DE102016201012A1

DE102016201012A1 - Operating method for an electric motor

Info

Publication number: DE102016201012A1
Application number: DE102016201012.3A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Huth; Hans-Georg Schirmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Umschalten zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussschaltung in einem Elektromotor (20) mit einem Stator (22) und einem Rotor (24). Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem ein Trennen des in der ersten Anschlussschaltung angeschlossenen Stators (22) von der Stromversorgung (10) erfolgt. In einem darauffolgenden Schritt wird eine Restspannung (30) im Stator (22) gemessen und eine Differenz zwischen der Restspannung (30) und einer Versorgungsnetzspannung (32) ermittelt. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Verbinden des Stators (22) mit der Stromversorgung (10) in der zweiten Anschlussschaltung, wenn ein Minimum der Differenz zwischen der Restspannung (30) und der Versorgungsnetzspannung (32) ermittelt wird. Erfindungsgemäße erfolgt das Verbinden des Stators (22) mittels eines Halbleiterschützes (34). The invention relates to a method (100) for switching between a first and a second connection circuit in an electric motor (20) having a stator (22) and a rotor (24). The method comprises a first step in which the stator (22) connected in the first connection circuit is disconnected from the power supply (10). In a subsequent step, a residual voltage (30) in the stator (22) is measured and a difference between the residual voltage (30) and a supply network voltage (32) is determined. In a further method step, the stator (22) is connected to the power supply (10) in the second connection circuit when a minimum of the difference between the residual voltage (30) and the supply network voltage (32) is determined. According to the invention, the stator (22) is connected by means of a semiconductor contactor (34).

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Elektromotor, der zwischen zwei Anschlussschaltungen umzuschalten ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Programm und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet sind, das erfindungsgemäße Betriebsverfahren durchzuführen. Die Erfindung betrifft auch eine Elektromotoranordnung, die dazu ausgebildet ist, ein solches Betriebsverfahren umzusetzen. The invention relates to an operating method for an electric motor, which is to switch between two connection circuits. Furthermore, the invention relates to a program and a control unit, which are designed to carry out the operating method according to the invention. The invention also relates to an electric motor arrangement which is designed to implement such an operating method.

Aus DE 10 2004 010 482 A1 ist ein Verfahren zum Umschalten von Asynchronmaschinen mit einem verringerten Umschalt-Drehmomentstoß bekannt, bei dem zwischen einer Sternschaltung und einer Dreieckschaltung umgeschaltet wird. Mittels einer Steuerungslogik wird darin die Sternschaltung durch ein Öffnen eines Schalters getrennt. Ferner wird mit der Steuerungslogik durch Schließen eines Schalters die Dreieckschaltung geschlossen. Die Schalter der Stern- und der Dreieckschaltung werden jeweils mit einer separaten Schaltzeit betätigt, die jeweils von den Umschaltzeiten der eingesetzten Schütze und den Verzögerungen der Steuerungslogik abhängig ist. Out DE 10 2004 010 482 A1 For example, there is known a method of switching asynchronous machines with a reduced switching torque shock by switching between a star connection and a delta connection. By means of a control logic in the star circuit is disconnected by opening a switch. Further, the control logic closes the delta connection by closing a switch. The switches of the star and delta circuits are each operated with a separate switching time, which depends on the switching times of the contactors used and the delays of the control logic.

DE 10 2009 041 878 A1 offenbart einen Gleichstrommotor, der in einer Stern- und einer Dreieckschaltung anschließbar ist und in einem Werkzeug eingesetzt wird. Zum Umschalten zwischen dem Stern- und den Dreieckbetrieb ist der Gleichstrommotor mit einer Mehrzahl an Schaltern versehen, die als Halbleiterschalter ausgebildet sind. DE 10 2009 041 878 A1 discloses a DC motor which is connectable in a star and a delta connection and used in a tool. For switching between the star and the delta operation of the DC motor is provided with a plurality of switches, which are formed as a semiconductor switch.

Ein Nachteil von bekannten Elektromotoranordnungen besteht darin, dass beim Umschalten zwischen zwei Anschlussschaltungen mechanische und elektrische Beanspruchungen auftreten, die mit einem hohen Verschleiß und unstetigem Lauf einhergehen. In einer Vielzahl von Anwendungsfällen wird dies auch als Komfortverlust eingestuft. Ferner erfordern die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren einen hohen Einstellungs- und Fertigungsaufwand und bieten dabei lediglich für ein enges Spektrum an Betriebszuständen ein hinnehmbar glattes Umschaltverhalten. Es besteht ein Bedarf an einem Betriebsverfahren für einen Elektromotor, das die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet. Es wird ein Betriebsverfahren angestrebt, das es erlaubt, im laufenden Betrieb zwischen zwei Anschlussschaltungen störungsarm zu wechseln, das mit wenig Aufwand realisierbar ist und für ein größeres Einsatzspektrum geeignet ist. A disadvantage of known electric motor arrangements is that when switching between two connection circuits mechanical and electrical stresses occur, which are associated with a high wear and unsteady running. In a variety of applications, this is also classified as a loss of comfort. Furthermore, the methods known from the prior art require a high adjustment and production costs and thereby provide a tolerable smooth switching behavior only for a narrow range of operating conditions. There is a need for an operating method for an electric motor that overcomes the disadvantages of the prior art. An operating method is sought, which makes it possible to switch between two connection circuits in operation without interference, which can be implemented with little effort and is suitable for a larger range of applications.

Die zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren gelöst, das darauf gerichtet ist, zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlussschaltung eines Elektromotors umzuschalten. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf und ist zu seinem Betrieb mit einer Stromversorgung verbunden, die eine Versorgungsnetzspannung zur Verfügung stellt. Durch das Umschalten zwischen der ersten und zweiten Anschlussschaltung ist es möglich, das mit dem Elektromotor erzielbare Drehmoment zu ändern. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen Schritt, in dem ein erstes Schaltelement geöffnet wird, durch das der Stator in der ersten Anschlussschaltung mit der Stromversorgung verbunden ist. Infolge der Trennung des Stators von der Stromversorgung liegt im Luftspalt ein sich abschwächendes Läuferrestfeld vor, durch das eine Restspannung im Stator hervorgerufen wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Restspannung ermittelt und eine Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung ermittelt. Zur Ermittlung der Restspannung im Stator werden die Spannungsverläufe in den Phasen des Stators separat gemessen. Aus den Einzelwerten der separaten Messungen wird die Mitkomponente der Restspannung ermittelt. Die Spannungsverläufe in den Phasen des Versorgungsnetzes werden auch separat gemessen und daraus die Mitkomponente der Versorgungsspannung gebildet. Die Mitkomponente gehört zu einem sogenannten Mitsystem mit gleicher Umlaufrichtung im Sinne der Theorie der symmetrischen Komponenten. Die Differenz zwischen der Mitkomponente der Restspannung und der Mitkomponente der Versorgungsnetzspannung wird durch Subtraktion der beiden Werte gebildet. Die Höhe der betragsmäßigen Differenz bestimmt beim Umschaltvorgang die Stärke des einsetzenden Umschaltstoßes. The underlying task is solved by the operating method according to the invention, which is directed to switch between a first and a second connection circuit of an electric motor. The electric motor has a stator and a rotor and is connected to its operation with a power supply which provides a supply voltage. By switching between the first and second connection circuit, it is possible to change the torque achievable with the electric motor. The inventive method comprises a step in which a first switching element is opened, through which the stator is connected in the first connection circuit to the power supply. As a result of the separation of the stator from the power supply is in the air gap, a weakening rotor residual field, through which a residual voltage in the stator is caused. In a further method step, the residual voltage is determined and a difference between the residual voltage and the supply network voltage is determined. To determine the residual voltage in the stator, the voltage curves in the phases of the stator are measured separately. From the individual values of the separate measurements, the co-component of the residual voltage is determined. The voltage curves in the phases of the supply network are also measured separately and used to form the co-component of the supply voltage. The co-component belongs to a so-called co-system with the same direction of rotation in the sense of the theory of symmetrical components. The difference between the co-component of the residual voltage and the co-component of the supply network voltage is formed by subtracting the two values. The magnitude of the absolute difference determined during the switching operation, the strength of the incipient Umschaltstoßes.

Im erfindungsgemäßen Verfahren folgt ein Verfahrensschritt, in dem der Stator in der zweiten Anschlussschaltung mit der Stromversorgung verbunden wird, wenn ein Minimum der Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung ermittelt wird. Das Vorliegen eines Minimums ist im Falle eines kontinuierlichen Prozesses ohne starre Randbedingungen nach einem Passieren des Minimums möglich. Erfindungsgemäß erfolgt das Verbinden des Stators in der zweiten Anschlussschaltung durch einen Halbleiterschütz, der zu einem Schaltvorgang ohne mechanisch bewegliche Bauteile ausgebildet ist. In the method according to the invention, a method step follows in which the stator in the second connection circuit is connected to the power supply when a minimum of the difference between the residual voltage and the supply network voltage is determined. The presence of a minimum is possible in the case of a continuous process without rigid boundary conditions after passing the minimum. According to the invention, the stator is connected in the second connection circuit by a semiconductor contactor, which is designed for a switching operation without mechanically movable components.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert unter anderem auf der Erkenntnis, dass das Schaltverhalten eines elektromechanischen Schützes von den Trägheiten und reibungsbedingten Verzögerungen dessen einzelner Komponenten abhängig ist. Diese sind im Laufe ihres Lebenszyklus Abrieb und Verschleiß unterworfen, die wiederum höchstens mit unpraktikablem Aufwand ermittelbar oder vorhersagbar sind. Erfindungsgemäß werden zum Anschließen in der zweiten Anschlussschaltung Halbleiterschütze eingesetzt, die durch ein Eintreten eines messbaren Ereignisses, nämlich einem Minimum der Differenz zwischen Restspannung und Versorgungsnetzspannung, auslösbar sind. Ein aufwendiges Einstellen einer Verzögerungszeit oder Schaltzeit ist folglich entbehrlich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ohne weitere Anpassungsarbeit für eine Vielzahl an Anwendungsfällen geeignet. Ein Halbleiterschütz ist schnell betätigbar, so dass das Verbinden in der zweiten Anschlussschaltung mit einer reduzierten Verzögerung nach dem Eintreten des Minimums der Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsspannung erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit ein Umschalten zwischen zwei Anschlussschaltungen, bei dem der Umschaltstoß reduziert ist oder entfällt. Ferner basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf einer verringerten Anzahl an Parametern und mit dem Halbleiterschütz auf einem standardisierten Bauteil und ist somit in einfacher und kostensparender Weise umsetzbar. The method according to the invention is based inter alia on the recognition that the switching behavior of an electromechanical contactor is dependent on the inertias and friction-induced delays of the individual components. These are subject in the course of their life cycle abrasion and wear, which in turn are determined or predictable at most with impractical effort. According to the invention semiconductor contactors are used for connection in the second connection circuit, which by entering a measurable event, namely a minimum of Difference between residual voltage and supply voltage can be triggered. A complicated setting of a delay time or switching time is therefore unnecessary. The inventive method is thus suitable without further adaptation work for a variety of applications. A semiconductor contactor is rapidly actuated so that the connection in the second connection circuit occurs with a reduced delay after the minimum of the difference between the residual voltage and the supply voltage has occurred. The method according to the invention thus makes it possible to switch between two connection circuits in which the switching impulse is reduced or eliminated. Furthermore, the method according to the invention is based on a reduced number of parameters and with the semiconductor contactor on a standardized component and can thus be implemented in a simple and cost-saving manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung durch sequentielles Auswerten von Messwerten der Versorgungsspannung und der Restspannung ermittelt. Einem Messwert der Versorgungsspannung wird der korrespondierende Messwert der Restspannung zugeordnet und die Differenz gebildet. Jedes derartige Resultat bildet eine Stützstelle, die die Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung zu einem diskreten Zeitpunkt darstellt. Das Vorliegen eines Minimums der Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung wird ermittelt, wenn einer Mehrzahl von sinkenden Stützstellen der Differenz, also mehreren rückläufigen Differenzen, eine Anschluss-Stützstelle folgt, die die letzte der sinkenden Stützstellen um mindestens einen einstellbaren Schwellenwert übersteigt. In a preferred embodiment of the invention, the difference between the residual voltage and the supply network voltage is determined by sequentially evaluating measured values of the supply voltage and the residual voltage. A measured value of the supply voltage is assigned the corresponding measured value of the residual voltage and the difference is formed. Each such result forms a support point representing the difference between the residual voltage and the utility voltage at a discrete time. The presence of a minimum of the difference between the residual voltage and the supply network voltage is determined when a plurality of decreasing nodes of the difference, that is, a plurality of declining differences, a terminal node follows, which exceeds the last of the falling nodes by at least one adjustable threshold.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann damit mit niedrigem Rechenaufwand numerisch in einer Steuereinheit umgesetzt werden. Das Einstellen des Schwellenwerts erlaubt es, in einfacher Weise das beanspruchte Verfahren an Randbedingungen des jeweiligen Anwendungsfalls anzupassen. Ein niedriger Schwellenwert führt zu einem frühzeitigen Verbinden des Stators in der zweiten Anschlussschaltung. Ein hoher Schwellenwert hingegen bietet ein hohes Maß an Robustheit gegen nicht bestimmungsgemäße Schaltvorgänge infolge von Messungenauigkeiten beim Erfassen der Restspannung und/oder der Versorgungsnetzspannung. The inventive method can thus be implemented numerically in a control unit with low computational effort. The setting of the threshold value makes it possible to easily adapt the claimed method to boundary conditions of the respective application. A low threshold leads to early connection of the stator in the second connection circuit. In contrast, a high threshold value offers a high level of robustness against improper switching operations as a result of measurement inaccuracies when detecting the residual voltage and / or the supply network voltage.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens weicht die Restspannungsfrequenz von der Netzspannungsfrequenz um 0Hz bis 50 Hz ab. Die Abweichung nimmt ferner während des erfindungsgemäßen Verfahrens stetig zu. Die Restspannungsfrequenz ist im quasistationären Betrieb unter anderem von der Drehzahl und/oder vom Schlupf abhängig. In a further preferred embodiment of the claimed method, the residual voltage frequency deviates from the mains voltage frequency by 0 Hz to 50 Hz. The deviation also increases steadily during the process according to the invention. The residual voltage frequency is dependent in quasi-stationary operation, among other things, on the speed and / or slip.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Messen der Restspannung mit einer Abtastrate von 500 Hz bis 2 kHz. Der zeitliche Abstand der Stützstellen der Differenz zwischen der Restspannung und der Versorgungsnetzspannung korrespondiert mit der Abtastrate der Restspannung. Eine hohe Abtastrate erlaubt eine beschleunigte Erkennung des Minimums der Differenz und damit einen weiter verringerten Umschaltstoß. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the measurement of the residual voltage with a sampling rate of 500 Hz to 2 kHz. The time interval of the interpolation points of the difference between the residual voltage and the supply network voltage corresponds to the sampling rate of the residual voltage. A high sampling rate allows an accelerated detection of the minimum of the difference and thus a further reduced switching surge.

Weiter bevorzugt kann im erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Halbleiterschütz ein parallel geschaltetes elektromechanisches Schütz betätigt werden. Das elektromechanische Schütz weist bauartbedingt eine Betätigungsträgheit auf, so dass das elektromechanische Schütz 36 stets nach dem Halbleiterschütz schließt. Elektromechanische Schütze sind auch bei hohen Strömen dauerlastfähig und unterliegen nur geringem Verschleiß. Besonders bevorzugt wird das Halbleiterschütz in einem anschließenden Verfahrensschritt wieder geöffnet, so dass der Strom zum Betrieb des Elektromotors ausschließlich durch das elektromechanische Schütz geleitet wird. Hierdurch wird die aktive Betriebsdauer reduziert, in der gesamte Strom des Elektromotors durch das Halbleiterschütz geleitet wird. Hierdurch werden frühzeitigen Ausfällen des Halbleiterschützes vorgebeugt, so dass die Lebensdauer der Beschaltung des Elektromotors insgesamt steigt. More preferably, in the method according to the invention, a parallel-connected electromechanical contactor can be actuated essentially simultaneously with the semiconductor contactor. The electromechanical contactor has due to design an operating inertia, so that the electromechanical contactor 36 always closes after the semiconductor contactor. Electromechanical contactors are capable of continuous load even at high currents and are subject to little wear. Particularly preferably, the semiconductor contactor is reopened in a subsequent method step, so that the current for operation of the electric motor is passed exclusively through the electromechanical contactor. As a result, the active operating time is reduced in the entire current of the electric motor is passed through the semiconductor contactor. As a result, premature failures of the semiconductor contactor are prevented, so that the life of the wiring of the electric motor increases overall.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Anschlussschaltung eine Stern-Schaltung und die zweite Anschlussschaltung eine Dreieck-Schaltung. Beim Umschalten von einer Stern-Schaltung in eine Dreieck-Schaltung werden die Vorteile der Erfindung in hohem Maße erzielt. Alternativ kann es sich bei den beiden Anschlussschaltungen auch um jegliche andere Anschlussschaltung eines Elektromotors handeln, beispielsweise um eine Doppelstern-Schaltung. Weiter alternativ können die erste und zweite Anschlussschaltung auch verschiedene Wicklungsschaltungen bei gleichbleibender Polzahl sein. Derartige Anschlussschaltungen werden bevorzugt in Drehstrom-Käfigläufermotoren eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet bei einer Vielzahl an Umschaltvorgängen einen minimierten Umschaltstoß und weist damit ein breites Einsatzspektrum auf. In a further advantageous embodiment of the invention, the first connection circuit is a star circuit and the second connection circuit is a delta circuit. When switching from a star circuit to a delta circuit, the advantages of the invention are achieved to a great extent. Alternatively, the two connection circuits may also be any other connection circuit of an electric motor, for example a double-star circuit. As an alternative, the first and second connection circuit can also be different winding circuits with the number of poles remaining the same. Such connection circuits are preferably used in three-phase squirrel-cage motors. The method according to the invention ensures a minimized switching surge in the case of a large number of switching operations and thus has a wide range of uses.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird auch durch das beanspruchte Programm gelöst. Das Programm ist dazu ausgebildet, mittels eines Speichers und einer Recheneinheit ausgeführt zu werden. Das Programm ist ferner dazu ausgebildet, Messwerte zu empfangen und weiterzuverarbeiten. Die Weiterverarbeitung umfasst dabei ein formelmäßiges Berechnen weiterer Werte, insbesondere von Differenzen, und/oder das Abgleichen mit Tabellenwerten, die auch im Speicher hinterlegt sind. Das beanspruchte Programm ist zum Betrieb in einer Steuereinheit einer Elektromotor-Anordnung geeignet und dazu ausgebildet, mindestens eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Betrieb der Elektromotor-Anordnung durchzuführen. The problem underlying the invention is also solved by the claimed program. The program is designed to be executed by means of a memory and a computing unit. The program is also designed to receive measured values and further processing. The further processing comprises a formula-like calculation of further values, in particular differences, and / or the matching with table values, which are also stored in the memory. The claimed program is suitable for operation in a control unit of an electric motor arrangement and is designed to carry out at least one embodiment of the method according to the invention during operation of the electric motor arrangement.

Ebenso wird die zugrundeliegende Aufgabe durch eine Steuereinheit für eine Elektromotor-Anordnung gelöst, die einen Speicher und eine Recheneinheit aufweist, mittels derer das oben beschriebene erfindungsgemäße Programm ausführbar ist. Likewise, the underlying object is achieved by a control unit for an electric motor arrangement, which has a memory and a computing unit, by means of which the program according to the invention described above is executable.

Die zugrundeliegende Aufgabenstellung wird auch durch die erfindungsgemäße Elektromotoranordnung gelöst. Die Elektromotoranordnung umfasst einen Elektromotor, der an ein Versorgungsnetz angeschlossen ist, wobei der Stator des Elektromotors in eine erste und eine zweite Anschlussschaltung schaltbar ist. Der Elektromotor ist dazu mit einem Halbleiterschütz verbunden, das dazu ausgebildet ist, den Stator in der zweiten Anschlussschaltung mit der Stromversorgung zu verbinden. Die Elektromotoranordnung weist ferner eine Steuereinheit auf, mit der das Halbleiterschütz ansteuerbar ist. Die Steuerung durch die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, über mindestens eine Messvorrichtung die Restspannung im Stator zu erfassen und deren Differenz zur vorliegenden Versorgungsnetzspannung zu ermitteln. Des Weiteren ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, im Wesentlichen unmittelbar nach einem Erkennen eines Minimums der Differenz einen Schaltvorgang durchzuführen. Die erfindungsgemäße Elektromotorenanordnung ist dazu geeignet, mindestens eines der beanspruchten Verfahren durchzuführen und mit einem reduzierten Umschaltstoß zwischen der ersten und zweiten Anschlussschaltung umzuschalten. Die Elektromotorenanordnung weist dabei eine verringerte Bauteilanzahl auf und ist dadurch in einfacher und kosteneffizienter Weise herstellbar. The underlying task is also solved by the electric motor assembly according to the invention. The electric motor arrangement comprises an electric motor, which is connected to a supply network, wherein the stator of the electric motor is switchable into a first and a second connection circuit. The electric motor is for this purpose connected to a semiconductor contactor, which is designed to connect the stator in the second connection circuit to the power supply. The electric motor assembly further comprises a control unit, with which the semiconductor contactor can be controlled. The control by the control unit is designed to detect the residual voltage in the stator via at least one measuring device and to determine its difference to the present supply network voltage. Furthermore, the control unit is designed to perform a switching operation substantially immediately after a minimum of the difference has been detected. The electric motor arrangement according to the invention is suitable for carrying out at least one of the claimed methods and switching over with a reduced switching impulse between the first and second connection circuit. The electric motor assembly has a reduced number of components and is thereby produced in a simple and cost-effective manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Elektromotor eine Mehrzahl an Phasen auf, die jeweils mit dem Versorgungsnetz und dem Halbleiterschütz verbindbar sind. Das Halbleiterschütz ist zu einem separaten Schalten der einzelnen Phasen ausgebildet. Das separate Schalten erlaubt es, wahlweise alle Phasen gleichzeitig oder mit einstellbaren zeitlichen Abständen zu betätigen. Gleichermaßen erfolgt das Erkennen eines Minimums der Differenz zwischen der Restspannung im Stator und der Versorgungsnetzspannung für jede der Phasen separat. Das Halbleiterschütz ist dazu ausgebildet im Zusammenspiel mit der Steuereinheit, in jeder der Phasen einen Schaltvorgang durchzuführen, wenn in der jeweiligen Phase ein Minimum der Differenz erkannt ist. Insbesondere ist die Elektromotoranordnung für Drehstrommotoren mit drei Phasen geeignet. Dreiphasige Drehstrommotoren sind typischerweise anfällig für Beschädigungen durch Umschaltstöße. Folglich werden die mit dem erfindungsgemäßen minimierten Umschaltstoß erzielten Vorteile in dreiphasigen Drehstrommotoren in besonderem Maß erzielt. In a preferred embodiment of the invention, the electric motor has a plurality of phases, which are each connectable to the supply network and the semiconductor contactor. The semiconductor contactor is designed for a separate switching of the individual phases. The separate switching makes it possible to operate all phases simultaneously or with adjustable time intervals. Likewise, the detection of a minimum of the difference between the residual voltage in the stator and the supply line voltage is done separately for each of the phases. The semiconductor contactor is designed in conjunction with the control unit to perform a switching operation in each of the phases when a minimum of the difference is detected in the respective phase. In particular, the electric motor arrangement is suitable for three-phase motors with three phases. Three-phase three-phase motors are typically susceptible to damage due to switching surges. Consequently, the advantages achieved with the minimized switching surge according to the invention are achieved in particular in three-phase three-phase motors.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Halbleiterschütz eine Schaltdauer von bis zu 20 µs auf. Derartige Schaltdauern führen dazu, dass zwischen dem Erkennen des Minimums der Differenz und dem wirksamen Verbinden des Stator in der zweiten Anschlussschaltung eine Dauer liegt, in der der zwischenzeitige Anstieg der Differenz nicht zu einem Umschaltstoß von schädlicher Intensität führt. In a further preferred embodiment, the semiconductor contactor has a switching duration of up to 20 μs. Such switching periods result in a period between the detection of the minimum of the difference and the effective connection of the stator in the second connection circuit, in which the intermediate rise of the difference does not lead to a switching surge of harmful intensity.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren darstellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen: The invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the figures. They show in detail:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromotoranordnung; 1 a first embodiment of the electric motor assembly according to the invention;

2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromotoranordnung; 2 a second embodiment of the electric motor assembly according to the invention;

3 eine Diagrammdarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a diagram of an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist schematisch der Aufbau einer ersten Ausführungsform der beanspruchten Elektromotoranordnung 60 dargestellt, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 geeignet ist. Die Elektromotoranordnung 60 umfasst einen Elektromotor 20 mit einem Stator 22 und einem Rotor 24, wobei der Elektromotor 20 zum Betrieb mit einem Versorgungsnetz 15 verbindbar ist, das eine Versorgungsnetzspannung 32 bereitstellt und damit als Stromversorgung 10 dient. In der Verbindung zwischen dem Versorgungsnetz 15 und dem Elektromotor 20 ist ein Trennschalter 26 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, die Stromversorgung des Elektromotors 20 in der ersten und zweiten Anschlussschaltung 17, 18 zu unterbrechen. Ferner weist die Elektromotoranordnung 60 ein erstes Schaltelement 28 auf, durch das der Elektromotor 20 in eine erste Anschlussschaltung 17, hier einer Stern-Schaltung, schaltbar ist. Der Trennschalter 26 und das erste Schaltelement 28 werden durch eine Steuereinheit 50 betätigt, der über nicht näher dargestellte Messvorrichtungen 25 am Elektromotor 20 Spannungsmesswerte 27 des Stators 22 und des Rotors 24 bereitgestellt werden. Der Stator 22 ist durch einen ersten Betätigungsbefehl 44 aus der ersten Anschlussschaltung 17 trennbar. Der erste Betätigungsbefehl 44 wird dabei von der Steuereinheit 50 ausgegeben. Die Elektromotoranordnung 60 weist auch eine Umschaltvorrichtung 38 auf, die ein elektromechanisches Schütz 36 und ein Halbleiterschütz 34 umfasst. In 1 schematically is the structure of a first embodiment of the claimed electric motor assembly 60 shown, for carrying out the method according to the invention 100 suitable is. The electric motor assembly 60 includes an electric motor 20 with a stator 22 and a rotor 24 , where the electric motor 20 for operation with a supply network 15 is connectable, which is a supply voltage 32 provides and thus as a power supply 10 serves. In the connection between the supply network 15 and the electric motor 20 is a circuit breaker 26 arranged, which is adapted to the power supply of the electric motor 20 in the first and second connection circuits 17 . 18 to interrupt. Furthermore, the electric motor arrangement 60 a first switching element 28 on, through which the electric motor 20 in a first connection circuit 17 , here a star circuit, is switchable. The circuit breaker 26 and the first switching element 28 be through a control unit 50 actuated, via non-illustrated measuring devices 25 on the electric motor 20 Voltage readings 27 of the stator 22 and the rotor 24 to be provided. The stator 22 is by a first operation command 44 from the first connection circuit 17 separable. The first operation command 44 is doing by the control unit 50 output. The electric motor assembly 60 also has a switching device 38 on, the one electromechanical contactor 36 and a semiconductor contactor 34 includes.

Die Umschaltvorrichtung 38 ist über eine Bypass-Schaltung 40 mit dem Elektromotor 20 und dem Versorgungsnetz 15 verbunden. Im geschlossenen Zustand des elektromechanischen Schützes 36 und/oder des Halbleiterschützes 34 ist der Elektromotor 20 in einer zweiten Anschlussschaltung 18 mit dem Versorgungsnetz 15 gekoppelt. Die zweite Anschlussschaltung 18 ist hierbei eine Dreieck-Schaltung. Das Halbleiterschütz 34 wird durch einen zweiten Betätigungsbefehl 46 geschaltet und das elektromechanische Schütz 36 durch einen dritten Betätigungsbefehl 48. Das Ausgeben des ersten, zweiten und dritten Betätigungsbefehls 44, 46, 48 wird durch die Steuereinheit 50 ereignisgesteuert durch ein Programm 80 koordiniert und nicht durch feste Zeitabstände zueinander. The switching device 38 is via a bypass circuit 40 with the electric motor 20 and the supply network 15 connected. In the closed state of the electromechanical contactor 36 and / or the semiconductor contactor 34 is the electric motor 20 in a second connection circuit 18 with the supply network 15 coupled. The second connection circuit 18 Here is a triangle circuit. The semiconductor contactor 34 is by a second actuation command 46 switched and the electromechanical contactor 36 by a third operation command 48 , The issuing of the first, second and third operation commands 44 . 46 . 48 is through the control unit 50 event-driven by a program 80 coordinated and not by fixed time intervals to each other.

Die Steuereinheit 50 erhält über die nicht näher dargestellten Messvorrichtungen Spannungsmesswerte 27 für die Versorgungsnetzspannung 32 und die Restspannung 30, die durch ein sich abschwächendes Läuferrestfeld des Rotors 24 im Stator 22 induziert wird. Des Weiteren weist die Steuereinheit 50 einen Speicher 82 und eine Recheneinheit 84 auf, die dazu ausgebildet sind das Programm 80 auszuführen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren 100 umgesetzt wird. Die Steuereinheit 50 ist dazu ausgebildet, zwischen korrespondierenden Messwerten 27 der Versorgungsnetzspannung 32 und der Restspannung 30 im Stator 22 stets eine Differenz 42 zu ermitteln und auszuwerten. Das Ausgeben der ersten, zweiten und dritten Betätigungsbefehle 44, 46, 48 erfolgt durch die Steuereinheit 50 in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz 42. Das Halbleiterschütz 34 weist eine niedrigere Schaltdauer als das elektromechanische Schütz 36 auf, so dass bei einem gleichzeitigen Ausgeben des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48 die zeitverzögert umgesetzt werden. Ein gleichzeitig zum zweiten Betätigungsbefehl 46 ausgegebener dritter Betätigungsbefehl 48 führt dazu, dass die Stromversorgung des Elektromotors 20 über das elektromechanische Schütz 36 erfolgt, wenn das Halbleiterschütz 34 bereits geschlossen ist. Ferner ist im erfindungsgemäßen Verfahren 100 das Ausgeben des ersten Betätigungsbefehls 44 mit dem Ausgeben des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48 koordiniert. Dadurch erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren 100 zunächst eine Trennung des Elektromotors 20 von der ersten Anschlussschaltung 17 mittels des ersten Betätigungsbefehls und bei Vorliegen eines Minimums der von der Steuereinheit 50 erfassten Differenz 42 ein Verbinden des Elektromotors 20 in der zweiten Anschlussschaltung 18 mittels des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48. The control unit 50 receives voltage readings via the measuring devices not shown in more detail 27 for the supply voltage 32 and the residual stress 30 caused by a weakening rotor back field of the rotor 24 in the stator 22 is induced. Furthermore, the control unit 50 a memory 82 and a computing unit 84 on who are trained the program 80 execute, with the inventive method 100 is implemented. The control unit 50 is designed to be between corresponding measured values 27 the supply voltage 32 and the residual stress 30 in the stator 22 always a difference 42 to determine and evaluate. Outputting the first, second and third operation commands 44 . 46 . 48 done by the control unit 50 depending on the difference determined 42 , The semiconductor contactor 34 has a lower switching time than the electromechanical contactor 36 on, so that when simultaneously outputting the second and third operation command 46 . 48 which are implemented with a time delay. A simultaneous to the second operation command 46 issued third actuation command 48 causes the power supply to the electric motor 20 via the electromechanical contactor 36 occurs when the semiconductor contactor 34 already closed. Furthermore, in the method according to the invention 100 issuing the first operation command 44 with the issuing of the second and third operation commands 46 . 48 coordinated. This is done in the process of the invention 100 First, a separation of the electric motor 20 from the first connection circuit 17 by means of the first actuating command and in the presence of a minimum of that of the control unit 50 recorded difference 42 a connection of the electric motor 20 in the second connection circuit 18 by the second and third operation commands 46 . 48 ,

In 2 ist schematisch der Aufbau einer ersten Ausführungsform der beanspruchten Elektromotoranordnung 60 dargestellt, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 geeignet ist. Die Elektromotoranordnung 60 umfasst einen Elektromotor 20 mit einem Stator 22 und einem Rotor 24, wobei der Elektromotor 20 zum Betrieb mit einem Versorgungsnetz 15 verbindbar ist, das eine Versorgungsnetzspannung 32 bereitstellt und damit als Stromversorgung 10 dient. In der Verbindung zwischen dem Versorgungsnetz 15 und dem Elektromotor 20 ist ein Trennschalter 26 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, die Stromversorgung des Elektromotors 20 in der ersten Anschlussschaltung 17 zu unterbrechen. Ferner weist die Elektromotoranordnung 60 ein erstes Schaltelement 28 auf, durch das der Elektromotor 20 in eine erste Anschlussschaltung 17, hier einer Stern-Schaltung, schaltbar ist. Der Trennschalter 26 und das erste Schaltelement 28 werden durch eine Steuereinheit 50 betätigt, der über nicht näher dargestellte Messvorrichtungen 25 am Elektromotor 20 Spannungsmesswerte 27 des Stators 22 und des Rotors 24 bereitgestellt werden. Der Stator 22 ist durch einen ersten Betätigungsbefehl 44 aus der ersten Anschlussschaltung 17 trennbar. Der erste Betätigungsbefehl 44 wird dabei von der Steuereinheit 50 ausgegeben. Die Elektromotoranordnung 60 weist auch eine Umschaltvorrichtung 38 auf, die ein elektromechanisches Schütz 36 und ein Halbleiterschütz 34 umfasst. Die Umschaltvorrichtung 38 ist unmittelbar mit dem Versorgungsnetz 15 verbunden. Im geschlossenen Zustand des elektromechanischen Schützes 36 und/oder des Halbleiterschützes 34 ist der Elektromotor 20 in einer zweiten Anschlussschaltung 18 mit dem Versorgungsnetz 15 gekoppelt. Die zweite Anschlussschaltung 18 ist hierbei eine Dreieck-Schaltung. Das Halbleiterschütz 34 wird durch einen zweiten Betätigungsbefehl 46 geschaltet und das elektromechanische Schütz 36 durch einen dritten Betätigungsbefehl 48. Das Ausgeben des ersten, zweiten und dritten Betätigungsbefehls 44, 46, 48 wird durch die Steuereinheit 50 ereignisgesteuert durch ein Programm 80 koordiniert und nicht durch feste Zeitabstände zueinander. In 2 schematically is the structure of a first embodiment of the claimed electric motor assembly 60 shown, for carrying out the method according to the invention 100 suitable is. The electric motor assembly 60 includes an electric motor 20 with a stator 22 and a rotor 24 , where the electric motor 20 for operation with a supply network 15 is connectable, which is a supply voltage 32 provides and thus as a power supply 10 serves. In the connection between the supply network 15 and the electric motor 20 is a circuit breaker 26 arranged, which is adapted to the power supply of the electric motor 20 in the first connection circuit 17 to interrupt. Furthermore, the electric motor arrangement 60 a first switching element 28 on, through which the electric motor 20 in a first connection circuit 17 , here a star circuit, is switchable. The circuit breaker 26 and the first switching element 28 be through a control unit 50 actuated, via non-illustrated measuring devices 25 on the electric motor 20 Voltage readings 27 of the stator 22 and the rotor 24 to be provided. The stator 22 is by a first operation command 44 from the first connection circuit 17 separable. The first operation command 44 is doing by the control unit 50 output. The electric motor assembly 60 also has a switching device 38 on which is an electromechanical contactor 36 and a semiconductor contactor 34 includes. The switching device 38 is directly connected to the supply network 15 connected. In the closed state of the electromechanical contactor 36 and / or the semiconductor contactor 34 is the electric motor 20 in a second connection circuit 18 with the supply network 15 coupled. The second connection circuit 18 Here is a triangle circuit. The semiconductor contactor 34 is by a second actuation command 46 switched and the electromechanical contactor 36 by a third operation command 48 , The issuing of the first, second and third operation commands 44 . 46 . 48 is through the control unit 50 event-driven by a program 80 coordinated and not by fixed time intervals to each other.

Die Steuereinheit 50 erhält über die nicht näher dargestellten Messvorrichtungen Spannungsmesswerte 27 für die Versorgungsnetzspannung 32 und die Restspannung 30, die durch ein sich abschwächendes Läuferrestfeld des Rotors 24 im Stator 22 induziert wird. Des Weiteren weist die Steuereinheit 50 einen Speicher 82 und eine Recheneinheit 84 auf, die dazu ausgebildet sind das Programm 80 auszuführen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren 100 umgesetzt wird. Die Steuereinheit 50 ist dazu ausgebildet, zwischen korrespondierenden Messwerten 27 der Versorgungsnetzspannung 32 und der Restspannung 30 im Stator 22 stets eine Differenz 42 zu ermitteln und auszuwerten. Das Ausgeben der ersten, zweiten und dritten Betätigungsbefehle 44, 46, 48 erfolgt durch die Steuereinheit 50 in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz 42. Das Halbleiterschütz 34 weist eine niedrigere Schaltdauer als das elektromechanische Schütz 36 auf, so dass bei einem gleichzeitigen Ausgeben des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48 die zeitverzögert umgesetzt werden. Ein gleichzeitig zum zweiten Betätigungsbefehl 46 ausgegebener dritter Betätigungsbefehl 48 führt dazu, dass die Stromversorgung des Elektromotors 20 über das elektromechanische Schütz 36 erfolgt, wenn das Halbleiterschütz 34 bereits geschlossen ist. Ferner ist im erfindungsgemäßen Verfahren 100 das Ausgeben des ersten Betätigungsbefehls 44 mit dem Ausgeben des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48 koordiniert. Dadurch erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren 100 zunächst eine Trennung des Elektromotors 20 von der ersten Anschlussschaltung 17 mittels des ersten Betätigungsbefehls und bei Vorliegen eines Minimums der von der Steuereinheit 50 erfassten Differenz 42 ein Verbinden des Elektromotors 20 in der zweiten Anschlussschaltung 18 mittels des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48. The control unit 50 receives voltage readings via the measuring devices not shown in more detail 27 for the supply voltage 32 and the residual stress 30 caused by a weakening rotor back field of the rotor 24 in the stator 22 is induced. Furthermore, the control unit 50 a memory 82 and a computing unit 84 on who are trained the program 80 execute, with the inventive method 100 is implemented. The control unit 50 is designed to be between corresponding measured values 27 the supply voltage 32 and the residual stress 30 in the stator 22 always a difference 42 to determine and evaluate. Spending the first, second and third operating instructions 44 . 46 . 48 done by the control unit 50 depending on the difference determined 42 , The semiconductor contactor 34 has a lower switching time than the electromechanical contactor 36 on, so that when simultaneously outputting the second and third operation command 46 . 48 which are implemented with a time delay. A simultaneous to the second operation command 46 issued third actuation command 48 causes the power supply to the electric motor 20 via the electromechanical contactor 36 occurs when the semiconductor contactor 34 already closed. Furthermore, in the method according to the invention 100 issuing the first operation command 44 with the issuing of the second and third operation commands 46 . 48 coordinated. This is done in the process of the invention 100 First, a separation of the electric motor 20 from the first connection circuit 17 by means of the first actuating command and in the presence of a minimum of that of the control unit 50 recorded difference 42 a connection of the electric motor 20 in the second connection circuit 18 by the second and third operation commands 46 . 48 ,

3 zeigt schematisch in einem Zeit-Größen-Diagramm ein Stadium im Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 100. Die vertikale Achse bildet darin die die Größenachse 52 und die horizontale Achse die Zeitachse 54, wobei der Zeitverlauf durch die Pfeilrichtung dargestellt ist. Das Diagramm in 3 geht von einem Zustand aus, in dem der nicht gezeigte Stator 22 des umzuschaltenden Elektromotors 20 von der Stromversorgung 15 getrennt ist. Infolgedessen liegt im Luftspalt ein Läuferrestfeld vor, das im Stator 22 eine Restspannung 30 induziert. Gleichzeitig liegt die Versorgungsnetzspannung 32 vor. Die Versorgungsnetzspannung 32 und die Restspannung 30 werden jeweils an diskreten Zeitpunkten gemessen und zwischen den korrespondierenden Messwerten 27 die Differenz 42 ermittelt. Die Ermittlung der Differenz 42 basiert dabei auf einer Auswertung der jeweiligen Mitkomponenten der Restspannung 30 und der Versorgungsnetzspannung 32. Infolge der diskreten Messung der Versorgungsnetzspannung 32 und der Restspannung 30 bilden die Werte für die Differenz 42 diskrete Stützstellen 55 in 3. Die Versorgungsnetzspannung 32 und die Restspannung 30 weisen voneinander abweichende Frequenzen auf, so dass die Stützstellen 55 der Differenz 42 einen zeitlich veränderlichen Wert aufweisen. Die Erfassung der Messwerte 27 für die Versorgungsspannung 32 und der Restspannung 30 erfolgt mit einer wählbaren Abtastrate, so dass sich eine im Wesentlichen konstante Abtastperiode 56 zwischen den Stützstellen 55 einstellt. Gemäß 3 liegt in einem Übergangszustand 19, in dem der Stator 22 weder in der ersten noch der zweiten Anschlussschaltung 17, 18 mit der nicht näher abgebildeten Stromversorgung 15 verbunden ist, ein Übergangszustand 19 vor. Während des Übergangszustands 19 liegt eine Mehrzahl von Stützstellen 55 vor, bei denen der Wert der Differenz 42 absinkt. Eine wählbare Anzahl an Stützstellen 55 bildet eine abfallende Flanke 63 aus, in der sämtliche Stützstellen 55 monoton absinkende Werte der Differenz 42 bilden. Durch eine entsprechende Auswahl der Anzahl an Stützstellen 55 für eine abfallende Flanke 63 wird gewährleistet, dass das Minimum 61 im Verlauf der Differenz 42 zuverlässig erkannt wird und beispielsweise Messfehler keinen Betätigungsbefehl auslösen. Das vorliegende der abfallenden Flanke 63 mit absinkenden Stützstellen 55 wird im erfindungsgemäßen Verfahren 100 erfasst. Ferner liegt bei einer der Stützstellen 55 das Minimum der Differenz 42 vor, auf das eine Anschluss-Stützstelle 62 folgt, an der der Wert der Differenz 42 ansteigt. Der Differenzanstieg 49 übersteigt dabei einen einstellbaren Schwellenwert 43, der ein Maß für die Empfindlichkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 ist. 3 schematically shows in a time-size diagram a stage in the course of an embodiment of the method according to the invention 100 , The vertical axis forms therein the size axis 52 and the horizontal axis is the time axis 54 , wherein the time course is represented by the arrow direction. The diagram in 3 assumes a state in which the stator, not shown 22 of the electric motor to be switched 20 from the power supply 15 is disconnected. As a result, there is a rotor residual field in the air gap, which in the stator 22 a residual stress 30 induced. At the same time the supply voltage is 32 in front. The supply voltage 32 and the residual stress 30 are each measured at discrete points in time and between the corresponding measured values 27 the difference 42 determined. The determination of the difference 42 is based on an evaluation of the respective co-components of the residual stress 30 and the supply voltage 32 , Due to the discrete measurement of the supply voltage 32 and the residual stress 30 form the values for the difference 42 discrete interpolation points 55 in 3 , The supply voltage 32 and the residual stress 30 have different frequencies to each other, so that the interpolation points 55 the difference 42 have a time-varying value. The acquisition of the measured values 27 for the supply voltage 32 and the residual stress 30 is done with a selectable sampling rate, so that there is a substantially constant sampling period 56 between the support points 55 established. According to 3 is in a transitional state 19 in which the stator 22 neither in the first nor the second connection circuit 17 . 18 with the unspecified power supply 15 connected, a transitional state 19 in front. During the transitional state 19 is a plurality of nodes 55 before, where the value of the difference 42 decreases. A selectable number of nodes 55 forms a sloping flank 63 out, in which all support points 55 monotone decreasing values of the difference 42 form. By an appropriate selection of the number of nodes 55 for a falling edge 63 will ensure that the minimum 61 in the course of the difference 42 is reliably detected and, for example, measurement errors do not trigger an actuation command. The present of the falling edge 63 with sinking support points 55 is in the process of the invention 100 detected. Furthermore, one of the interpolation points is located 55 the minimum of the difference 42 before, on which a connection support point 62 follows, at which the value of the difference 42 increases. The difference increase 49 exceeds an adjustable threshold 43 , which is a measure of the sensitivity and the reaction rate of the method according to the invention 100 is.

Durch das Erfassen, dass der Differenzanstieg 49 den Schwellenwert 43 übersteigt, wird die Lage des Minimums 61 zuverlässig und eindeutig in der kürzesten möglichen Zeitdauer identifiziert. Das Erkennen des Minimums 61 führt im erfindungsgemäßen Verfahren 100 zu einem im Wesentlichen unmittelbaren Ausgeben des zweiten und dritten Betätigungsbefehls 46, 48, durch die der Übergangszustand 19 auszuleiten ist. Nach dem Verstreichen einer Betätigungsdauer 57 des nicht näher dargestellten Halbleiterschützes 34 ist der Stator 22 in der zweiten Anschlussschaltung 18 mit der Stromversorgung 15 verbunden. Das wirksame Vorliegen der zweiten Anschlussschaltung 18 wird in 3 durch die durchgezogene Linie 64 abgebildet. Im erfindungsgemäßen Verfahren 100 erliegt damit zwischen dem Erreichen des Minimums 61 und dem Vorliegen der zweiten Anschlussschaltung 18 eine Umschaltdauer 58, die eine Abtastperiode 56 und eine Betätigungsdauer 57 des Halbleiterschützes 34 umfasst. Die Umschaltdauer 58 beträgt im erfindungsgemäßen Verfahren 100 zwischen 0 ms und 20 ms. Der zwischen dem Passieren des Minimums 61 und dem Wirksamwerden der zweiten Anschlussschaltung 18 eintretende Differenzanstieg 53 liegt hierbei zwischen 0 V und 5 V, was für den Elektromotor 20 ein Umschaltstoß von im Wesentlichen vernachlässigbarer Intensität darstellt. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren 100 erreichbare Amplitude 59 der Differenz 42 ist auch von der Höhe der Abweichung zwischen der Netzfrequenz der Stromversorgung 15 und der Restspannungsfrequenz abhängig. By detecting that difference increase 49 the threshold 43 exceeds, the location of the minimum 61 reliably and clearly identified in the shortest possible time. The recognition of the minimum 61 leads in the process according to the invention 100 substantially immediately outputting the second and third operation commands 46 . 48 through which the transitional state 19 is to be diverted. After elapse of an operation period 57 of the semiconductor contactor, not shown 34 is the stator 22 in the second connection circuit 18 with the power supply 15 connected. The effective presence of the second connection circuit 18 is in 3 through the solid line 64 displayed. In the method according to the invention 100 succumbs to the achievement of the minimum 61 and the presence of the second connection circuit 18 a switching period 58 which is one sampling period 56 and an actuation period 57 of the semiconductor contactor 34 includes. The switching time 58 is in the process of the invention 100 between 0 ms and 20 ms. The between passing the minimum 61 and the effectiveness of the second connection circuit 18 incoming difference increase 53 lies between 0 V and 5 V, which is for the electric motor 20 represents a switching surge of substantially negligible intensity. The process according to the invention 100 achievable amplitude 59 the difference 42 is also on the amount of deviation between the mains frequency of the power supply 15 and the residual voltage frequency dependent.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004010482 A1 [0002]
DE 102009041878 A1 [0003]

Claims

Procedure ( 100 ) for switching between a first and a second connection circuit ( 17 . 18 ) in an electric motor ( 20 ) with a stator ( 22 ) and a rotor ( 24 ), and the on a power supply ( 10 ), comprising the steps of: a) disconnecting the in the first connection circuit ( 17 ) connected stator ( 22 ) from the power supply ( 10 ); b) measuring a residual voltage ( 30 ) in the stator ( 22 ) and determining a difference between the residual voltage ( 30 ) and a supply voltage ( 32 ); c) connecting the stator ( 22 ) with the power supply ( 10 ) in the second connection circuit ( 18 ), if a minimum ( 61 ) of the difference ( 42 ) between the residual stress ( 30 ) and the supply voltage ( 32 ), wherein connecting the stator ( 22 ) by means of a semiconductor contactor ( 34 ) he follows.

Procedure ( 100 ) according to claim 1, characterized in that in step c) a minimum of the difference between the residual stress ( 30 ) and the supply voltage ( 32 ) is detected when a plurality of sinking nodes ( 55 ) of the difference ( 42 ) at least one connection interpolation point ( 62 ), which is the last of the sinking interpolation points ( 55 ) at least by an adjustable threshold ( 43 ) exceeds.

Procedure ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the adjustable threshold ( 43 ) 1% to 5%, in particular 3%, is higher than a theoretically achievable minimum of the difference ( 42 ).

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a residual voltage frequency deviates from a mains voltage frequency by 0 Hz to 50 Hz.

Procedure ( 100 ) according to claim 4, characterized in that the height of the deviation of the residual voltage frequency from the mains voltage frequency from the load of the electric motor ( 20 ) is dependent.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measurement of the residual voltage at a sampling rate of 500 Hz to 2 kHz.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in step c) substantially simultaneously with the semiconductor contactor ( 34 ) a parallel-connected electromechanical contactor ( 36 ) is pressed.

Procedure ( 100 ) according to claim 7, characterized in that in a further step d) after closing of the electromechanical contactor ( 36 ) the semiconductor contactor ( 34 ) is opened.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and second connection circuit ( 17 . 18 ) are a star circuit or a triangle circuit.

Program ( 80 ) for execution in a memory ( 82 ) by means of a computing unit ( 84 ) a control unit ( 50 ), characterized in that the program ( 80 ) for carrying out a process ( 100 ) is designed according to at least one of claims 1 to 10.

Control unit ( 50 ) for actuating at least one first switching element ( 28 ) and a semiconductor contactor ( 34 ), comprising a memory ( 82 ) and a data processing unit ( 84 ) and a program ( 80 ) according to claim 10.

Electric motor assembly ( 60 ) comprising an electric motor ( 20 ) connected to a supply network ( 15 ), wherein the stator ( 22 ) in a first and a second connection circuit ( 17 . 18 ) is switchable, characterized in that the electric motor assembly ( 60 ) for switching between the first and second connection circuit ( 17 . 18 ) a semiconductor contactor ( 34 ), which leads to a substantially immediate switching operation after detection of a minimum ( 61 ) of a difference ( 42 ) between the residual stress ( 30 ) and the supply voltage ( 32 ) is trained.

Electric motor assembly ( 60 ) according to claim 12, characterized in that the electric motor ( 20 ) over a plurality of phases with the supply network ( 15 ), and in each phase a semiconductor contactor ( 34 ), which leads to a substantially immediate switching operation after detection of a minimum ( 61 ) of a difference ( 42 ) between the residual stress ( 30 ) and the supply voltage ( 32 ) is trained.

Electric motor assembly ( 60 ) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the semiconductor contactor ( 34 ) has a switching duration of up to 20 μs.