[發明專利]用于單相電機和三相電機的開關設備

有效

• 申請號: 201380044487.7
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104584356B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 迪爾克·赫茲;馬爾科·舍嫩伯格;埃萊娜·施托伊爾;斯特凡·齊茨勒
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02H7/09
• 分類號: H02H7/09;G01R29/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,李慧

技術領域

本發明涉及一種開關設備，借助該開關設備不僅可以控制單相電機也可以控制三相電機，以及涉及一種開關設備的方法。

背景技術

在工業自動化技術的領域中，電負載(例如電機)為了能量供給而連接至供電網。供電網尤其是低壓電網。

通常在歐洲的低壓電網中應用的電壓為230伏特的星形電壓的額定值。為了對電負載進行控制，對電負載的能量供給通過開關設備來執行，從而借助該開關設備能夠控制該負載。開關設備因此在輸入側與供電網連接并且在輸出側與電負載連接。在電機的情況中，這種類型的開關設備通常是電機啟動器。

如果供電網是三相交流電網并且用戶是三相電機，那么在用戶上施加三相交流電。三相交流電通過開關設備，尤其是通過其三個導電路徑引導至用戶，從而在開關設備上存在三相運行。在三相交流電的情況中，在合乎規定的運行中存在相同頻率的三個單獨的交流電流或者交流電壓，其彼此具有固定的120°的相移。交流電流是這樣的電流，該電流使其方向(極性)規律重復地變化，并且在正的和負的瞬時值的情況中這樣進行補充，即電流在時間平均上為零。

如果用戶是單相電機，那么三相交流電網的一個相通常通過開關設備的各個電流路徑引導至單相電機。在開關設備處存在單相運行。

在用于電機的或者非電機的負載的電子開關設備的情況中優選的是，能夠識別出例如相故障、相過載、相非對稱性的不同的網絡故障，以在該種情況中斷開負載并且向使用者報告該錯誤。這樣的錯誤可以是各個、多個或者全部的三個相的缺失。也要一同考慮對各個或者多個電機導線的中斷的識別。

為了測定這樣的網絡故障、不對稱性和過載情況，通常由中間連接的開關設備來檢測和評估各個相的電壓值和電流值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于單相電機和三相電機的廉價的開關設備，其在三相運行中能夠識別每個單獨的相的故障，以及在單相運行中能夠識別相故障。此外優選的是，該開關設備不僅對于三相運行而且對于單相運行都允許在連接的相方面進行相過載識別。此外，開關設備優選地識別相不對稱性和/或在三相運行中識別出兩個任意相的故障和/或所有三個相的故障。

該目的通過根據權利要求1的裝置實現，也就是通過用于單相電機和三相電機的開關設備實現，其中，開關設備包括處理單元和第一、第二和第三電流路徑，其中，第一和第三電流路徑分別包括電流互感器，其中，處理單元能借助電流互感器檢測所述第一電流路徑的電流I₁和第三電流路徑的電流I₃，其中，處理單元這樣地設計，即處理單元檢測第一和第三電流路徑的電流I₁，I₃，并且通過在第一和第三電流路徑的檢測的電流I₁，I₃之間的相移確定開關設備的當前運行類型，并且該目的通過根據權利要求8所述的方法實現，也就是通過用于單相電機和三相電機的開關設備的方法實現，其中開關設備包括處理單元和第一、第二和第三電流路徑，其中，第一和第三電流路徑分別包括電流互感器，其中，處理單元能借助電流互感器檢測第一電流路徑的電流I₁和第三電流路徑的電流I₃，其中，處理單元為了確定開關設備的當前運行類型而執行以下步驟：

-檢測第一和第三電流路徑的電流I₁，I₃，

-根據第一和第三電流路徑的電流I₁，I₃來測定表征在第一和第三電流路徑的電流I₁，I₃之間的相移的值，

-通過評估表征在第一和第三電流路徑的檢測的電流I₁，I₃之間的相移的測定的值來確定開關設備的當前運行類型。

本發明的優選的改進方案在從屬權利要求2至7以及9至15中給出。

通過開關設備或者可以引導對單相電機的能量供給，從而作為開關設備的運行類型而存在單相運行。在此，例如用于對單相電機進行能量供給的第一、第二和第三電流路徑串聯連接。對此可替換的是，對三相電機的能量供給可以通過該開關設備引導，從而作為開關設備的運行類型而存在三相運行。在此，第一、第二和第三電流路徑分別與三相電機和供電網的一個相連接。

開關設備優選地在第二電流路徑中不包括電流互感器。優選的是僅僅開關設備的第一和第三電流路徑分別包括一個電流互感器。優選的是，開關設備的第一和第三電流路徑分別僅僅具有一個電流互感器。