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Die Erfindung betrifft eine dreiphasige Wendestufe zur Festlegung der Drehrichtung eines Drehstrommotors sowie ein Schaltgerät, insbesondere ein Motorschaltgerät zum Schalten eines Drehstrommotors, wobei das Schaltgerät eine dreiphasige Wendestufe aufweist.
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Motorschaltgeräte, wie zum Beispiel Motorstarter weisen in der Regel eine Schaltstufe und eine Wendeeinrichtung, mit der durch Vertauschen der Phasen die Drehrichtung eines Drehstrommotors vorgegeben werden kann, auf.
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Aus der
EP 1 911 058 B1 ist ein Sicherheitsschaltgerät bekannt, welches zum Schalten eines Drehstrommotors eingesetzt werden kann. In die Hauptstrompfade des bekannten Sicherheitsschaltgeräts ist eine dreiphasige Leistungsendstufe geschaltet, die eine Schaltstufe und eine Wendestufe aufweist. Die Schaltstufe weist in zwei Hauptstrompfaden jeweils eine Parallelschaltung aus einem Halbleiterschalter und einem elektromechanischen Schalter auf. Die Wendestufe weist vier Wechselschalter bzw. vier Wechselkontakte, die jeweils paarweise in einem Relais derart angeordnet sind, dass bei einer Fehlansteuerung keine falsche Drehrichtung festgelegt und im Fehlerfall, d. h. beispielsweise bei verklebten Kontakten, kein Kurzschluss auftritt. Demzufolge benötigt die bekannte Wendestufe keine mechanische und/oder elektrische Verriegelung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreiphasige Wendestufe zu schaffen, die weniger Bauteile als die bekannte Wendestufe aufweist und folglich zuverlässiger und robuster ist und zudem kostengünstiger herstellbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Schaltgerät zum Schalten eines Drehstrommotors bereitgestellt, das eine kompakte und robuste Bauweise aufweist.
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Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Wendestufe zu schaffen, die genau zwei Wechselschalter aufweist, die derart verschaltet sind, dass selbst bei einer Fehlfunktion der Wechselschalter kein Kurzschluss zwischen den Strompfaden der Wendestufe auftritt.
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Das oben genannte technische Problem wird zum einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 und zum anderen durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1A das Schaltbild einer beispielhaften dreiphasigen Wendestufe im Normalbetrieb,
- 1B die in 1 gezeigte Wendestufe im Normalbetrieb aber mit einer anderen Drehrichtung,
- 1C die in 1 gezeigte Wendestufe im Fehlerfall bei verklebten Kontakten,
- 2 eine beispielhafte Schaltstufe,
- 3 eine weitere beispielhafte Schaltstufe,
- 4 eine weitere beispielhafte Schaltstufe und
- 5 das Blockschaltbild eines beispielhaften Motorschalters, in dem die in 1A gezeigte Wendestufe und die in 4 gezeigte Schaltstufe implementiert sind.
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In 1A ist eine beispielhafte dreiphasige Wendestufe 10 schematisch dargestellt, die eine Wendefunktion ausführt, indem durch Vertauschen zweier Phasen die Drehrichtung eines Drehstrommotors gewechselt werden kann. Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, dass die Wendestufe 10 Teil einer mehrstufigen Endstufe sein kann, die beispielsweise in einem in 5 schematisch dargestellten Schaltgerät 170 eingesetzt werden kann.
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Die Wendestufe 10 weist einen ersten Eingangsanschluss 11, einen zweiten Eingangsanschluss 12 und einen dritten Eingangsanschluss 13 auf, wobei an die Eingangsanschlüsse 11 bis 13 unmittelbar oder mittelbar jeweils eine Phase eines Drehstromnetzes 200 angeschlossen werden kann, wie dies in 5 dargestellt ist. Die Wendestufe 10 weist einen ersten Strompfad 30 auf, der ausgangsseitig mit einem ersten Ausgangsanschluss 14 elektrisch verbunden ist. Ein zweiter Strompfad 31 der Wendestufe 10 ist ausgangsseitig mit einem zweiten Ausgangsanschluss 16 elektrisch verbunden. Ein dritter Strompfad 32 der Wendestufe 20 verbindet den dritten Eingangsanschluss 12 elektrisch mit einem dritten Ausgangsanschluss 15. An die Ausgangsanschlüsse 14, 15 und 16 der Wendestufe 10 kann ein Drehstrommotor mittelbar oder unmittelbar angeschlossen werden. Wie in 5 beispielhaft gezeigt, ist ein Drehstrommotor 40 mittelbar an die Ausgangsanschlüsse 14 bis 16 der Wendestufe 10 angeschlossen. Die Wendestufe 10 weist ferner genau zwei Wechselschalter, nämlich einen ersten Wechselschalter 21 und einen Wechselschalter 22 auf, die in 1A symbolisch jeweils durch einen Wechselkontakt dargestellt sind. Der erster Wechselschalter 21 ist dem ersten Strompfad 30 zugeordnet und dazu ausgebildet, den ersten Strompfad 30 über eine Verbindungsleitung 33 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 oder über eine Verbindungsleitung 35 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 zu verbinden. Mit anderen Worten: Der erste Ausgangsanschluss 14 wird entweder mit dem ersten Eingangsanschluss 11 oder dem zweiten Eingangsanschluss 13 elektrisch verbunden. Der zweite Wechselschalter 22 ist dem zweiten Strompfad 31 zugeordnet und dazu ausgebildet, den zweiten ersten Strompfad 31 über eine Verbindungsleitung 34 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 oder über eine Verbindungsleitung 36 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 zu verbinden. Mit anderen Worten: Der zweite Ausgangsanschluss 16 wird entweder mit dem ersten Eingangsanschluss 11 oder dem zweiten Eingangsanschluss 13 elektrisch verbunden.
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Vorzugsweise bilden die beiden Wechselschalter 21 und 22 eine einzige Umschalteinheit 20, wie dies in den 1A bis 1C dargestellt ist. Die einzige Umschalteinheit 20 ist vorzugsweise als Relais ausgebildet, die eine Erregerspule 23 für beide Wechselschalter 21 und 22 aufweist. Alternativ ist es denkbar, dass die beiden Wechselschalter 21 und 22 jeweils als eine separate Umschalteinheit ausgebildet sein können. Die beiden separaten Umschalteinheiten, die nicht dargestellt sind, können wiederum als Relais ausgebildet sein. Die Realisierung mit zwei separaten Relais hat den Vorteil, dass die beiden Eingangsanschlüsse 11 und 13 und die beiden Ausgangsanschlüsse 14 und 16 sowie der erste und zweite Strompfad 30 und 31 einen größeren Abstand zueinander aufweisen könnten. Dies kann gegenüber einem einzigen Relais, in dem beide Wechselschalter implementiert sind, zu einer einfacheren Leiterbahnführung auf einer Leiterplatte sowie zu einer besseren Isolation des ersten Strompfads 30 und des zweiten Strompfads 31 führen.
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1A zeigt die Wendestufe 10 im Normalbetrieb, wobei die jeweilige Stellung der Wechselschalter 21 und 22 einen Rechtslauf festlegen, während die 1B die Wendestufe 10 im Normalbetrieb zeiget, wobei die jeweilige Stellung der Wechselschalter 21 und 22 einen Linkslauf festlegen.
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In 1C ist ein denkbarer Fehlerzustand der Wendestufe 10 dargestellt, der beispielsweise durch einen verklebten Wechselschalter 21 verursacht worden ist. Die Schalterstellung gemäß 1C offenbart allerdings, dass trotz Fehlerzustand durch den Aufbau der Wendestufe 10 ein Kurzschluss zwischen dem ersten und zweiten Strompfad 30 und 31 verhindert wird.
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In 2 ist eine erste beispielhafte Schaltstufe 50 als weiteres Teilsystem einer mehrstufigen Endstufe dargestellt, die in dem in 5 gezeigten Motorschaltgerät 170 eingesetzt werden kann. Die Schaltstufe 50 weist einen ersten Eingangsanschluss 51 und einen ersten Ausgangsanschluss 54 auf, die jeweils einem ersten Strompfad zugeordnet sind.
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Die Schaltstufe 50 weist einen zweiten Eingangsanschluss 52 und einen zweiten Ausgangsanschluss 55 auf, die einem zweiten Strompfad 71 zugeordnet sind. In den zweiten Strompfad 71 ist ein Hybridschalter zum Durchschalten oder Sperren des Strompfades 71 geschaltet, wobei der Hybridschalter einen ersten elektromechanischen Schalter 61 und einen dazu parallel geschalteten Halbleiterschalter 90 aufweist. Der Halbleiterschalter 90 kann als Triac ausgebildet sein. In der 2 ist der erste elektromechanische Schalter symbolisch durch einen Schaltkontakt 61 dargestellt. Derartige Hybridschalter sind bekannt und dienen vorzugsweise dazu, Lichtbögen beim Schalten elektromechanischer Schalter zu unterdrücken. Die Schaltstufe 50 weist einen dritten Eingangsanschluss 53 und einen dritten Ausgangsanschluss 56 auf, die einem dritten Strompfad 72 zugeordnet sind. Dem dritten Strompfad 72 ist wiederum ein Hybridschalter zum Durchschalten oder Sperren des dritten Strompfades 72 geschaltet, wobei der Hybridschalter einen elektromechanischen Schalter, der in 2 symbolisch durch einen Schaltkontakt 62 dargestellt ist, und einen dazu parallel geschalteten Halbleiterschalter 91 aufweist. Der Halbleiterschalter 91 kann wiederum als Triac ausgebildet sein. Die Schaltstufe 50 weist in an sich bekannter Weise einen Übertrager 80 auf, der die Zündenergie für die beiden Halbleiterschalter 90 und 91 bereitstellt. Der Übertrager 80 kann mit einer internen oder externen Wechselspannungsquelle verbunden sein. Die Schaltstufe 50 ist insbesondere dafür vorgesehen ist, einen mittelbar oder unmittelbar an die Ausgangsanschlüsse 54-56 anschließbaren Drehstrommotor ein- oder ausschalten zu können. Die beiden elektromechanischen Schalter 61 und 62 können in einer einzigen Schalteinheit 60 implementiert sein. Die Schalteinheit 60 kann als Relais ausgebildet sein, welche eine Erregerspule 63 für beide Schalter 61 und 62 aufweist. Alternativ ist es denkbar, die beiden elektromechanischen Schalter, die symbolisch durch die Schalter 61 und 62 dargestellt sind, jeweils als separate Schalteinheit zu verwirklichen.
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In 3 ist eine zweite beispielhafte Schaltstufe 50' als weiteres Teilsystem einer mehrstufigen Endstufe dargestellt, die in dem in 5 gezeigten Motorschaltgerät 170 eingesetzt werden kann. Die Schaltstufe 50' unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Schallstufe 50 im Wesentlichen dadurch, dass in einen ersten Strompfad 70' und in einen zweiten Strompfad 71' jeweils ein elektromechanischer Schalter geschaltet ist, sodass in diesem Fall alle drei Strompfade 70' bis 72' zum Ein- oder Ausschalten eines Drehstrommotors beitragen. Die elektromechanischen Schalter sind in 3 symbolisch jeweils durch einen Schaltkontakt 102 bzw. 103 dargestellt, mit dem der erste Strompfad 70' und der zweite Strompfad 71' geöffnet oder geschlossen werden können. Gemäß 3 sind die beiden elektromechanischen Schalter 102 und 103 in einer einzigen Schalteinheit 100 implementiert. Die Schalteinheit 100 kann als Relais ausgebildet sein, welches in herkömmlicher Weise eine Erregerspule 101 aufweist. Im Übrigen unterscheiden sich die Schaltstufen 50 und 50' nicht. Mit der Schaltstufe 50' kann auch im Fehlerfall, beispielsweise bei einem defekten Schaltelement, ein angeschlossener Drehstrommotor sicher abgeschaltet werden. Um die Belastung der eingesetzten elektromechanischen Kontakte zu minimieren, ist vorzugsweise eine vorgegebene Schaltsequenz einzuhalten. Beispielsweise werden zunächst die Schaltkontakte 102 und 103 geschlossen. Anschließend schalten die Halbleiterschalter 90' und 91' den jeweiligen Strom ein, wobei anschließend die Schaltkontakte 61' und 62' geschlossen werden können, um die Verluste an den Halbleiterschaltern 90' und 91' zu minimieren. Das betriebsmäßige Abschalten eines an die Ausgangsanschlüsse 54'-56' anschließbaren Drehstrommotors sollte in umgekehrter Reihenfolge geschehen. Bei einer sicherheitsrelevanten Not-Abschaltung können gegebenenfalls alle elektromechanischen Kontakte auch gleichzeitig, d. h. ohne kontaktschonende Abschaltung mittels der Halbleiterschalter 90' und 91', geöffnet werden.
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In 4 ist eine besonders vorteilhafte beispielhafte Schaltstufe 110 gezeigt, die als weiteres Teilsystem einer mehrstufigen Endstufe in dem in 5 gezeigten Motorschaltgerät 170 eingesetzt werden kann.
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Die dreiphasige Schaltstufe 110 weist drei Eingangsanschlüsse 111 bis 113 und drei Ausgangsanschlüsse 114 bis 116 auf. Der Eingangsanschluss 111 und der Ausgangsanschluss 114 sind einem ersten Strompfad 117 der Schaltstufe 110 zugeordnet, der Eingangsanschluss 112 und der Ausgangsanschluss 115 sind einem zweiten Strompfad 118 zugeordnet, während der Eingangsanschluss 113 und der Ausgangsanschluss 116 einem dritten Strompfad 110 der Schaltstufe 110 zugeordnet sind. In jedem der Strompfade 117-119 ist jeweils ein elektromechanischer Schalter geschaltet, wobei die elektromechanischen Schalter in 4 symbolisch durch Schaltkontakte 122, 123 bzw. 124 dargestellt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 4 bilden die elektromechanischen Schalter 122-124 eine einzige Schalteinheit 120, die vorzugsweise als Relais 120 realisiert sein kann. Das Relais 120 weist in eine Erregerspule 121 für die drei Schaltkontakte 122 bis 124 auf. In zwei der drei Strompfade, im vorliegenden Beispiel sind das die die Strompfade 118 und 119, ist jeweils ein Hybridschalter geschaltet, der jeweils eine Parallelschaltung aus einem elektromechanischen Schalter und einem Halbleiterschalter aufweist. Der in den Strompfad 118 geschaltete Hybridschalter weist einen elektromechanischen Schalter 150 auf, der beispielsweise als Relais ausgebildet sein kann, welches neben einer Erregerspule 151 einen Schaltkontakt 152 aufweist. Der hierzu parallel geschaltete Halbleiterschalter 130 kann als Triac ausgebildet sein. Der in den weiteren Strompfad 119 geschaltete Hybridschalter weist einen elektromechanischen Schalter 160 auf, der als Relais ausgebildet sein kann, welches eine Erregerspule 161 und einen Schaltkontakt 162 aufweist. Angemerkt sei, dass, wie 4 zeigt, die beiden elektromechanischen Schalter 150 und 160 als separate Relais ausgebildet sind, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Weiterhin weist die Schaltstufe 110 zwei getrennte Übertrager 140 und 141 auf, die an eine externe oder interne Wechselstromquelle angeschlossen sein können und Zündenergie für den Halbleiterschalter 131 bzw. den Halbleiterschalter 130 bereitstellen.
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Die in 4 gezeigte Schaltstufe 110 zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Ausgangsanschlüsse 114 bis 116 im Aus-Zustand potenzialfrei sind, sodass keine Leckströme bzw. Restströme durch die Halbleiterschalter 130 und 131 fließen können. Zudem kann bei ausreichend großen Kontaktabständen der Schaltkontakte 122, 123 und 124 eine elektrische Trennfunktion realisiert werden. Dank der separaten Übertrager 140 und 141 können die Halbleiterschalter 130 bzw. 131 jeweils getrennt zu optimalen Zeitpunkten geschaltet werden. Optimale Zeitpunkte hängen unter anderem von der konkreten Auswahl der Halbleiterschalter 130 und 131 sowie von den zu erwartenden Netz- oder Lastbedingungen ab. Optimaler Weise werden die Halbleiterschalter 130 und 131 kurz nach dem Spannungsnulldurchgang eingeschaltet und kurz vor dem Stromnulldurchgang oder bei einer stark induktiven Last kurz vor dem Spannungsnulldurchgang ausgeschaltet, um auf diese Weise das Sperrverhalten optimal ausnutzen zu können.
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Durch die unabhängig voneinander steuerbaren elektromechanischen Kontakte 152 und 162 der Relais 150 und 160 können beim Einschalten der Schaltstufe 110 die Kontakte zu einem optimalen Zeitpunkt geschlossen werden, sodass etwaiges Kontaktprellen sich nicht nachteilig auf die Lebensdauer der Relais 150 und 160 auswirkt. Um dies zu erreichen, sollten die Schaltkontakte 152 und 162 jeweils in der Nähe des Stromnulldurchgangs zugeschaltet werden; denn zu diesem Zeitpunkt fließt der Strom über die jeweiligen Halbleiterschalter 130 bzw. 131. Ein Öffnen der Schaltkontakte 152 und 162 sollte kurz nach dem Stromnulldurchgang erfolgen, damit der Strom vom jeweiligen elektromechanischen Kontakt auf den jeweiligen Halbleiterschalter optimal kommutieren kann.
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In 5 ist das beispielhafte Motorschaltgerät 170 als Blockschaltbild gezeigt, in dessen Hauptstrompfaden eine mehrstufige Endstufe implementiert ist, welche die in 1A und 1B gezeigte Wendestufe 10 und beispielsweise die in 4 gezeigte Schaltstufe 110 aufweist. In diesem Fall gehören die Strompfade 30 und 117 zu einem ersten Hauptstrompfad, die Strompfade 32 und 119 zu einem zweiten Hauptstrompfad und die Strompfade 31 und 119 zu einem dritten Hauptstrompfad des Motorschaltgeräts 170.
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Obwohl die Reihenfolge der Anordnung der Wendestufe 10 und der Schaltstufe 110 grundsätzlich unerheblich ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Wendestufe 10 eingangsseitig und die Schaltstufe 110 ausgangsseitig des Motorschaltgeräts 170 angeordnet. Auf diese Weise sind die Eingangsanschlüsse 11, 12 und 13 der in 1A gezeigten Wendestufe 10 den Eingangsanschlüssen 171, 172 und 173 des Motorschaltgeräts 170 zugeordnet, wie dies in 5 dargestellt ist. An die Eingangsanschlüsse 171 bis 173 kann jeweils eine Phase des Drehstromnetzes 200 angeschlossen werden. Bei der beispielhaften Anschaltung ist der Eingangsanschluss 171 an der Phase L1, der Eingangsanschluss 172 an der Phase L2 und der Eingangsanschluss 173 an der Phase L3 des Drehstromnetzes 200 angeschlossen. In Reihe mit der Wendestufe 10 ist die Schaltstufe 110 geschaltet wobei die Ausgangsanschlüsse 114 bis 116 der Schaltstufe 110 jeweils einem Ausgangsanschluss 174, 175 bzw. 176 des Motorschaltgeräts 70 zugeordnet sind. An die Ausgangsanschlüsse 174 bis 176, die auch als T1-, T2- und T3-Anschlüsse bekannt sind, kann der Drehstrommotor 40 angeschlossen sein. Die besondere Anordnung der Wendestufe 10 und der Schaltstufe 110 hat den Vorteil, dass Strommessungen in unmittelbarer Nähe der Ausgangsanschlüsse 174 bis 176 erfolgen können.
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Um Motormanagementfunktionen in dem Motorschaltgerät 170 integrieren zu können, ist eine Steuereinheit 180 vorgesehen, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein kann. Die Steuereinheit 180 ist unter anderem dazu ausgebildet, die am Ausgang des Motorschaltgeräts 170 fließenden Ausgangsströme zu messen. Hierzu können die Ausgangsströme I1, I2 und I3 direkt der Steuereinheit 180 zugeführt werden, die die Ausgangsströme dann auch misst. Zweckmäßigerweise werden jedoch in die jeweiligen Strompfade des Motorschaltgeräts 170 Shuntwiderstände oder Stromwandler geschaltet, die zwischen den Ausgangsanschluss 114 der Schaltstufe 10 und dem Ausgangsanschluss 174 des Motorschaltgerätes 170, bzw. zwischen dem Ausgangsanschluss 115 der Schaltstufe 110 und dem Ausgangsanschluss 175 des Motorschalters 170 bzw. zwischen dem Ausgangsanschluss 116 der Schaltstufe 110 und im Ausgangsanschluss 176 des Motorschalters 170 geschaltet sind. In diesem Fall werden der Steuereinheit 180 jeweils Ausgangsspannungen, die den jeweiligen Ausgangsströmen I1 bis I3 proportional sind, zugeführt. Darüber hinaus können der Steuereinheit 180 Eingangsspannungen U1, U2 und U3 zugeführt werden, die entweder als Leiter-zu-Leiter-Spannungen oder als Leiter-zu-Sternpunkt oder Leiter-zu-Neutralleiter gemessen werden. Beim vorliegenden Beispiel werden Leiter-zu-Neutralleiter-Spannungen gemessen. Die Leiter-zu-Neutralleiter-Spannungen können beispielsweise jeweils mittels eines Spannungswandler 190, 191 bzw. 192 auf die Spannungen U1, U2 und U3 heruntertransformiert und an die Steuereinheit 180 angelegt werden.
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Wie durch die beiden gestrichelt dargestellten Linien angedeutet, ist die Steuereinheit 180 zum Ansteuern der dreiphasigen Wendestufe 10 und der dreiphasigen Schaltstufe 110 ausgebildet, wobei die Steuereinheit 180 die dreiphasige Wendestufe 10 derart ansteuert, dass entweder der erste Wechselschalter 21 den ersten Strompfad 30 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 und der zweite Wechselschalter 22 den zweiten Strompfad 31 mit den zweiten Eingangsanschluss 13 verbindet, oder der erste Wechselschalter 21 den ersten Strompfad 30 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 und der zweite Wechselschalter 22 den zweiten Strompfad 31 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 verbindet.
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Ferner ist die Steuereinheit 180 dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf die gemessenen Ströme I1, I2 und I3 und die gemessenen Spannungen U1, U2 und U3 die Schaltkontakte 21 und 22 sowie die elektromechanischen Schaltkontakte und die Halbleiterschalter der Schaltstufe 110 zu geeigneten Zeitpunkten anzusteuern.
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Mittels der am Ausgang der Wendestufe 10 gemessenen Spannungen, die auch bei laufendem Drehstrommotor 40 gemessen werden können, kann die Steuereinheit 180 eine defekte Wendestufe 10 erkennen. Eine fehlerhafte Wendestufe 10 wird beispielsweise erkannt, wenn U1=U3. Die Steuereinheit 180 ist nunmehr dazu ausgebildet, dass sie unter Ansprechen auf eine defekte Wendestufe 10, je nach Betriebszustand, d.h. laufender oder stehender Motor 40, die Schaltstufe 110 derart ansteuert, dass der Motor 40 abgeschaltet oder ein Einschalten des Motors 40 verhindert wird.
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Eine defekte Schaltstufe 110 kann durch sequentielles Einschalten der Relais 120, 150 und 160 und der Halbleiterschalter 130 und 131 und durch das Überwachen der Ausgangsströme I1, I2 und I3 erkannt werden. Wird zum Beispiel beim Einschaltvorgang der Schaltstufe 110 ein unzulässiger Ausgangsstrom I2 gemessen, so erkennt die Steuereinheit 180 anhand des Ausgangsstroms I2 eine fehlerhafte Schaltstufe 110. Unter Ansprechen auf den unzulässigen Ausgangsstrom I2 bricht die Steuereinheit 180 den Einschaltvorgang ab.
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Dank der Messung der Ausgangsströme I1 bis I3 des Motorschaltgeräts 170 können diese für eine Motorüberlasterkennung in der Steuereinheit 180 ausgewertet werden. Dank des gemeinsamen Messens und Auswertens der Ausgangsströme I1, I2 und I3 und der Eingangsspannungen U1, U2 und U3 können entsprechende Leistungsanalysen von der Steuereinheit 180 berechnet oder durchgeführt werden.
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Nachfolgend werden einige der Aspekte der Erfindung zusammengefasst.
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Es ist eine dreiphasige Wendestufe 10 zur Festlegung der Drehrichtung eines Drehstrommotors 40 vorgesehen, die folgende Merkmale aufweist:
- einen ersten Eingangsanschluss 11,
- einen zweiten Eingangsanschluss 13,
- einen dritten Eingangsanschluss 12,
- einen ersten Strompfad 30, der ausgangsseitig mit einem ersten Ausgangsanschluss 14 verbunden ist,
- einen zweiten Strompfad 31, der ausgangsseitig mit einem zweiten Ausgangsanschluss 16 verbunden ist,
- einen dritten Strompfad 32, der ausgangsseitig mit einem dritten Ausgangsanschluss 15 verbunden ist,
- genau zwei Wechselschalter 21, 22, nämlich
- einen ersten Wechselschalter 21, der dazu ausgebildet ist, den ersten Strompfad 30 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 oder dem zweiten Eingangsanschluss 13 zu verbinden, und einen zweiten Wechselschalter 22, der dazu ausgebildet ist, den zweiten Strompfad 31 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 oder dem ersten Eingangsanschluss 11 zu verbinden.
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Bei der dreiphasigen Wendestufe 10 kann der erste und zweite Wechselschalter 21, 22 jeweils als eine separate Umschalteinheit 20 oder als eine einzige Umschalteinheit ausgebildet sein. Die Umschalteinheit 20 oder die getrennten Umschalteinheiten sind vorzugsweise jeweils als Relais ausgebildet.
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Ferner ist ein Schaltgerät 170 zum Schalten eines Drehstrommotors 40 vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweist:
- drei Eingangsanschlüsse 171-173 zum Anschließen des Schaltgeräts 170 an ein Drehstromnetz 200,
- drei Ausgangsanschlüsse 174-176 zum Anschließen eines Drehstrommotors 40,
- eine dreiphasige Wendestufe 10 nach Anspruch 1 oder 2,
- eine elektrisch mit der Wendestufe 10 verbundene dreiphasige Schaltstufe 50 oder 50' oder 110, die zum Ein- und Ausschalten eines an das Schaltgerät 50 oder 50' oder 110 anschaltbaren Drehstrommotors 40 ausgebildet ist, und eine Steuereinheit 180, die zum Ansteuern der dreiphasigen Wendestufe 10 und der dreiphasigen Schaltstufe 50 oder 50' oder 110 ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit 180 die dreiphasige Wendestufe 10 derart ansteuert, dass entweder der erste Wechselschalter 21 den ersten Strompfad 30 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 und der zweite Wechselschalter 22 den zweiten Strompfad 31 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 verbindet, oder
- der erste Wechselschalter 21 den ersten Strompfad 30 mit dem zweiten Eingangsanschluss 13 und der zweite Wechselschalter 22 den zweiten Strompfad 31 mit dem ersten Eingangsanschluss 11 verbindet.
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Die dreiphasige Schaltstufe 50 oder 50' oder 110 kann drei Strompfade 70-72 bzw. 70'-72' bzw. 117-119 aufweisen, wobei in mindestens zwei der drei Strompfaden 71, 72 bzw. 71', 72' bzw. 118, 119 jeweils ein Hybridschalter 61, 90, 62, 91 bzw. 61', 90', 62', 91' bzw. 130, 151, 131, 161 zum Durchschalten oder Sperren des jeweiligen Strompfads geschaltet ist, wobei die Hybridschalter 61, 90 und 62, 91 jeweils einen ersten elektromechanischen Schalter 61 bzw. 62, die Hybridschalter 61', 90' und 62', 91' jeweils einen ersten elektromechanischen Schalter 61' bzw. 62', die Hybridschalter 130, 151 und 131, 161 jeweils einen ersten elektromechanischen Schalter 151 bzw. 161 aufweisen, wobei die Steuereinheit 180 dazu ausgebildet ist, die Hybridschalter in vorbestimmter Weise anzusteuern.
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Die beiden ersten elektromechanischen Schalter 61 und 62 können eine einzige Schalteinheit 60 bilden und die beiden ersten elektromechanischen Schalter 61' und 62' können eine einzige Schalteinheit 60' bilden, während die beiden ersten elektromechanischen Schalter 151 und 161 zwei getrennte Schalteinheiten 150 und 160 bilden können. Die Schalteinheiten können Relais sein.
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Vorzugsweise können in wenigstens zwei der drei Strompfade 70', 71' der Schaltstufe 50' und in wenigstens zwei der drei Strompfade 117-119 der Schaltstufe 110 jeweils ein zweiter elektromechanischer Schalter 102, 103 bzw. 122-124 geschaltet sein, wobei die Steuereinheit 180 dazu ausgebildet sein kann, die zweiten elektromechanischen Schalter zum Ein- oder Ausschalten eines angeschlossenen Drehstrommotors 40 anzusteuern.
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Die zweiten elektromechanischen Schalter 102, 103 und die zweiten elektromechanischen Schalter 122-124 können jeweils eine einzige Schalteinheit 100 bzw. 120 bilden.
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Vorzugsweise ist die dreiphasige Wendestufe 10 an den drei Eingangsanschlüssen 171-173 des Schaltgeräts 170 und die dreiphasige Schaltstufe 50 oder 50' oder 110 zwischen der dreiphasigen Wendestufe 10 und den drei Ausgangsanschlüssen 174-176 des Schaltgeräts 170 angeschlossen, wobei die Steuereinheit 180 elektrisch mit dem ersten, zweiten und dritten Ausgangsanschluss 14-16 der Wendestufe 10 verbunden und dazu ausgebildet sein kann, die Spannungen jeweils zwischen dem ersten, zweiten, und dritten Ausgangsanschluss 14-16 der Wendestufe 10 zu messen und zu überwachen, wobei
die Steuereinheit 180 ferner dazu ausgebildet sein kann, unter Ansprechen auf die gemessenen Spannungen eine Fehlfunktion der Wendestufe 10 zu erkennen und unter Ansprechen auf eine erkannte Fehlfunktion der Wendestufe einen angeschlossenen Drehstrommotor entweder abzuschalten oder ein Einschalten des Drehstrommotors 40 zu verhindern.
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Die Steuereinheit 180 kann elektrisch mit den drei Ausgangsanschlüssen 174-176 des Schaltgeräts 170 verbunden und dazu ausgebildet sein, die Ausgangsströme 11-13 des Schaltgeräts 170 zu messen und zu überwachen.
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Alternativ kann die dreiphasige Schaltstufe 50 oder 50' oder 110 an den drei Eingangsanschlüssen 171-173 des Schaltgeräts 170 und die dreiphasige Wendestufe 10 zwischen der dreiphasigen Schaltstufe 50 oder 50' oder 110 und den drei Ausgangsanschlüssen 174-176 des Schaltgeräts angeschlossen sein, wobei
die Steuereinheit 180 elektrisch mit den drei Ausgangsanschlüssen 174 bis 176 des Schaltgeräts verbunden und dazu ausgebildet sein kann, die Ausgangsströme des Schaltgeräts zu messen und zu überwachen, wobei
die Steuereinheit 180 ferner dazu ausgebildet sein kann, unter Ansprechen auf die gemessenen Ausgangsströme des Schaltgeräts eine Fehlfunktion der Wendestufe 10 zu erkennen.
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Die Steuereinheit 180 kann elektrisch mit dem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss 11-13 der Wendestufe verbunden und dazu ausgebildet sein, die Spannungen an den Eingangsanschlüssen der Wendestufe 10 zu messen und zu überwachen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- dreiphasige Wendestufe
- 11
- erster Eingangsanschluss
- 12
- dritter Eingangsanschluss
- 13
- zweiter Eingangsanschluss
- 14
- erster Ausgangsanschluss
- 15
- dritter Ausgangsanschluss
- 16
- zweiter Ausgangsanschluss
- 20
- Umschalteinheit, insbesondere Relais mit zwei Wechselkontakten
- 21
- Wechselschalter
- 22
- Wechselschalter
- 23
- Erregerspule
- 30
- erster Strompfad
- 31
- zweiter Strompfad
- 32
- dritter Strompfad
- 33-36
- Verbindungsleitungen
- 40
- Drehstrommotor
- 50
- Schaltstufe
- 51-53
- Eingangsanschlüsse
- 54-56
- Ausgangsanschlüsse
- 60
- Schalteinheit, insbesondere Relais mit zwei Schaltkontakten
- 61-62
- Schaltkontakte
- 63
- Erregerspule
- 70-72
- erster, zweiter und dritter Strompfad
- 90,91
- Halbleiterschalter, insbesondere Triacs
- 80
- Transformator zur Bereitstellung der Zündenergie
- 50'
- alternative Schaltstufe
- 51'-53'
- Eingangsanschlüsse
- 54'-56'
- Ausgangsanschlüsse
- 60'
- Schalteinheit, insbesondere Relais mit zwei Schaltkontakten
- 61'-62'
- elektromechanische Schalter
- 63'
- Erregerspule
- 70'-72'
- erster, zweiter und dritter Strompfad
- 90',91'
- Halbleiterschalter, insbesondere Triacs
- 80'
- Transformator zur Bereitstellung der Zündenergie
- 100
- Schalteinheit, insbesondere Relais mit zwei Schaltern
- 101
- Erregerspule
- 102,103
- Schalter
- 110
- alternative Schaltstufe
- 111-113
- Eingangsanschlüsse
- 114-116
- Ausgangsanschlüsse
- 117-119
- Strompfade
- 120
- Schalteinheit, insbesondere Relais mit drei Schaltkontakten
- 121
- Erregerspule
- 122-124
- Schaltkontakte
- 130, 131
- Halbleiterschalter, insbesondere Triacs
- 140, 141
- Transformatoren zum Bereitstellen einer Zündenergie
- 150
- Schalteinheit, insbesondere Relais
- 151
- Erregerspule
- 152
- Schaltkontakt
- 160
- Schalteinheit, insbesondere Relais
- 161
- Erregerspule
- 162
- Schaltkontakt
- 170
- Schaltgerät, insbesondere Motorschaltgerät
- 171-173
- Eingangsanschlüsse des Schaltgeräts
- 174-176
- Ausgangsanschlüsse des Schaltgeräts
- 180
- Steuereinheit, insbesondere Mikrocontroller
- 190-192
- Spannungswandler
- 200
- Stromnetz, insbesondere dreiphasiges Niederspannungsnetz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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