно выдерживать значительное время сетевое напряжение 220 В, а также выдерживает до 10 импульсов до 4 кВ. После устранения перенапряжений, работоспособность устройства автоматически восстанавливается и устройство защиты не требует ремонта или замены, чем обеспечивается высокая эффективность использования.

Класс H02H9/04 реагирующие на напряжение выше нормального

способ инициирования молниевых разрядов -  патент 2525842 (20.08.2014)
способ мониторинга ресурса изоляции высоковольтного оборудования переменного тока -  патент 2525832 (20.08.2014)
элемент защиты от перенапряжения -  патент 2523703 (20.07.2014)
способ мониторинга ресурса изоляции высоковольтного оборудования переменного тока -  патент 2521745 (10.07.2014)
способ заземления нейтрали -  патент 2516437 (20.05.2014)
система и способ для подавления резонанса -  патент 2508589 (27.02.2014)
способ устранения перенапряжений -  патент 2506675 (10.02.2014)
устройство защиты электронных приборов от высоких пиковых напряжений в бортовой сети транспортного средства -  патент 2502169 (20.12.2013)
электронный предохранитель блока электропитания -  патент 2489786 (10.08.2013)
соединительный элемент для преобразователя высокого напряжения и частоты -  патент 2489785 (10.08.2013)

Класс H01T4/08 конструктивно связанные с защитным устройством

Наверх