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具有诊断能力的软启动器、诊断方法和电机装置

阅读：387发布：2024-01-13

专利汇可以提供具有诊断能力的软启动器、诊断方法和电机装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种软启动器(10)，其具有多个导电的相(12，14，16)，其中，在每个相(12，14，16)中布置有半导体开关元件(21，23，25)和与之并联连接的机电开关(22，24，26)，其中，在软启动器(10)中，在半导体开关元件(21，23，25)和机电开关(22，24，26)的面向负载的侧(46)上，多个相(12，14，16)连接在形成星形中性点的电路 (40)中，其特征在于，形成星形中性点的电路(40)包括至少一个无源部件(43)，并且被构造为用于在半导体开关元件(21，23，25)和/或机电开关(22，24，26)的有缺陷的状态下采集降低的电压降(38)。，下面是具有诊断能力的软启动器、诊断方法和电机装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有多个导电的相(12，14，16)的软启动器(10)，其中，在每个相(12，14，16)中布置有半导体开关元件(21，23，25)和与之并联连接的机电开关(22，24，26)，其特征在于，
在软启动器(10)中，在半导体开关元件(21，23，25)和机电开关(22，24，26)的面向负载的侧(46)上，多个相(12，14，16)连接在形成星形中性点的电路(40)中，所述形成星形中性点的电路(40)包括至少一个无源部件(43)，并且被构造为用于在半导体开关元件(21，23，
25)和/或机电开关(22，24，26)的有缺陷的状态下采集电压降(38)。
2.根据权利要求1所述的软启动器(10)，其中，所述至少一个无源部件(43)被构造为具有10kΩ至500kΩ的电阻(44)。
3.根据权利要求1或2所述的软启动器(10)，其中，所述至少一个无源部件(43)被构造为电容器(47)、尤其是具有4nF至400nF的电容量的电容器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的软启动器(10)，其中，所述软启动器(10)设有控制单元(50)，所述控制单元被构造为内部控制单元(52)和/或上级控制单元(56)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的软启动器(10)，其中，在每个相(12，14，16)中布置有电压测量器件(36)，以用于采集在半导体开关元件(21，23，25)和相关的机电开关(22，
24，26)上出现的电压降(38)。
6.一种具有SIL等级1的电机装置(80)，所述电机装置包括电动机(60)，所述电动机与软启动器(10)连接，所述软启动器与供电装置(11)耦合，其中，所述的软启动器(10)根据权利要求1至5中任一项构造。
7.一种具有SIL等级3的电机装置(80)，所述电机装置包括电动机(60)，所述电动机与开关设备(68)、尤其是接触器(65)连接，软启动器(10)前置于所述开关设备，所述软启动器与供电装置(11)耦合，其中，所述软启动器(10)根据权利要求1至5中任一项构造。
8.一种用于识别具有多个导电的相(12，14，16)的软启动器(10)中的有缺陷的半导体开关元件(21，23，25)和/或有缺陷的机电开关(22，24，26)的诊断方法(100)，包括如下步骤：
a)输出用于断开半导体开关元件(21，23，25)和机电开关(22，24，26)的操纵指令(55)，b)在导电的相(12，14，16)中的一个中采集降低的电压降(38)，所述导电的相通过在软启动器(10)中布置在半导体开关元件(21，23，25)和机电开关(22，24，26)的面向负载的侧(46)上的形成星形中性点的电路(40)与至少一个另外的导电的相(12，14，16)连接；
c)当在步骤b)中采集到存在降低的电压降(38)时，识别出半导体开关元件(21，23，25)中的一个或机电开关(22，24，26)中的一个中有缺陷。
9.根据权利要求8所述的诊断方法(100)，其中，在识别出有缺陷的情况下输出警告(49)，和/或借助控制单元(50)禁止用于闭合半导体开关元件(21，23，25)和/或机电开关(22，24，26)的操作。
10.根据权利要求8或9所述的诊断方法(100)，为了将所述诊断方法应用在根据权利要求7所述的电机装置(80)中，所述诊断方法还包括要在步骤b)之前实施的另外的步骤：
a1)输出用于断开开关设备(68)的触点的操作指令(55)，通过所述开关设备对导电的相(12，14，16)进行通断。
11.一种计算机程序产品(70)，用于接收测量器件(21，23，25)的测量数据(33)，所述测量器件与软启动器(10)的半导体开关元件(21，23，25)和/或机电开关(22，24，26)连接，并且用于将操作指令(55)输出至所述软启动器(10)的半导体开关元件(21，23，25)和/或机电开关(22，24，26)，其中，所述计算机程序产品(70)被构造为用于实施根据权利要求8至10中任一项所述的诊断方法(100)。

说明书全文

具有诊断能力的软启动器、诊断方法和电机装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有诊断能力的软启动器和一种用于识别软启动器中的有缺陷的部件的诊断方法。本发明还涉及一种计算机程序产品，通过该计算机程序产品，在软启动器中实现根据本发明的诊断方法。本发明同样涉及一种电机装置，所述电机装置基于根据本发明的软启动器、根据本发明的诊断方法或根据本发明的计算机程序产品。

背景技术

[0002] 由2009年1月21日的EP2017868A1(Phoenix Contact GmbH&Co.KG)已知了一种三相功率输出级，在所述功率输出级中，在相应的相中布置了晶闸管对和并联的开关触点。在相之间连接了电压探测器，电压探测器对于每个相具有多个电阻。多个电阻形成分压器，并且与各个相中的电流探测器共同作用。分压器和电流探测器在此用于功率输出级中的故障识别。

[0003] 由1938年6月28日的US2122107(L.J.Meller等人)已知了多个电抗，所述电抗电感式、电容式地构造，或者构造为欧姆电阻。所述电抗相互连接，并且在端部与继电器线圈连接。继电器线圈在相反的端部上又与电动机的星形中性点连接。

[0004] 2016年5月25日的DE102014223856A1(西门子公司)描述了一种用于控制三相电动机的电路装置，其具有一个或多个保险丝和软启动器，所述保险丝在相应的相中布置在相关联的电网接头与电动机之间；所述软启动器布置在电动机与保险丝之间。在此，设置了用于监控电路装置是否存在故障的监控器件和一个或多个可控开关元件，其中，相应的开关元件连接在一个相与另一相或回路导体之间，其中，在探测到开关元件中的至少一个故障的情况下，监控器件切换为导通，以便强制触发保险丝。

[0005] 此外已知了如下电机装置，其包括软启动器和至少一个后置的接触器。这种电机装置为了确保SIL等级1需要至少一个后置于软启动器的接触器。附加地需要安全开关设备。针对SIL等级3，在已知的电机装置中又需要至少两个接触器和安全开关设备。这种电机装置例如可以基于西门子公司的安全开关设备3SK1和软启动器3RW4组合。

[0006] 在自动化技术中，存在对用于操作电动机的设备的需求，所述设备提供高等级的安全性，并且在此同时是简单的、紧凑的和廉价的。尤其力求达到的是，在降低的硬件和安装费用的情况下提供具有更高的或至少恒定的安全性的电机装置。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种软启动器，其改进在所描述的要点中的已知的解决方案。

[0008] 提出的技术问题通过用于自动化技术的软启动器来解决，软启动器可以通过多个相在面向电网的侧上与供电装置连接。软启动器在每个相中具有半导体开关元件，机电开关与半导体开关元件并联地布置。在相中的半导体开关元件和机电开关被构造为用于通过协调的操作来允许或阻止电流流过相应的相。在半导体开关元件和机电开关的面向负载的侧，软启动器可以与电气应用、例如电动机连接。根据本发明，在软启动器中，在半导体开关元件和机电开关的面向负载的侧，在相之间构造了形成星形中性点的电路，所述电路具有连接在星形中性点中的线路。替换地，线路也可以连接为三角电路。形成星形中性点的电路在此具有至少一个无源部件，其分别布置在星形中性点电路的线路中。无源部件例如理解为电阻或电容器。在第一相中的半导体开关元件或机电开关存在缺陷的情况下，由于形成星形中性点的电路，在第一相的半导体开关元件中出现降低的电压降。可以通过电压测量器件采集由于形成星形中性点的电路导致的降低的电压降，电压测量器件与第一相中的半导体开关元件并联布置。在存在缺陷的情况下，电压降相对于在无缺陷的状态下的电压降是降低的。第一相中的电压测量器件在此采集在半导体开关元件上的电压降。根据该电压降可以识别出软启动器中的第一相中的半导体开关元件和/或机电开关有缺陷。通过形成星形中性点的电路确保针对有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的诊断功能。

[0009] 由此实现的诊断功能在此利用形成星形中性点的电路(其优选仅具有无源部件)和适当的电压测量器件基于最少数量的构件，并且由此可以紧凑地且廉价地制造。当切断连接的电气负载、例如电动机时，也可以实施诊断功能。在软启动器的半导体开关元件和机电开关的面向负载的侧的形成星形中性点的电路提供高等级的可靠性，并且向软启动器提供快速识别自身缺陷的可能性。因此，在没有附加的部件、例如接触器的情况下，利用根据本发明的软启动器已经可以实现SIL等级1。在电机装置中，在使用根据本发明的软启动器的情况下可以取消接触器，而不会损害整个电机装置的安全性。

[0010] 在优选的实施方式中，星形中性点电路中的至少一个无源部件被构造为具有10kΩ至500kΩ的电阻。该值范围内的电阻将形成星形中性点的电路中的损耗功率限制到可承受的程度。同时，该值范围内的电阻允许在半导体开关元件上的、对于可靠的采集来说足够高的电压降。

[0011] 进一步优选地，在每个相中、尤其是在三个相中，在形成星形中性点的电路的每个线路中布置有电阻。星形中性点电路的线路中的电阻特别优选地具有一样大的电阻值。当识别出有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关时，这确保了电压在功能正常的半导体开关元件上的均匀分布。此外，在每个相中具有相同的电阻值的电阻确保了根据本发明的软启动器的稳定的持续运行以及所产生的损耗功率的均匀分布。

[0012] 此外，在根据本发明的软启动器中，电压测量器件可以与控制单元连接。测量数据可以通过该连接传输至控制单元。控制单元被构造为用于将操作指令发送至半导体开关元件和/或机电开关，因此断开或闭合半导体开关元件和/或机电开关。此外，控制单元具有存储器和运算器，适用于存储和实施计算机程序产品，利用该计算机程序产品可以实现根据本发明的软启动器的运行。通过控制单元可以检验：所采集的在星形中性点电路中的降低的电压降是否低于可调节的阈值，由此可以验证半导体开关元件和/或机电开关的缺陷。在识别出这种缺陷之后，控制单元同样允许主动采取对应措施、例如抑制操作指令，所述操作指令预设功能正常的半导体开关元件和/或机电开关的闭合。

[0013] 软启动器的控制单元优选被构造为内部控制单元，其例如以微控制器的形式布置在软启动器内。替换地，控制单元也可以被构造为上级控制单元。这此外可以是安全开关设备、参数化设备、可编程逻辑控制器(简称SPS)或云。进一步替换地，控制单元的功能也可以分为内部的和上级的控制单元，它们为了运行根据本发明的软启动器而共同作用。

[0014] 进一步优选地，根据本发明的软启动器可以在每个相中具有电压测量器件。电压测量器件分别布置在至少一个相中，使得可以采集在相应的半导体开关元件和相关的机电开关上的电压降。在有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的情况下，在其上由于形成星形中性点的电路而存在与在功能正常的阻断的半导体开关元件和相关的并联的断开的机电开关上相比降低的电压降。由此，当负载侧的接头是断开的，或后置的开关设备、例如接触器断开时，也能够实现对有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的识别。这确保了对已发生的缺陷进行差异化的验证，并且达到更高的SIL等级。

[0015] 提出的技术问题也通过根据本发明的电机装置来解决。电机装置具有SIL等级1，并且因此满足特定于应用的安全性要求。电机装置包括电动机，电动机直接与软启动器连接。软启动器又与具有多个相的供电装置连接。软启动器在此根据上述的实施方式中的一个构造。根据本发明的电机装置没有附加的接触器，并且提供高等级的安全性。尤其是达到安全完整性等级1，简称为SIL 1。与已知的解决方案相比，根据本发明的电机装置因此在降低部件费用的情况下提供相应高的安全性。因此可以快速、简单和廉价地制造电机装置。

[0016] 同样，要解决的技术问题由根据本发明的另外的电机装置来解决。电机装置具有SIL等级3，并且因此适用于安全严格的应用。电机装置包括电动机，电动机通过多个相进行供电。电机装置因此也与相应的多相供电装置耦合。接触器前置于电动机，软启动器又前置于接触器。软启动器又与多相供电装置连接。因此，对于电动机的运行所需的电能从多相供电装置通过软启动器和后置于软启动器的接触器到达电动机。根据本发明，软启动器根据上述的实施方式中的一个构造。根据本发明的电机装置因此利用仅一个接触器提供SIL等级3。相对于已知的具有两个接触器的解决方案，这表示硬件费用的减少。根据本发明的电机装置在更少的部件数量的情况下总体上达到安全完整性等级(简称为SIL)3。由此，可以快速、简单和廉价地制造根据本发明的电机装置。

[0017] 所描述的技术问题也通过根据本发明的诊断方法来解决。要求保护的诊断方法被设计用于软启动器，软启动器通过多个相与供电装置和电动机连接。在软启动器中，在每个相中安装有半导体开关元件和并联连接的机电开关。根据本发明的诊断方法用于识别有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关。为此，在第一步骤中，通过控制单元输出操作指令，通过操作指令预设半导体开关元件和机电开关的断开。因此，在软启动器的常规的、即无缺陷的状态下，中断所有的相中的电流流动。在另一步骤中采集在半导体开关元件和/或机电开关上的电压降。在此也采集：电压降相对于无缺陷的状态是否降低。这通过电压测量器件实现，电压测量器件连接至相应的相。在此，当利用电压测量器件采集的降低的电压降低于可调节的阈值时，在相应的相中可以识别出有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关。可调节的阈值例如存储在控制单元中，借助控制单元实施根据本发明的诊断方法。阈值可以固定地预设，通过软启动器的用户和/或上级控制单元来调节。在有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的情况下，在那里可利用电压测量器件采集的电压明显降低，其中，可调节的阈值是相对于常规状态以什么样的灵敏度采集这种降低的量度。

[0018] 根据本发明的诊断方法提供用于准确地验证在哪个相中能够找到有缺陷的部件的可能性。

[0019] 根据本发明的诊断方法利用形成星形中性点的电路由可简单制造的硬件支持、是稳定的并且可以廉价地制造。此外，诊断方法仅需要最少的测量数据，并且可以以简单的方式、例如以计算机程序产品的形式实现。根据本发明的诊断方法仅需要低水平的计算能力，并且也可以在具有低水平的计算量的控制单元上快速实施。诊断方法的快速实施能够实现：必要时快速采取对应措施，并且因此避免进一步损坏软启动器或所连接的电动机。诊断方法确保了，软启动器本身具有SIL等级1。因此可以以附加的部件的更少的费用实现具有更高的安全性要求的电机装置。

[0020] 在本发明的另外的优选的实施方式中，当识别出有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关时，在诊断方法中输出警告。替换地或补充地，当识别出有缺陷的部件时，也可以借助控制单元实施对应措施，控制单元被构造为用于将操作指令发送至半导体开关元件和机电开关。在此，通过控制单元借助适当的编程禁止每个用于闭合半导体开关元件和/或机电开关的操作。这例如以如下方式进行，即，通过控制单元抑制相应的操作指令，该操作指令例如由上级控制单元发送或者通过用户输入导致。由此阻止进一步损坏软启动器和/或所连接的应用、例如电动机。附加地阻止对人员造成危害的风险。因此进一步提升可实现的安全等级。

[0021] 在本发明的另外的优选的实施方式中，诊断方法用于在电机装置中应用：电机装置包括形成负载的多相电动机，多相电动机通过多个相由多相供电装置供电。开关设备、例如接触器前置于电动机，软启动器又前置于开关设备。软启动器又与多相供电装置连接。因此，针对电动机的运行所需的电能从多相供电装置通过软启动器和后置于软启动器的开关设备到达电动机。在软启动器中，在每个相中安装有半导体开关元件和并联连接的机电开关。在软启动器中，在半导体开关元件和机电开关的面向负载的侧上，相连接在形成星形中性点的电路中，其中，形成星形中性点的电路包括至少一个无源部件。在此，形成星形中性点的电路用于在半导体开关元件和/或机电开关的有缺陷的状态下借助诊断方法采集电压降。为此，在第一步骤中，通过控制单元输出操作指令，通过操作指令预设半导体开关元件和机电开关的断开。因此，在软启动器的常规的、无缺陷的状态下中断所有的相中的电流流动。在另一步骤中，通过控制单元输出操作指令，通过操作指令预设开关设备的触点的断开，利用开关设备对导电的相进行通断。因此，开关设备被带入相导体中具有断开的触点的状态中。在另一步骤中，采集在软启动器的半导体开关元件和/或机电开关上的电压降。在此也采集，电压降相对于无缺陷的状态是否减小。这通过电压测量器件实现，电压测量器件连接至相应的相。在此，当利用电压测量器件采集的降低的电压降低于可调节的阈值时，在相应的相中可以识别出有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关。可调节的阈值例如存储在控制单元中，借助控制单元实施诊断方法。阈值可以固定地预设，通过软启动器的用户和/或上级控制单元来调节。在有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的情况下，在那里可利用电压测量器件采集的电压明显减小，其中，可调节的阈值是相对于常规状态以什么样的灵敏度采集这种降低的量度。

[0022] 软启动器比后置的开关设备具有更低的阻抗。现在，如果在没有软启动器的形成星形中性点的电路的情况下采集在软启动器的半导体开关元件和/或机电开关上的电压降，则由于寄生电阻等的原因，获得未定义的电压值。该未定义的电压值不能够用于安全地诊断软启动器。因此，通过形成星形中性点的电路确保针对软启动器的有缺陷的半导体开关元件和/或有缺陷的机电开关的诊断功能。诊断方法在此被设计用于软启动器，软启动器通过多个相与供电装置连接，并且通过开关设备与电动机连接。

[0023] 要解决的技术问题也通过根据本发明的计算机程序产品来解决。计算机程序产品被构造为用于接收通过电压测量器件产生并发送的测量数据。电压测量器件在此与半导体开关元件和/或机电开关连接，并且被构造为用于采集在半导体开关元件和/或机电开关上的电压降。软启动器在此连接至多个相，并且在每个相中具有半导体开关元件和并联连接的机电开关。计算机程序产品也被设计为用于将操作指令发送至半导体开关元件和/或机电开关。根据本发明，输入的测量数据由计算机程序产品处理，并且被引入诊断方法的实施中。由此实施的诊断方法在此根据诊断方法的上述的实施方式中至少一个构造。

[0024] 计算机程序产品被设计为用于在根据上述的实施方式中的至少一个所述的软启动器的控制单元中实施。在此，计算机程序产品可以整体地、即连续地在软启动器的内部控制单元、例如微控制器中或上级控制单元中实施。替换地，计算机程序产品也可以在功能上进行划分，并且可以将所实施的诊断方法的各个步骤或功能分配给内部控制单元和上级控制单元。根据本发明的计算机程序产品可以被构造为软件或固件。替换地或补充地，根据本发明的计算机程序产品也可以以固定布线的方式在硬件、例如专用集成电路(简称为ASIC)中实现(ASIC＝Application-Specific Integrated Circuit)。

[0025] 根据本发明的计算机程序产品在相应构造的软启动器中和/或上级控制单元中，通过安装在其上的常用的人机界面(简称为HMI)能够实现要实施的诊断方法的简单的可调节性(HMI＝Human Machine Interface)。这也包括附加的参数，其表征根据本发明的方法与自动化系统的其他功能的交互。这例如可以是对在采取对应措施之后输出的警告的选择。诊断方法借助计算机程序产品的实施也能够在现有的自动化系统中对其进行改造。附图说明

[0026] 随后根据各个实施方式描述本发明。各个实施方式的特征在此可以相互组合。附图中：

[0027] 图1示出根据本发明的软启动器的实施方式；

[0028] 图2示出根据本发明的诊断方法的实施方式的流程图；

[0029] 图3示出根据本发明的电机装置的实施方式；

[0030] 图4示出根据本发明的另外的电机装置的实施方式。

具体实施方式

[0031] 图1示意性示出了根据本发明的软启动器10的实施方式。软启动器10与供电装置11连接，并且具有三个相12、14、16。每个相12、14、16在面向负载的端部上具有连接端子13、
15、17。术语面向负载在此涉及软启动器10的可以连接未详细示出的应用、尤其是电动机60的相应的侧，而面向负载的对立面、即面向电网涉及软启动器10与供电装置11连接的侧。在图1中通过箭头46示出面向负载的侧的位置，通过箭头45示出面向电网的侧的位置。

[0032] 在每个相12、14、16中布置有半导体开关元件21、23、25，所述半导体开关元件被构造为用于在分别与机电开关22、24、26共同作用的情况下中断或能够实现流过相应的相12、14、16的电流。通过控制单元50控制半导体开关元件21、23、25和机电开关22、24、26，控制单元被构造为用于将操作指令55发送至半导体开关元件21、23、25和机电开关22、24、26。控制单元50被构造为在结构上集成到软启动器10中的内部控制单元52。内部控制单元52被构造为微控制器，微控制器被构造为用于存储和实施计算机程序产品70。

[0033] 在半导体开关元件21、23、25和机电开关22、24、26的面向负载的侧布置有形成星形中性点的电路40，所述电路将相12、14、16连接在人造星形中性点42中。在每个线路41中布置无源的部件43，其分别被构造为电阻44。第一相12中的半导体开关元件21和机电开关22与电压测量器件36相关联，电压测量器件适用于采集半导体开关21和机电开关22上的电压降38。为此，电压测量器件36与控制单元50连接。电压测量器件36通过其测量通道32产生测量数据33，测量数据被进一步传送至控制单元50。测量数据33用作针对计算机程序产品
70的输入，计算机程序产品在控制单元50中实施。在第一相12中的半导体开关元件21和/或电子开关22中存在缺陷的情况下(该缺陷例如可以通过短路或接触焊接导致)，在第一相12中的半导体开关元件21和机电开关22上形成降低的电压降38。

[0034] 在第一相12中的半导体开关元件21和/或机电开关22中出现缺陷的情况下，第一相12中的半导体开关元件21和/或机电开关22上的电压降38明显减小。在此，当低于在控制单元50中存储的、未详细示出的阈值53时，这被验证为在第一相12中存在之前识别的缺陷。因此，在多个相12、14、16中分别具有电压测量器件36的软启动器中可以验证，在哪个相12、
14、16中存在有缺陷的半导体开关元件21和/或有缺陷的机电开关22。此外，在通过控制单元50中的计算机程序产品70识别出缺陷时，可以采取对应措施。对应措施除了别的之外涉及操作指令55的抑制，操作指令预设半导体开关元件21、23、25和/或机电开关22、24、26的闭合。

[0035] 图2示意性示出了根据本发明的用于识别未详细示出的软启动器10中的有缺陷的半导体开关元件21、23、25和/或机电开关22、24、26的诊断方法100的实施方式的流程图。诊断方法100包括第一方法步骤110，在第一方法步骤中，通过控制单元50输出用于断开半导体开关元件21、23、25和机电开关22、24、26的操作指令55。由此，在具有功能正常的半导体开关元件21、23、25和功能正常的机电开关22、24、26的相中中断电流流动。

[0036] 在第二方法步骤120中，采集第一相12中的半导体开关元件21和机电开关22上的电压降38。形成星形中性点的电路40在此安装在半导体开关元件21、23、25和机电开关22、24、26的面向负载的侧上。在第一相12中存在有缺陷的半导体开关元件21、23、25和/或有缺陷的机电开关22、24、26的情况下，在该第一相中存在电流连接35。电流连接35在此通过形成星形中性点的电路40导致第一相12中的半导体开关元件21和机电开关22上的电压降38。
依据采集电压降38的结果，诊断方法100的流程分岔。这在图2中通过分岔125示出。当在第二方法步骤120中采集到电压降38时，根据此识别到第一相12中的半导体开关元件21和机电开关22是功能正常的。这代表了诊断方法100的结束状态200。当没有采集到电压降38时，遵循第三方法步骤130。在第三方法步骤130中输出警告，并且由此通知用户或上级控制单元。在第三步骤130中尤其是采取对应措施，该对应措施避免软启动器10的再接通。

[0037] 图3示意性示出了根据本发明的电机装置80的实施方式的结构，电机装置连接至多相供电装置11。电机装置80包括电动机60，电动机通过第一、第二和第三相12、14、16被供电。在供电装置11与电动机60之间连接软启动器10，软启动器具有连接端子13、15、17，电动机60连接至所述连接端子。软启动器10具有未详细示出的形成星形中性点的电路40，如例如在图1中示出的那样。软启动器10具有控制单元50，所述控制单元被构造为内部控制单元52。控制单元50具有存储器和运算器，并且被构造用于存储计算机程序产品70。计算机程序产品70通过控制单元50实施，并且确保按照根据本发明的诊断方法100针对软启动器10实施诊断功能。软启动器10此外构造有用于适于运行地操作电动机60的运行开关64。运行开关64为此与控制单元50耦合。同样，以安全为导向的开关66与软启动器10连接，电动机60可以利用软启动器快速和可靠地进入安全状态。为此，以安全为导向的开关66被构造为紧急停止件。根据图3的电机装置80通过软启动器10中的诊断功能具有SIL等级1。不需要安装附加的接触器。因此，在减小硬件花费的情况下，利用根据图3的电机装置80实现更好的安全水平。

[0038] 图4示意性示出了另外的电机装置80的实施方式的结构，所述另外的电机装置80与多相供电装置11连接。电机装置80也包括电动机60。电动机60通过三个相12、14、16被供电。如例如在图1中示出的那样，软启动器10与供电装置11连接。构造为接触器65的开关设备68又后置于软启动器10。软启动器10与运行开关64连接，通过运行开关适于运行地操作电动机60。此外，软启动器10与安全开关设备67耦合，该安全开关设备不仅与软启动器10，而且也与开关设备68分别通过通信连接63耦合。安全开关设备68被构造为用于通过与软启动器10的控制单元50的通信来采集软启动器10的状态，并且在上级控制单元56的意义中将指令发送至软启动器10的控制单元50。安全开关设备68同样与开关设备68耦合，使得可以采集开关设备68的状态。为此，接触器65具有未详细示出的信号触点。安全开关设备67也被构造为用于将指令发送至开关设备68。此外，安全开关设备68与以安全为导向的开关66连接，所述以安全为导向的开关66被构造为紧急停止件。在需要时、例如在紧急情况下，通过以安全为导向的开关66快速导致电动机60的安全状态。

[0039] 软启动器10具有形成星形中性点的电路40，通过该电路，结合构造为内部控制单元52的控制单元50可以实施诊断方法100，利用该诊断方法可以如在图1中示出的那样自动验证软启动器10中的有缺陷的部件、尤其是有缺陷的半导体开关元件21、23、25和有缺陷的机电开关22、24、26。这借助诊断方法100实现，诊断方法通过计算机程序产品70实现，计算机程序产品可实施地存储在控制单元40中。

[0040] 通过根据本发明的软启动器10与开关设备68、即接触器65的组合，在根据图4的电机装置80中实现SIL等级3。软启动器10和开关设备68在此相对于彼此是多样性的。电机装置80总体上达到安全完整性等级(简称为SIL)3。与此不同地，由现有技术已知的解决方案需要至少两个开关设备、尤其是接触器。根据本发明的电机装置因此在更小的硬件花费的情况下提供高等级的安全性。由此简化、加速和更具成本效益地设计根据本发明的电机装置的结构。

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在基于网络功能虚拟化(NFV)的通信网络和软件定义的网络(SDNS)中提供安全性的系统、方法和计算机程序	2020-05-08	486
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具有诊断能力的软启动器、诊断方法和电机装置

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