專利名稱：雷電感應(yīng)能量吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及防雷電感應(yīng)領(lǐng)域，特別是涉及一種雷電感應(yīng)能量吸收器。
背景技術(shù)：
在一些雷電高發(fā)的地區(qū)，由于雷電感應(yīng)在傳輸線中產(chǎn)生的瞬間脈沖電壓過高，會對用電設(shè)備造成影響。例如，當(dāng)雷云在建筑物上方放電時，雷電流通道上產(chǎn)生較大的雷電流，處于建筑物附近的電纜及信號線上就會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，這些由于雷電感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓會造成微電子設(shè)備的損壞，以及電力系統(tǒng)保護和控制單元的誤動。近年來，隨著由大量數(shù)據(jù)設(shè)備和精密儀器組成的信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，因雷電感應(yīng)損壞用電設(shè)備的現(xiàn)象也逐年上升。目前主要采用屏蔽、等電位連接、接地泄放電等方法防雷電感應(yīng)。屏蔽是將易受雷電感應(yīng)的信號線采用金屬物體(如鐵管)進行屏蔽，該方法容易受環(huán)境限制，施工難度也大；等電位連接對電源線比較方便，但是對于視頻信號線和高頻信號線的防雷比較困難，因為如果采用等電位連接的方法進行防雷電感應(yīng)，就必須在信號線的芯線和外導(dǎo)體之間加裝元器件，這勢必會對信號產(chǎn)生影響；等電位連接法對于數(shù)據(jù)信號線不容易實現(xiàn)，因為數(shù)據(jù)信號線為多根，加裝的器件相應(yīng)較多。因此，現(xiàn)有的防雷電感應(yīng)的方法并不能完全保證電子設(shè)備在雷電環(huán)境下的安全，電子設(shè)備在雷擊時仍然存在很大的損壞危險。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種雷電感應(yīng)能量吸收器，能夠防止雷電感應(yīng)通過信號傳輸線引起相關(guān)設(shè)備損壞。為了解決上述問題，本實用新型公開了一種雷電感應(yīng)能量吸收器，所述雷電感應(yīng)能量吸收器包括鐵芯、線圈和電阻，所述線圈纏繞在鐵芯上，線圈兩端連接電阻。優(yōu)選地，使用時信號線纏繞在所述鐵芯上。優(yōu)選地，所述線圈按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。優(yōu)選地，使用時所述信號線按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。優(yōu)選地，所述鐵芯包括由硅鋼片構(gòu)成的環(huán)形鐵芯。優(yōu)選地，所述電阻的阻抗等于所述線圈的感抗。優(yōu)選地，所述線圈的纏繞匝數(shù)大于等于所述信號線的纏繞匝數(shù)。優(yōu)選地，所述線圈纏繞在所述環(huán)形鐵芯的半邊；使用時信號線纏繞在所述環(huán)形鐵芯沒有線圈纏繞的另半邊。優(yōu)選地，使用時信號線與線圈疊加纏繞在所述環(huán)形鐵芯上。優(yōu)選地，所述電阻為一個或者多個；當(dāng)電阻為多個時，多個電阻的連接方式包括串聯(lián)或并聯(lián)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型包括以下優(yōu)點[0018]本實用新型提供的雷電感應(yīng)能量吸收器，只需要將信號線在鐵芯上依次纏繞若干圈即可防止雷電感應(yīng)，不需要在信號線的信號通路上加裝元器件，不對信號產(chǎn)生影響，本實用新型使用簡單。本實用新型采用了雷電感應(yīng)的逆感應(yīng)過程，將通過雷電感應(yīng)在信號線上產(chǎn)生的能量再通過電磁感應(yīng)的原理感應(yīng)出去，并被電阻吸收，達到了較好的防雷效果。而且，防雷是一個系統(tǒng)工程，要達到理想效果，需要采用多種防雷方法，本實用新型可以與其他方法共同使用，具有較好的移植性和適用性。

圖1是本實用新型實施例所述一種雷電感應(yīng)能量吸收器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例所述一種雷電感應(yīng)能量吸收器的等效電路圖；圖3是本實用新型實施例所述短閃擊電流參數(shù)的定義圖；圖4是本實用新型實施例所述鐵芯為環(huán)形鐵芯時雷電感應(yīng)能量吸收器的結(jié)構(gòu)圖。圖5是本實用新型實施例所述雷電感應(yīng)能量吸收器的使用示意圖
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。針對電子設(shè)備常受雷擊損壞的問題，本實用新型創(chuàng)造性的提出一種雷電感應(yīng)能量吸收器，能夠防止雷電感應(yīng)通過信號傳輸線引起相關(guān)設(shè)備損壞。參照圖1，是本實用新型實施例所述一種雷電感應(yīng)能量吸收器的結(jié)構(gòu)圖。本實施例具體包括:鐵芯101、線圈102和電阻103，所述線圈102纏繞在鐵芯101上，線圈102兩端連接電阻103。使用時信號線纏繞在所述鐵芯101上，所述信號線包括視頻信號傳輸線、音頻信號傳輸線、高頻信號傳輸線以及數(shù)字信號傳輸線等各種類型傳輸線。當(dāng)有雷電發(fā)生時，會在信號線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流會在鐵芯101上產(chǎn)生感應(yīng)磁場，在該磁場的作用下，使纏繞在鐵芯101上的線圈102產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，該電動勢加在電阻103兩端，并在電阻103中流過電流，這樣信號線中產(chǎn)生的雷電感應(yīng)能量在電阻103中得到消耗，相對應(yīng)的雷電感應(yīng)電動勢得以降低。需要說明的是，本實施例中能量吸收器的線圈按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。對應(yīng)的在使用時，信號線按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。這樣可以獲得較好的能量吸收效果。本實施例使用簡單，只需要將信號線在所述鐵芯101上依次纏繞若干圈即可，不需要信號線的信號通路上加裝元器件。圖2是本實施例所述一種雷電感應(yīng)能量吸收器的等效電路圖，其中LI為所述信號線，LI作為初級線圈；L2為所述線圈，L2作為次級線圈。當(dāng)有雷電發(fā)生時，會在信號線LI上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流為交變電流，LI上的交變電流Il產(chǎn)生交變磁通φ 1，φ I沿著鐵芯穿過初級線圈LI和次級線圈L2形成的閉合磁路。在次級線圈L2中感應(yīng)出互感電勢U2，同時Φ I也會在初級線圈LI上感應(yīng)出一個自感電勢E1，E1的方向與交變電流對應(yīng)的交流電壓Ul方向相反而且幅度相近，從而限制了Il的大小。次級線圈產(chǎn)生電流12，并因此產(chǎn)生磁通Φ2，Φ2的方向與Φ I相反，起到了互相抵消的作用，使得鐵芯中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓El減少，達到了能量吸收的目的。而且次級線圈產(chǎn)生的互感電勢U2加在電阻R的兩端，并在電阻R中流過電流，這樣信號線LI中產(chǎn)生的雷電感應(yīng)能量在電阻R中得到消耗，相對應(yīng)的雷電感應(yīng)電動勢得以降低。本實施例中線圈的感抗、線圈的電感量、雷電頻率滿足以下公式:Xl = 2 31 fL(公式一)其中，為線圈的感抗，f為雷電頻率，L為線圈的電感量。通過公式一可以看出線圈感抗與線圈的電感量L和雷電頻率f成正比，雷電頻率是客觀存在的，不能通過人為改變，可見電感量越大越好。而電感量i =其中μ為鐵芯的導(dǎo)磁率，N為線圈的匝數(shù)，S為鐵芯的截面
I
積，I為變壓器鐵芯磁路的平均長度。在本實施例的一種優(yōu)選實施例中，選擇普通變壓器使用的硅鋼片，容量為100W的環(huán)形鐵芯，根據(jù)公式一計算，所述環(huán)形鐵芯的截面積約為9平方厘米。由公式一可以得出，信號線纏繞的圈數(shù)越多越好，但是在實際使用的時候，不可能將信號線無限多的纏繞在鐵芯上，一般纏繞10-20圈左右比較合適。需要說明的是，本實施例中電阻可以為一個或多個，當(dāng)有多個電阻時，多個電阻可以串聯(lián)或者并聯(lián)后連接在線圈的兩端。電阻的功率大于2瓦，以防電阻損壞。參照圖3,是本實施例`短閃擊電流參數(shù)的定義圖。其中,Q表示虛擬原點，I表示峰值電流，Tl表示波頭時間，Τ2表示半值時間，Τ2 < 2ms。由圖3可以看出，雷電感應(yīng)最強的時刻即電壓幅度變化最劇烈的時刻，同時也是破壞力最強的時刻，雷電感應(yīng)最強的時刻對應(yīng)的周期段位Tl段。由公式一可以得出，在頻率為50Hz的情況下，信號線在鐵芯上每纏繞3-5圈左右時產(chǎn)生I伏的電壓，如果依次纏繞10圈左右，其電壓為2-3伏左右。但是如圖3所示，雷電電壓是一個多頻率電壓，估算其頻率為2KHz左右，那么LI的感抗比50Hz時增加了 40倍，在LI上的壓降是100伏左右，(實際應(yīng)用時，由于能量吸收器的能量所限，壓降可能沒有這樣大)。發(fā)明人在設(shè)計次級線圈的纏繞圈數(shù)時，第一次設(shè)計的是次級線圈的纏繞圈數(shù)越多越好，但是隨著次級線圈圈數(shù)的增加，次級電壓也會升高，這樣就存在絕緣問題，必將增加能量吸收器的設(shè)計復(fù)雜度，所以綜合考慮之后，發(fā)明人最終得出:線圈的纏繞匝數(shù)大于等于所述信號線的纏繞匝數(shù)時，能量吸收器可以達到較好的效果，在本實施例的一種優(yōu)選實施例中，線圈L2的匝數(shù)要大于信號線LI匝數(shù)的2-3倍為宜，一般線圈的纏繞匝數(shù)選取30-60匝。線圈的線徑可根據(jù)信號線的橫截面積以及鐵芯的大小選取一般選取直徑大于0.8毫米的銅線可以達到良好的效果。需要說明的是，圖2中當(dāng)電阻R的阻抗等于線圈L2的感抗時，電阻R獲得的能量最大，當(dāng)然在實際應(yīng)用時，電阻R的阻抗不可能完全等于L2的感抗，因此只要電阻R的阻抗接近L2的感抗時，電阻R就可以獲得較大的能量。對于信號線來說，通過電阻R釋放的雷電感應(yīng)的能量最大，即能量吸收器吸收能量的效果最好，電阻R可以根據(jù)實際情況串聯(lián)或并聯(lián)使用。線圈L2的感抗與線圈L2匝數(shù)、信號線的匝數(shù)N，鐵芯的截面積S和雷電產(chǎn)生的電流的頻率f有關(guān)。在實際應(yīng)用的時候，信號線LI的纏繞匝數(shù)，線圈L2的纏繞匝數(shù)，線圈的直徑，電阻的阻值，鐵芯的容量要結(jié)合具體情況來選取。例如，在對監(jiān)控系統(tǒng)的信號線進行防雷處理時，選取容量為IOOW的鐵芯，信號線LI在鐵芯上纏繞10圈，線圈L2的匝數(shù)選取30匝，線圈銅線的直徑選取1.0毫米，電阻的阻值選取40ΚΩ，電阻瓦數(shù)選取5瓦，可以達到理想的防雷效果。在本實施例的一種優(yōu)選實施例中，所述鐵芯包括由硅鋼片構(gòu)成的環(huán)形鐵芯，如圖4所示。本實施例具體包括:環(huán)形鐵芯401,線圈402和電阻403。本實施例有兩種使用方式，一種是:所述線圈402纏繞在所述環(huán)形鐵芯401的半邊；使用時信號線纏繞在所述環(huán)形鐵芯401沒有線圈纏繞的另半邊。具體地，線圈按照同一方向依次螺旋纏繞在環(huán)形鐵芯上，信號線按照同一方向依次螺旋纏繞在環(huán)形鐵芯上，這種使用方式可以清楚地將信號線和線圈分開。另一種使用方式是:將信號線和線圈疊加纏繞在所述環(huán)形鐵芯401上，具體地，按照同一方向依次將信號線和線圈疊加纏繞在所述環(huán)形鐵芯401上。本實用新型適用于易遭受雷電感應(yīng)的任何信號傳輸線，如音頻信號傳輸線、視頻信號傳輸線、高頻信號傳輸線、數(shù)據(jù)線(網(wǎng)線)等。圖5是雷電感應(yīng)能量接收器的使用示意圖，具體包括:鐵芯501、線圈502、電阻503、信號線504。所述線圈502纏繞在所述環(huán)形鐵芯501的右半邊；使用時信號線纏繞在所述環(huán)形鐵芯501沒有線圈纏繞的左半邊。電阻503連接在線圈502的兩端，所述電阻503可以為一個電阻，也可以為多個電阻串聯(lián)或者并聯(lián)之后連接到線圈502的兩端。具體地，線圈502按照同一方向依次螺旋纏繞在環(huán)形鐵芯501上，信號線504按照同一方向依次螺旋纏繞在環(huán)形鐵芯501上。以上對本實用新型所提供的一種雷電感應(yīng)能量吸收器，進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種雷電感應(yīng)能量吸收器，其特征在于，包括:鐵芯、線圈和電阻，所述線圈纏繞在鐵芯上，線圈兩端連接電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收器，其特征在于， 使用時信號線纏繞在所述鐵芯上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收器，其特征在于， 所述線圈按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量吸收器，其特征在于， 使用時所述信號線按照同一方向依次螺旋纏繞在所述鐵芯上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收器，其特征在于， 所述鐵芯包括由硅鋼片構(gòu)成的環(huán)形鐵芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收器，其特征在于， 所述電阻的阻抗等于所述線圈的感抗。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量吸收器，其特征在于， 所述線圈的纏繞匝數(shù)大于等于所述信號線的纏繞匝數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量吸收器，其特征在于， 所述線圈纏繞在所述環(huán)形鐵芯的`半邊； 使用時信號線纏繞在所述環(huán)形鐵芯沒有線圈纏繞的另半邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量吸收器，其特征在于， 使用時信號線與線圈疊加纏繞在所述環(huán)形鐵芯上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收器，其特征在于，所述電阻為一個或者多個； 當(dāng)電阻為多個時，多個電阻的連接方式包括:串聯(lián)或并聯(lián)。
專利摘要本申請?zhí)峁┝艘环N雷電感應(yīng)能量吸收器，能夠防止雷電感應(yīng)通過信號線引起相關(guān)設(shè)備損壞。所述雷電感應(yīng)能量吸收器包括鐵芯、線圈和電阻，所述線圈纏繞在鐵芯上，線圈兩端連接電阻。本實用新型可以將雷電感應(yīng)在信號線上產(chǎn)生的能量再通過電磁感應(yīng)的原理感應(yīng)出去，并被電阻吸收，可以使信號線連接的用電設(shè)備不受雷電感應(yīng)而損壞，達到了較好的防雷效果。
文檔編號H02H9/04GK202917969SQ20122047654
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者李寶華 申請人:李寶華