裝置的設備內(nèi)部能量供給的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠連接三相供電網(wǎng)絡的裝置。該裝置尤其用于電機保護或者線路保護裝置。在此，通過該裝置實現(xiàn)了對連接在該裝置下游的用戶，例如電機的能量供給。如果例如存在三相的系統(tǒng)，那么通過該裝置對通過供給網(wǎng)絡的三個相位LI，L2, L3實現(xiàn)的至連接在下游的用戶的能量流進行監(jiān)控。為了分析通過相位實現(xiàn)的能量流，裝置包括電子評估單元。在存在苛刻的狀態(tài)時，裝置切斷至連接在下游的用戶的能量流。尤其是在工業(yè)自動化技術的領域中使用這樣的裝置，例如功率開關。在這種類型的裝置中，對設備內(nèi)部的電子元件(例如電子評估單元)的能量供給是必要的。
【背景技術】
[0002]設備內(nèi)部的能量供給可以例如通過變流器實現(xiàn)。該變流器在裝置的初級導體中將AC電流轉(zhuǎn)換成次級電流，其能夠用于能量供給和電流檢測。借此盡管允許電流驅(qū)動的、I相位能量供給，然而在DC驅(qū)動、緊湊的構造和低的成本水平方面，該原理是有缺陷的。
[0003]對此可替代的是，設備內(nèi)部的能量供給通過輔助電壓實現(xiàn)。在此，必要的電壓外部地例如通過接線柱供應，通過連接在上游的網(wǎng)絡部分匹配并且之后輸送給電子評估裝置。借此盡管實現(xiàn)了在緊湊構造的情況下的AC和DC驅(qū)動，然而該原理在電流檢測和低成本水平方面具有缺陷。受限于不同的設施中的最顯著不同的電壓，還要求不同的網(wǎng)絡部分設計方案。此外，在使用者方面還產(chǎn)生額外的花費，因為需要附加的能量供給線路并且無需連接至該裝置。
[0004]在能量采集的領域中，具有上游變化器的單相網(wǎng)絡部分同樣是已知的，其用于設備內(nèi)部的能量供給。通過上游變換器能夠?qū)⒆钚‰妷恨D(zhuǎn)換成幾伏特的可評估電子器件電壓。該網(wǎng)絡部分的缺陷尤其是缺少在設備內(nèi)部的初級側(cè)和次級側(cè)之間的完全的電隔離。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于裝置的改善的設備內(nèi)部的能量供給，在該裝置上能夠連接三相供電網(wǎng)絡。尤其應該是通過該裝置提供電流驅(qū)動的能量供給。在此，優(yōu)選地應該在裝置的初級側(cè)和次級側(cè)，就是在相位L1，L2，L3和電子評估單元之間存在電隔離。優(yōu)選的是，該裝置還允許過流斷開。裝置的設備內(nèi)部的能量供給可以優(yōu)選不僅在AC運行(例如單相網(wǎng)絡和交流網(wǎng)絡)中實現(xiàn)，而且也在DC運行(例如直流網(wǎng)絡)中實現(xiàn)。設備內(nèi)部的能量供給優(yōu)選地能夠通過緊湊的構造和/或通過較低的成本水平實施。
[0006]該目的中的至少一個通過根據(jù)權利要求1的裝置實現(xiàn)，也就是通過這樣一種裝置實現(xiàn)，在該裝置上能夠連接三相供電網(wǎng)絡，其中，裝置包括:第三電容器，通過第三電容器實現(xiàn)對裝置的設備內(nèi)部的能量供給；次級側(cè)線圈；二極管和每個相位；線路以及用于能量傳輸?shù)碾娐?，其中，次級?cè)線圈通過二極管與第三電容器并聯(lián)連接，其中，電路包括:測量電阻；第一和第二電容器；自導通的場效應晶體管；和與次級側(cè)線圈電隔離的第一和第二初級側(cè)線圈，其中，電路這樣地設計，即
[0007]-測量電阻處于線路中，從而使得輸入電壓Ue通過測量電阻下降，
[0008]-第一電容器與測量電阻并聯(lián)連接，
[0009]-第一初級側(cè)線圈與自導通的場效應晶體管的串聯(lián)電路與第一電容器并聯(lián)連接，
[0010]-在線路的加電狀態(tài)中，由第一初級線圈實現(xiàn)了對第二初級側(cè)線圈和次級側(cè)線圈的能量傳輸，
[0011]-第二電容器與第二初級側(cè)線圈并聯(lián)連接，
[0012]-第二電容器在輸出側(cè)與自導通的場效應晶體管的源極接口連接，
[0013]-自導通的場效應晶體管的柵極接口輸入側(cè)地連接至第二電容器，從而在線路的加電狀態(tài)中脈沖地控制自導通的場效應晶體管。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)選設計方案是從屬權利要求2至9的內(nèi)容。
[0015]裝置尤其用于電機和/或功率保護。通過該裝置，供電網(wǎng)絡的三個相位(LI，L2,L3)可以被引導。為了連接這三個相位，裝置的每個相位都優(yōu)選地包括輸入側(cè)和輸出側(cè)的連接件。在此，相應的輸入側(cè)連接件設備內(nèi)部地通過線路與所屬的輸出側(cè)連接件連接。裝置因此為了每個待連接的相位(L1，L2，L3)具有一個線路。三個線路分別具有一個電路。電路相應的包括測量電阻，其處于所屬的線路中。在線路的加電狀態(tài)中，線路電流通過測量電阻流動。通過處于線路中的測量電阻，輸入電壓叫取決于存在的導體電流下降。
[0016]裝置具有初級側(cè)，通過該初級側(cè)實現(xiàn)對裝置的次級側(cè)的能量供給。初級側(cè)與線路導電連接。次級側(cè)與次級側(cè)線圈導電連接。從初級側(cè)到次級側(cè)的能量供給通過第一初級側(cè)線圈實現(xiàn)，其通過至少一個線圈芯與次級側(cè)線圈耦合連接，從而由此能夠?qū)崿F(xiàn)從第一初級側(cè)線圈至次級側(cè)線圈的能量傳輸。此外，具有至少一個線圈芯的第一初級側(cè)線圈與第二初級側(cè)線圈耦合連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)從第一初級側(cè)線圈至第二初級側(cè)線圈的能量傳輸。
[0017]在該裝置中，為了從初級側(cè)向次級側(cè)進行能量傳輸，共同的線圈芯被用于多個線路。第一和第二初級側(cè)線圈以及次級側(cè)線圈也許在此纏繞在共同的線圈芯上。次級側(cè)線圈僅僅次級側(cè)地與線圈芯耦合連接。該次級側(cè)線圈通過二極管與第三電容器連接并且能夠?qū)ζ溥M行充電。
[0018]同樣可以考慮的是，各個電路的第一和第二初級側(cè)線圈相應地具有單獨的線圈芯。每個線路進而每個電路存在一個線圈芯。第一初級側(cè)線圈、第二初級側(cè)線圈和次級側(cè)線圈纏繞相應的線圈芯。裝置因此為每個線路具有第一和第二初級側(cè)線圈和次級側(cè)線圈，其圍繞共同的線圈芯纏繞。次級側(cè)線圈相應地通過二極管與第三電容器連接，從而使得第三電容器通過次級側(cè)線圈輸送能量。
[0019]從初級側(cè)至次級側(cè)的能量傳輸由第一初級側(cè)線圈通過線圈芯至次級側(cè)線圈地實現(xiàn)。次級側(cè)相對于初級側(cè)是電隔離的。此外，線路以及電路的初級側(cè)部分彼此電隔離。
[0020]在存在導體電流的情況中，通過第一初級側(cè)線圈將能量傳輸?shù)降诙跫墏?cè)線圈中。通過在第二線圈中感應出的電流對第二電容器進行充電。此外，通過第二初級側(cè)線圈實現(xiàn)了借助于自導通的場效應晶體管的柵極接口對該晶體管的脈沖控制。通過對自導通的晶體管的脈沖控制使得電路進入振蕩，從而在次級側(cè)對電容器進行充電。
[0021]通過該電路構造實現(xiàn)了，即在導體的加電狀態(tài)中，通過第二電容器下降的輸出電壓Ua大于輸入電壓U Eo
[0022]通過第三電容器提供設備內(nèi)部的能量供給。通過第三電容器尤其為裝置的電子評估單元提供能量。電子評估單元尤其用于檢測過載電流和/或檢測電機和/或線路的過載。
[0023]第三電容器此外用于平滑通過次級側(cè)線圈提供的能量以及用于對設備內(nèi)部的能量供給進行緩沖。
[0024]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的設計方案中，電路包括自截止的場效應晶體管，該自截止的場效應晶體管與自導通的場效應晶體管并聯(lián)，其中，自截止的場效應晶體管的柵極接口輸入側(cè)地連接至第二電容器，從而在線路的加電狀態(tài)中脈沖地控制自截止的場效應晶體管。通過將自截止的場效應晶體管與自導通的場效應晶體管并聯(lián)連接，能夠提高能量供給的效率。相應的場效應晶體管同樣設計成M0SFET。
[0025]二極管和次級側(cè)線圈以及第三電容器與裝置的初級側(cè)電隔離，該初級側(cè)包括自導通的和自截止的場效應晶體管，第一和第二電容器，第一和第二初級側(cè)線圈和測量電阻。
[0026]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，裝置為每個線路包括一個初級側(cè)線圈和一個二極管，其中第三電容器輸入側(cè)地相應與二極管連接并且輸出側(cè)地相應與次級側(cè)線圈的未引導至二極管的線圈接口連接。
[0027]在三相系統(tǒng)中，裝置包括三個線路，其相應地具有電路。從初級側(cè)向次級側(cè)的能量傳輸通過第一初級側(cè)線圈至所屬的次級側(cè)線圈實現(xiàn)。三個次級側(cè)線圈分別通過二極管與第三電容器連接。第三電容器因此與三個次級側(cè)線圈的二極管連接并進而與三個二極管輸入側(cè)地連接。第三電容器尤其在輸入側(cè)相應地與相應的電路的二極管的負極連接。
[0028]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，第一初級側(cè)線圈的電感小于第二初級側(cè)線圈的電感。第二初級側(cè)線圈的電感優(yōu)選在大約I μ H至10 μ H之間。
[0029]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，第一初級側(cè)線圈的電感小于次級側(cè)線圈的電感。次級側(cè)線圈的電感優(yōu)選在大約5mH至50mH之間。
[0030]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，第二初級側(cè)線圈的電感近似于次級側(cè)線圈的電感。次級側(cè)線圈的電感優(yōu)選在大約5mH至50mH之間。
[0031]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，第一電容器的電容大于第二電容器的電容。第一電容器的電容優(yōu)選大約在IyF至10yF之間。
[0032]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選設計方案中，第一電容器的電容近似于第三電容器的電容。第三