电机启动器和诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电动机(20)的电机启动器(10)，其中电机启动器(10)包括第一和第二相(12、14)。第一和第二相分别对应有开关设备(29、31)，开关设备在旁通电路中分别具有电机械开关(22、24)和半导体开关(23、25)。电机械开关(22、24)和半导体开关(23、25)构造成通过控制单元(40)可单独操作的，并且第一和第二相(12、14)与被动过流保护器(30)连接。被动过流保护器(30)对于每个相都具有熔丝(32、34、36)。根据本发明专利技术，在相(12、14)的至少一个中，沿着相方向直接在被动过流保护器(30)与开关设备(29、31)中的至少一个之间布置测量设备(42、44)。本发明专利技术还涉及一种诊断方法(100、200、300)，利用该诊断方法在激活序列的情况下能够诊断电机启动器(10)中的故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机启动器和诊断方法
本专利技术涉及一种电机启动器和诊断方法，该诊断方法能够在电机启动器的运行期间执行。
技术介绍
从DE4008002A1中已知一种用于伺服驱动器的控制装置，伺服驱动器利用三相交流电流来驱动。伺服驱动器具有电机并且在三个相的每个中都配设有熔丝。每个相也设有旁通接触器，旁通接触器由半导体阀门装置桥接。此外，在相中存在换向接触器，换向接触器实现了右旋与左旋之间的切换。在换向接触器与旁通接触器之间，也为每个相配设电流测量设备，电流测量设备检测到相应相中的电机电流。DE10200536777A1中公开一种具有换向接触器电路的三相功率终放级，换向接触器电路连接到两个相处。在这些相的两个中，也分别接入继电器，继电器由半导体开关元件桥接。在另一相中也布置有两个串联的继电器。已知的解决方案需要大量器件，以便确保足够的运行安全性。此外，已知的电路仅能耗费地匹配于不同的电机类型、例如单相和多相驱动的电动机。由于已知解决方案的高度复杂性，这些电路的自动自我诊断仅能够以很高的耗费来应用。关于电机启动器存在以下需求，其能以最小耗费匹配于不同电机类型、提供高度的运行安全性并对此需要器件的数量降低。此外，对于这种电机启动器存在关于诊断方法的以下需求，该诊断方法可靠地允许区别性的错误识别。诊断方法应当能快速自动地执行并且在不损害操作性的情况下嵌入到电机启动器的运行中。
技术实现思路
所概述的目的通过根据本专利技术的电机启动器来实现。电机启动器与供电装置连接，经由供电装置驱动由电机启动器控制的电动机。电机启动器包括第一相和第二相，在这些相中分别布置开关设备。开关设备构造用于，针对性地中断相应的相，即针对性地断开和闭合相应的相。开关设备分别基本上构造为电机械开关与半导体开关的组合。电机械开关和半导体开关布置在旁通电路中，使得半导体开关和电机械开关相互桥接。开关设备构造成，当至少闭合半导体开关或电机械开关时，实现相应的相中的电通流。在开关设备中，电机械开关和半导体开关单个地与电机启动器的控制单元连接。单个的连接确保了，每个电机械开关和每个半导体开关能够由控制单元单独地操控，即操作，其中，电机械开关例如能够构造为继电器，半导体开关例如能够构造为晶闸管或三端双向交流开关。由于可单独操控开关设备的部件，实现了开关设备的时间精确的且技术上区分的操作。此外，根据本专利技术的电机启动器在第一相和第二相中配设有被动过流保护器。被动过流保护器是防止相中的会导致电动机损坏的电流强度的安全措施。在此，过流保护器仅具有在没有其他部件干预下自主地引发安全运行状态的部件，例如熔丝。安全运行状态例如能够被理解为，在出现损坏之前中断电动机的电流供应。根据本专利技术，被动过流保护器具有第一相中的第一熔丝和第二相中的第二熔丝。在根据本专利技术的电机启动器中，在相的至少一个中布置有用于测量相应的相中的电流强度的测量设备。根据本专利技术，至少一个测量设备在相的至少一个中沿着相方向布置在被动过流保护器与开关设备之一之间。由此，在相的至少一个中，被动过流保护器、至少一个测量设备和所属的开关设备串联。沿着相方向因此意味着，在正常条件下沿着从供电装置到电动机的电通流，正常条件即在相之间有例如由于具有压敏电阻的过压保护器实现的最多可忽略的电通流。至少一个测量设备的根据本专利技术的布置使得，在电动机激活或去激活的情况下，通过相应地选择的开关频率执行电机启动器的区分的诊断。以简单的方式能够建立多种开关状态，其中根据电通流的存在或缺失不仅能够一般性地确定运行流程中的错误。更确切地说，能够实现精确的诊断，通过该诊断能识别出单个部件、例如半导体开关的故障或明确数量的部件的故障。在此，根据本专利技术的电机驱动器以少量构件就足以实现，并且在此同时提供提高的功能范围。诊断功能尤其使得对于具有高安全要求的技术应用来说能够使用根据本专利技术的电机启动器。此外，根据本专利技术的电机启动器不仅适合应用于三相电动机而且也适合应用于单相电动机。此外，根据本专利技术的电机启动器能够构成为直接启动器或换向启动器。由此，开辟了更大的可使用范围。此外，根据本专利技术的电机启动器实现了三取二冗余原理(即2-out-of-3冗余或简称2oo3冗余)。由于低数量的器件，在所要求保护的电机启动器中仅会存在降低数量的可能的开关状态，从而利用1oo2冗余就已经能够实现高度的运行安全性。在本专利技术的优选实施方式中，开关设备中的至少一个具有持续运行电流极限，持续运行电流极限基本上对应于正常的运行电流。这种对应在此基本上应理解为在考虑技术上常见的制造和测量公差的情况下的数值上的等同。对于电动机的持续运行而言，尤其设有电机械开关，从而该电机械开关基本上根据该持续运行电流极限来设计规格。在根据本专利技术的电机启动器中，开关设备由此具有相对于常规的持续运行降低的设计备用量。由此，提高了器件利用并且提高电机启动器的总效率。因此，根据本专利技术的电机启动器以更简单的、设计规格更小的器件就足以实现，器件同时是成本更有效的。还优选的是，被动过流保护器中的熔丝中的至少一个的规格设计为，使得其在参考电流强度下具有一个触发时长，该触发时长基本上对应于开关设备中的一个的反应时长。开关设备的反应时长是如下时间，其从识别到过流事件直至执行适当的对策、即断开开关设备为止。此外，开关设备的开关时长、尤其是所属的电机械开关的开关时长也属于反应时间。因此，参考电流强度形成极限情况，在极限情况下，在相的一个中的开关设备对过流事件与所属的熔丝相同快速地作出反应。更优选地，相应的开关设备构造用于，对于反应时长的长度经受住参考电流强度。反应时长位于5ms至25ms，优选10ms至20ms，更优选13ms至17ms的范围中，特别优选是15ms。这种时长仅需要相对于持续运行电流极限略微超规格的设计。结果，在熔丝的情况中进一步提高了所使用的部件的利用率。因此，在所要求保护的电机启动器中，基本上可以存在两种类型的过流事件。第一类型是所谓非临界过流事件，其中电流强度低于参考电流强度并且首先开关设备中的一个在相应的相中中断供电、电通流。第二类型是所谓的超临界过流事件，其中电流强度超过参考电流强度，并且熔丝中断在相应的相中的电通流。两种类型之间的重叠区域被最小化，从而在此也实现了高的器件利用。根据本专利技术的解决方案借助在考虑开关设备的情况下相应调整的熔丝设计规格利用了令人惊讶简单的参数，以便提供电机启动器，该电机启动器在器件数量减小的情况下提供高度的安全性并且同时其制造简单且经济。根据本专利技术的电机启动器能够构造为，使得在第一相中布置第一测量设备，并且在第二相中布置第二测量设备。在三相电动机、因此也在开关全部三个相的电机启动器的情况下，两个测量设备的应用提供了详细的诊断可行性。由此，能够节省附加的第三测量设备，并且限制电机启动器的功能范围。在本专利技术的另一实施方式中，电机启动器在两个相上、优选第二和第三相上配设换向开关设备。利用换向开关设备，电机启动器形成换向启动器。换向开关设备在此包括两个换向继电器和两个直接继电器。换向继电器和直接继电器与两个相如下地连接，使得相能够被有针对性地交换。对此，换向继电器和直接继电器与电机启动器的控制单元连接并且可单独地操控和操作。换向继电器和直接继电器优选能够被功能协调地操控，使得能够在右旋、左本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动机(20)的电机启动器(10)，所述电机启动器包括第一相和第二相(12、14)，所述第一相和所述第二相分别对应有开关设备(29、31)，所述开关设备在旁通电路中分别具有电机械开关(22、24)和半导体开关(23、25)，其中所述电机械开关(22、24)和所述半导体开关(23、25)构造成通过控制单元(40)能够被单独操作的，并且所述第一相和所述第二相(12、14)与被动过流保护器(30)连接，所述被动过流保护器对于每个所述相都具有熔丝(32、34、36)，其特征在于，在所述相(12、14)的至少一个中，沿着相方向直接在所述被动过流保护器(30)与所述开关设备(29、31)中的至少一个之间布置测量设备(42、44)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 DE 102016203755.21.一种用于电动机(20)的电机启动器(10)，所述电机启动器包括第一相和第二相(12、14)，所述第一相和所述第二相分别对应有开关设备(29、31)，所述开关设备在旁通电路中分别具有电机械开关(22、24)和半导体开关(23、25)，其中所述电机械开关(22、24)和所述半导体开关(23、25)构造成通过控制单元(40)能够被单独操作的，并且所述第一相和所述第二相(12、14)与被动过流保护器(30)连接，所述被动过流保护器对于每个所述相都具有熔丝(32、34、36)，其特征在于，在所述相(12、14)的至少一个中，沿着相方向直接在所述被动过流保护器(30)与所述开关设备(29、31)中的至少一个之间布置测量设备(42、44)。2.根据权利要求1所述的电机启动器(10)，其特征在于，所述开关设备(29、31)中的至少一个具有持续运行电流极限(28)，所述持续运行电流极限对应于正常的运行电流(48)。3.根据权利要求1或2所述的电机启动器(10)，其特征在于，所述熔丝(32、34、36)中的至少一个在参考电流强度(38)的情况下具有触发时长(57)，所述触发时长对应于所述开关设备(29、31)中的至少一个的反应时长(59)。4.根据权利要求3所述的电机启动器(10)，其特征在于，所述开关设备(29、31)中的至少一个构造用于，对于所述反应时长(59)经受住所述参考电流强度(38)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机启动器(10)，其特征在于，第一测量设备(42)布置在所述第一相(12)中，并且第二测量设备(14)布置在所述第二相(14)中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机启动器(10)，其特征在于，换向开关设备(70)连接到两个相(12、14、16)处，以用于交换所述两个相(12、14、16)。7.一种用于电机启动器(10)的诊断方法(100)，所述电机启动器构造为直接启动器并且与三相电动机(20)连接，所述诊断方法包括如下步骤：a)提供处于非激活状态的所述电机启动器(10)；b)利用第一电机械开关(22)闭合第一相(12)；c)断开所述第一相(12)并且闭合第三相(16)中的第三电机械开关(26)；d)所述第一相(12)中的第一半导体开关(23)和所述第二相(14)中的第二半导体开关(25)通过激活式操控半导体开关(23、25)来闭合；e)闭合所述第一相(12)中的第一电机械开关(22)和所述第二相(14)中的第二电机械开关(24)，所述第一电机械开关和所述第二电机械开关分别与所述第一半导体开关和所述第二半导体开关(23、25)形成旁通电路；f)拒绝对所述半导体开关(23、25)的激活式操控；其中，当在步骤b)和/或步骤c)中借助至少一个测量设备(42、44)在所述第一相和/或所述第二相(12、14、16)中检测到电通流时，和/或在步骤d)中借助所述至少一个测量设备(42、44)在所述第一相和/或所述第二相(12、14)中检测到为零的电通流时，识别出所述电机启动器(10)的错误。8.一种用于电机启动器(10)的诊断方法(200)，所述电机启动器构造为换向启动器并且与三相电动机(20)连接，所述诊断方法包括如下步骤：a)提供处于非激活状态的所述电机启动器(10)；b)闭合第一相(12)中的第一半导体开关(23)并闭合第二相(14)中的第二半导体开关(25)；c)断开所述第一半导体开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·阿纳特，格诺特·迪尔克·阿尔门，诺贝特·菲德勒，贝恩德·夫洛尔，弗朗茨·纳吉，尼古·沃尔拉布，阿尔布雷希特·沃尔夫，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE