用于控制连接在下游的电机的能量供给的开关设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关设备以及用于开关设备的方法。根据本发明的开关设备特别地应用于工业自动化技术的范围内。特别地，该开关设备是电机启动器。
【背景技术】
[0002]借助开关设备能够控制连接在开关设备下游的电机。为此，通过开关设备为连接在开关设备下游的电机实施能量供给，从而使电机与供电网连接。特别地，供电网是工业设施的低压电网(例如三相的、400伏特、50赫兹)。
[0003]为了控制连接在下游的电机的能量供给，开关设备包括控制单元和第一电流路径。通过第一电流路径，将供电网的第一相引向连接在下游的电机。该第一电流路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联。控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号并由此控制开关的所期望的开关状态。特别地，第一和第二开关是常开触头，其在存在控制单元的接通信号时保持闭合的开关状态。如果切断第一或第二开关的接通信号，那么开关基于复位力(例如作用到开关的触点上的弹簧力)而自动地采取断开状态。特别地，此类开关是继电器。在存在控制单元的接通信号时，半导体开关优选地采取导电的状态。
[0004]开关设备包括供电接头，通过该供电接头，控制单元能够获得用于接通信号的能量。通常，分散的电源借助导线与开关设备的供电接头连接，从而在开关设备的有效运行时通过供电接头来施加供电电压。开关设备通过供电接头获得对于接通信号来说必需的能量。优选地，开关设备的所有在设备内部的能量供给都通过开关设备的供电接头来获得。
[0005]优选地应用开关设备，以接通和断开三相电机和单相交流电机并且防止电机过载。优选地，开关设备同样能够应用在安全应用中。在这种情况中，必须保障安全地断开电机。
[0006]在具有紧急断开连接在开关设备下游的电机的功能的开关设备中，可行的断开原理是，借助中间连接在电源和供电接头之间的供电线路中的开关设备(例如紧急停机开关设备)来切断开关设备的供电电压。由功能所决定，由于断开供电电压，开关设备的机电开关自动地进入到断开状态中(即开关是断开的)。以这种方式，在断开供电电压时切断了通过开关设备引向电机的能量输送，从而使得电机安全地断开。通过断开电源并自动地断开开关，在开关处形成开断电弧，其导致了在开关处的强烈磨损，从而使得开关设备中的这种操作循环的数量通常是受限的。
【发明内容】
[0007]本发明的基于以下目的，提供一种开关设备，其特别地在基于切断在供电接头处的供电电压的开关过程方面具有增多的操作循环数量。特别地，该开关设备应该保障安全地断开连接在开关设备下游的电机。
[0008]该目的通过根据权利要求1所述的装置来实现，即通过一种开关设备来实现，其具有控制单元、供电接头和第一电流路径，第一电流路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联，其中，控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号，其中，第一和第二开关在存在接通信号时保持闭合的开关状态，其中，控制单元能够通过供电接头获得用于接通信号的能量，其中，开关设备包括蓄能器和测量装置，其中控制单元能够借助测量装置监控通过供电接头进行的能量供给，其中，控制单元如下地设计成，一旦通过供电接头进行的能量供给落入到临界区域中，则控制单元借助蓄能器的能量如下地控制接通信号的输出，使得在第一步骤中导电地连接半导体开关并且接下来断开第二开关，在第一步骤之后，在第二步骤中不导电地连接半导体开关并且接下来断开第一开关，并且该目的通过根据权利要求7所述的方法，即通过用于开关设备的方法来实现，开关设备包括控制单元、供电接头和第一电流路径，其中，第一电流路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联，其中，控制单元能够输出用于第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号，其中，第一和第二开关在存在接通信号时保持闭合的开关状态，其中，控制单元通过供电接头获得用于接通信号的能量，其中，开关设备包括蓄能器和测量装置，其中控制单元借助测量装置监控通过供电接头进行的能量供给，其中，当通过供电接头进行的能量供给落入到临界区域中，则控制单元借助蓄能器的能量如下地控制接通信号的输出，使得:
[0009]-在第一步骤中导电地连接半导体开关并且接下来断开第二开关，
[0010]-在第一步骤之后，在第二步骤中不导电地连接半导体开关并且接下来断开第一开关。
[0011]本发明的有利的改进方案在从属权利要求2至6以及8中给出。
[0012]在连接在开关设备下游的电机的有效运行中，通过第一电流路径实现对电机的能量供给。
[0013]在存在接通信号时，第一和第二开关采取闭合的开关状态。如果切断在第一和/或第二开关处的接通信号；即在开关处没有施加接通信号，则相应的开关自动地采取断开的开关状态。在有接通信号时，在开关的控制电流回路上施加有电压，特别是大约12伏特。在没有接通信号时，在开关的控制电流回路上没有施加电压。
[0014]特别地，控制单元能够借助测量装置监控通过供电接头进行的用于接通信号的能量供给。
[0015]通过借助测量装置监控通过供电接头进行的能量供给，在供电电压下降到优选地存储在控制单元或者测量装置中的临界区域中时，能够实现调节地切断通过电流路径进行的对连接在下游的电机的能量供给。
[0016]临界区域优选借助基准值与根据规定的区域分开，在根据规定的区域中存在通过供电接头的根据规定的能量供给。因此，基准值是阈值或者阈值区域。特别地，基准值如下地测定，即一旦超过该基准值，则通过供电接头实现充足的能量供给，从而保障了借助控制单元的根据规定的接通信号输出，并且一旦低于该基准值，则通过供电接头实现以下能量供给，其危害了、特别地不能实现借助控制单元的根据规定的接通信号输出。
[0017]特别地，临界区域表征了在供电接头处的电压范围，其处于在供电接头处应接入的最大允许电压的最多约70%、优选地约50%之下。
[0018]特别地，测量装置是用于测量施加在供电接头处的供电电压的装置，从而控制单元能够借助测量装置监控施加到供电接头上的供电电压。特别地，借助测量装置的测量在供电接头的连接点和蓄能器之间进行。
[0019]控制单元本身能够包括蓄能器。
[0020]优选地，通过供电接头仅仅实现开关设备的设备内部的能量供给。
[0021]优选地，在按规定地运行开关设备时，在供电接头处大约施加24伏特。
[0022]优选地，半导体开关是三端双向可控硅开关元件(Triac)或者两个反并联连接的晶体闸流管。
[0023]如果借助测量件探测到临界的能量供给，则借助控制单元如此地进行操控，使得在第一步骤中导电地连接半导体开关并且在闭合半导体开关后断开第二开关。在第一步骤中，第一开关保持闭合。在第二步骤中，首先不导电地连接半导体开关并且接下来断开第一开关。控制单元从蓄能器获得必要的能量，以输出用于第一和第二步骤的必要的控制信号。
[0024]利用本发明实现的优点在于，利用在开关设备中的很小的附加硬件耗费就能够实现改善的开关特性。特别是在于供电接头上紧急断开的方面，能够为开关设备实现增多的操作循环数量。通常由于断开在开关处的供电电压而导致的磨损能够通过受控的断开来防止。为此所必需的用于接通信号的能量通过蓄能器来提供。
[0025]在本发明的有利的实施方式中，蓄能器能够通过供电接头来充电。优选地，蓄能器包括至少一个电容器，其与供电接头导电地相连。
[0026]在本发明的另外的有利的实施方式中，如下地设计蓄能器，使得其保障了用于第一和第二步骤的必要的接通信号的输出。
[0027]在本发明的另外的有利的实施方式中，开关设备包括第二电流路径，该第二电流路径包括机电的第一开关和机电的第二开关与半导体开关的并联电路，该并联电路与第一开关串联，其中，控制单元能够输出用于第二电流路径的第一开关、第二开关和半导体开关的接通信号，其中，第二电流路径的第一和第二开关在存在接通信号时保持闭合的开关状态，其中，控制单元如下地设计为，一旦通过供电接头进行的能量供给落入到临界区域中，