用于單相電機和三相電機的開關(guān)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種開關(guān)設(shè)備，借助該開關(guān)設(shè)備不僅可以控制單相電機也可以控制三相電機，以及涉及一種開關(guān)設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)自動化技術(shù)的領(lǐng)域中，電負載(例如電機)為了能量供給而連接至供電網(wǎng)。供電網(wǎng)尤其是低壓電網(wǎng)。
[0003]通常在歐洲的低壓電網(wǎng)中應用的電壓為230伏特的星形電壓的額定值。為了對電負載進行控制，對電負載的能量供給通過開關(guān)設(shè)備來執(zhí)行，從而借助該開關(guān)設(shè)備能夠控制該負載。開關(guān)設(shè)備因此在輸入側(cè)與供電網(wǎng)連接并且在輸出側(cè)與電負載連接。在電機的情況中，這種類型的開關(guān)設(shè)備通常是電機啟動器。
[0004]如果供電網(wǎng)是三相交流電網(wǎng)并且用戶是三相電機，那么在用戶上施加三相交流電。三相交流電通過開關(guān)設(shè)備，尤其是通過其三個導電路徑引導至用戶，從而在開關(guān)設(shè)備上存在三相運行。在三相交流電的情況中，在合乎規(guī)定的運行中存在相同頻率的三個單獨的交流電流或者交流電壓，其彼此具有固定的120°的相移。交流電流是這樣的電流，該電流使其方向(極性)規(guī)律重復地變化，并且在正的和負的瞬時值的情況中這樣進行補充，即電流在時間平均上為零。
[0005]如果用戶是單相電機，那么三相交流電網(wǎng)的一個相通常通過開關(guān)設(shè)備的各個電流路徑引導至單相電機。在開關(guān)設(shè)備處存在單相運行。
[0006]在用于電機的或者非電機的負載的電子開關(guān)設(shè)備的情況中優(yōu)選的是，能夠識別出例如相故障、相過載、相非對稱性的不同的網(wǎng)絡故障，以在該種情況中斷開負載并且向使用者報告該錯誤。這樣的錯誤可以是各個、多個或者全部的三個相的缺失。也要一同考慮對各個或者多個電機導線的中斷的識別。
[0007]為了測定這樣的網(wǎng)絡故障、不對稱性和過載情況，通常由中間連接的開關(guān)設(shè)備來檢測和評估各個相的電壓值和電流值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種用于單相電機和三相電機的廉價的開關(guān)設(shè)備，其在三相運行中能夠識別每個單獨的相的故障，以及在單相運行中能夠識別相故障。此外優(yōu)選的是，該開關(guān)設(shè)備不僅對于三相運行而且對于單相運行都允許在連接的相方面進行相過載識另IJ。此外，開關(guān)設(shè)備優(yōu)選地識別相不對稱性和/或在三相運行中識別出兩個任意相的故障和/或所有三個相的故障。
[0009]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的裝置實現(xiàn)，也就是通過用于單相電機和三相電機的開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)，其中，開關(guān)設(shè)備包括處理單元和第一、第二和第三電流路徑，其中，第一和第三電流路徑分別包括電流互感器，其中，處理單元能借助電流互感器檢測所述第一電流路徑的電流IjP第三電流路徑的電流13，其中，處理單元這樣地設(shè)計，即處理單元檢測第一和第三電流路徑的電流I1,13，并且通過在第一和第三電流路徑的檢測的電流I1,13之間的相移確定開關(guān)設(shè)備的當前運行類型，并且該目的通過根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法實現(xiàn)，也就是通過用于單相電機和三相電機的開關(guān)設(shè)備的方法實現(xiàn)，其中開關(guān)設(shè)備包括處理單元和第一、第二和第三電流路徑，其中，第一和第三電流路徑分別包括電流互感器，其中，處理單元能借助電流互感器檢測第一電流路徑的電流IjP第三電流路徑的電流I 3，其中，處理單元為了確定開關(guān)設(shè)備的當前運行類型而執(zhí)行以下步驟:
[0010]-檢測第一和第三電流路徑的電流I1,13，
[0011]-根據(jù)第一和第三電流路徑的電流I1,I3來測定表征在第一和第三電流路徑的電流I1, I3之間的相移的值，
[0012]-通過評估表征在第一和第三電流路徑的檢測的電流I1,I3之間的相移的測定的值來確定開關(guān)設(shè)備的當前運行類型。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案在從屬權(quán)利要求2至7以及9至15中給出。
[0014]通過開關(guān)設(shè)備或者可以引導對單相電機的能量供給，從而作為開關(guān)設(shè)備的運行類型而存在單相運行。在此，例如用于對單相電機進行能量供給的第一、第二和第三電流路徑串聯(lián)連接。對此可替換的是，對三相電機的能量供給可以通過該開關(guān)設(shè)備引導，從而作為開關(guān)設(shè)備的運行類型而存在三相運行。在此，第一、第二和第三電流路徑分別與三相電機和供電網(wǎng)的一個相連接。
[0015]開關(guān)設(shè)備優(yōu)選地在第二電流路徑中不包括電流互感器。優(yōu)選的是僅僅開關(guān)設(shè)備的第一和第三電流路徑分別包括一個電流互感器。優(yōu)選的是，開關(guān)設(shè)備的第一和第三電流路徑分別僅僅具有一個電流互感器。
[0016]借助開關(guān)設(shè)備能夠優(yōu)選地對后接的用戶的能量供給進行控制。為此開關(guān)設(shè)備優(yōu)選地在至少兩個電流路徑中包括一個開關(guān)。如果開關(guān)設(shè)備獲得用于啟動后接的用戶的啟動信號，例如來自上游的控制系統(tǒng)(例如可編程控制器)，那么開關(guān)被這樣地控制，即后接的用戶的能量供給通過開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)。在之后的步驟中，優(yōu)選地在開關(guān)設(shè)備的方面自動地實現(xiàn)確定當前的運行類型。
[0017]為了確定當前的運行類型，首先借助電流互感器在一個時間間隔中檢測第一和第三電流路徑的電流I1,13。
[0018]為此，處理單元根據(jù)第一和第三電流路徑的檢測的電流I1, I3來確定一個值，該值表征在第一和第三電流路徑的檢測的電流I1, I3之間的相移。
[0019]測定的表征值為此在處理單元方面進行評估，從而根據(jù)該評估來確定開關(guān)設(shè)備的當前運行類型(單相運行或者三相運行)。
[0020]因此，通過處理單元對運行類型的測定，借助對表征在第一和第三電流路徑的檢測的電流I1, I3之間的相移的值來實現(xiàn)。利用該值可以通過處理單元來檢驗:是否推導出的在第一和第三電流路徑的檢測的電流I1,13之間的相移(根據(jù)表征相移的值)處于三相運行或者單相運行的相移附近。在三相運行時，存在大約120°的相移。在單相運行時存在從大約0°或者180°的相移。
[0021]在評估表征相移的測定的值時，該值優(yōu)選地與基準值進行比較，從而獲得關(guān)于在檢測到的電流之間的當前相移的結(jié)論，從而可以實現(xiàn)與三相運行或者單相運行的對應關(guān)系。借助基準值優(yōu)選地相關(guān)于表征相移的值將60°至150°的相移定義為三相運行并且0°至60°以及150°至180°的相移被定義為單相運行?；鶞手悼梢怨潭ǖ卮鎯υ谔幚韱卧?。然而同樣可以考慮的是，根據(jù)第一和第三電流路徑的檢測的電流來形成基準值。同樣可以考慮的是，定義多個閾值的基準值，從而可以實現(xiàn)與開關(guān)設(shè)備的相應的運行類型的對應關(guān)系。
[0022]相移的測定可以通過不同方式實現(xiàn)。相移例如可以通過對第一和第三電流路徑的當前電流的過零點和/或最大點的評估來實現(xiàn)。在此，根據(jù)檢測第一和第三電流路徑的電流I1,13所測定的過零點和/或最大點形成進行表征值。根據(jù)對該值的評估，尤其是根據(jù)對兩個電流路徑的電流的過零點和/或最大點彼此之間的時間上的錯置的評估，可以確定相移并進而確定開關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)。
[0023]因此，開關(guān)設(shè)備在存在通過開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)的主動能量供給時，自動和自主地確定是否存在單相運行或者三相運行。借助該信息，可以實現(xiàn)相關(guān)于連接的一個/多個相的相故障、相過載和/或相非對稱性的特殊分析。
[0024]如果識別出三相運行，那么優(yōu)選地對第一、第二和第三電流路徑的電流I1,12,13相關(guān)于相故障、相過載和/或相非對稱性的測定進行評估。第二電流路徑的電流在此根據(jù)第一和第三電流路徑的檢測的電流來計算。
[0025]如果識別出單相運行，那么僅僅對第一和/或第三電流路徑的電流IpIJg關(guān)于相故障和/或相過載的測定進行評估。
[0026]如果在單相運行中對第二電流路徑的計算出的電流相關(guān)于相故障和/或相過載的測定進行評估，那么這會導致錯誤的分析。通過之前執(zhí)行的對開關(guān)設(shè)備的運行類型的確定可以避免這種類型的錯誤分析。
[0027]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，處理單元這樣地設(shè)計，即處理單元為了確定開關(guān)設(shè)備的當前運行類型，在一個時間間隔內(nèi)多次同時檢測第一和第三電流路徑的電流I1, I3，并且在此檢測第一或第三電流路徑的檢測為正的電流I1, 13的第一數(shù)量以及第一和第三電流路徑的檢測同時為正的電流I1,13的第二數(shù)量，并且接下來進行檢驗，是否第二數(shù)量大于第一數(shù)量的至少大約66%。
[0028]概念“同時地”檢測第一和第三電流路徑中的電流I1,13被視為差不多在時間上同時地對兩個電流路徑中的電流I1，13進行檢測。
[0029]此外優(yōu)選的是，處理單元檢驗是否第一數(shù)量大于至少一、尤其是大于大約十。如果啟動信號在開關(guān)設(shè)備方面進行轉(zhuǎn)換，從而必須存在對后接的用戶的能量供給，并且該檢驗給出，即在考慮的時間間隔內(nèi)，第一數(shù)量不大于至少一，那么就不通過開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)能量供給。這存在錯誤，尤其是相故障，其優(yōu)選地作為錯誤信號通過開關(guān)設(shè)備例如輸出至上級的控制系統(tǒng)。如果通過處理單元進行的檢驗給出:在考慮的時間間隔內(nèi)，第一數(shù)量大于至少一，那么此外就可以通過處理單元實現(xiàn)測定當前運行類型。