過電壓保護電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種用于保護電機的、特別是EC巧Iectrical Commutation,電子 換向）電機的電子裝置免受過電壓脈沖損害的過電壓保護電路W及相應的方法。
【背景技術】 陽00引在現(xiàn)有技術中已知用于保護電路的保護裝置、或者用于電機特別是EC電機的變 流器的各種不同的實施方案。運樣的變流器也為人所熟知，即，該變流器包括用于根據(jù)=相 線路電壓、特別是=相電壓來產(chǎn)生單極性中間電路電壓的整流器，與中間電路電壓連接的 中間電路電容，W及具有功率開關的輸出級。
[0003] DE 102007007921 Al設及一種過電壓保護，其背景為：用作中間電路電容的大多 是電解電容，該電解電容用作中間電路能量和中間電路電壓的緩沖。其缺點在于，在現(xiàn)有技 術中，中間電路電容的電容量大于功能需求。在此，功能需求特別指在額定負載下的運轉(zhuǎn)能 夠足夠順楊。在現(xiàn)有技術中，該電容量的選擇不是根據(jù)功能，而是必須根據(jù)安裝技術的要 求、如使用壽命和電流負載能力。
[0004] 為進行過電壓保護，DE 102007007921 Al建議，線路部分并聯(lián)中間電路電容，該線 路部分包含分壓器，特別是電阻式的、電容性的、和/或復合的分壓器，在該線路部分的下 支路設置壓敏電阻，在上支路則并聯(lián)設置氣體放電管。 陽〇化]然而，在現(xiàn)有技術中通常使用的氣體放電管會產(chǎn)生W下問題。在使用氣體放電管 時，例如在S相供電的EC電機的電子裝置的輸入濾波器中的壓敏電阻電路的星形接點中 使用時，該EC電機的電子裝置的擊穿電壓高于高電壓測試所用的測試電壓（為避免在測試 過程中分離保護裝置，否則需要手工分離），運樣會導致針對過電壓脈沖（浪涌脈沖）的保 護效果的減弱，因為在運樣的情況下，該氣體放電管也是在較高的電壓下才擊穿放電，并因 此在電子裝置的后續(xù)的元件中出現(xiàn)能量消減或能量吸收的提高。
[0006] 當?shù)陀跉怏w放電管的擊穿電壓時，與被保護的線路并聯(lián)的部件為絕緣體，且不會 影響該線路。當高于部件特定的擊穿電壓時，在氣體放電管中則發(fā)生氣體放電，該氣體放電 管上的終端電壓通過在電流中電弧放電（電弧擊穿）在幾微秒之內(nèi)減小。與例如抑制二極 管或壓敏電阻的其它過電壓放電器不同，終端電壓有可能會降至遠低于額定電壓，運種情 況在電網(wǎng)應用中等同于短路。此外，氣體放電器雖然比壓敏電阻或抑制二極管反應慢，但是 能轉(zhuǎn)移高脈沖能量。對應期望的擊穿電壓存在相應的實施方案。當脈沖睹度大時，即電壓 急劇上升時，實際的擊穿電壓遠高于額定值。在響應發(fā)生之后，電流流動時，則設置為工作 電壓。
[0007] 保護等級I和II的技術測試設備通過高電壓測試來檢查絕緣是否具有根據(jù)產(chǎn)品 的特定標準規(guī)定的耐壓強度。在此確定載流導體的絕緣和離外殼的安全距離是否正常。原 則上，該高電壓測試應在與絕緣電阻測試相同的節(jié)點進行。然而，該測試通過比普通運行下 的運行電壓更高的測試電壓進行。該測試電壓可W是交流電壓也可W是直流電壓，并且通 常在略低于千伏的范圍內(nèi)。
[0008] 因此，如果擊穿電壓高于進行高電壓測試的電壓，并且由此在電子裝置的后續(xù)的 元件中由所不期望的電能產(chǎn)生能量消減或能量吸收的提高，則該電子裝置可能由于過電壓 或過電流而超過需要的負載并可能受損，運樣將使特別是在要求高測試電壓的情況下成功 通過沖擊電壓測試（浪涌測試）的難度顯著增加。因此，由于僅為高電壓測試的要求而提 高擊穿電壓，因而期望的氣體放電管的保護效果不復存在。
[0009] 因此，本實用新型設及一種對電子裝置的適當?shù)谋Ｗo，其通過例如氣體放電管的 保護裝置對抗過電壓脈沖（浪涌脈沖），并同時能夠提供高電壓可測試性。由于在高壓測試 中，通過施加（緩慢）上升的測試電壓使電壓W限定的電壓斜坡上升至預定的測試電壓、來 對設備的耐壓強度進行測試，因此當檢測不到相應的電流時，視為通過測試。然而，如果電 子裝置中存在例如氣體放電管的保護元件，則該保護元件必須設置為在測試過程中當電壓 緩慢上升時不發(fā)生響應（擊穿），否則該測試視為未通過。
[0010] 因此，保護元件通常必須W較高耐壓強度（擊穿電壓）設置，然而運樣卻無法達到 所期望的保護效果。于是，擊穿電壓不利地高于測試電壓，并由此也遠高于電子裝置的正常 運轉(zhuǎn)所要求的耐壓強度。
[0011] 相反，在浪涌測試時，要求氣體放電管盡量早和盡量快地響應，W使得該氣體放電 管的實際所需的保護作用、即出現(xiàn)過電壓脈沖時的能量吸收作用達到最佳。 【實用新型內(nèi)容】
[0012] 因此，本實用新型的目的在于克服前述缺點并設置一種過電壓保護電路，其為電 機的電子裝置提供改進的保護，并同時能夠通過測試絕緣強度的高壓測試。
[0013] 運種目的通過根據(jù)技術方案1所述的過電壓保護電路和相應的方法得W實現(xiàn)。
[0014] 本實用新型的基本理念為設置一種電路，其具有兩個串聯(lián)設置的保護裝置（優(yōu)選 為氣體放電管）、兩個并聯(lián)的電阻W及至少一個與保護裝置并聯(lián)的電容性元件（優(yōu)選為電 容器），其中對總體設備的擊穿電壓的控制取決于施加在電路的接線端子之間的電壓的邊 緣睹度，也就是說，從多大的電壓開始能夠在一個或兩個氣體放電管中擊穿電弧，并W此 將接線端子之間的電壓限定在氣體放電管中的電弧的相應較低的點火電壓W內(nèi)。運樣，例 如在按照規(guī)定進行設備的高壓測試時會發(fā)生的那樣，當電壓緩慢上升時實現(xiàn)高擊穿電壓 Uz2,該擊穿電壓優(yōu)選對應于保護裝置的單個擊穿電壓的和。相反，例如在出現(xiàn)來自電網(wǎng)的過 電壓脈沖或進行設備的浪涌測試時會發(fā)生的那樣，當電壓迅速上升時，在相應較低的擊穿 電壓Uzi下產(chǎn)生響應，該擊穿電壓優(yōu)選對應于在電路中沒有并聯(lián)電容性元件或電容器的該 氣體放電管的擊穿電壓。
[0015] 因此，在總體上，實現(xiàn)了設備在未擊穿氣體放電管線路的高壓測試（高壓測試未 通過）中的可測試性與氣體放電管對抗來自電網(wǎng)的浪涌脈沖的最佳保護作用的結(jié)合。
[0016] 因此，根據(jù)本實用新型的第一方面建議一種過電壓保護電路，用于保護電機、特別 是EC電機的電子裝置免受過電壓脈沖損害，該過電壓保護電路設計為具有在兩個節(jié)點之 間串聯(lián)設置的兩個保護裝置，其中每個保護裝置分別與一個電阻并聯(lián)，并且至少將電容性 元件（優(yōu)選為電容器）并聯(lián)到第一保護裝置上，其中該過電壓保護電路在節(jié)點之間至少具 有電壓為Uzi的第一較低擊穿電壓點或放電電壓點化及電壓為Uz2的第二較高擊穿電壓點或 放電電壓點，Uzi和U Z2取決于所述節(jié)點10、11間的電壓U CA隨時間的電壓變化k =加。,/化， 其中，k表不電壓U(；A隨時間的變化，t表不時間，d表不微分符號。
[0017] 其相互關系如下：
[001引 Uzi，k G比1,1?]，其中，比1，1?]定義了在值ki和kz之間的一個電壓變化大的區(qū)間， 運兩個值各自定義具有高邊緣睹度的電壓脈沖的區(qū)間；
[0019] Uz2, k G比3, kj，其中，比3, kj定義了在值ks和k 4之間的一個電壓緩慢變化的區(qū) 間，運兩個值各自定義具有平緩的邊緣睹度（平緩的電壓斜坡）的電壓測試的區(qū)間。
[0020] 運兩個區(qū)間也能夠如下來選擇，即，分別只基于一個值k(即例如ki= k 2)，但是 在選值內(nèi)的整個區(qū)間也能夠確保保護裝置的響應性能。
[0021] 根據(jù)本實用新型的第二方面，在本實用新型的一個優(yōu)選的實施方案中設置為，每 個所述保護裝置FS1、FS2的電阻取決于電壓，各所述保護裝置當電壓低于各保護裝置特定 的擊穿電壓或放電電壓時為絕緣狀態(tài)，并且各所述保護裝置當電壓高于相應的擊穿電壓或 放電電壓時為導通狀態(tài)。
[0022] 根據(jù)本實用新型的第=方面，進一步有利地設置為，保護裝置設計為氣體放電管、 過壓放電器或壓敏電阻。
[0023] 本實用新型的第四方面提供根據(jù)前述第一至第=方面中任一方面所述的過電壓 保護電路，在本實用新型的另一優(yōu)選的實施方案中，當電壓急劇變化時，即當k等于或大 于系統(tǒng)特定值Kgp。,時，在第一較低擊穿電壓點或放電電壓點的電壓U Zi處，兩個保護裝置中 至少之一變?yōu)閷顟B(tài)或擊穿電弧。其中Kgp。,在區(qū)間比i，k2]內(nèi)。
[0024] 本實用新型的第五方面提供根據(jù)前述第一至第四方面中任一方面所述的過電壓 保護電路，進一步有利地設置為，當電壓緩慢變化時，即當k小于或等于系統(tǒng)特定值K gp。， 時，在達到第二較高擊穿電壓點或放電電壓點的電壓UZ2的情況下，一個或兩個保護裝置才 變?yōu)閷顟B(tài)或者在至少一個保護裝置中擊穿電弧。其中Kgp。,在區(qū)間比3, kj內(nèi)。
[00巧]本實用新型的第六方面提供根據(jù)前述第一至第五方面中任一方面所述的過電壓 保護電路。在本實用新型的一個同樣優(yōu)選的實施方案中，過電壓保護電路設置為至少兩 個保護裝置的串聯(lián)電路，其中包括與各個所述保護裝置FS1，F(xiàn)S2,…，F(xiàn)Sn分別并聯(lián)的電阻 R1，R2,…，化和/或分別并聯(lián)的電容性元件Cl, C2,…，化。所述串聯(lián)電路優(yōu)選為相互級聯(lián) 串聯(lián)的保護裝置的串聯(lián)電路。
[00%] 本實用新型的第屯方面提供根據(jù)前述第一至第五方面中任一方面所述的過電壓 保護電路。特別優(yōu)選的是，該電容性元件為電容器。
[0027] 本實用新型的第八方面提供根據(jù)前述第一至第屯方面中任一方面所述的過電壓 保護電路。根據(jù)第八方面，所述過電壓保護電路設置在電子換向電機的輸入濾波器中的壓 敏電阻線路的星形接點中。其中EC電機被S相供電。
[0028] 根據(jù)本實用新型的第九方面，優(yōu)選地，所述電機是電子換向電機。
[0029] 本實用新型的第十方面提供根據(jù)前述第六方面所述的過電壓保護電路。優(yōu)選地， 多個電容性元件為電容器。
[0030] 根據(jù)本實用新型還提供一種借助于前述過電壓保護電路的方法，用于保護電機、 特別是EC電機的電子裝置免受過電壓脈沖的損害，其中，保護裝置特別設計為氣體放電 管，并且按照施加在相應節(jié)點之間的電壓咕4的邊緣睹度在至少一個氣體放電管內(nèi)擊穿電 弧，由此將節(jié)點之間的電壓限制為電壓相應較低的氣體放電管內(nèi)的電弧的點火電壓Uef。
[0031] 在根據(jù)本實用新型所述的方法的一個同樣優(yōu)選的實施方案中規(guī)劃為，當電壓緩慢 上升時，實現(xiàn)相對于擊穿電壓Uzi來說高的或相對更高的擊穿電壓U Z2,該擊穿電壓優(yōu)選對應 于氣體放電管的單個擊穿電壓的和，在該擊