一种带防雷功能的单相电源插头座制造技术

本发明专利技术专利涉及一种带防雷功能的单相电源插头座，此带防雷功能的单相电源插头座由气体放电管G1、G2、G3、G4和电感L1、L2及压敏电阻R1、R2和X电容器C1、Y电容器C2、C3组成。电感L1、L2为共、差模浪涌脉冲抑制电感，X电容器C1和Y电容器C2、C3均为一类安规电容。此带防雷功能的单相电源插头座具有对二次雷击高压浪涌脉冲和对多波群浪涌脉冲进行抑制的功能，因此，所有与此带防雷功能的单相电源插头座连接的各种交流电子设备均可避免二次雷击和多波群浪涌脉冲对交流电子设备造成的损害，此单相电源插头座与专用地网连接，还具有对一次雷击进行防护的功能，此带防雷功能的单相电源插头座，特别适应于高等交流电子设备的雷电防护。特别适应于高等交流电子设备的雷电防护。特别适应于高等交流电子设备的雷电防护。

【技术实现步骤摘要】
一种带防雷功能的单相电源插头座


[0001]本专利技术涉及一种带防雷功能的单相交流电源插头座(参看图1，图1是一种带防雷功能的单相电源插头座的基本电路结构图)，这种带防雷功能的交流单相电源插头座具有对供电系统产生的二次雷击高压浪涌脉冲和对多波群浪涌脉冲进行抑制的功能，所有与此带防雷功能的交流单相电源插头座连接的各种交流电子设备，均可避免由供电系统产生的二次雷击高压浪涌脉冲，以及多波群浪涌脉冲对交流电子设备造成的严重损坏，此单相电源插头座与专用地网连接，还具有对一次雷击进行防护的功能，此种带防雷功能的单相交流电源插头座，特别适用于各种使用交流电网供电的高级交流电子设备系统。

技术介绍

[0002]目前很多交流电源插头座都不带防雷功能，即不带防止由供电系统产生的二次雷击高压浪涌脉冲以及多波群浪涌脉冲对交流电子设备造成的损坏功能。
[0003]由于我国电网输电系统采用的是三相四线制(TN
‑
C)，即，采用三根火线和一根中线对交流负载供电，高压输电线路一般都是空架结构，很容易遭受雷击，所谓雷击就是天空中带电的云对地球放电，而天空中带电的云(简称雷云)又相当于一个带电的电容，地球也相当于一个带电的电容，当两个电容的电位差达到一定的高度时就会互相产生放电，这个放电过程被称为雷击(一次雷击)。
[0004]通过大量数据统计和计算，雷云可看成一个容量大约为10～100微法的孤立电容，但雷云的电容量与云体的结构和体积大小有关，因此其容量范围变化非常大，其容量甚至会远远超出上面给出的范围。/>[0005]雷云孤立电容的容量可根据下式进行计算：
[0006][0007]上式中，u
c
为雷云所带的电位，在与地球放电的过程中，它是一个时间的函数，U
m
为雷云带电的初始电压，或最高电压，R为雷电落地电阻，其中也包括气体放电电阻，其值大约为4～10欧姆，落地电阻的大小与地球表面的物质构造有关，还与雷云放电时的载流子子密度有关，因此，R的阻值不是一个固定值；C为雷云电容，RC为雷云放电过程中的时间常数，通过雷云与地球放电过程中对u
c
电压的间接测量，就可以估算出雷云电容的容量。
[0008]对u
c
电压的间接测量可在避雷针的旁边竖立一根与避雷针平行的金属棒，如图2所示，当避雷针被雷击时，通过互感，在平行的金属棒中将会感应出与避雷针放电脉冲成比例的脉冲电压波形，当时间Δt等于时间常数RC时，u
c
正好等于U
m
的37％(即1/e)，知道了Δt对应0.37U
m
的大小，通过Δt＝RC和电阻R的数值(4～10欧姆，为动态电阻)，很容易就可以估算出电容C的大小范围。
[0009]图2是监测雷云与地球放电过程的工作原理图以及电流(或电压)波形的曲线图。图2左边表示通过电磁感应，用流过金属棒的电流(或电压)来监测流过避雷针的电流(或电压)的工作原理图；图2右边的波形表示雷云与地球放电过程中的电流曲线。雷云在与地球
放电的过程中，开始时电离子数目在不断增加，随着电离子数目的增加，其放电强度也在不断的增大，当波形的幅值达到最大值之后，雷云所带电荷就会开始不断减少，雷云放电的强度就会开始下降。
[0010]由于参与放电的电离子数目是不稳定的，一边产生电离，一边在复合，所以图2中的雷云的放电波形曲线与一般RC充放电的波形曲线略有不同，因为雷云放电过程中的R值也是不稳定的，但并不影响我们对电容器容量大小的估算，另外，由图2波形图计算出来的电容属于动态电容，因为雷云在放电过程中，当电离子的密度过低时，放电就会提前结束，此时，雷云所带电荷并没有完全放完。
[0011]当雷云与地球产生放电时，雷云与地球的电位差，与离地球表面的高度成正比，因为空气的爬电距离最小值大约为1000V/1mm，根据雷云与地面的距离就很容易计算出雷云与地球之间的电位差，例如雷云与地面的距离为1000米，则雷云与地球产生放电时的电位就约等于109伏特。
[0012]雷云带的电荷与雷云的体积大小有关，雷云放电前其体内的水蒸气密度一般都很高，可以把它看成是一个实体，其体积越大，表面积也越大，表面积越大，其聚集的电荷就越多，因为带电物体的电荷密度并不是均匀分布的，电荷主要集中于物体的表面，电荷约等于物体的表面积乘以电荷密度，或者等于电容量(孤立电容)乘以电位差。雷云带的电荷越多，其放电的强度就越大，电位差就是孤立电容(带电体)表面与带电体中心之间的电位差(电压)，因为任何带电物体，其中心的电位都等于0。
[0013]地球也相当于一个带电的孤立电容，此孤立电容的容量等于地球的表面积除以地球的半径再乘以介电常数，即：
[0014][0015]把地球半径等于6400km，以及空气的介电常数ε0＝8.85
×
10
‑
12
(F/m)代入上式，即可求得地球孤立电容的容量大约为71140微法，但地球表面的介质并不完全是纯空气，其中还含有大量的水蒸气，因此，实际中的介电常数ε
r
要远比上式中的ε0大得多，即，地球孤立电容的容量要远远比71140微法大，在这里我们没必要去跟地球表面的实际介电常数值ε
r
为多大较真，我们这里主要目的只是把地球当成一个孤立电容来理解。
[0016]两个孤立电容C1、C2之间的电场互感系数C
12
就等于这两个孤立电容组成一个电容器的容量，其数值等于两个孤立电容的串联，即：
[0017][0018]上式中，C
12
为两个孤立电容组成一个电容器的容量(电场互感应系数)，C1、C2分别为两个孤立电容的容量。
[0019]地球表面带负电，可以通过对地球表面的电位梯度、电流密度、电导率、电荷密度等参数进行测量及计算求得。
[0020]根据实验测量结果，垂直于地球表面的电场强度E的大小约等于100伏/米，但随着高度增加电场强度会降低，当高度达到约50千米以上时，电场强度将变得很微弱。这是因为，一方面，地球表面带电产生的电场强度随着距离增大而降低，另一方面，在高空中存在着一个电离子浓度很高的电离层，电离层的内层带正电，外层带负电，相当于地球表面与电
离层之间可看成是一个充了电的电容器，因此，在地球表面与电离层中间必有一处电场强度等于0。
[0021]通过实验测试，在地面附近大气的电导率σ0约为3
×
10
‑
14
西门子/米，且随高度的增加而增加，由此可知，地球表面指向地心的电流密度j大小为：
[0022]j＝σ0E——(4)
[0023]由此可求得，从大气层流向地球表面的总电流强度I为：
[0024]I＝j4πr2——(5)
[0025]把地球的半径r＝6400km代入上式，即可求得外层空间每时、每刻注入地球的电流强度为1.5
×
103安培，相当于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带防雷功能的单相电源插头座，其特征在于：所述一种带防雷功能的单相电源插头座包括：(1)、气体放电管G1、G2、G3、G4；(2)、浪涌脉冲抑制电感L1、L2；(3)、压敏电阻R1、R2；(4)、X安规电容器C1；(5)、Y安规电容器C2、C3；(6)、电网输入电压插头座U
i1
；(7)、保险丝F；(8)、交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
、U
on
，n表示任意数，U
on
表示多个三芯插座或多个二芯插座共用；其中：电网输入插头座U
i1
的1端与电网输入的火线Li连接，保险丝F的1端与电网输入插头座U
i1
的1端连接，保险丝F的2端与气体放电管G1的1端和浪涌脉冲抑制电感L1的1端连接；气体放电管G1的2端，分别与气体放电管G2的1端、以及气体放电管G3的1端连接；气体放电管G2的2端与电网输入插头座U
i1
的3端连接，电网输入插头座U
i1
的3端与大地G连接；气体放电管G3的2端，分别与电网输入插头座Ui1的2端、以及浪涌脉冲抑制电感L2的3端连接，电网输入插头座Ui1的2端与电网输入的中线Ni连接；浪涌脉冲抑制电感L1的2端，分别与压敏电阻R1的1端、以及X安规电容器C1的1端、Y安规电容器C2的1端连接，同时Y安规电容器C2的1端，还分别与交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
、U
on
的1端连接，Y安规电容器C2的2端分别与Y安规电容器C3的1端、以及交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
、U
on
的3端连接，交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
、U
on
的3端，分别与大地G连接；压敏电阻R1的2端，分别与压敏电阻R2的1端和气体放电管G4的1端连接，气体放电管G4的2端与大地G连接，浪涌脉冲抑制电感L2的4端，分别与压敏电阻R2的2端和X安规电容器C1的2端、以及Y安规电容器C3的2端、和交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
、U
on
的2端连接；交流输出电压插头座U
o1
、U
o2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶显芳，
申请(专利权)人：陶春林左胜强，
类型：发明
国别省市：