波形校正滤波器制造技术

一种波形校正滤波器，用于连接到交流电源线以吸收和除去各种电源污染，包括高频脉冲尖峰、浪涌和其他形式的高频振荡，例如由于接通和断开电感负载所产生的那种。本发明专利技术的波形校正滤波器包括一个保险丝和一连接在一电源线和中性线之间的同轴无晶态环形电感器，一个低通滤波器与保险丝及同轴无晶态环形电感器相串联。本发明专利技术的滤波器包括一个电容器，一个与该电容器并联的非线性电阻器，以及彼此相互串联并与上述的非线性电阻器和电容器相并联的一个磁芯电感器和一电阻器。一灯泡可以与上述电阻器和磁芯电感器串联或跨接在电阻上。示出了不同的结构安排用于把波形校正滤波器连接到单相或三相线或三角形电路上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
多年以来，那些从事监控大量交流电的使用者一直关心着这些电源的质量。现在使用的大多数较新的设备，都对瞬时电压诸如脉冲尖头信号，电源的涌动，随机的射电频率的噪音非常敏感；但是同时，这些设备也可能产生它自己的瞬时电压，并且将瞬时电压回注到电源线上。当开关打开或关闭时，回荡的脉冲就在电源线中产生了。电动机起动和关闭所产生的脉冲一般称作电涌。除了随机出现的射频污染以外，各种各样的电机还可能产生诸波频率。所有这些电源污染都会降低电动机、发电机和变压器的效率。加到这些设备上的电力波形产生畸变，从而在这些设备的铁金属部分，例如在变压器的铁芯部分和电动机的转子和定子部分就产生了涡流，结果是，电动机中的涡流耗散了能量，把能量变成热量而使电动机需要消耗更多的能量去完成同一个任务。电动机还会受到损害，即从过多的热量所引起的损害，或从对绝缘体的损害而使电动机受到损害，使得它的使用寿命比预期的寿命短得多。虽然人们作出了种种努力，去改进提供给电力用户的电力的性能，但人们认识到从大量的电动机、开关、电脑和其他能源消耗设备的使用所产生的对电源的污染。基本上，每当一个电感性负荷被切断时，就会有比正常电压的峰值高很多倍的电压回荡产生而返回到电力线中去。如图1示出了叠加在一正弦波上的典型的瞬时电压。通常的工业或商业线路每天接受到超过1000瓦的瞬时电压。这些瞬间电压再网络内引发了其他的振荡。这些瞬间回荡电压来回的弹跳，一直到他们被吸收或者在系统中造成破坏为止。当负荷在三相线中不能平衡时，其他的干扰又出现了，在电压和电流中产生了人们所不希望的相位差。高的中性谐波电流产生了，它们与在电路上的瞬时电压和电涌发生反应。如前所述，在网络中内在的电源污染相对于从外面的设备所提供的能源的不规则性来说，往往对电动机等的效率是一个更严重的因素。经估计，大概现在或不久的将来至少60％的电流将通过非线性负荷，正是这些负荷形成了对电力污染的主要方面。如果能够提供一种装置，将它连在为这些电器供电的一条条电力线上，而这种装置可以吸收或者除去这种瞬时电压，防止它们重新返回到电力线上，那么就可以大量的提高效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种波形校正滤波器，它可以从为上述消耗能源的电器所提供的交流电中除去和吸收随机的射频噪声、脉冲尖峰、电涌和谐波。本专利技术的另一个目的是提供一波形校正滤波器，其中，所有的部件都是双向的，使波形校正滤波器成为双向的波形校正滤波器。本专利技术又一个目的是提供一波形校正滤波器，可以减少有关设备的维护费用。本专利技术的其他目的和优点将从以下结合附图对说明书所作的详细描述而变得更为清楚。附图说明通过以下详细的描述和附图的参阅，本专利技术可以更清楚地被理解，附图中图1是一条因为被加上了高频的瞬时电压而畸变的正弦波；图2是一基本的波形校正滤波系统的示意图；图3是一电压分压器，显示了所述瞬时电压抑制系统的特征；图4是典型的B-H曲线，此曲线在本专利技术的系统的磁芯里具有典型特征；图5是在本专利技术系统中的磁芯的磁性材料中磁通流量密度相对于脉冲磁导率的曲线图；图6是简化的等效RLC电路，示出了瞬时电压抑制系统的特征；图7是当与单相电动机相连时，本专利技术波形校正滤波系统的示意图；图8是与Y形三相电路相连时，本专利技术波形校正滤波系统的示意图；图9是与三角形三相电路相连时，本专利技术波形校正系统的示意图；图10是本专利技术波形校正系统的功能示意图。具体实施例方式本专利技术的滤波校正滤波系统工作原理如下。它接在一根电源线和中性线之间，其方式一般如图2所示，并且只有在出现干扰时才发挥作用。此系统主要有以下三个功能1.它能检测到升起的瞬时电压并在它超过电压峰值10％以上时将超出部分限隔并加以吸收。比如说当规定电压是120伏(有效值)，而峰值电压达到正负190伏时，系统即开始工作。2.当产生瞬时高压时，它会降低它的上升时间。所以瞬时高压就会“滑入”限隔电平。这样做就不会发生另一次开关转换事件而造成进一步的减幅振荡。3.它会将60赫兹以上以每10个一组6db的速率吸收所有高减幅振荡干扰。这些过程可以用图10予以说明。图2示出了本专利技术的波形校正滤波器的典型的(连接在一根电源线和中性线之间)连接情况。图中各部件的功能描述如下10保险丝，起保护性作用12电感器，由软磁性材料同轴非晶态螺旋管制成13非线性电阻器，金属氧化物14电容器，聚丙烯交流额定电容15磁芯，毫微晶质环形磁芯16电阻器，碳质17指示灯，(氖灯)该电路的工作流程如下如图1所示的瞬时高压升起时，通常是1微秒的间隔，此瞬时电压的上升时间被其量事先选定的电感器12减缓或延伸，并被非线性电阻器13箝位于线电压 倍有效值。如果电源电压是120伏平均有效值电压，那么它就被箝位在190伏左右的电压。这个箝位电平取决于产生瞬时高压时的浪涌电流和电源线阻抗。在瞬时电压产生前，非线性电阻13在电路中表现为无限高的电阻。但是，当箝位(限隔)的瞬间，它的电阻变得非常低，同时成为一个电流发生器。因为在非线性电阻13转换开关时，电容14上的电压不能瞬时变化，电容器14就成为一个短路电路并且为当时产生的高电流提供一个通路。于是电容14开始充电。现在，和电容14相连的是图2中描述的磁芯15，电阻器16，指示灯17。非线性电阻13重新变成高阻抗，电容14将能量转入部件15，16，和17。这种能量E＝V(筘位电压)×I(浪涌电流)×时间。比如说如果使用西门子公司的S20K130的非线性电阻器，其最大电量是44焦耳，箝位电压是185伏到225伏之间。磁芯15由软磁性的元件组成，具有很高的初始磁导率(μ＝30,000)，损失极低，高的饱和磁通量密度(Bsat＝1.2特斯拉)。这意味着此磁芯非常容易被磁化并能在宽的磁通量渗透范围内保持磁化。这样进入电容器的电能就在磁芯中以磁能的形式保存。该能量然后于电阻器16和指示灯17的等效电阻中被处理，在那里通过一较长的时间，能量就被收集和吸收。网络除了用于吸收干扰能量之外，还是一个有效的低通滤波器。现在要详细说明这个低通滤波器网络。上面被称为非线性电阻器13的电压箝位器现在将被简称为MOV13。这个MOV13会根据通过的电流或它两端的电压产生不同的阻抗。它具有非线性阻抗的特征并适用欧姆定律，但等式中有一个可变的电阻。阻抗的变化是单调的，不包括不连续的东西。如前所述，对低于箝位电平的任何稳态电压，过电压瞬态出现之前和之后电路都不受到MOV13的影响。电压箝位的产生是在电压趋向于上升、通过器件的电流增加时产生的。如果电流的增加比电压的上升快，那么阻抗就是非线性的。电压箝位是因为电流增加时，源阻抗中的电压降(IR)的增加而产生的。此器件根据源阻抗而产生电压箝位作用这个过程用如图3所示的电压分压器来描述。分压器的比不是恒定而是改变的。如果源阻抗非常小，分压比就低。当源阻抗接近零时，MOV13就不能有效工作了，当电压分压器可以起作用的时候，MOV13效果最好。如果在清除瞬时过电压时只有MOV发挥作用，那么就很容易看出，由于它的非线性开关过程，将会产生进一步瞬态减幅振荡。瞬时减幅振荡频率的组分比AC电路和直流电路的电源频率要高出几个数量级。因此，这个问题的解决方法是要在瞬时(暂态)源和敏感的负载之间加上一个低通滤波器。最简单的方法是在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波形校正滤波器，用于与交流电源相连，其特征在于，所述滤波器包括：一保险丝；一与上述保险丝串联的电感器，以及，一个滤波网络，它与上述电感器及保险丝相串联，该滤波网络包括相互并联的一非线性电阻器和一电容器，以及彼此相互串联并与上 述的非线性电阻器和电容器相并联的一磁芯电感器和电阻器。

【技术特征摘要】
1.一种波形校正滤波器，用于与交流电源相连，其特征在于，所述滤波器包括一保险丝；一与上述保险丝串联的电感器，以及，一个滤波网络，它与上述电感器及保险丝相串联，该滤波网络包括相互并联的一非线性电阻器和一电容器，以及彼此相互串联并与上述的非线性电阻器和电容器相并联的一磁芯电感器和电阻器。2.一种波形修正滤波器，用于与交流电源相连，其特征在于，所述滤波器包括一保险丝，一由软磁材料构成的同轴非晶态环形电感器，与上述保险丝串联，一滤波网络，它与该保险丝和该同轴非晶态环形电感器串联，该滤波网络包括一个电容器和一与该电容器相并联的非线性电阻器，一磁芯电感器和一个与之串联的电阻器，它们与上述非线性电阻器和电容器相并联。3.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，还包括一个灯泡与上述电阻器并联。4.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，还包括一个灯泡与所述磁芯电感器及电阻器相串联。5.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，所述磁芯电感器具有高的起始磁导率，低损耗以及高的饱和磁通量密度。6.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，所述滤波网络包括一个临界阻尼低通滤波器。7.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，所述磁芯电感器对电流和频率的响应基本上是线性的。8.如权利要求2所述的波形校正滤波器，其特征在于，所述磁芯电抗器的剩磁接近零。9.一与交流电源相连的波形校正滤波网络系统，交流电源中包括两根电源线和一根中性线，其特征在于，所述系统组成如下一第一滤波器网络系统连接在一根电源线和中性线之间，一第二滤波网络连在另一根电源线和中性线之间，上述第一个第二个滤波网络各包含一由软磁材料构成的同轴无定形环形电感器，该同轴无定形环形电感器与上述其中一电源线相连，一个与上述同轴无定形环形电感器串联的低通滤波器，该低通滤波器包括并联的一电容器和一非线性电阻器，和一个具有磁芯电感器的电感件以及一个串联的电阻器。10.如权利要求9所述的波形校正滤波器系统，其特征在于，包含一个灯泡，该灯泡与所述每一个电阻器并联。11.一波形校正滤波网络系统，其特征在于，它与交流电源相连，该系统包括一第一滤波网络和一第二滤波网络，第一滤波网络连在一电源线和一中性线之间，一第二滤波网络连接到所述源的相对侧及所述中性线，第一及第二滤波网络各包含串联的一保险丝和与该保险丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：EG普赖斯，T蒂博，A皮克特，
申请(专利权)人：环境潜能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]