三相网络中的限压 和衰减电路 本发明涉及一种三相网络中的限压和衰减电路。
由待保护系统之外引起的且通过接线进入系统或者通过感应耦合或电容耦合在供电网中产生的过电压会随幅值和能量导致对接入电器的破坏。出现这种通常为非周期的过电压是例如由于与高电位的直接耦合、开关过程如其他用电器进入供电网或无功功率补偿电容在供电网中接通和断开，以及会在电线中出现一高压行波的雷击电线。其他原因是例如因供电线路中的短路，特别是在硬性中点接地中在相邻线路内会感生出强电流的感应影响以及强电磁场的作用。此外，例如在许多亚洲国家，如中国，供电网通常具有强烈的波动。如果现在用户在对电压波动很敏感的供电网中被驱动，则其不可能顺利地不被干扰地工作。在直接在电网中发出脉冲的脉冲变换器中例如存在这种可能性，由于电网过压和带有高的电压陡度dU/dt的电网电压干扰而破坏电网输入部分。此外，在单相的已发生的电网干扰中，对地电位会导致在接入的电能用户中高的反向电流或电压击穿。
在有关的国家标准如VDE0160中，要求电器有能承受过压的证明。在欧共体成员国权益协调的进程中作为政治努力的结果，为形成公开的欧洲市场，宣布了一条准则，要求电器制造者从1996年1月1日起，由他们制造和投入使用的电器要满足该项准则对电磁兼容性-简称EMV所确定的要求。EMV就是电器在一电磁环境中良性运行、本身不以不允许的强电磁干扰加之于环境的性质。因此，除了对干扰电压地主动发射，还要对电器上过压引起的被动影响提出要求。一重要的EMV准则例如是EN50178。因此除了VDE的有关标准外还有欧洲标准，该欧洲标准要求，电器要能承受过压脉冲。但经验表明，迄今为止电器的参数设计还不能在所有情况下做到这一点。
这个问题现在为止都是通过电器中的滤波器解决的。这些滤波器例如根据在脉冲变换器中发出脉冲的动力单元，可以只在网络各相之间安装。所发生的对地电位变化此前在电器中无法布线。而且由于待安装的去扰组件的参数设计的原因，最大的漏出能量被很强地局限了。因此通过常规的保护措施依然会经常出现电器故障。
公知的是，用于限制过压的常规电路如过压限制器使用了如压敏电阻器和气体避雷放电器(参见D.Nuehrmann所著：Das grosseWerkbuch Elektronik，A部分，第5版，1989年由慕尼黑Franzis出版有限公司出版，第696页及以下几页；Siemens Matushita Co-mponents GmbH & Co.KG 1992年出版的Marketing，B5-P6204号，第48页，图23a和23b)。以一个三相系统为前提，这些压敏电阻器和气体避雷放电器通常在相与相之间以三角形方式接线。此外，为限制具有大的dU/dt值的较快的过压干扰，根据压敏电阻器的特定的电压特性，响应时间一般不能被定得足够短。还有一个缺点，在低于1000V保护范围中，由于压敏电阻器固有的非线性，不能对过压作足够限制。
此外还公知，为了在例如一三相系统的网络输入端限制过压安装了RC组件，当电容以三角形连接方式被接入相与相之间时，电阻则被分别串联到每一相上。但这种方案的缺点在于，因为使用了电力电容器，待处理的高的能量本身通常在规格设计很大的情况下不能被完全抑制。这种措施更适于抑制较小的但因此更陡峭的过压。此外，低频干扰电压不能被RC组件有效地过滤，而是被积分并加载到待保护的电器上，从而很可能破坏电器。
因此，在上述的限制过压的常规电路中，必须容忍以下的缺点。在使用过压限制器如压敏电阻器的情况下会出现电压畸变，而且对于dU/dt很大的过压而言，压敏变阻器的响应时间由于其特定的电压特性，一般不是足够短。此外，基于压敏电阻器本身的特征，正好在低于1000V的临界区域内留有一个漏保护区。在RC组件中具有小的dU/dt过压也会加载到待保持的电器上。因此，不能保证加载到电器上的供电电压保持一允许值。这两种方案在预计会有陡峭电压峰值的情况下只用于三角形连接线路。
本发明的目的在于，提供一种在三相网络中的限压和衰减电路，它能对偶然出现的不只是对称方式的、而且还可以是不对称方式的过压进行衰减。响应时间也应在遇到陡峭的过压脉冲时被定得足够短。同时具有极大的dU/dt过压也应该被有效地抑制。偶然出现的过压脉冲在任何时刻应被限制到一定值上，以使加到后面的电能用户上的电压能被妥当地处理。
本发明的目的是这样实现的，提供一种在三相网络中的限压和衰减电路，其具有以下特点：
1.1为保护发电机免受反作用，为功率回路的每一相串联一个预接扼流圈，
1.2为过滤对称干扰，在相与相之间以三角形连接方式接入去扰电容，
1.3为过滤不对称干扰，在每相上以星形连接方式附加接入去扰电容，
1.4为过滤对称干扰，在相与相之间以三角形连接方式接入压敏电阻器，
1.5为过滤对称干扰，在每相上以星形连接方式附加接入压敏电阻器。
为满足VDE0160的有关要求，必须使向电力电容器上充的电在5秒钟之内被降到60V电压内，本发明的有利结构具有下列特征：
2.1设有一与去扰电容并联的放电电阻。
一更为有利的结构在于，阻止了为限压而采取的措施所导致的电振荡的发生。该结构具有以下特点：
3.1设有阻尼电阻串联于三角形接线线路的去扰电容上。
另一有利的结构在于，阻止了在发生短路时，在短路处流动的短路电流超过所使用的导线横截面允许的安培数。该结构的特点是：
4.1去扰电容和压敏电阻器的线路通过保险元件连接在每个预接扼流圈上。
本发明所实现的优点尤其在于，在供电网出现过压脉冲的情况下电气用户可以得到有效的保护。除此之外，通过本发明方法还以很小的费用和特别的质量满足了有关标准如VDE和EMV准则的要求。此外，首先可以在遇到陡峭的过压脉冲时将响应时间定得足够短。还有，无论是对称过压还是非对称过压，以及相与相之间的过压和相与地之间的过压，都同时以较小的线路费用被有效地衰减了。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。附图所示为：
图1为本发明的在三相供电网中限压和衰减电路的方块电路图。
图中示出了本发明的在三相供电网中限压和衰减电路的方块电路图。其中，在三个功率相L1、L2、L3上分别串联有一预接扼流圈D1，D2和D3。与之相邻，每一相通过一保险元件S1、S2、S3引出。在单独的、由保险元件保护的相之间，有压敏电阻器V12、V13、V23以三角形接法连接。同时电容C12、C13、C23连同串联的阻尼电阻R12、R13、R23也在这些相之间以三角形接法连接。此外，这些相通过以星形接法连接的压敏电阻器V1、V2、V3接到地电位PE上。另外，电容C1、C2、C3也以星形接法连接，由每个保险元件S1、S2和S3保护的相经这些电容接到地电位PE上。所有接入的电容C1、C2、C3、C12、C13和C23都分别有一个与其并联的放电电阻RA使其放电。
为了同时限制和衰减对称的过压和不对称的过压，以及例如因相与相之间的短路或相与地之间的短路而引起的电压尖峰，根据本发明，使预接扼流圈D1、D2和D3与每个功率相L1、L2和L3相串联。这与其后的接入相与相之间的RC组件C12和R12、C13和R13、以及C23和R23一起，构成一个R-L-C回路形式的衰减滤波器，其中电阻与电容分别串联。该滤波器由于阻尼电阻R12、R13、R23而实现衰减并因此可以不陷入振荡，通过该滤波器，例如出现在相与相之间的过压形式的对称干扰被有效抑制了。
预接扼流圈D1、D2和D3在与电容C1、C2和C3的连接中起同样作用，其中电容在相与地电位PE之间以星形连接。基于星形电路的接入，由于在电容上的电压降很小(功率与电压平方成正比)，由电容C1、C2和C3产生的、反馈到发电机中的干扰能量具有较小的功率，所使用的预接扼流圈就足以防止反馈，因为该预接扼流圈象分压器一样将反馈的干扰电压降下来。由于这个原因，以星形连接的电容C1、C2和C3不需要阻尼电阻。
预接扼流圈D1、D2和D3在与三角形方式连接的RC组件C12和R12、C13和R13、以及C23和R23的连接中，同样构成对发电机的足够保护，它防止了在三角形连接的电容中储存的较高功率对发电机的反作用。在使用例如一脉冲变换器作为电能用户的情况下，最终会造成变换器被瞬时短接，并在预接扼流圈D1、D2和D3中分别形成一个磁场，该磁场，当其消失的时候，会通过其中的感生电流为电能用户提供所需的能量。如说明书前叙部分已经提到的，由于不仅在三角形连接中而且在星形连接中因为RC组件的使用首先适合于抑制具有大的dU/dt的较低的干扰电压，所以根据本发明，为衰减极高的过压，附加使用压敏电阻器作为限制过压的元件。由于这个原因，压敏电阻器V12、V13和V23在相与相之间以三角形连接方式连接，而另外的压敏电阻器V1、V2和V3在每一相与地电位PE之间以星形连接方式连接。这些压敏变阻器一方面在三角形连接中限制了高的对称过压，另一方面在星形连接中限制了高的非对称过压。除此之外它们还有如下优点：通过这些压敏电阻器可以有效限制具有很小dU/dt的过压，因为这种过压无法被RC组件抑制，反而被多次积分并被加载到接入的电能用户的输入端。因此同时使用压敏电阻器和RC组件不仅在三角形连接中而且在星形连接中都构成了有效防护，防止了具有大的dU/dt和小的dU/dt的极高过压和较低过压以及非对称的和对称的干扰。
迄今为止不可能根据例如因电能脉冲变换器发出脉冲的动力单元产生的对地电位变化而接入星形连接的电容及压敏变阻器，现在根据本发明，通过预接扼流圈D1、D2和D3接到功率相L1、L2和L3上而实施了。因此根据本发明，预接扼流圈具有双重功能，除了允许接入星形线路外，还与不仅在星形而且在三角形连接中所使用的RC组件一起，构成有效的RLC组件或LC组件用于过滤过压。
为满足在VDE0160中要求的、电力电容器的放电在5秒钟之内其上的电压要降到60V内，应使放电电阻RA并联到在装置中使用的电容C1、C2、C3、C12、C13和C23上。
为使本发明的电路构造尽可能小而紧凑，所用的导线横截面不允许超过一确定值。由于这个原因，在预接扼流圈D1、D2和D3与接到该扼流圈上的压敏变阻器及RC组件组成的线路之间，接有保险元件S1、S2和S3。这些保险元件形成有效的短路保护，并能以例如熔断器的形式得以实现。这就保证了在短路的情况下，由所使用的导线横截面决定的安培数不会被超过。
通过上述措施可以做到，电网通过在电容以及安装的预接扼流圈中储存的能量而平衡，而且因此保护了接入的电能用户不受例如由一个稳定性很差的带有很大的电压波动的发电机造成的干扰。
为确定单个元件的参数，在为一个电流300A时其功率200KW的发电机设计数据时给出下述元件值。预接扼流圈具有30μH感抗或其值处于电网感抗范围内。星形连接中接入的电容C1、C2和C3，其值为15μF，三角形连接中接入的电容C12、C13和C23，其值为47μF。三角形连接中RC组件的阻尼电阻值为1Ω。放电电阻RA的值为30KΩ。