DE102007046980A1 - Übertragung von Daten zwischen einem elektrischen Verbraucher und einem Betriebsmittel - Google Patents

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Abstract

Zur Übertragung von Daten von einem elektrischen Verbraucher, beispielsweise einem Motor, zu einem elektrischen Betriebsmittel, beispielsweise einem Umrichter oder Sanftstarter, werden über Y-Kondensatoren abgeleitete Störströme moduliert. Die Modulation ist betriebsmittelseitig empfangbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbraucher und ein elektrisches Betriebsmittel. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers.
  • Für ein elektrisches Betriebsmittel wie beispielsweise einen Umrichter kann die Kenntnis von Daten von nachgeordneten elektrischen Verbrauchern wichtig sein. Bei den Daten kann es sich beispielsweise um Kenndaten eines Motors handeln. Die Kenndaten sind unveränderlich und deshalb beispielsweise in einem ROM (read only memory) gespeichert. Auch aktuelle Messdaten von Mess- und Diagnoseeinheiten wie beispielsweise die Drehgeschwindigkeit können für den Umrichter wichtig sein.
  • Es ist bekannt, beispielsweise für die Speicherung von Kenndaten des Motors ein elektronisches Typenschild in diesem vorzusehen. Die Daten, die in diesem Typenschild gespeichert sind, werden gemäß dem Stand der Technik über spezielle Datenleitungen, über Funk oder als zusätzliches Signal auf den Stromversorgungsleitungen (Powerline Communication, PLC) übertragen. Zusätzliche Leitungen für die Übertragung von Daten erhöhen hierbei den Aufwand des Anschlusses an ein Betriebsmittel. Eine Übertragung per Funk oder per Powerline Communication erfordert wiederum wegen der geringen Impedanz der Verbindungsleitungen eine erhebliche elektrische Leistung, wodurch die Sendeeinheit groß und teuer wird.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Möglichkeit anzugeben, eine Übertragung von Daten von einem elektrischen Verbraucher an ein elektrisches Betriebsmittel zu realisieren, bei der die eingangs genannten Nachteile wenigstens teilweise vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Verbraucher mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers mit den Merkmalen von Anspruch 18 gelöst. Weiterhin wird unabhängig ein elektrisches Betriebsmittel mit den Merkmalen von Anspruch 13 beansprucht. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Der erfindungsgemäße elektrische Verbraucher weist wenigstens zwei elektrische Anschlüsse zur Verbindung mit einer elektrischen Versorgung auf. Wenigstens einer der Anschlüsse ist über eine kapazitive Verbindung mit einer Modulations-Schaltung auf deren Eingangsseite verbunden. Die Modulations-Schaltung selbst ist wiederum ausgangsseitig mit Erde oder einem erdnahen Potential verbunden. Dabei weist die Modulations-Schaltung Mittel zur Modulation von über die kapazitive Verbindung abgeleiteten Strömen auf, wobei die kapazitive Verbindung derart ausgestaltet ist, dass hochfrequente Anteile einer Versorgungsspannung für den Verbraucher abgeleitet werden.
  • Bei dem erdnahen Potential kann es sich beispielsweise um den Mittelpunktsleiter (MP) handeln.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für einen elektrischen Verbraucher wird im Verbraucher eine Aussendung von Daten in wenigstens eine Verbindungsleitung zwischen dem Verbraucher und einem elektrischen Betriebsmittel durchgeführt, indem hochfrequente Ströme moduliert werden, die über eine kapazitive Verbindung aus der Verbindungsleitung ausgekoppelt werden.
  • Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich um eine Antriebsmaschine, beispielsweise einen Motor, Asynchronmaschine, Synchronmaschine oder Gleichstrommotor, aber auch um andere ein- oder mehrphasige Verbraucher wie Magnetventile oder Schalter handeln. Je nach Art des Verbrauchers sind zwei, drei, vier oder mehr Anschlüsse vorgesehen. Bei einem dreiphasigen Verbraucher sind es beispielsweise drei oder vier Anschlüsse. An den Anschlüssen ist der Verbraucher über eine entsprechende Anzahl von Verbindungsleitungen mit dem Betriebsmittel verbindbar. Das Betriebsmittel versorgt den Verbraucher mit elektrischer Energie, indem es eine für den Verbraucher geeignete Spannung zur Verfügung stellt, beispielsweise Gleichspannung, Wechselspannung oder dreiphasige Spannung für Drehstrom.
  • Verbrauchernah besteht von den Anschlüssen, d. h. letztlich den Verbindungsleitungen über die kapazitive Verbindung ein Anschluss zu Erde oder dem erdnahen Potential. Die kapazitive Verbindung ist dabei so ausgestaltet, dass hochfrequente Anteile der Spannung bzw. der Ströme auf den Verbindungsleitungen abgezweigt werden. Bei den hochfrequenten Anteilen handelt es sich insbesondere um Anteile, die nicht der eigentlichen Versorgung des elektrischen Verbrauchers dienen, sondern beispielsweise als Störungen auftreten. Solche Störungen treten beispielsweise beim Umrichter auf, der eine dreiphasige Spannung mittels Pulsweitenmodulation eines festen Spannungsniveaus erzeugt.
  • Dabei wird die Polarität eines Spannungsniveaus auf den drei Verbindungsleitungen mit hoher Frequenz, beispielsweise 16 kHz, hin- und hergeschaltet in einer Weise, dass die entstehenden Wechselspannungen bei einer Frequenzanalyse eine vergleichsweise niedere Grundfrequenz aufweisen, die in der Hauptsache für die Motoransteuerung verwendet wird. Beispielsweise wird eine Spannung von 200 V gemäß der 5 mit einer Frequenz von 16 kHz zwischen positiver und negativer Polarität geschaltet. Durch eine leichte Variation der Schaltzeiträume ergibt sich daraus eine Wechselspannung mit einer Grundfrequenz von nur beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz. Diese weist hochfrequente Anteile auf, insbesondere bei der Schaltfrequenz von 16 kHz und Vielfachen davon. Diese Anteile werden als Störung mit einem entsprechenden Störstrom betrachtet und über die kapazitive Verbindung abgeleitet.
  • Dabei werden von der kapazitiven Verbindung insbesondere solche Anteile abgezweigt, deren Frequenz mehr als das 10-fache oder in einer Ausgestaltung mehr als das 100-fache der zur Versorgung des Verbrauchers vorgesehenen Spannung beträgt oder in einer weiteren Ausgestaltung mehr als 10 kHz oder 15 kHz beträgt.
  • Es ist auch möglich, dass die hochfrequenten Anteile nicht oder nicht nur vom Betriebsmittel, also möglicherweise unabsichtlich, erzeugt werden. Beispielsweise können diese Anteile auch absichtlich erzeugt werden, insbesondere bei Verwendung eines Betriebsmittels, das inhärent keine oder geringfügige Störungen erzeugt.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehene Modulationsschaltung dient nun dazu, die abgeleiteten hochfrequenten Ströme zu modulieren. Eine solche Modulation setzt sich über die kapazitive Verbindung hinweg in die Verbindungsleitungen fort und ist somit bei allen Geräten, die ebenfalls mit den Verbindungsleitungen verbunden sind, beispielsweise dem elektrischen Betriebsmittel, detektierbar.
  • Die Modulation dient dabei vorteilhaft der Aussendung von Daten, die somit beispielsweise an ein Betriebsmittel übermittelbar sind. Die Erfindung macht sich also die bei vielen Betriebsmitteln, insbesondere Umrichtern, sowieso vorhandenen hochfrequenten Störungen nutzbar, um Daten auszusenden.
  • Gegenüber beispielsweise der bekannten Powerline Communication (PLC) ist vorteilhaft, dass bei der PLC typischerweise aktiv ein Frequenzspektrum aufgeprägt wird und hierfür ein Verstärker mit relativ großer Leistung benötigt wird. Bei der Erfindung ist hingegen keine oder nur geringfügig zusätzliche Leistung aufzubringen.
  • Bevorzugt weist die kapazitive Verbindung einen oder mehrere Kondensatoren auf. Da elektrische Verbraucher oft Isolations prüfungen bestehen müssen, eignen sich Y-Kondensatoren in besonderer Weise für die kapazitive Verbindung. Es kann auch eine Schaltung mehrerer Kondensatoren verwendet werden.
  • Ist der elektrische Verbraucher dreiphasig ausgestaltet, bestehen üblicherweise drei Verbindungsleitungen zur elektrischen Versorgung des Verbrauchers. Die Modulations-Schaltung ist dann bevorzugt mit allen drei der Ableitverbindungen kapazitiv verbunden, beispielsweise über je einen Y-Kondensator. Dabei wird besonders vorteilhaft die Erkenntnis genutzt, dass die Störungen im Gegensatz zur dreiphasigen Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher im Wesentlichen gleichphasig sind. Bei einem Anschluss an alle Kondensatoren addieren sich also die abgeleiteten Ströme. Weiterhin ist diese Vorgehensweise vorteilhaft, da es vorkommen kann, dass auf einer der Verbindungsleitungen zeitweise keine Spannung anliegt. In diesem Fall ist ein Ausweichen auf andere der Verbindungsleitungen möglich.
  • Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Modulations-Schaltung mit nur einem Teil der Anschlüsse oder Verbindungsleitungen zu verbinden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Modulationsschaltung galvanisch, d. h. direkt elektrisch leitend an die kapazitive Verbindung angeschlossen. Bevorzugt weist die Modulationsschaltung dann einen, zwei oder mehr elektronisch steuerbare Schalter auf. Diese sind zweckmäßig antiseriell geschaltet und können somit unabhängig von der Polarität der gerade über die Kondensatoren abgezweigten Störspannung die Verbindung zwischen den Verbindungsleitungen und Erde bzw. dem erdnahen Potential unterbrechen. Hierdurch wird auch der Abfluss der hochfrequenten Ströme über die kapazitive Verbindung unterbunden und somit eine Modulation der abgeleiteten Ströme erreicht. Alternativ kann die Modulationsschaltung induktiv über einen Übertrager an die kapazitive Verbindung angeschlossen sein.
  • Bevorzugt weist die Modulations-Schaltung eine Steuerelektronik auf, die mit einem Datenspeicher und/oder wenigstens einem Sensor verbunden ist, der im elektrischen Verbraucher vorgesehen ist. Die Steuerelektronik ist dann dazu ausgestaltet, Daten aus dem Datenspeicher und/oder Messdaten, die von dem Sensor geliefert werden, mittels der Modulations-Schaltung auszusenden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens einer der Anschlüsse über eine kapazitive Verbindung mit einer Versorgungs-Schaltung verbunden. Die Versorgungs-Schaltung ist wiederum analog zur Modulations-Schaltung mit Erde oder einem erdnahen Potential verbunden. Die Versorgungs-Schaltung weist Mittel zur Bereitstellung einer Spannungsversorgung aus über die kapazitive Verbindung abgeleiteten Strömen auf. Für die kapazitive Verbindung gelten die gleichen Voraussetzungen wie bei der Modulations-Schaltung.
  • Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Versorgungs-Schaltung die Energieversorgung der Modulations-Schaltung vornimmt.
  • Bevorzugt umfasst die Versorgungs-Schaltung einen Gleichrichter, insbesondere eine Diodenbrücke. Weiterhin weist die Schaltung bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Komponenten auf:
    • – wenigstens einen Glättungskondensator;
    • – wenigstens einen Filter; und/oder
    • – wenigstens einen Spannungsregler.
  • Diese Komponenten erlauben es beispielsweise, eine geglättete Gleichspannung aus den hochfrequenten Strömen zu erzeugen, die über die kapazitive Verbindung abgeleitet werden.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Betriebsmittel ist über wenigstens zwei elektrische Verbindungsleitungen mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar und weist Mittel zur De tektion einer Modulation eines hochfrequenten Anteils des Stroms, der durch eine oder mehrere der Verbindungsleitungen fließt, auf. Das elektrische Betriebsmittel kann somit, wenn es an einen elektrischen Verbraucher angeschlossen ist, der Daten mittels einer Variation der Störströme aussendet, diese Daten empfangen.
  • Bestimmte elektrische Betriebsmittel, beispielsweise Sanftstarter oder Abzweigschalter, erzeugen inhärent nur geringfügig oder gar keine hochfrequenten Störungen. Solche Betriebsmittel erschweren somit die beschriebene Möglichkeit der Datenübertragung. Vorteilhaft ist dann, wenn das Betriebsmittel Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen Wechselspannung in den angeschlossenen Verbindungsleitungen aufweist, wobei die Wechselspannung eine wesentlich höhere Frequenz aufweist als eine vom Betriebsmittel auf die Verbindungsleitungen aufgeprägte Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher. Hierbei gilt bzgl. der Frequenzen das Gleiche wie bereits vorher bzgl. des Umrichters.
  • Andererseits kann es sich bei dem Betriebsmittel um ein solches handeln, bei dem die Versorgungsspannung erste Anteile mit einer ersten Frequenz aufweist, die der Versorgung des elektrischen Verbrauchers dienen und bei dem die Versorgungsspannung zweite Anteile mit einer zweiten Frequenz aufweist, wobei die zweite Frequenz wesentlich höher ist als die erste Frequenz und wobei die Amplitude der zweiten Anteile größer als 1% der Amplitude der ersten Anteile ist, insbesondere größer als 10%. Ein Beispiel für ein solches Betriebsmittel ist ein Umrichter. Ein solches Betriebsmittel erzeugt also inhärent hochfrequente Anteile zusätzlich zu den niederfrequenten Anteilen in der Spannung, die der Versorgung des elektrischen Verbrauchers dienen. Die hochfrequenten Anteile werden dabei im Stand der Technik üblicherweise als Störung betrachtet, aber erfindungsgemäß verbraucherseitig genutzt.
  • Der elektrische Verbraucher und das elektrische Betriebsmittel lassen sich vorteilhaft zu einem System zusammensetzen, wobei Betriebsmittel und Verbraucher zweckmäßig über eine geeignete Zahl von Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind. In diesem System ist vorteilhafterweise mittels der erfindungsgemäßen Komponenten eine Übertragung von Daten vom Verbraucher zum Betriebsmittel über die Modulation der hochfrequenten Anteile der Spannung auf den Verbindungsleitungen möglich.
  • Je nach verwendetem Betriebsmittel kann es in dem System vorteilhaft sein, zusätzlich eine vom Betriebsmittel separate Anordnung vorzusehen, die an wenigstens eine der Verbindungsleitungen angeschlossen ist und Mittel aufweist zur Erzeugung einer zusätzlichen Wechselspannung in den angeschlossenen Verbindungsleitungen, wobei die Wechselspannung eine wesentlich höhere Frequenz aufweist als die Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher. Auch hier gilt bzgl. der Frequenzen das bereits vorher Erwähnte. Besonders geeignet ist diese Vorgehensweise, wenn das Betriebsmittel selbst inhärent wenig hochfrequente Anteile in den Spannungen erzeugt oder bereitstellt. Wird beispielsweise ein Sanftstarter als Betriebsmittel verwendet, so hilft die zusätzliche Anordnung dabei, genügend Amplitude für die hochfrequenten Anteile bereitzustellen, um eine Datenübertragung zu ermöglichen.
  • Es ist auch denkbar, dass die separate Mittel zur Detektion von Variationen im Strom, der sich aus der erzeugten Wechselspannung ergibt, umfasst. Die Detektion der Modulation und damit der Empfang der Daten werden in diesem Fall außerhalb des Betriebsmittels in der Anordnung durchgeführt. In diesem Fall ist eine weitere Datenverbindung zwischen der Anordnung und dem Betriebsmittel nötig, um empfangene Daten an das Betriebsmittel weiterzugeben.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigen schematisch
  • 1 ein System aus einem Umrichter und einem Motor,
  • 2 einen Umrichter, der zum Empfang von Daten ausgestaltet ist,
  • 3 einen Motor, der in der Lage ist, Daten über Y-Kondensatoren auf die Verbindungsleitungen aufzuprägen,
  • 4 einen Motor gemäß der 3, bei dem der Anschluss an die Y-Kondensatoren verändert ist,
  • 5 ein Diagramm, der von einem Umrichter auf zwei Verbindungsleitungen aufgeprägten Spannung,
  • 6 ein Sender-/Empfänger-Zusatzgerät zum Anschluss an Verbindungsleitungen,
  • 7 eine Schaltung zur Bereitstellung einer Spannung im Anschluss an Y-Kondensatoren,
  • 8 eine transformatorisch angeschlossene Schaltung zur Bereitstellung der Spannung,
  • 9 eine Messkurve für eine im Motor bereitgestellte Spannung,
  • 10 eine Anordnung zur Aufprägung einer Wechselspannung.
  • 1 zeigt eine Skizze eines Systems aus einem Umrichter 1 und einem Motor 3. Der Umrichter 1 und der Motor 3 sind über drei Verbindungsleitungen 2 zur dreiphasigen Versorgung des Motors 3 miteinander verbunden.
  • Der Umrichter 1 erzeugt zur Versorgung des Motors 3 Spannungen auf den Verbindungsleitungen 2. 5 zeigt ausschnittsweise einen Verlauf dieser Spannungen. Die Schaltungen zwischen positiver und negativer Polarität der jeweiligen Spannung erzeugen zum Einen die Versorgungsspannung für den Motor 3, in diesem Beispiel eine Drehspannung mit einer Frequenz von 50 Hz. Weiterhin werden deutliche Störspannungen erzeugt durch die schnelle Pulsung der Polarität der Spannung zur Pulsweitenmodulation. Die Störungsspannungen haben in diesem Beispiel eine Frequenz von ca. 16 kHz und Vielfache davon. In 5 ist erkennbar, dass die Schaltung auf beiden Verbindungsleitungen 2 ohne großen Phasenversatz erfolgt, wohingegen die Drehspannung bekanntermaßen einen Phasenversatz von ±120° zwischen den einzelnen Leitungen aufweist.
  • Im System gemäß 1 wird eine Datenübertragung vom Motor 3 zum Umrichter 1 ermöglicht. Mögliche Positionen für einen Sender 5 und einen Empfänger 4 sind in der 1 angedeutet. Der Sender 5 ist dabei entweder als Teil des Motors 3 realisiert oder aber motornah angeordnet. Der Empfänger 4 ist wiederum als Teil des Umrichters 1 ausgestaltet oder aber umrichternah angeordnet. Der Empfänger 4 kann dabei unabhängig von seiner Anordnung ein baulicher Teil des Umrichters 1 sein oder aber ein völlig autarkes Sender-/Empfänger-Zusatzgerät 12.
  • Eine beispielhafte Ausgestaltung des Empfängers 4 ist in 2 skizziert. In 2 ist für die bessere Übersicht nicht gezeigt, wie die Verbindungsleitungen 2 weiter verschaltet sind. Der Empfänger 4 ist hierbei als Teil des Umrichters 1 realisiert. Er wird im Umrichter 1 durch einen Summenstrom-Wandler 6 ausgeführt, der den summierten Strom über die Verbindungsleitungen 2 ausgibt. Das Ausgangssignal des Summenstromwandlers 6 lässt sich auf Variationen im Strom der Störspannungen untersuchen, die vom Umrichter 1 auf die Verbindungsleitungen aufgebracht werden.
  • Die Variationen im Strom der Störspannungen werden motorseitig erzeugt, wobei zur Erzeugung beispielsweise eine Ausgestaltung des Motors 3 gemäß der 3 in Frage kommt. In 3 sind Komponenten des Motors 3, die beispielsweise dem Antrieb dienen, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der beispielhafte Motor 3 gemäß der 3 weist drei Y-Kondensatoren 7 auf, die mit jeweils einer der Verbindungsleitungen 2 verbunden sind. Die Ausgänge der drei Y-Kondensatoren 7 sind miteinander verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgänge der Y-Kondensatoren 7 und Erde sind zwei antiseriell geschaltete MOSFET-Schalter 8 vorgesehen, die von einem Modulator 9 angesteuert werden. Mit den MOSFET-Schaltern 8 lässt sich eine nahezu widerstandsfreie Verbindung von den Y-Kondensatoren 7 zu Erde herstellen oder alternativ die Verbindung unterbrechen, d. h. sehr hochohmig schalten. Hierdurch kann der Störstrom, der über die Y-Konden satoren 7 aus den Verbindungsleitungen 2 zu Erde abgeleitet wird, moduliert werden. Die Modulation, d. h. zeitliche Variation des Störstroms, wird seitens des Motors 3 zu einer Aussendung von Daten, beispielsweise Motorkenndaten, in die Verbindungsleitungen 2 genutzt.
  • Die elektrische Anbindung an die Y-Kondensatoren 7 und somit die Art der Modulation des Störstroms kann in einer zweiten Ausführungsmöglichkeit des Motors 3 auch in einer in 4 gezeigten Art und Weise erfolgen. Hierbei ist der Modulator 9 mit einem Sendewandler 13 verbunden, der transformatorisch an die Verbindung zwischen den Y-Kondensatoren 7 und Erde anschließt. Hierdurch wird eine Variation des Störstroms bei galvanischer Trennung realisiert.
  • Zusätzlich zur Aufmodulierung von Daten können die hochfrequenten Anteile der Spannungen auf den Verbindungsleitungen 2 auch dazu verwendet erden, im Motor 3 eine Spannungsversorgung zu realisieren. Ein Beispiel für eine entsprechende Versorgungsschaltung gibt die 7, die ein elektrisches Schaltbild für die Versorgungsschaltung in Verbindung mit den angedeuteten Verbindungsleitungen 2 gibt. In diesem Ausführungsbeispiel führt eine Verbindung von den in 2 angedeuteten Verbindungsleitungen 2 über jeweils einen Y-Kondensator 7. Die Y-Kondensatoren 7 sind nun nicht mehr direkt mit Erde verbunden. Vielmehr besteht nur noch eine direkte Verbindung mit einem Brückengleichrichter, der aus sechs Brückendioden 14 besteht. Dabei sind in bekannter Weise mit jedem der Y-Kondensatoren 7 zwei der Brückendioden 14 einmal in Vorwärts- und einmal in Rückwärtsrichtung verbunden. Die abseits der Y-Kondensatoren 7 liegenden Ausgänge der Brückendioden 14 sind bei den drei jeweils in gleicher Richtung liegenden Brückendioden 14 verbunden und führen im Beispiel gemäß 2 zu zwei Glättungskondensatoren 15. Die beiden Glättungskondensatoren 15 sind mit dem jeweiligen von den Brückendioden 14 abgewandten Ausgang zusammengeschaltet mit Erde. An zwei Versorgungsanschlüssen 16, die jeweils einem Ausgang der Brückendioden 14 entsprechen, liegt dann eine Gleichspannung Ua an. Diese Gleichspannung Ua versorgt beispielsweise einen Drehzahlsensor, der in 2 nicht gezeigt ist. Durch die beiden Glättungskondensatoren 15 ist die Erzeugung einer bipolaren Spannung möglich. Wird nur ein Glättungskondensator 15 verwendet, kann eine unipolare Spannung bereitgestellt werden. Das Beispiel gemäß der 7 zeigt den Anschluss der Versorgungsschaltung an alle drei Phasen. Es ist jedoch auch möglich, die Versorgungsschaltung mit nur einer Phase zu verbinden. Eine weitere Alternative besteht darin, die Versorgungsschaltung mit zweien der Phasen zu verbinden.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel für die Versorgungsschaltung ist in der 8 skizziert. Auch hier ist wiederum ein Anschluss an alle drei Phasen vorgesehen, wodurch in besonderer Weise ausgenutzt wird, dass die vom Umrichter 1 erzeugten Störungen auf den Verbindungsleitungen 2 im Wesentlichen gleichphasig sind. Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel für die Versorgungsschaltung gilt auch hier, dass ein Anschluss an nur eine oder auch zwei der Phasen ebenfalls möglich ist. Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 8 unterscheidet sich in der Hauptsache dadurch vom ersten Ausführungsbeispiel, dass die Versorgungsschaltung transformatorisch angeschlossen ist an die Y-Kondensatoren 7. Dazu sind die Ausgänge der Y-Kondensatoren 7 erdseitig verbunden und durch die Primärseite eines Transformators 17 geführt. Die zwei sekundärseitigen Ausgänge des Transformators 17 sind wiederum über einen Brückengleichrichter weiter verbunden. Der Brückengleichrichter besteht in dem Fall in bekannter Weise aus vier Brückendioden 14. Die Ausgänge der Brückendioden 14 sind über einen Glättungskondensator 15 verbunden und parallel zum Glättungskondensator 15 existieren zwei Versorgungsanschlüsse 16. An den Versorgungsanschlüssen 16 wird die erzeugte Gleichspannung bereitgestellt. Eine so erzeugte Gleichspannung zeigt die 9. Gemäß der 9 ergibt sich abgesehen von Spannungsspitzen, die mittels Filterelementen entfernbar sind, nach einer Einschwingzeit eine konstante Spannung von etwa 10 V. Diese steht also an den Ver sorgungsanschlüssen 16 zur Verfügung, um eine weitere elektronische Schaltung zu versorgen.
  • 10 zeigt schematisch, wie motorseitig die Versorgungsschaltung 19 die Modulationsschaltung mit elektrischer Spannung versorgt. So kann im Motor 3 ein Gesamtsystem realisiert werden, in dem die Versorgungsschaltung aus den abgeleiteten Strömen eine Steuerelektronik versorgt. Die Steuerelektronik entnimmt Daten aus beispielsweise einem elektronischen Typenschild oder einem Drehzahlsensor und sendet diese per Modulation der über die Y-Kondensatoren 7 abgeleiteten Ströme auf die Verbindungsleitungen 2 aus. Beim Umrichter 1 oder bei einem sonstigen Betriebsmittel werden diese Daten als Variationen der Störströme erkennbar und empfangen.
  • In den bisher gegebenen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass das Betriebsmittel, beispielsweise der Umrichter 1, durch die Art seines Betriebs inhärent Störspannungen hoher Frequenz erzeugt, die über die Y-Kondensatoren 7 abzuleiten sind. Ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der 6 verwendet als Betriebsmittel jedoch einen Sanftstarter 10. Der Sanftstarter 10 erzeugt im Gegensatz zum Umrichter 1 jedoch nur geringfügige Störspannungen. Eine beispielhafte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht nun darin, ein Sender-/Empfänger-Zusatzgerät 12 nahe dem Sanftstarter 10 vorzusehen. Das Sender-/Empfänger-Zusatzgerät 12 ist über ein eigenes Netzteil 11 mit einer elektrischen Versorgungsspannung verbunden. Über einen Wandler, der potentialfrei über drei Y-Kondensatoren 7 mit den drei Verbindungsleitungen 2 verbunden ist, erzeugt das Sender-/Empfänger-Zusatzgerät 12 eine Wechselspannung von beispielsweise 20 kHz, die es auf die Verbindungsleitungen 2 aufprägt. Diese Wechselspannung ersetzt die beim Sanftstarter 10 nicht oder nur geringfügig vorhandenen Störspannungen. Der im Ausführungsbeispiel gemäß der 6 ebenfalls vorhandene Motor 3 kann diese nun nutzen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist also eine Versorgung einer zusätzlichen Elektronik und ein Aussenden von Daten im Motor 3 möglich, indem nun allerdings die dazu nötigen Störsignale eigens auf die Verbindungsleitungen 2 aufgeprägt werden. Hierzu ist es zweckmäßig, das Versorgungsnetz durch eine Common Mode Drossel für gleichphasige Spannungen abzukoppeln. Wird also ein entsprechend ausgestalteter Motor 3 anstelle an einem Umrichter 1 nun an einem Sanftstarter 10 oder beispielsweise einem Abzweigschalter betrieben, so genügt die Zuschaltung des Sender-/Empfänger-Zusatzgeräts 12, um die Erzeugung der Spannung im Motor zu gewährleisten. Es wird weiterhin im Beispiel gemäß 6 davon ausgegangen, dass der Sanftstarter 10 selbst keine Mittel zum Empfang von ausgesendeten Daten enthält. Daher schließt das Sender-/Empfänger-Zusatzgerät 12 über einen Summenstrom-Wandler 6 an die drei Verbindungsleitungen 2 an. Über diesen werden die Daten, die verbraucherseitig auf die Verbindungsleitungen 2 abgegeben werden, empfangen. Die Daten werden dann über einen eigenen Anschluss an den Sanftstarter weitergegeben.

Claims (21)

  1. Elektrischer Verbraucher (3) mit wenigstens zwei elektrischen Anschlüssen zur Verbindung mit einer elektrischen Versorgung (1, 10), wobei – wenigstens einer der Anschlüsse über eine kapazitive Verbindung mit einer Modulations-Schaltung verbunden ist; – die Modulations-Schaltung wiederum mit Erde oder einem erdnahen Potential verbunden ist; – die Modulations-Schaltung Mittel zur Modulation von über die kapazitive Verbindung abgeleiteten Strömen aufweist; und – die kapazitive Verbindung ausgestaltet ist, hochfrequente Anteile einer Versorgungsspannung für den Verbraucher abzuleiten.
  2. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß Anspruch 1, bei dem die kapazitive Verbindung einen oder mehrere Kondensatoren (7), insbesondere Y-Kondensatoren (7), aufweist.
  3. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß Anspruch 1 oder 2, der dreiphasig ausgestaltet ist und drei Anschlüsse zur Verbindung mit einer elektrischen Versorgung (1, 10) aufweist, wobei die drei Anschlüsse über jeweils eine kapazitive Verbindung mit der Modulations-Schaltung verbunden sind.
  4. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Modulations-Schaltung galvanisch angeschlossen ist.
  5. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß Anspruch 4, bei dem die Modulations-Schaltung (9) einen, zwei oder mehr elektronische Schalter (8) umfasst.
  6. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Modulations-Schaltung induktiv über einen Übertrager angeschlossen ist.
  7. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Modulations-Schaltung eine Steuerelektronik aufweist, die verbunden ist mit einem Datenspeicher und/oder wenigstens einem Sensor, der im elektrischen Verbraucher vorgesehen ist, wobei die Steuerelektronik ausgestaltet ist, Daten aus dem Datenspeicher und/oder Daten, die von dem Sensor geliefert werden, mittels einer Modulation der abgeleiteten Ströme auszusenden.
  8. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – wenigstens einer der Anschlüsse über eine kapazitive Verbindung mit einer Versorgungs-Schaltung (19) verbunden ist; – die Versorgungs-Schaltung (19) wiederum mit Erde oder einem erdnahen Potential verbunden ist; – die Versorgungs-Schaltung (19) Mittel zur Bereitstellung einer Spannungsversorgung aus über die kapazitive Verbindung abgeleiteten Strömen aufweist.
  9. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß Anspruch 8, derart ausgestaltet, dass die Versorgungs-Schaltung (19) die Energieversorgung der Modulations-Schaltung vornimmt.
  10. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Versorgungs-Schaltung einen Gleichrichter umfasst, insbesondere eine Diodenbrücke.
  11. Elektrischer Verbraucher (3) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Schaltung eine oder mehrere der folgenden Komponenten aufweist: – wenigstens einen Glättungskondensator (15); – wenigstens einen Filter; und/oder – wenigstens einen Spannungsregler.
  12. Elektromotor (3) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
  13. Elektrisches Betriebsmittel (1, 10), das über wenigstens zwei elektrische Verbindungsleitungen (2) mit einem elektri schen Verbraucher (3) verbindbar ist, wobei das Betriebsmittel (1, 10) Mittel (6) aufweist zur Detektion einer Modulation eines hochfrequenten Anteils des Stroms, der durch eine oder mehrere der Verbindungsleitungen (2) fließt.
  14. Elektrisches Betriebsmittel (1, 10) gemäß Anspruch 13, insbesondere Sanftstarter (10) oder Abzweigschalter gemäß Anspruch 13, mit Mitteln zur Erzeugung einer zusätzlichen Wechselspannung in den angeschlossenen Verbindungsleitungen (2), wobei die Wechselspannung eine wesentlich höhere Frequenz aufweist als die vom Betriebsmittel (1, 10) erzeugte Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher.
  15. Elektrisches Betriebsmittel (1, 10) gemäß Anspruch 13, insbesondere Umrichter (1) gemäß Anspruch 13, bei dem die Versorgungsspannung erste Anteile mit einer ersten Frequenz aufweist, die der Versorgung des elektrischen Verbrauchers (3) dienen und bei dem die Versorgungsspannung zweite Anteile mit einer zweiten Frequenz aufweist, wobei die zweite Frequenz wesentlich höher ist als die erste Frequenz und wobei die Amplitude der zweiten Anteile größer als 1% der Amplitude der ersten Anteile ist, insbesondere größer als 10%.
  16. System mit einem elektrischen Verbraucher (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem elektrischen Betriebsmittel (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei Betriebsmittel (1, 10) und Verbraucher (3) über wenigstens zwei Verbindungsleitungen (2) verbunden sind.
  17. System gemäß Anspruch 16, bei dem zusätzlich eine vom Betriebsmittel (1, 10) separate Anordnung (12) vorgesehen ist, die an wenigstens eine der Verbindungsleitungen (2) angeschlossen ist und Mittel aufweist zur Erzeugung einer zusätzlichen Wechselspannung in den angeschlossenen Verbindungsleitungen (2), wobei die Wechselspannung eine wesentlich höhere Frequenz aufweist als die Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher (3).
  18. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers (3), bei dem im Verbraucher (3) eine Aussendung von Daten in wenigstens eine Verbindungsleitung (2) zwischen dem Verbraucher (3) und einem elektrischen Betriebsmittel (1, 10) durchgeführt wird, indem hochfrequente Ströme moduliert werden, die über eine kapazitive Verbindung aus der Verbindungsleitung (2) ausgekoppelt werden.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die Daten einem Datenspeicher, insbesondere einem elektronischen Typenschild, und/oder wenigstens einem Sensor im Verbraucher (3) entnommen werden.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem eine Steuerelektronik, die die Aussendung der Daten steuert, elektrisch versorgt wird, indem aus hochfrequenten Spannungen, die über die kapazitive Verbindung aus der Verbindungsleitung (2) ausgekoppelt werden, eine Versorgungsspannung erzeugt und bereitgestellt wird.
  21. Verfahren zum Betrieb eines Systems aus einem elektrischen Verbraucher (3) und einem elektrischen Betriebsmittel (1, 10), die über Verbindungsleitungen (2) verbunden sind, bei dem der Verbraucher (3) mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20 betrieben wird und damit Daten in wenigstens eine Verbindungsleitung (2) aussendet und bei dem die Daten vom Betriebsmittel (1, 10) empfangen werden, indem im Betriebsmittel (1, 10) eine Detektion von Variationen im Strom über die Verbindungsleitungen (2) durchgeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018000509A1 (de) 2017-02-02 2018-08-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Hybridkabel mit integriertem Lichtwellenleiter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994021076A1 (en) * 1993-03-09 1994-09-15 Metricom, Inc. Method and structure for coupling power-line carrier current signals using common-mode coupling
US6778070B1 (en) * 1998-03-31 2004-08-17 Commissariat A L'energie Atomique Remote transmission apparatus operating by inductive coupling
DE102005006286A1 (de) * 2005-02-10 2006-08-17 Berger Lahr Gmbh & Co. Kg Elektrischer Antrieb

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994021076A1 (en) * 1993-03-09 1994-09-15 Metricom, Inc. Method and structure for coupling power-line carrier current signals using common-mode coupling
US6778070B1 (en) * 1998-03-31 2004-08-17 Commissariat A L'energie Atomique Remote transmission apparatus operating by inductive coupling
DE102005006286A1 (de) * 2005-02-10 2006-08-17 Berger Lahr Gmbh & Co. Kg Elektrischer Antrieb

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018000509A1 (de) 2017-02-02 2018-08-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Hybridkabel mit integriertem Lichtwellenleiter

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