Die Erfindung betrifft ein Anlagenteil und eine Anlage.
Es sind zum Abfangen von Spannungsspitzen Varistoren bekannt. Diese
können allerdings Energie nicht elektrisch speichern und danach nicht langsam
abgeben. Außerdem sprechen sie erst nach Überschreiten von kritischen
Spannungswerten an.
Aus der DE 44 46 779 C2
und der WO 92/17929 sind Verfahren zur berührungslosen Energieübertragung
bekannt, bei denen eine induktiv schwache Kopplung vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit bei Anlagen
zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Anlagenteil nach
den in Anspruch 1 und bei der Anlage nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen
gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Anlagenteil sind, dass
das Anlagenteil, eine an ein Primärleitersystem induktiv gekoppelte Sekundärspule
umfasst, welche, insbesondere zur Bildung eines Schwingkreises, derart mit einer
Kapazität in Reihe oder parallel beschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz
im Wesentlichen der Wechselstromfrequenz des Primärstromes entspricht,
wobei ein Schalter als Entkoppelungsmittel, insbesondere ein thermosensitiver Schalter,
vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer kritischen Temperatur im Bereich
der Spulenwicklung zumindest den Resonanzstrom oder den ganzen Spulenstrom am Fließen
hindert.
Von Vorteil ist dabei, dass der Strom in der Sekundärspule zwei
Anteile aufweist. Ein erster ist der bei Transformatoren bekannte, übersetzte
Stromanteil. Hinzu addiert sich ein Resonanz-Stromanteil, welcher durch die Schwingkreisanordnung
bewirkt ist. Mittels des Schalters wird der Resonanzkreis unterbrochen, also das
Fließen von Strom verhindert, oder zumindest verstimmt, also das Fließen
des Resonanzstromanteils, verhindert. Der übersetzte Stromanteil kann im letztgenannten
Fall weiterfließen. Die Schwingkreisanordnung ermöglicht die Übertragung
der Energie über einen großen Luftspalt. Trotz des großen Luftspaltes
ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar. Die Sicherheit der Anlage ist erhöht,
indem bei Überschreiten einer kritischen Temperatur die Versorgung des Anlagenteils
ganz oder im Wesentlichen unterbunden wird.
Somit ist das Anlagenteil, also der Verbraucher, vollständig
und induktiv, also berührungslos versorgbar. Die induktive Kopplung ist dabei
auch schwach wählbar.
Insbesondere ist das Analagenteil als bewegbares Anlagenteil, wie
Fahrzeug oder Fahrwagen ausführbar.
Wenn noch ein Reststrom, also der bloße übersetzte Strom,
am Fließen nicht gehindert wird sondern nur der Resonanzstrom, dann ist aus
diesem Reststrom eine elektronische Schaltung versorgbar, die ein Signal zur Zustandsmeldung
abgibt, eine Anzeige des Zustandes bewirkt oder ein Aufrechterhalten des abgeschalteten
Zustandes bewirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Schalters der
Strom der Sekundärspule abschaltbar. Von Vorteil ist dabei, dass somit die
Ursache der Erwärmung, beispielsweise Überlastung, abschaltbar ist. Somit
wird die Brandgefahr reduziert. Durch das Abschalten wird ein Abkühlen erreicht,
wobei nach Unterschreiten der kritischen Temperatur wieder ein anschalten des Anlagenteils
ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Schalters zumindest
ein Teil der Wicklung der Sekundärspule kurz schließbar. Von Vorteil ist
dabei, dass ein Reststrom, nämlich der übersetzte Stromanteil, weiter
fließt und somit eine elektronische Schaltung zum Aufrechterhalten des Abschaltens
oder zum Ausführen einer anderen Funktion oder eine Anzeige oder ein Meldesignal,
wie einfaches Kontaktsignal oder eine über Bus übermittelte Information.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schalter oder ein den
Schaltzustand des Schalters beeinflussender und/oder bestimmender Temperatursensor
mit der Sekundärspule wärmeleitend verbunden, insbesondere diese berührend
angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Temperatur der Wicklung möglichst
genau und schnell erfassbar ist. Außerdem ist der Sensor somit geschützt
und mechanisch verbunden sowie bei geeigneter Materialwahl der Vergussmasse isolierend
verbunden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Sekundärspule und
Schalter integriert vorgesehen, insbesondere Sekundärspule und Schalter mittels
Vergussmasse wärmeleitend verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass Isolierung
mittels dieser Vergussmasse und thermische Ankoppelung zusammen in einem Herstellschritt
erreichbar ist. Außerdem ist ein Schutz gegen Rüttelschwingungen erreicht
und somit auch die mechanische Stabilität der Verbindung von Schalter beziehungsweise
Temperatursensor mit der Sekundärspule verbessert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schalter ein Bimetall-Element
umfasst, insbesondere ein Bimetallschalter. Von Vorteil ist dabei,
dass ein störunanfälliges Element verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Schalter ein ansteuerbarer
weiterer Schalter beigeordnet, insbesondere parallel beschaltet ist, der derart
aus einer Ansteuerung ansteuerbar ist, insbesondere in den geschlossenen Zustand
überführt wird, dass der durch den Wechsel des Schaltzustands des ersten
Schalters bewirkte Zustand des Anlagenteils dauerhaft beibehaltbar ist, solange
der Primärstrom im Primärleitersystem eingeprägt ist. Von Vorteil
ist dabei, dass auch nach Beginn der Abkühlung und Unterschreitung der kritischen
Temperatur der abgeschaltete Zustand des Anlagenteils erhalten bleibt. Somit kann
kein nochmaliges Erwärmen der Sekundärspule auftreten. Gefahren sind somit
vermieden und die Sicherheit erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ansteuerung über
einen Transformator aus dem Schalterstrom versorgbar. Von Vorteil ist dabei, dass
aus dem durch den ersten Schalter bewirkten Schalterstrom die Ansteuerung versorgbar
ist und somit der Schaltzustand mittels des Weiteren Schalters dauerhaft festlegbar
ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzmodul zumindest
einen Gleichrichter, der zur Ladung einer Kapazität vorgesehen ist, der ein
Entladewiderstand parallel geschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Schutzmodul
einfach und kompakt aufbaubar und in einem Gehäuse unterbringbar ist. Insbesondere
ist die Elektronik dabei mit wärmeleitender Vergussmasse vergießbar und
die bei Überspannung auftretende Wärme über das Gehäuse abführbar.
Das Schutzmodul umfasst nach außen hin beispielsweise zwei elektrische Anschlüsse.
Außerdem wird der Kondensator des Schutzmoduls auf die Spitzenspannung
der anliegenden Wechselspannung aufgeladen und das Schutzmodul verbraucht nach diesem
Ladevorgang nur geringe Strommengen. Falls aber die Eingangsspannung am Schutzmodul
schnell ansteigt, fließt ein hoher Strom ins Schutzmodul und die zugehörige
Energie wird bis zu einer entsprechenden Maximalmenge im Modul aufgenommen, gespeichert
und über den Entladewiderstand als Wärme abgeführt. Für kurzfristige
Spannungsüberhöhungen verhält sich das Schutzmodul wie ein kurzfristiger
Kurzschluss.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul derart angeordnet,
dass es parallel zu einem Schalter zur Verhinderung von Überspannungen und/oder
Funkenbildung am Kontakt des Schalters vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass
es nicht erst bei hohen Spannungen wirksam wird sondern schon ab geringen Spannungen
bei jeder Spannungserhöhung. Im Gegensatz zu Varistoren ist also stets ein
Schutz gegen Überspannungen wirksam und aktiv.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul am Ausgang
einer Stromquelle vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass im Normalbetrieb geringe
Spannungen auftreten und somit Überspannungen sich in ihren Werten deutlich
unterscheiden von den im Normalbetrieb auftretenden Werten. Außerdem ist der
wesentliche Anteil der Kapazität des Kondensators oder der Kondensatoren des
Schutzmoduls nutzbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul an einem
Schalter zum Kurzschließen und/oder Auftrennen eines Streckenabschnittes vorgesehen
ist. Von Vorteil ist dabei, dass jedem Schalter ein solches Schutzmodul zuordenbar
ist und somit die Sicherheit gegen Funkenbildung und Überspannung verbessert
ist.
Dabei ist zu beachten, dass ohne das erfindungsgemäße Schutzmodul
bei einem Schalter, der einen niederfrequenten Wechselstrom von beispielhaft 50
oder 60 Hz unterbrechen soll, beim Öffnen des Schalters zwar eine Funkenbildung
entstehen kann, also auch Luft ionisiert wird, durch welche der Strom weiterfließt.
Aber bei Nulldurchgang des Stromwertes verlöscht auch diese Stromübertragung,
weil in dem Zeitbereich des Nulldurchgangs die Stromwerte derart lange niedrig oder
nicht vorhanden sind, dass ein Aufrechterhalten der Ionisierung der Luft unmöglich
wird. Der Funke wird also gelöscht und somit bleibt der Stromkreis unterbrochen.
Somit sind bei Schaltern für niederfrequente Ströme nur in Sonderfällen,
wie explosionsgeschützte Umgebung, Schutzbeschaltungen notwendig. Jedoch wird
bei der Erfindung mittelfrequenter Wechselstrom mittels des Schalters schaltbar,
beispielsweise Frequenzen zwischen 10 und 100 kHz. Dabei ist die Zeit für den
Nulldurchgang sehr gering. Somit ist auch die Zeit des Absinkens des Strombetrags
unterhalb kritischer Werte sehr kurz und die Ionisierung der Luft bleibt aufrechterhalten.
Die Funkenbildung bleibt also weiterhin aktiviert und der Schalter kann den Wechselstrom
nicht abschalten. Insbesondere gilt dies für sehr kleine und kompakt ausgeführte
Schalter. Daher ist die Erfindung bei solche hohen Frequenzen vorteilhaft. Denn
das verwendete Schutzmodul verhindert das Auftreten hoher Spannungen beim Unterbrechen
des Wechselstromes. Es wird also schon die erste Funkenstreckenbildung verhindert
und das Abschalten von mittelfrequenten Wechselströmen mittels solch kleiner
Schalter erst ermöglicht. Außerdem wird ein Verbrennen des Schalters verhindert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzmodul parallel
zu einem Schalter, mit welchem der Strom einer Spule abschaltbar ist, vorgesehen.
Von Vorteil ist dabei, dass die beim Auftrennen des Schalters entstehende
Überspannung abfangbar ist.
Wichtige Merkmale der Anlage nach Anspruch 6 zur berührungslosen
Energieübertragung mit einem Schutzmodul sind, dass am Ausgang der den mittelfrequenten
Wechselstrom in die Primärleitung einprägenden Einspeiseschaltung ein
Schutzmodul vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit bei der Anlage
erhöht ist, indem Überspannungen und Funkenbildungen verhinderbar sind,
ohne Kenntnis des genauen einzelnen Ereignisses in der Anlage, wie Abschalten von
Teilstrecken oder Einschalten von Verbrauchern und dergleichen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Schutzmodul primärseitig
und/oder ein zweites Schutzmodul sekundärseitig vorgesehen. Von Vorteil ist
dabei, dass dasselbe Schutzmodul in verschiedenen Bereichen einsetzbar ist und somit
die Stückzahl erhöht ist, wodurch die Kosten gering sind. Außerdem
ist auch sekundärseitig ein Schalter einsetzbar und somit der Energiestrom
sehr gut steuerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Anlage zur berührungslosen
Energieübertragung an eine Primärleitung induktiv gekoppelte Verbraucher,
wobei in die Primärleitung ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter
Wechselstrom eingeprägt wird, insbesondere im Wesentlichen unabhängig
von der von den Verbrauchern entnommenen Leistung. Von Vorteil ist dabei, dass unabhängig
von der Anzahl der Verbraucher und der entnommenen Leistung der Strom einprägbar
ist und somit von der Einspeisung der Strom nur so geregelt werden muss, dass er
im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Verbraucher einen
oder mehrere Kondensatoren, der mit einer den Verbraucher versorgenden Sekundärspule
derart seriell und/oder parallel beschaltet ist oder sind, dass die entsprechende
Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Mittelfrequenz entspricht. Von Vorteil ist
dabei, dass ein großer Luftspalt realisierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedem kurzschließbaren
Streckenabschnitt ein Schutzmodul zugeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass beim Auftrennen
entstehende Überspannungen verminderbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens zwei Schutzmodule
vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass stets gleiche Schutzmodule verwendbar sind.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Schutzmodul für
einen erfindungsgemäßen Schalter gezeigt.
In der 2 ist eine Anlage zur berührungslosen
Energieübertragung gezeigt, wobei die Schutzmodule an verschiedenen Stellen
der Anlage vorgesehen sind.
Das Schutzmodul umfasst einen Gleichrichter, beispielhaft aus den
Dioden D1, D2, D3, D4 zusammengesetzt, zumindest eine Kapazität, beispielhaft
als Kondensator C1, und zumindest einen Entladewiderstand R1 für das Entladen
der Kapazität.
Wenn nun zwischen den Anschlüssen A1 und A2 des Schutzmoduls
eine Überspannung auftritt, also eine kurzzeitig auftretende Spannungsspitze,
ist zugehörige Energie aufnehmbar vom Kondensator C1. Dieser wird über
einen nachfolgend über den Entladewiderstand R1 entladen. Das Schutzmodul nimmt
kleine oder große Spannungsspitzen auf.
Die Anlage nach 2 umfasst eine mittelfrequente
Spannungsquelle 1, die drehstromversorgbar ist, einen entsprechenden Gleichrichter
und Glättungskondensator umfasst sowie eine daraus versorgbare Endstufe, die
Leistungshalbleiterschalter umfasst, die von einer Steuerschaltung aus pulsweitenmodulierbar
ansteuerbar und betreibbar sind zur Erzeugung mittelfrequenter Wechselspannung,
die einem Gyrator 2 zugeleitet wird.
Dieser transformiert das Spannungsquellenverhalten U1 in ein Stromquellenverhalten
I1. Seine Resonanzfrequenz entspricht im Wesentlichen der Mittelfrequenz.
Aus dieser Stromquelle werden Primärleiter von Streckenabschnitten
versorgt, deren Leitungsinduktivitäten durch seriell angeordnete Kondensatoren
derart abgestimmt werden, dass die Resonanzfrequenz des Streckenabschnittes der
Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht.
In den Hinleitern und Rückleitern der betriebenen Streckenabschnitte
fließt also ein im Wesentlichen konstanter mittelfrequenter Wechselstrom.
Die Verbraucher 5, 6 sind induktiv versorgbar. Dabei
umfassen die Verbraucher (5, 6) eine Sekundärspule, die induktiv
an den Primärleiter der Streckenabschnitte (3, 4) gekoppelt
ist.
Außerdem ist zu dieser Spule eine Kapazität in Reihe oder
parallel geschaltet, die derart dimensioniert ist, dass die entsprechende Resonanzfrequenz
der Mittelfrequenz im Wesentlichen entspricht. Auf diese Weise
ist ein guter Wirkungsgrad der berührungslosen Energieübertragung erreichbar,
obwohl ein großer Luftspalt zwischen Primärleiter und Sekundärspule
vorgesehen ist.
Das Schutzmodul ist im Primärleiterbereich vorgesehen. Dabei
umfasst die Primärleitung geschlossene Schleifen, die jeweils einen Hinleiter
und einen Rückleiter umfassen. In diesen fließt ein im Wesentlichen eingeprägter
Wechselstrom, da der Gyrator ausgangsseitig ein Stromquellenverhalten aufweist.
Ausgangsseitig besteht also am Gyrator eine Spannung, die mit zunehmender Leistungsentnahme
der Verbraucher zunimmt. Auch beim Zuschalten von weiteren Teilstrecken oder Streckenabschnitten
im Primärleiterbereich erhöht sich die Spannung am Gyrator. Das Schutzmodul
ist nun derart zwischen Hinleiter und Rückleiter vorgesehen, dass es die zerstörerische
Gefahr von auftretenden Überspannungen oder Spannungsspitzen verhindert. Hierzu
nimmt das Schutzmodul in sehr kurzer Zeit entsprechend viel Energie auf und verhindert
somit Überspannungen, Funkenbildung bei Schaltern und dergleichen. Solche treten
insbesondere dann auf, wenn rasche Stromkommutierungen statt finden, wie beispielsweise
das Abschalten, das Abschalten von Streckenabschnitten, wie Teilstrecken. Die aufgenommene
Energie wird dann über den Entladewiderstand in Wärme verwandelt. Im Normalbetrieb
wird bei Spannungsänderung der Kondensator des Schutzmoduls zunächst derart
aufgeladen oder entsprechend entladen, bis die Kondensatorspannung im Wesentlichen
dem Spitzenwert der Ausgangswechselspannung am Gyrator entspricht. Bei konstanter
Leistungsentnahme der Verbraucher bleibt die Spitzenspannung konstant und somit
auch die Spannung am Kondensator.
Wenn also ein Streckenabschnitt kurzgeschlossen wird, beispielsweise
durch Kurzschließen des Schalters S1, fällt die entnommene Leistung ab
und die Gyrator-Ausgangsspannung sinkt entsprechend ab. Nach wie vor fließt
noch ein Reststrom über S2 im Streckenabschnitt 4. Wenn nachfolgend
der Schalter S2 aufgetrennt wird zum sicheren Abschalten aller Ströme in diesem
Streckenabschnitt 4, wird die Streckeninduktivität der Primärleitung
reduziert und der weiter fließende, im Wesentlichen zunächst konstante
Strom, der nun nur über S1 fließt, kann zu einer kurzfristigen Erhöhung
der Gyrator-Ausgangsspannung führen, die durch das Schutzmodul SM1 abgefangen
wird.
Das Schutzmodul SM2 ist parallel zum Schalter S1 vorgesehen. Bei geschlossenem
Schalter ist der Spannungsabfall am Schalter unwesentlich. Somit ist auch die Spannung
am Kondensator des Schutzmoduls unwesentlich. Wird jedoch der Schalter S1 geöffnet,
würde die Spannung am Schalter S1 gefährlich hohe Werte erreichen können,
wenn das Schutzmodul nicht vorhanden wäre. Diese auftretende Überspannung
wird durch das Schutzmodul SM2 aufgenommen und daher verhindert.
Außerdem ist ein solches Schutzmodul auch sekundärseitig
vorsehbar. Denn zum Schutz der Sekundärspule ist bei weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispielen eine Übertemperaturabschaltung vorgesehen. Am zugehörigen
Schalter S3 ist ein Schutzmodul SM3 anordenbar wiederum zur Verhinderung von Funkenbildung
und Überspannungen.
Vorzugsweise ist das Schutzmodul stets parallel zu elektrischen oder
elektronischen Schaltern vorgesehen. Zu den elektrischen Schaltern zählen zumindest
auch Relais, Schütz und dergleichen. Zu den elektronischen Schaltern zählen
zumindest auch ansteuerbare Leistungshalbleiter, wie IGBT, MOS-FET-Leistungsschalter,
Transistoren, Thyristoren und dergleichen.
Die Verbraucher (5, 6) werden berührungslos
über die induktive Koppelung zur Primärleitung mit Energie versorgt. Die
Verbraucher umfassen beispielhaft elektrische Antriebssysteme, die mehr als 100
W benötigen. Information wird in ersten Ausführungsbeispielen durch höher
als die Mittelfrequent liegende aufmodulierte Stromanteile übertragen. Als
Mittelfrequenz sind Frequenzen zwischen 10 und 100 kHz vorteilhaft verwendbar. Zur
Informationsübertragung sind somit Frequenzen von 100 kHz und mehr verwendbar.
Bei anderen Ausführungsbeispielen sind Informationsübertragungen mittels
parallel zur Primärleitung verlegten Leckwellenleitern oder anderen Systemen
übertragbar. Zusätzlich sind auch Spurführungssysteme in den Verbrauchern
anordenbar, die die Spurführung des Verbrauchers entlang der Primärleitung
ausführbar machen, indem mit Sensorspulen die relative Abweichung zur Primärleitungsposition
detektiert wird.
Besonders vorteilhaft ist das Schutzmodul an einem Schalter angebracht,
der sekundärseitig angeordnet ist. Dies ist in den 3
bis 8 gezeigt, wobei ein Teil des Verbrauchers
6 nach 2 genauer gezeigt ist beziehungsweise
die sekundärseitige Schaltung insgesamt modifiziert ist.
In 3 ist die Sekundärspule mit der
Induktivität L ausgeführt, der die Kapazität C in Reihe nachgeschaltet
ist. Dabei ist der Wert von L und C derart, dass die zugehörige Resonanzfrequenz
im Wesentlichen der Mittelfrequenz des in der Primärleitung eingeprägten
mittelfrequenten Stromes entspricht. Der Verbraucher ist mit V gekennzeichnet und
umfasst beispielhaft einen Gleichrichter mit Glättungskondensator, aus dem
ein elektrisches Gerät oder eine elektronische Schaltung versorgt wird. Der
Schalter S ist derart angeordnet, dass der Strom der Sekundärspule unterbrechbar
ist. Somit ist die gesamte sekundärseitige Schaltung abschaltbar.
Insbesondere unterbricht der Schalter den Strom nach Überschreiten einer kritischen
Temperatur im Bereich der Sekundärspule.
Hierzu ist der Schalter in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
als Bimetall-Schalter ausgeführt und thermisch gut angekoppelt an die Spule.
Somit ist die Sicherheit erhöht, weil bei Überschreiten einer kritischen
Temperatur im Spulenbereich ein weiteres Aufwärmen derselben verhinderbar ist.
Dem Schalter S ist ein Schutzmodul SM parallel geschaltet. Somit wird
ein Auftreten von Funken oder dergleichert beim Unterbrechen verhindert. Die Standzeit
des Schalters S ist somit erhöht und auch die Sicherheit der Anlage.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist der Schalter S nicht als Bimetall-Schalter sondern als gleichwirkender Schalter
ausgeführt.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
ist der Schalter S als ansteuerbarer Schalter ausgeführt, wobei die Signalsspannung
zum Ansteuern abhängig vorgesehen ist von den mit einem Temperatursensor zur
Erfassung der Sekundärspule erfassten Temperaturwerten.
In der 4 ist statt eines seriellen Anordnung
von L und C eine parallele Anordnung gewählt, wobei wiederum die Werte von
L und C derart gewählt sind, dass die Resonanzfrequenz der Mittelfrequenz im
Wesentlichen entspricht. Auch bei 4 wird der Strom
des nun allerdings parallelen Resonanzkreises aufgetrennt.
In der 5 ist die Sekundärspule in
zwei Teilwicklungen mit Induktivitäten L1 und L2 aufgeteilt, wobei an der Teilwicklung
mit L2 der Schalter S samt Schutzmodul angeordnet ist. Dabei ist die Dimensionierung
wie bei 3 ausgeführt, wobei L = L1 + L2 gewählt
ist.
Somit wird bei Kurzschluss der Wicklung L2 mittels des Schalters S
der Resonanzkreis derart verstimmt, dass nur noch ein sehr kleiner Strom über
die induktive Kopplung zwischen L1 und der Primärleitung übertragen wird.
Bei schwacher Kopplung, also beispielsweise großem Luftspalt, wird somit nur
ein kleiner Reststrom übertragen und der Verbraucher ist im Wesentlichen nicht
versorgbar. Allerdings kann am Verbraucher bei einem weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiel ein Schaltungsteil vorgesehen werden, der aus dem Reststrom
versorgbar ist und somit auch eine Steuerung von Funktionalitäten für
den Notfall ausführbar ist, wie eine Anzeige, eine andersartige Information
oder eine entsprechende Signalspannung.
In 6 ist das entsprechende Ausführungsbeispiel
gezeigt, wobei hier der Schwingkreis parallel ausgeführt ist und aus der Kapazität
C und der Induktivität L = L1 + L2 besteht. Das Funktionsprinzip ist wie bei
5 in analoger Weise über die Verstimmung des Schwingkreises
aus der Figur heraus klar.
In 7 ist im Strompfad des Schalters S
der Transformator T angeordnet, so dass dessen Sekundärspule zur Versorgung
einer Ansteuerung CTR des Schalters S2 verwendbar ist. Wenn also die kritische Temperatur
das erste Mal überschritten wird und somit der Schalter S kurz geschlossen
wird, wird von der somit nun bestromten Ansteuerung CTR der Schalter S2 geschlossen.
Auch wenn später die kritische Temperatur wieder unterschritten wird, bleibt
somit der Schalter S2 geschlossen und der Fehler, welcher zum Überschreiten
der kritischen Temperatur geführt hat, kann sich nicht wiederholen. Erst ein
Abschalten des Primärstromes kann dann den Schalter S2 öffnen.
In 8 ist die entsprechende Schaltung
wie bei 7 gezeigt, wobei allerdings der Schwingkreis
wie bei 6 ausgeführt ist.
- 1
- mittelfrequente Spannungsquelle
- 2
- Gyrator
- 3
- erster Streckenabschnitt
- 4
- zweiter Streckenabschnitt
- 5
- induktiv versorgter Verbraucher
- 6
- induktiv versorgter Verbraucher
- S1
- Schalter
- S2
- Schalter
- D1, D2, D3, D4
- Diode
- C1
- Kondensator
- R1
- Widerstand
- SM1
- Schutzmodul
- SM2
- Schutzmodul
- SM3
- Schutzmodul