DE19957132C1

DE19957132C1 - Protective device against the overvoltages at terminals of electrical equipment caused by switching processes of a power supply

Info

Publication number: DE19957132C1
Application number: DE19957132A
Authority: DE
Inventors: Hubert Schierling; Dieter Heining
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2019-11-27
Also published as: WO2001039347A1

Abstract

The invention relates to a protective device against overpotential in the terminals (1) of electrical equipment (3) caused by switching operations. Said device can be connected to a power supply using at least one power cable (2). The device has at least one additional cable (4), not designed for power transmission, with its own predeterminable impedance, one end of which makes electrical contact with the terminal of the electrical equipment and the other end of said cable (4) is terminated by a predeterminable terminating impedance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung gegen die durch Schaltvorgänge einer Energieversorgung verursachten Überspan nungen an Klemmen eines elektrischen Betriebsmittels, das über mindestens ein Leistungskabel an die Energieversorgung anschließbar ist.The invention relates to a protective device against the Switching processes of a power supply caused overvoltage at terminals of electrical equipment that via at least one power cable to the power supply can be connected.

Durch hohe Steilheiten beim Schalten moderner Leistungshalb leiter in Stromrichtergeräten (z. B. Umrichtern)oder Vakuum schaltern treten neben EMV-Problemen vor allem hohe du/dt Be lastungen vor allem an der Isolation der angeschlossenen elektrischen Betriebsmittel. Lange Zuleitungen bewirken au ßerdem Spannungsüberhöhungen an den elektrischen Betriebsmit teln, wodurch sich die Lebensdauer je nach Isoliersystem re duziert und das elektrische Betriebsmittel zu Frühausfällen neigt. Außerdem wird der Umrichter zusätzlich zum Laststrom noch mit der Eigenfrequenz des Ladestroms der Leitung be lastet.Due to high slopes when switching modern power half conductors in converter devices (e.g. converters) or vacuum switches occur in addition to EMC problems, especially high du / dt Be loads above all on the insulation of the connected electrical equipment. Long supply lines also cause also excessive voltage on the electrical the service life depending on the insulation system reduced and the electrical equipment to early failures tends. In addition, the converter is used in addition to the load current still be with the natural frequency of the charging current of the line burdens.

Aus der Veröffentlichung "Vermeidung von Überspannungen am Ende langer Motorleitungen", von F. Klotz, abgedruckt in der Zeitschrift "Elektrie", Band 49 (1995), Heft 1/2, Seiten 53 bis 57, ist ein Lösungsansatz, nämlich der Abschluß der Lei tung mit definierter Impedanz, bekannt. Reflexionen an Übergangsstellen können dadurch vermieden werden, wenn die Leitung mit einer Abschlußimpedanz versehen wird, die dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht. Diese Forderung kann in guter Näherung von einem RC-Glied erfüllt werden. Mit ei ner RC-Abschlußimpedanz des Leistungskabels an den Klemmen des elektrischen Betriebsmittels lassen sich reflexionsbe dingte Überspannungen zwischen Anschlußleitung und elektri scher Maschine auf einfache und kostengünstige Weise reduzieren. Je nach Dimensionierung der Zeitkonstante und bei Be rücksichtigung der zusätzlichen Verluste kann die Amplitude der Überspannung auf 10% . . . 40% gesenkt werden. Nachteilig dabei sind die an der Schaltung entstehenden Verluste und die Problematik von Mehrfachreflexionen an nicht angepaßten Stromrichterausgangsfiltern. Aufgrund der in der Beschaltung umgesetzten Leistung sind die Leitungslängen begrenzt. Eine Dimensionierung muß unter Berücksichtigung der im konkreten Anwendungsfall gegebenenfalls Parametern erfolgen. Darüber hinaus stört der Platzbedarf der Schaltung in der Nähe der Arbeitsmaschine.From the publication "Avoiding overvoltages at the end of long motor cables", by F. Klotz, printed in the magazine "Elektrie", volume 49 ( 1995 ), issue 1/2, pages 53 to 57, a solution, namely the conclusion of Line with defined impedance, known. Reflections at transition points can be avoided if the line is provided with a terminating impedance that corresponds to the characteristic impedance of the line. This requirement can be met to a good approximation by an RC element. With a RC terminating impedance of the power cable at the terminals of the electrical equipment, reflection-related overvoltages between the connecting line and the electrical machine can be reduced in a simple and cost-effective manner. Depending on the dimensioning of the time constant and taking into account the additional losses, the amplitude of the overvoltage can reach 10%. , , Be reduced by 40%. Disadvantages here are the losses occurring on the circuit and the problem of multiple reflections on unmatched converter output filters. The cable lengths are limited due to the power implemented in the wiring. Dimensioning must take into account the parameters, if any, in the specific application. In addition, the space requirement of the circuit in the vicinity of the machine disturbs.

Aus der Zeitschrift "etz", Band 114 (1993), Heft 17, Seiten 1060 bis 1066, ist ein Steuerverfahren - das Ladepulsverfah ren - für Pulsumrichter mit IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) bekannt, das die beim Betrieb eines Motors an ei ner ungeschützten Motorzuleitung entstehenden Pulsüberspan nungen am Motor durch Änderungen der IGBT-Ansteuerung vermei det. Beim Ladepulsverfahren werden die Amplituden der Einzel pulse am Motor auf etwa Zwischenkreisspannung begrenzt. Das Ladepulsverfahren unterscheidet sich vom herkömmlichen Ver fahren dadurch, daß ein Vor- und Nachsteuerpuls mit definier tem Puls-Pausen-Verhältnis vorgesehen ist. Mittels des Vor steuerpulses wird die Kabel- und Motorkapazität auf Zwischen kreisspannung des Pulsumrichters aufgeladen. Dadurch kann der Hauptpuls bei seinem Eintreffen am Motor keine Schwingung ausbilden. Die Leitung zwischen Umrichterausgang und Motor eingang verhält sich so als wäre sie mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen. Das Abschalten des Hauptpulses löst ebenfalls eine Schwingung aus, da der Strom über die Freilaufdioden der IGBT das Kabel kurzschließt. Diese unterdrückt man, indem man das System durch einen Nachsteuerpuls Energie entzieht. Au ßerdem verringern sich die Werte der Ausgangsinduktivitäten des Pulsumrichters wesentlich. Mit dem Ladepulsverfahren kön nen sowohl die Spannungsamplitude als auch der Spannungsan stieg der Leistungspulse auf ungefährliche Werte zurückge führt werden. Der Nachteil dieses Ladepulsverfahrens besteht darin, daß die Schalthäufigkeit der IGBTs auf den dreifachen Wert ansteigt, wodurch sich damit die Schaltverluste der IGBTs wesentlich erhöhen.From the magazine "etz", volume 114 ( 1993 ), number 17, pages 1060 to 1066, a control method - the charging pulse process - for pulse converters with IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is known, which the one when operating a motor on a ner unprotected motor supply leads to pulse overvoltages on the motor caused by changes in the IGBT control. In the charging pulse method, the amplitudes of the individual pulses on the motor are limited to approximately DC link voltage. The charging pulse method differs from the conventional method in that a pre- and post-control pulse with a defined pulse-pause ratio is provided. The pre-control pulse is used to charge the cable and motor capacitance to the DC link voltage of the pulse converter. As a result, the main pulse cannot form any vibration when it arrives at the engine. The line between the converter output and the motor input behaves as if it were terminated with the characteristic impedance. Switching off the main pulse also triggers an oscillation, since the current via the free-wheeling diodes of the IGBT short-circuits the cable. This is suppressed by withdrawing energy from the system by means of an after-control pulse. In addition, the values of the output inductances of the pulse converter decrease significantly. With the charging pulse method, both the voltage amplitude and the voltage increase in the power pulses can be reduced to harmless values. The disadvantage of this charging pulse method is that the switching frequency of the IGBTs increases to three times the value, so that the switching losses of the IGBTs increase significantly.

Aus der WO 98/01937 sind Kabelverbindungen zwischen Umrichter und Motor bekannt, die parallel oder in Serie geschaltet sind und verschiedene Wellenwiderstände aufweisen. Nachteilig da bei ist, daß jedes Kabel zur Leistungsübertragung ausgelegt sein muß.WO 98/01937 describes cable connections between converters and motor known, which are connected in parallel or in series and have different wave resistances. A disadvantage there at is that each cable is designed for power transmission have to be.

Der Gegenstand der DE 198 32 557 A1 bezieht sich auf eine Ausgangsbeschaltung für einen Pulsumrichter mit einem Über trager, der ein definiertes Übersetzungsverhältnis aufweist. Diese Ausgangsbeschaltung weist eine angezapfte Drossel auf und zwei Freilaufdioden. Die Anzapfung der Drossel bildet den Ausgang des Pulsumrichters. Das Ende der Drossel wird durch die beiden Freilaufdioden zwischen dem Potential des Pluspols und des Minuspols der Zwischenkreisspannung des Umrichters gehalten. Diese Ausgangsbeschaltung für Pulsumrichter dient zur Reduzierung der Stromspitzen am Umrichterausgang und der Spannungsspitzen an den Motorklemmen, insbesondere bei einem Betrieb mit langen Verbindungsleitungen zur angeschlossenen Drehstrommaschine.The subject of DE 198 32 557 A1 relates to a Output circuit for a pulse converter with an over carrier that has a defined gear ratio. This output circuit has a tapped choke and two freewheeling diodes. The tapping of the throttle forms the Output of the pulse converter. The end of the throttle is through the two freewheeling diodes between the potential of the positive pole and the negative pole of the DC link voltage of the converter held. This output circuit is used for pulse converters to reduce the current peaks at the converter output and the Voltage peaks at the motor terminals, especially one Operation with long connecting lines to the connected Three-phase machine.

Aus der EP 0 473 192 B2 ist eine Schaltungsanordnung zur Re duzierung von schwingkreisbedingten Spannungen bekannt. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einer mehrpulsigen Diodenbrü cke und mehreren Drosseln. Jede Drossel verbindet einen Ein gang dieser Schaltungsanordnung mit einem Eingang des Dioden brückenzweiges und einem Ausgang dieser Schaltungsanordnung. In jedem Brückenzweig ist jeder Diode ein Begrenzungswider stand zugeordnet. Jede Brückenseite der mit Widerständen ver sehenen Diodenbrücke bildet einen Gleichstrom-Anschluß der Schaltungsanordnung. Bei einer weiteren Ausführungsform die ser Schaltungsanordnung sind diese vielen Begrenzungswider stände durch zwei Widerstände ersetzt, die jeweils einen Gleichstrom-Anschluß mit einem gemeinsamen Anschluß einer Brückenseite verbinden. Außerdem kann auch noch ein Kondensa tor vorgesehen sein, der elektrisch parallel zum Ausgang der Diodenbrücke geschaltet ist. Diese Schaltungsanordnung ist derart zwischen einem Frequenzumrichter und den Motorzulei tungen eines Motors geschaltet, daß die Phasenausgänge mit den Eingängen der Schaltungsanordnung, die Gleichstrom-Aus gänge der Schaltungsanordnung mit dem Zwischenkreis des Fre quenzumrichters und die Motorzuleitungen mit den Ausgängen der Schaltungsanordnung verknüpft sind. Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Dioden mit der Ausgangsspannung der Schaltung, die trotz der Begrenzung noch deutlich über der Zwischenkreisspannung liegen kann, belastet werden. Mit dieser Schaltungsanordnung kann nicht die Span nungsanstiegsgeschwindigkeit reduziert werden und kann bei langen Motorzuleitungen verwendet werden.EP 0 473 192 B2 describes a circuit arrangement for Re reduction of oscillation circuit-related voltages known. This Circuit arrangement consists of a multi-pulse diode bridge and several chokes. Each choke connects an on gang of this circuit arrangement with an input of the diodes bridge branch and an output of this circuit arrangement. In every bridge branch, each diode is a limiting resistor was assigned. Ver each side of the bridge with resistors see diode bridge forms a direct current connection of the Circuit arrangement. In a further embodiment, the These circuit arrangement are these many limitations would be replaced by two resistors, each one DC connection with a common connection one Connect the bridge side. There may also be a condenser Tor be provided, the electrically parallel to the output of the Diode bridge is switched. This circuit arrangement is such between a frequency converter and the motor supply lines of a motor switched that the phase outputs with the inputs of the circuit arrangement, the DC off gears of the circuit arrangement with the intermediate circuit of the Fre quenzververter and the motor cables with the outputs the circuit arrangement are linked. The disadvantage of this Circuit arrangement is that the diodes with the Output voltage of the circuit, which despite the limitation is still can be significantly higher than the DC link voltage become. With this circuit arrangement the Span The rate of increase in the rate of increase can be reduced and at long motor cables are used.

Aus der älteren Patentanmeldung 198 53 693 ist eine Einrich tung zur Verhinderung von Überspannungen auf den Ausgangslei tungen eines selbstgeführten Umrichters bekannt. Diese Ein richtung basiert auf einer verlustbehafteten Dioden-Klemm schaltung und eines spannungsbegrenzenden Schaltungsteils zur Bildung einer Vergleichsklemmspannung. Im Gegensatz zu be kannten Klemmanordnungen ist kein Anschluß an die Zwischen kreisspannung des Umrichters notwendig. Die Einrichtung kann in Umrichter- oder Lastnähe verwendet werden, die die Entste hung von Überspannungen durch Verhinderung von Mehrfachrefle xionen auf der Verbindungsleitung zwischen Umrichter und Last erreicht.A device is from the older patent application 198 53 693 to prevent overvoltages on the output line lines of a self-commutated converter known. This one direction is based on a lossy diode clamp circuit and a voltage-limiting circuit part for Formation of a reference clamping voltage. In contrast to be Known terminal arrangements is not a connection to the intermediate circuit voltage of the converter necessary. The facility can be used near the converter or near the load overvoltages by preventing multiple reflections xions on the connection line between converter and load reached.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, in einfa cher Art und Weise Schaltüberspannungen an elektrischen Be triebsmitteln zu reduzieren um die Isolation des elektrischen Betriebsmittels zu schützen und Frühausfällen vorzubeugen.The invention is therefore based on the object in simple way switching surges on electrical loading to reduce the means of propulsion to isolate the electrical Protect equipment and prevent early failures.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß min destens ein zusätzliches nicht zur Leistungsübertragung vor gesehenes Kabel mit einer vorgebbaren Eigenimpedanz vorhanden ist, das mit seinem einen Ende an der Klemme des elektrischen Betriebsmittels elektrisch kontaktiert ist und das andere En de des Kabels mit einer vorgebbaren Abschlußimpedanz abge schlossen ist.The problem is solved by min at least an additional one not for power transmission seen cable with a predeterminable inherent impedance available is that with one end at the terminal of the electrical Equipment is electrically contacted and the other En de the cable with a definable terminating impedance is closed.

Durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung werden auf Grund des einfachen und wirkungsvollen Aufbaus der Schutzvorrich tung insbesondere Material- und Montagekosten im Gegensatz zu herkömmlichen Schutzvorrichtungen eingespart. Es sind somit keine aufwendigen Steuerungen, oder Drosseln z. B. an einem Umrichterausgang notwendig, um Überspannungen an den Klemmen des elektrischen Betriebsmittels zu reduzieren. Außerdem er gibt sich dadurch eine raumoptimierte Projektierung derarti ger Anlagen. Nach Abschluß eines Spannungspulses fließt der Ladestrom der Kabelanordnung als Kreisstrom über Leistungska bel und zusätzliches Kabel. Die Höhe des Stromes ergibt sich aus dem Quotienten aus Sprunghöhe und Wellenwiderstand (z. B. 5 A bei einer Zwischenkreisspannung von 500 V und einem Wel lenwiderstand von 100 Ω). Aufgrund der Spannungsabfälle unter anderem im zusätzlichen Kabel klingt der Strom schnell ab (nach ca. 20 µsec.). Dieser Strom ist unter anderem maßgeblich für die Dimensionierung des zusätzlichen Kabels. Die eben falls entstehende zusätzliche Belastung der Energieversorgung z. B. der Hauptventile eines Umrichters ist nur bei Umrichtern kleiner Leistung zu beachten.Due to the protective device according to the invention the simple and effective construction of the protective device in particular material and assembly costs as opposed to conventional protective devices saved. So there are no elaborate controls, or chokes z. B. on one Converter output necessary to avoid overvoltages at the terminals of electrical equipment. Besides, he This results in a space-optimized project planning plants. After the completion of a voltage pulse, the Charging current of the cable arrangement as a circulating current over power ca bel and additional cable. The amount of the current results from the quotient of jump height and wave resistance (e.g. 5 A with an intermediate circuit voltage of 500 V and a wel resistance of 100 Ω). Due to the voltage drops below in the additional cable, for example, the current decays quickly (after approx. 20 µsec.). Among other things, this current is decisive for dimensioning the additional cable. The just if there is an additional burden on the energy supply e.g. B. the main valves of a converter is only for converters small power.

Das erfindungsgemäße zusätzliche Kabel dient der Vermeidung bzw. Unterdrückung von Spannungsspitzen an den Klemmen nahezu beliebiger elektrischer Betriebsmittel wie z. B. Motoren, Transformatoren, Kondensatoren insbesondere bei Schaltvorgän gen. Dabei wird vorzugsweise die Isolation des geschalteten elektrischen Betriebsmittels geschützt. Damit verlängert sich die Lebensdauer des Betriebsmittels und Frühausfälle werden vermieden.The additional cable according to the invention serves to avoid this or suppression of voltage peaks at the terminals almost any electrical equipment such. B. engines, Transformers, capacitors, especially for switching operations The insulation of the switched is preferred electrical equipment protected. This extends the lifespan of the equipment and early failures avoided.

Die Spannungsspitzen werden beispielsweise verursacht durch an ein elektrisches Betriebsmittel angeschlossenen Umrichter oder elektromechanische Schaltelemente, wie z. B. Vakuumschal ter. Derartige Schalter verursachen auch bei Transformatoren Überspannungen. Als Stromrichtergerät werden insbesondere Strom- oder Spannungszwischenkreisumrichter eingesetzt. Die Vermeidung derartiger Spannungsspitzen funktioniert auch bei einem Drei-Punkt-Wechselrichter.The voltage peaks are caused by, for example converter connected to electrical equipment or electromechanical switching elements, such as. B. vacuum scarf ter. Such switches also cause in transformers Surges. In particular, as a converter device Current or voltage intermediate circuit converter used. The Avoiding such voltage spikes also works for a three-point inverter.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Abschlußimpe danz als Spannungs-Begrenzungsfilter oder passives Filter ausgelegt.In an advantageous embodiment, the final vaccine danz as a voltage limiting filter or passive filter designed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ab schlußimpedanz am Zwischenkreis des Umrichters angeschlossen. Dabei wird zur Begrenzung der Spannung an den Klemmen des elektrischen Betriebsmittels der Zwischenkreis des Umrichters selbst genutzt. Diese Spannung wird dabei am Ende der Zusatzleitung mit Hilfe von Dioden gleichgerichtet, und diese gleichgerichtete Spannung auf den Zwischenkreiskondensator gegeben.In a further preferred embodiment, the Ab Final impedance connected to the converter DC link. It is used to limit the voltage at the terminals of the electrical equipment of the intermediate circuit of the converter used yourself. This voltage is at the end of the additional line rectified with the help of diodes, and this rectified voltage on the intermediate circuit capacitor given.

Insbesondere für eine nachträgliche Montage des zusätzlichen Kabels eignet sich eine räumlich getrennt Verlegung von Lei stungskabel und zusätzlichem Kabel.In particular for retrofitting the additional Cable is suitable for spatially separated laying of Lei power cable and additional cable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der resultierenden Wellenwiderstand des Leistungskabels dem resultierenden Wellenwiderstand des zusätzlichen Kabels ähnlich. Damit reduziert sich an der Klemme des elektrischen Betriebsmittels die Reflexion einer einlaufenden Wanderwelle, so daß die Isolation des jeweiligen Betriebsmittels nur ge ring beansprucht wird.In a further advantageous embodiment of the invention is the resulting characteristic impedance of the power cable the resulting characteristic impedance of the additional cable similar. This reduces the electrical terminal Equipment the reflection of an incoming traveling wave, so that the isolation of the respective equipment only ge ring is claimed.

In einer weiteren Ausführungsform sind Leistungs- und zusätz liches Kabel innerhalb einer gemeinsamen Isolierung angeord net. Damit wird der Montageaufwand erheblich reduziert. Durch Verlegen eines Kabels ist somit gleichzeitig Leistungskabel und zusätzliches Kabel, das zur Reduzierung der Überspannung beiträgt, verlegt.In a further embodiment, power and additional Lich cable arranged within a common insulation net. This considerably reduces the assembly effort. By Laying a cable is therefore also a power cable and additional cable to reduce overvoltage contributes, relocated.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbei spiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention and further advantageous configurations of the Invention according to the features of the subclaims are in the following with the aid of a schematically illustrated embodiment games explained in more detail in the drawing. In it show:

Fig. 1 Zweipunktwechselrichter mit Motor und passivem Filter an zusätzlichem Kabel, Fig. 1 Two-point inverter with motor and passive filters of additional cables,

Fig. 2 Zweipunktwechselrichter mit Motor und Spannungsbegren zung an zusätzlichem Kabel, Fig. 2 Two-point inverter with motor and Spannungsbegren wetting of additional cables,

Fig. 3 Ausführung mit Dreipunktwechselrichter, Fig. 3 embodiment with three-point inverter,

Fig. 4 Ausführung mit Matrixumrichter, Fig. 4 embodiment with the matrix converter,

Fig. 5 und 6 Ausführungsformen passiver Filter, FIGS. 5 and 6 embodiments of passive filters,

Fig. 7, 8 und 9 Filterschaltungen. Fig. 7, 8 and 9 filter circuits.

Fig. 1 zeigt einen Umrichter 1, einen Zweipunktwechselrichter, der über ein Leistungskabel 2 einen Motor 3 elektrisch ver sorgt. Der Motor 3 kann sowohl ein Asynchron- als auch Syn chronmotor sein. Ebenso kann durch den Umrichter 1 eine ande re Last angesteuert werden, die ebenfalls einen hohen Wellen widerstand aufweist und dadurch die Problematik der Überspan nungen verursacht. Ein zusätzliches Kabel 4 wird von den Mo torklemmen zurück zum Umrichter 1 geführt. Dabei können Lei stungskabel 2 und das zusätzliche Kabel 4 räumlich getrennt oder elektrisch und räumlich parallel verlegt werden. Eine Parallelschaltung mehrerer Leistungskabel 2 und/oder zusätz licher Kabel 4 ist je nach Anwendungszweck möglich. Vorzugs weise werden dabei die Wellenwiderstände der parallel ge schalteten Leistungskabel 2 und der eventuell parallel ge schalteten zusätzlichen Kabel 4 ähnlich gewählt. Eine beson ders einfache Montage ergibt sich, wenn sowohl Leistungskabel 2 als auch zusätzliches Kabel 4 in einem Kabel angeordnet sind, das eine gemeinsame Isolierung aufweist. Der Umrichter 1 nach Fig. 1 ist ein Zwei-Punkt-Wechselrichter und weist zu sätzlich in seinem Gehäuse ein passives Filter 5 auf, das über das zusätzliche Kabel 4 mit den Motorklemmen elektrisch verbunden ist. Das zusätzliche Kabel 4 muß und kann im Be trieb des Umrichters 1 nicht den Laststrom führen, sondern muß maximal für den Ladestrom ausgelegt sein. Fig. 1 shows a converter 1 , a two-point inverter that provides a motor 3 electrically via a power cable 2 ver. The motor 3 can be an asynchronous as well as a synchronous motor. Likewise, another load can be controlled by the converter 1 , which also has a high wave resistance and thereby causes the problem of overvoltages. An additional cable 4 is fed from the motor terminals back to the converter 1 . Lei power cable 2 and the additional cable 4 can be spatially separated or laid electrically and spatially in parallel. A parallel connection of several power cables 2 and / or additional cable 4 is possible depending on the application. Preferably, the wave resistances of the parallel connected ge power cable 2 and the possibly parallel connected additional cable 4 are chosen similarly. A particularly easy assembly results when both power cable 2 and additional cable 4 are arranged in a cable that has a common insulation. The inverter 1 shown in Fig. 1 is a two-level inverter, and has to additionally in its housing a passive filter 5 which is electrically connected via the additional cable 4 to the motor terminals. The additional cable 4 must and can not run the load current in the drive 1 Be, but must be designed for the charging current.

Das passive Filter 5 ist beispielsweise gemäß Fig. 4 und Fig. 5 durch ohmsche 18 und/oder kapazitive Komponenten 19 sowohl zwischen den Phasen als auch zwischen Phase und Erde aufge baut. Die ohmschen Komponenten 18 dienen dabei der Dämpfung hochfrequenter Vorgänge.The passive filter 5 is, for example, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 is based both by ohmic 18 and / or capacitive components between the phases 19 and placed between phase and ground. The ohmic components 18 serve to dampen high-frequency processes.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des passiven Filters 5. Bei einer ungesteuerten B6-Brücke 6 sind den Dioden 11 Be schaltungselemente wie eine ohmsche Komponente 18, ein dazu in Reihe geschalteter Kondensator 19 und ein zu dieser Ge samtanordnung parallel geschalteter Überspannungsbegrenzer 20 vorgesehen. Fig. 9 shows a further embodiment of the passive filter 5. In an uncontrolled B6 bridge 6 , the diodes 11 loading circuit elements such as an ohmic component 18 , a capacitor 19 connected in series and a surge arrester 20 connected in parallel with this overall arrangement are provided.

Fig. 2 zeigt ebenfalls einen Zwei-Punkt-Wechselrichter 1, der über ein oder mehrere Leistungskabel 2 einen Motor 3 oder ei ne andere Last versorgt. Dabei wird von der Klemme des Motors 3 ein oder mehrere zusätzliche Kabel 4 zurück zum Umrichter 1 geführt. Der Anschluß des zusätzlichen Kabels 4 an den Um richter 1 erfolgt über den Zwischenkreis 13. Der Anschluß des zusätzlichen Kabels 4 an den Zwischenkreis 13 des Zweipunkt wechselrichters 1 erfolgt über eine ungesteuerte B6-Brücke 6. Die Spannung am Ende des zusätzlichen Kabels 4 wird vorzugs weise mit Hilfe von Dioden 11 gleichgerichtet und die gleich gerichtete Spannung mit dem Zwischenkreiskondensator 14 ver bunden. Falls sich der Umrichter 1 in einem Schaltzustand be findet, indem der Strom über die Freilaufdioden 12 fließt, bilden Leistungskabel 2 und zusätzliches Kabel 4 parallele Stromwege vom Motor 3 zum Zwischenkreis 13. Bei einem Fehler, z. B. einer Unterbrechung des Leistungskabels 2 würde der Strom auf das zusätzliche Kabel 4 kommutieren und dieses, oder die Dioden 11 der B6-Brücke 6 zerstören. Dieser Fall kann vorzugsweise durch nicht näher dargestellte Sicherungen vermieden werden. Die ungesteuerte B6-Brücke 6 kann durch zu sätzliche Kondensatoren 15 gemäß Fig. 7 und Fig. 8 zwischen den Phasen oder zwischen Phasen oder zwischen Phase und Erde ver bessert werden, die die Einschaltgeschwindigkeit der Dioden 11 reduziert. Zusätzliche Widerstände in Reihe mit den Kon densatoren oder aber in der Verbindungsleitung im Zwischen kreis, tragen zur Dämpfung der Vorgänge bei. Jedes der ge zeichnete Diodensymbole 11 der ungesteuerten B6-Brücke 6 nach Fig. 7 oder Fig. 8 kann durch eine Reihenschaltung mehrere Ein zeldioden realisiert werden, was zur Spannungserhöhung oder zum schnelleren Abbau des im Kreis (Leistungskabel 2 und zu sätzliches Kabel 4) fließenden Ladestroms führt. Fig. 2 also shows a two-point inverter 1 , which supplies a motor 3 or ei ne other load via one or more power cables 2 . One or more additional cables 4 are led back from the terminal of the motor 3 to the converter 1 . The connection of the additional cable 4 to the order judge 1 is via the intermediate circuit 13th The additional cable 4 is connected to the intermediate circuit 13 of the two-point inverter 1 via an uncontrolled B6 bridge 6 . The voltage at the end of the additional cable 4 is preferably rectified with the help of diodes 11 and the rectified voltage with the intermediate circuit capacitor 14 connected ver. If the converter 1 is in a switching state by the current flowing through the freewheeling diodes 12 , power cables 2 and additional cables 4 form parallel current paths from the motor 3 to the intermediate circuit 13 . In the event of an error, e.g. B. an interruption of the power cable 2 would commute the current to the additional cable 4 and this, or destroy the diodes 11 of the B6 bridge 6 . This case can preferably be avoided by means of fuses which are not shown in detail. The uncontrolled B6 bridge 6 can be by additional capacitors 15 of FIG. 7 and FIG. 8 be improved ver between the phases or between phases or between phase and ground, which reduces the turn-on of the diodes 11. Additional resistors in series with the capacitors or in the connecting line in the intermediate circuit contribute to the dampening of the processes. Each of the ge-drawn diode symbols 11 of the uncontrolled B6 bridge 6 according to FIG. 7 or FIG. 8 can be realized by a series connection of several single diodes, which leads to a voltage increase or a faster breakdown of the current flowing in the circuit (power cable 2 and additional cable 4 ) Charging current leads.

Fig. 3 zeigt einen Umrichter 1, der als Drei-Punkt-Wechsel richter ausgeführt ist. Im Gegensatz zur Wirkungsweise eines Zwei-Punkt-Wechselrichters setzt die Spannungsbegrenzung hier nicht bei jeder Schalthandlung ein, sondern nur beim Einschalten der äußeren Ventile 16. Dies stellt aber keine Be einträchtigung der Schutzwirkung dar. Fig. 3 shows a converter 1 , which is designed as a three-point inverter. In contrast to the mode of operation of a two-point inverter, the voltage limitation does not apply to every switching operation, but only when the external valves 16 are switched on . However, this does not affect the protective effect.

Fig. 4 zeigt einen Matrixumrichter 1, bei dem es prinzipbe dingt keinen Zwischenkreis 13 gibt. Aus Schutzgründen kann man bei Matrixumrichtern 1 eine Spannungsbegrenzung durch B6- Brücken 6 und Speicherkondensator 17 am Umrichterausgang vor sehen, um die Leistungshalbleiterventile bei Fehlern oder beim Ausschalten des Umrichters 1 vor Überspannung zu schüt zen. Eine solche Schaltung läßt sich in der gezeigten Art und Weise mit der erfindungsgemäßen Begrenzung der Klemmenspan nung am Motor 3 kombinieren. Die in den gemeinsamen Kondensa tor eingespeiste Leistung muß allerdings durch an sich be kannte Methoden mit Hilfe eines Pulswiderstandes 10 vernich tet oder in das Versorgungsnetz rückgespeist werden. Fig. 4 shows a matrix converter 1 , in which there is principally no intermediate circuit 13 . For reasons of protection can be in matrix converters 1, a voltage limiting by B6 bridges 6 and storage capacitor 17 at the inverter output before seeing the power semiconductor valves in case of errors or switching off the inverter 1 from overvoltage zen to Shakers. Such a circuit can be combined in the manner shown with the limitation of the clamping voltage on the motor 3 according to the invention. However, the power fed into the common capacitor must be destroyed by methods known per se with the aid of a pulse resistor 10 or fed back into the supply network.

Ist die Überspannungsbegrenzung des Matrixumrichters in einer anderen Weise realisiert, kann die erfindungsgemäße Begren zung der Motorspannung über ein passives Filter - ähnlich zu Fig. 1 - oder durch die Anordnung der Schutzbeschaltung wie in Fig. 4, wobei der Speicherkondensator 17 zusätzlich vorgesehen werden muß.If the overvoltage limitation of the matrix converter is realized in a different way, the limitation of the motor voltage according to the invention can be achieved via a passive filter - similar to FIG. 1 - or by arranging the protective circuit as in FIG. 4, the storage capacitor 17 also having to be provided.

Claims

1. Protection device against the overvoltages caused by switching operations of an energy supply at terminals ( 1 ) of electrical equipment ( 3 ) which can be connected to the energy supply via at least one power cable ( 2 ), characterized in that at least one additional one is not used for power transmission seen cable ( 4 ) with a predeterminable intrinsic impedance is present, which is electrically contacted at one end to the terminal of the electrical equipment and the other end of the cable ( 4 ) is completed with a predeterminable termination impedance.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the electrical operating means ( 3 ) on at least one electronic switching element is closable.

3. Protection device according to claim 3, characterized in that the electronic switching element is part of a converter ( 1 ) with an intermediate circuit ( 13 ).

4. Protection device according to claim 3, characterized in that the terminating impedance at the inter mediate circuit ( 13 ) of the converter ( 1 ) can be connected.

5. Protection device according to claim 1, characterized in that the electrical operating means ( 3 ) to at least one electromechanical Schaltele element can be connected.

6. Protection device according to claim 5, characterized in that the electrical operating means ( 3 ) can be connected via a vacuum switch.

7. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the terminating impedance of the additional cable ( 4 ) is designed as a voltage limiting filter.

8. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the terminating impedance of the additional cable ( 4 ) is designed as a passive filter ( 5 ).

9. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the power ( 2 ) or additional cables ( 4 ) are installed spatially separated.

10. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the wave resistances of the resulting power cable ( 2 ) and the resulting additional cable ( 4 ) are similar.

11. Protection device according to claim 10, characterized in that both the power ( 2 ) and the additional cable ( 4 ) within at least one ge insulation.

12. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the filter circuit ( 5 ) or passive elements of the terminating impedance are provided with capacitors.