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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Verbraucher und ein elektrisches
Betriebsmittel. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Betrieb eines elektrischen Verbrauchers.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei
dem erdnahen Potential kann es sich beispielsweise um den Mittelpunktsleiter
(MP) handeln.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist jedoch alternativ auch möglich,
die Modulations-Schaltung mit nur einem Teil der Anschlüsse oder
Verbindungsleitungen zu verbinden.
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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.
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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.
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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.
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Hierbei
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Versorgungs-Schaltung die Energieversorgung
der Modulations-Schaltung vornimmt.
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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.
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Diese
Komponenten erlauben es beispielsweise, eine geglättete Gleichspannung
aus den hochfrequenten Strömen
zu erzeugen, die über
die kapazitive Verbindung abgeleitet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert.
Dabei zeigen schematisch
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1 ein
System aus einem Umrichter und einem Motor,
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2 einen
Umrichter, der zum Empfang von Daten ausgestaltet ist,
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3 einen
Motor, der in der Lage ist, Daten über Y-Kondensatoren auf die
Verbindungsleitungen aufzuprägen,
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4 einen
Motor gemäß der 3,
bei dem der Anschluss an die Y-Kondensatoren verändert ist,
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5 ein
Diagramm, der von einem Umrichter auf zwei Verbindungsleitungen
aufgeprägten Spannung,
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6 ein
Sender-/Empfänger-Zusatzgerät zum Anschluss
an Verbindungsleitungen,
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7 eine
Schaltung zur Bereitstellung einer Spannung im Anschluss an Y-Kondensatoren,
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8 eine
transformatorisch angeschlossene Schaltung zur Bereitstellung der
Spannung,
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9 eine
Messkurve für
eine im Motor bereitgestellte Spannung,
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10 eine
Anordnung zur Aufprägung
einer Wechselspannung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.