Устройство защиты трехпроводных линий связи (варианты)

 

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.

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 80^oС (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 80^oС, 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 120^oС. 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 120^oС 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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3