用于控制连接在下游的电机的能量供给的开关设备制造技术

本发明专利技术涉及一种开关设备(1)，具有控制单元(2)、供电接口(7)、供电单元(19)和第一电流路径(15)，其中，供电接口(7)与供电单元(19)连接并且控制单元(2)通过供电单元(19)获取用于接通信号的能量。为了提供改善的、尤其是自身确保了开关设备(1)的规定功能的开关设备(1)而提出，开关设备(1)包括蓄能器(6)和两个与控制单元(2)连接的测量装置(8，80)，其中蓄能器(6)中间连接在供电接口(7)和供电单元(19)之间，其中，控制单元(2)能够借助第一测量装置(8)检测出在供电单元(19)的初级侧处施加的供电电压低于第一电压阈值并且借助第二测量装置(80)检测出施加在供电单元(19)的次级侧处的供电电压低于第二电压阈值，其中，控制单元(2)设计为，其对从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间段进行评估。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制连接在下游的电机的能量供给的开关设备
本专利技术涉及一种用于控制连接在下游的电机的能量供给的开关设备以及用于开关设备的方法。根据本专利技术的开关设备尤其是电机启动器并且尤其应用于工业自动化技术中。借助开关设备能够控制连接在该开关设备下游的电机。为此，通过该开关设备引导对连接在开关设备下游的电机的能量供给，从而使电机与供电网连接。供电网尤其是工业设施的低压电网(例如三相，400伏特，50赫兹)。
技术介绍
为了控制连接在下游的电机的能量供给，开关设备包括控制单元和第一电流路径。通过第一电流路径，使供电网的第一相引向连接在下游的电机。第一电路路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联。控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号并且由此控制开关的预期的开关状态。第一和第二开关尤其是常开触头，其在存在控制单元的接通信号时保持在闭合的开关状态中。如果切断第一或者第二开关的接通信号，那么开关由于复位力(例如弹簧力，其作用到相应开关的触点上)自动地采取断开状态。这种开关尤其是继电器。半导体开关在存在控制单元的接通信号时优选地采取导电状态。开关设备包括供电接口，控制单元通过该供电接口能够获取用于接通信号的能量。通常，分散式的馈电源借助导线与开关设备的供电接口连接，从而在开关设备的有效运行中通过供电接口施加供电电压。通过供电接口，开关设备获得对于接通信号来说必要的能量。优选地，开关设备的在设备内部的总能量供给都通过开关设备的供电接口获取。开关设备优选地应用于，接通和断开三相交流电机以及单项交流电机。连接在开关设备下游的电机优选地通过开关设备来防止过载(短路和/或热过载)。一旦开关设备应用在安全性关键的应用中，那么就必须确保通过开关设备安全地断开连接在开关设备下游的电机。在具有对连接在开关设备下游的电机的紧急断开的开关设备中，可行的断开原理是，开关设备的供电电压借助在馈电源和供电接口之间的供电链中中间连接的开关设备(例如紧急停机开关设备)来切断。由功能决定地，开关设备的机电开关由于断开供电电压自动进入到断开状态中(即开关是断开的)。以这种方式，在断开供电电压时，切断了经由开关设备引向电机的能量供给，从而使电机安全地关断。通过断开馈电源和自动地断开开关，在开关处形成关断电弧，其导致在开关处的强烈磨损，从而通常限制了开关设备的这类操作循环的数量。由US5953189公知了一种用于受保护地供给电负载的电路，其包括安全开关和串联的双向电开关。电路还具有并联接触器，其负责负载的持续运行；并且具有控制装置，其为晶闸管的控制电极指派点火和熄灭信号。由此，使得晶闸管在电机的启动阶段期间导通或者不导通。一旦在电机处已经到达了额定速度，并联接触器闭合，从而经过晶闸管的通过电流变成零。控制装置通过在主电流电路C处的端子连接并且通过该端子来供能。日本专利公报JP2010063272A公开了一种供电设备，其设计用于提供稳定的直流电压。供电设备配备有输入端侧的电压测量装置，其监控所提供的直流电压。此外，供电设备具有电容器，其与控制单元相连。当所提供的直流电压低于阈值时，电容器在开关过程中在供电设备中用作能量缓冲器。由WO2011/143087A2公知了一种冷却装置，其包括由控制单元控制的电机。电机通过变频器由交流电压驱动，变频器具有变流器和第一逆变器。在此，第一逆变器和变流器通过具有电容器的DC总线连接。通过DC总线连接了第二逆变器，通过逆变器为控制单元供电。在此，控制单元与变频器控制装置相连，其与第一逆变器耦合。如果中断了供给交流电压，通过DC总线中的电容器为逆变器和控制单元供电，从而维持了电机的五至15分钟的运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种改进了的开关设备，其尤其自身确保了开关设备的符合规定的功能。该目的通过根据本专利技术的装置实现，也就是通过一种开关设备实现，其具有控制单元、供电接口、供电单元和第一电流路径，第一电流路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联，其中控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号，其中供电接口与供电单元连接并且控制单元通过供电单元获取用于接通信号的能量，其中，开关设备包括蓄能器和与控制单元连接的两个测量装置，其中蓄能器中间连接在供电接口和供电单元之间，从而通过供电接口实现的对开关设备的能量供给借助蓄能器在设备内部缓冲，其中，控制单元能够借助第一测量装置检测出在供电单元的初级侧处施加的供电电压低于第一电压阈值，其中控制单元能够借助第二测量装置检测出在供电单元的次级侧处施加的供电电压低于第二电压阈值，其中，控制单元如下地设计，使得其对从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间段进行评估。控制单元通过评估从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间段来监控内部的蓄能器的功能状态。如果低于存储的临界时间值，那么通过控制单元输出相应的信号。通过借助于控制单元对从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间段进行评估，尤其能够监控蓄能器的损耗。该目的还通过根据本专利技术的方法实现，也就是通过一种用于开关设备的方法来实现，该开关设备包括控制单元、供电接口、供电单元和第一电流路径，其中，第一电流路径包括机电的第一开关和第二机电开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联，其中控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号，其中供电接口与供电单元连接并且控制单元通过供电单元获取用于接通信号的能量，其中，开关设备包括蓄能器和与控制单元连接的两个测量装置，其中蓄能器中间连接在供电接口和供电单元之间，从而通过供电接口实现的能量供给借助蓄能器在设备内部缓冲，其中，控制单元借助第一测量装置检测出施加在供电单元的初级侧处的供电电压低于第一电压阈值并且借助第二测量装置检测出施加在供电单元的次级侧处的供电电压低于第二电压阈值，其中，控制单元对从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间段进行评估。在此，控制单元如下地设计，使得当从低于第一电压阈值到低于第二电压阈值的时间低于临界时间值时，控制单元输出信号。控制单元尤其测量从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间。一旦从低于第一电压阈值至低于第二电压阈值的时间低于临界的时间值，该时间值尤其存储在控制单元中，那么控制单元输出一个信号。以这种方式能够监控蓄能器的损耗。借助临界的时间值特别地表征了以下时间段，从该时间段起确保或者危害了用于通过蓄能器输出用于第一和第二步骤的信号的充足的设备内部的能量供给。一旦蓄能器不再具有用于规定的常规断开(执行第一和第二步骤)的电容(例如由于老化)，那么就低于了临界的时间值。由此，控制单元输出信号。借助该信号，优选地产生了设备故障，从而阻止了开关设备的再次接通、操控了开关设备的LED或者显示器和/或将诊断报告发送到分散的装置处(例如上级的控制装置)。以这种方式，能够实时地向运行团队说明维护状态并且因此能够做出相应的反应。在连接在开关设备下游的电机的有效运行中，通过开关设备的第一电流路径引导对电机的能量供给。在存在控制单元的接通信号时，第一和第二开关采取闭合的开关状态。如果切断了在第一和/或第二开关处的接通信号；即在开关处没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关设备(1)，具有控制单元(2)、供电接口(7)、供电单元(19)和第一电流路径(15)，所述第一电流路径包括机电的第一开关(11)和机电的第二开关(13)与半导体开关(12)的并联电路，该并联电路与所述第一开关(11)串联，其中所述控制单元(2)能够输出用于所述第一开关(11)、所述第二开关(13)和所述半导体开关(12)的接通信号，其中所述供电接口(7)与所述供电单元(19)连接并且所述控制单元(2)通过所述供电单元(19)获取用于所述接通信号的能量，其特征在于，所述开关设备(1)包括蓄能器(6)和两个与所述控制单元(2)连接的测量装置(8，80)，其中所述蓄能器(6)中间连接在所述供电接口(7)和所述供电单元(19)之间，从而通过所述供电接口(7)实现的对所述开关设备(1)的能量供给借助所述蓄能器(6)在设备内部缓冲，其中，所述控制单元(2)能够借助第一测量装置(8)检测出施加在所述供电单元(19)的初级侧处的供电电压低于第一电压阈值，其中，所述控制单元(2)能够借助第二测量装置(80)检测出在所述供电单元(19)的次级侧处施加的供电电压低于第二电压阈值，其中，所述控制单元(2)设计为，使得所述控制单元对从低于所述第一电压阈值至低于所述第二电压阈值的时间段进行评估。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关设备(1)，具有控制单元(2)、供电接口(7)、供电单元(19)和第一电流路径(15)，所述第一电流路径包括机电的第一开关(11)和机电的第二开关(13)与半导体开关(12)的并联电路，该并联电路与所述第一开关(11)串联，其中所述控制单元(2)能够输出用于所述第一开关(11)、所述第二开关(13)和所述半导体开关(12)的接通信号，其中所述供电接口(7)与所述供电单元(19)连接并且所述控制单元(2)通过所述供电单元(19)获取用于所述接通信号的能量，其特征在于，所述开关设备(1)包括蓄能器(6)和与所述控制单元(2)连接的第一测量装置(8)和第二测量装置(80)，其中所述蓄能器(6)中间连接在所述供电接口(7)和所述供电单元(19)之间，从而通过所述供电接口(7)实现的对所述开关设备(1)的能量供给借助所述蓄能器(6)在设备内部缓冲，其中，所述控制单元(2)能够借助所述第一测量装置(8)检测出施加在所述供电单元(19)的初级侧处的供电电压低于第一电压阈值，其中，所述控制单元(2)能够借助所述第二测量装置(80)检测出在所述供电单元(19)的次级侧处施加的供电电压低于第二电压阈值，其中，所述控制单元(2)设计为，使得所述控制单元对从低于所述第一电压阈值至低于所述第二电压阈值的时间段进行评估，并且当从低于所述第一电压阈值至低于所述第二电压阈值的时间低于临界的时间值时，所述控制单元输出信号。2.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述控制单元(2)设计为，使得所述控制单元在检测出在所述供电单元(19)的所述初级侧处低于了所述第一电压阈值时借助所述蓄能器(6)的能量：-在第一步骤中导电地连接所述半导体开关(12)并且接下来断开所述第二开关(13)，-在所述第一步骤之后，在第二步骤中不导电地连接所述半导体开关(12)并且接下来断开所述第一开关(11)。3.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述控制单元(2)设计为，使得所述控制单元借助所述第一测量装置(8)测定在所述供电单元(19)的所述初级侧上的电压并且根据测定的所述电压来确定临界的所述时间值。4.根据权利要求1或3所述的开关设备，其中，所述蓄能器(6)能够通过所述供电接口(7)充电。5.根据权利要求2所述的开关设备，其中，所述蓄能器(6)能够通过所述供电接口(7)充电。6.根据权利要求2或5所述的开关设备，其中，所述蓄能器(6)设计为，使得所述蓄能器保障了输出对于所述第一步骤和所述第二步骤必要的接通信号。7.根据权利要求1至3中任一项所述的开关设备，其中，所述开关设备包括第二电流路径(25)，所述第二电流路径包括机电的第一开关(21)和机电的第二开关(23)与半导体开关(22)的并联电路，所述第二电流路径的并联电路与所述第二电流路径的第一开关(21)串联，其中所述控制单元(2)能够输出用于所述第二电流路径(25)的所述第一开关(21)、所述第二开关(23)和所述半导体开关(22)的接通信号，其中，所述控制单元(2)设计为，一旦借助所述第一测量装置监控的能量供给落入到临界区域中时，所述控制单元借助所述蓄能器(6)的能量：-在第一步骤中导电地连接所述第二电流路径(25)的半导体开关(22)并且接下来断开所述第二电流路径(25)的第二开关(23)，-在所述第一步骤之后，在第二步骤中不导电地连接所述第二电流路径(25)的半导体开关(22)并且接下来断开所述第二电流路径(25)的第一开关(21)。8.根据权利要求6所述的开关设备，其中，所述开关设备包括第二电流路径(25)，所述第二电流路径包括机电的第一开关(21)和机电的第二开关(23)与半导体开关(22)的并联电路，所述第二电流路径的并联电路与所述第二电流路径的第一开关(21)串联，其中所述控制单元(2)能够输出用于所述第二电流路径(25)的所述第一开关(21)、所述第二开关(23)和所述半导体开关(22)的接通信号，其中，所述控制单元(2)设计为，一旦借助所述第一测量装置监控的能量供给落入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡贝特·库拉，安德烈亚斯·弗里奇，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE