为可变负载供电的装置

摘要

本发明涉及用于为可连接到第一电路装置(E)的可变负载供电的第一电路装置(E)，在所述第一电路装置的第一状态中包括第一电流或电压源(MV)，其特征在于：所述第一电路装置(E)包括用于与所述第一电流电流或电压源(MV)连接的第一接头(1)和第二接头(2)，以及用于与第二电流或电压源(Z)连接的第三接头(3)、至少一个第四接头(4)和至少一个第五接头(5)；所述第二接头(2)位于参考电位；所述第一电路装置(E)包括用于与两个负载(R2；R3)连接的至少一个接头(第八接头8)；所述第一电路装置(E)包括可控开关装置(10、20、31、33)，用于在第一状态和第二状态之间切换；在所述第一状态中，所述用于与所述两个负载(R2、R3)连接的第八接头(8)与所述第一接头(1)连接，并且所述第三接头(3)和第五接头(5)与所述参考电位连接，在所述第二状态中，所述第八接头(8)与所述第四接头连接。

权利要求

1.用于为可变的可连接到第一电路装置(E)的负载(R1，R2，R3)供电的第一电路装置(E)，在所述第一电路装置的第一状态中包括第一电流源或电压源(MV)，

其特征在于：

所述第一电路装置(E)包括用于与所述第一电流源或电压源(MV)连接的第一接头(1)和第二接头(2)，以及用于与第二电流源或电压源(Z)连接的第三接头(3)、至少一个第四接头(4)和至少一个第五接头(5)；

所述第二接头(2)位于参考电位；

所述第一电路装置(E)包括用于与所述可连接到第一电路装置(E)的负载(R1，R2，R3)中两个负载(R2；R3)连接的至少一个第八接头(8)；

所述第一电路装置(E)包括可控开关装置(21、20、31、33)，用于在第一状态和第二状态之间切换；

在所述第一状态中，所述用于与所述两个负载(R2、R3)连接的第八接头(8)与所述第一接头(1)连接，并且所述第三接头(3)和第五接头(5)与所述参考电位连接，在所述第二状态中，所述第八接头(8)与所述第四接头连接。

2.根据权利要求1的第一电路装置(E)，

在所述第一电路装置(E)的第二状态中包括所述第二电流源或电压源(Z)，

其特征在于：

所述第一电路装置(E)除了至少一个第八接头(8)以外还包括用于与所述可连接到第一电路装置(E)的负载(R1、R2、R3)连接的第七接头(7)和至少一个第九接头(9)，在第一状态中和在第二状态中，所述第七接头(7)直接与所述第三接头(3)连接。

3.根据权利要求2的第一电路装置，其特征在于，在第一状态中，所述可控开关装置将所述第七接头(7)和所述第九接头(9)连接到所述参考电位。

4.根据权利要求2或3的第一电路装置，其特征在于，所述第九接头(9)与所述第五接头连接。

5.根据权利要求1的第一电路装置，其特征在于，所述可控开关装置(21、20、31、32)在第二状态中将所述第八接头(8)连接到所述第四接头(4)。

6.根据权利要求1的第一电路装置，其特征在于，所述第一电路装置(E)包括第六接头(6)和第十接头(10)，并且所述第六接头(6)和所述第十接头(10)直接相互连接；并且所述开关装置(21、20、31、32)在第一状态中将所述第十接头(10)连接到所述参考电位。

7.根据权利要求6的第一电路装置，其特征在于，所述可连接到第一电路装置(E)的负载(R1、R2、R3)可连接在所述第七接头(7)和一个所述第八接头(8)之间、一个所述第八接头(8)和一个所述第九接头(9)之间、以及一个所述第九接头(9)和在存在第十接头(10)的中间电路的情况下的所述参考电位之间，其中，于是所有负载可以顺序地连接在所述第七接头(7)和在存在第十接头(10)的中间电路的情况下的所述参考电位之间。

8.一种用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，

包括所述负载(R1、R2、R3)可连接到其上的、根据权利要求1至7中任一项的第一电路装置(E)；并且包括作为第二电流源或电压源的第二电路装置(Z)；

其中所述用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置可以在至少三个状态中操作，即第一起动工作状态，其中所述第一电路装置(E)在第一状态中，并且所述可连接的负载(R1、R2、R3)中的两个(R2、R3)可由所述第一电流源和电压源(MV)供电，第二起动工作状态，其中所述第一电路装置(E)在第二状态中，并且所述可连接的负载(R1、R2、R3)可相互并行地由所述第二电路装置(Z)供电，持续工作状态，其中所述第一电路装置(E)在第二状态中，并且所述可连接的负载(R1、R2、R3)可串联地由所述第二电路装置(Z)供电，其中可通过所述第一电路装置的开关装置(21、20、31、32)在所述第一起动工作状态和所述第二起动工作状态之间切换，并且可通过所述第二电路装置(Z)的开关装置(41、42、43、50)在所述第二起动工作状态和所述持续工作状态之间切换。

9.根据权利要求8的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，所述第二电路装置(Z)包括用于保证在所述电路装置的第二起动工作状态中为所述可连接的负载(R1、R2、R3)供给相同大小的电能的装置(91、92、93)。

10.根据权利要求8或9的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，所述第二电路装置(Z)包括第一、第二和第三输出侧接头(85、86、87)，所述第二电路装置借助于所述第一、第二和第三输出侧接头与所述第一电路装置(E)的第三、第四和第五接头(3、4、5)连接。

11.根据权利要求10的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，在持续工作状态中，第一电压在所述第一输出侧接头(85)以及与其连接的所述第一电路装置的第三接头(3)和第七接头(7)作为一侧与所述参考电位之间下降，而所述第二电路装置的所述第二和第三输出侧接头(86、87)和与其连接的第四和第八接头(4、8)以及第五和第九接头(5、9)在装置空载运行中是浮置的。

12.根据权利要求10的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，在第二起动工作状态中，在空载运行时，第一电压在所述第二电路装置(Z)的第一输出侧接头(85)和所述第二电路装置的第三输出侧接头(87)作为一侧与第二参考点作为另一侧之间下降，而所述第二电路装置(Z)的第二输出侧接头(86)具有与所述第二参考点相等的电位。

13.根据权利要求12的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，所述第二电路装置包括位于所述第二参考点的最后一个输出侧接头(105)。

14.根据权利要求9的用于为可变负载(R1、R2、R3)供电的装置，其特征在于，所述用于保证在所述电路装置的第二起动工作状态中为所述可连接的负载(R1、R2、R3)供给相同大小的电能的装置包括线圈(91、92、93)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于为可连接到第一电路装置的可变负载供电的第一电路装置，以及由第一电路装置和第二电路装置所构成的、用于为可变负载供电的装置。

背景技术

公开号为DE 203 18 061 U1的文献公开了一种用于为奇数个并联或串联的负载供应电能的装置。这个装置可以运行在两个不同的工作状态中。在起动工作状态中，连接装置的负载并联地被操作，而在持续工作状态中，负载串联地被提供以电能。例如可以设置这样的装置，以由其操作用于分离过程的电化学装置。在电化学分离过程中，负载的电阻值通过沉积在负载上的分离物质(硅)而改变。通过在负载的恒定电功率时电流增加以及相应的电压下降，负载的电阻变小。如果电流增加确定的大小，那么装置被转换到持续工作状态，使得负载被串联地操作。通过负载的串联电路，于是得到了电路连接上更高的总电阻。由此在同样的功率中可能出现更小的电流。
总的来说，在该文献中所公开的装置已经证明是有用的。但是，已经表明，可以用其在起动工作状态中开始电化学分离过程的负载必须具有一定的温度。迄今为止，用热辐射器或其他辅助装置预热负载，以为了起动工作状态而使其具有必要的温度。负载的这样的预热由于污染危险而不是希望的。

发明内容

这里提供了本发明。
本发明的任务在于，提供第一电路装置和具有第一电路装置的装置，借助于其，在现有技术中已知的装置的起动工作状态之前，可以对可连接到该装置的负载逐渐加热。
为了实现该任务，提供了根据权利要求1的第一电路装置。在权利要求2至9中给出了第一电路装置的具体化和改进。此外，通过在权利要求10中所给出的、具有这样的第一电路装置的装置实现该任务。在其从属权利要求中给出了该装置的具体化和改进。根据本发明的解决方案，在以下被称为第二起动工作状态的、迄今的起动状态之前进行第一起动状态。
根据本发明，根据本发明的装置权利要求10包括第一电路装置和第二电路装置，其中这个第二电路装置用作第二电流或电压源。
该装置可以在三种状态中被操作。即，在第一起动工作状态，其中第一电路装置在第一状态，并且负载可以由第一电流或电压源供电。此外，通过第一电路装置在第二状态中并且负载可以相互并行地由第二电路装置供电，装置可以在第二起动工作状态中被操作。装置可以在其中被操作的第三状态是持续工作状态，其中第一电路装置同样在第二状态中，并且负载可以串联地由第二电路装置供电。为此，第二电路装置进入第二状态。在第一起动工作状态和第二起动工作状态之间，可以通过第一电路装置的开关装置切换，并且在第二起动工作状态和持续工作状态之间，可以通过第二电路装置的开关装置切换。
其实，如由上面所提到的文献所已知的电路装置用作第二电路装置。
第一电路装置是权利要求1至9的主题。
这样构造这种第一电路装置，使得负载或负载的至少一部分可以连接到第一电路装置。于是，在第一电路装置的第一状态中，负载可以由第一电流或电压源供电。第一电路装置包括用于与第一电流或电压源连接的第一接头和第二接头，以及用于与第二电流或电压源连接的第三接头、至少一个第四接头和至少一个第五接头。其中，第二接头位于参考电位。此外，第一电路装置还包括以下称为第八接头的、用于与两个负载连接的至少一个接头。
第一电路装置还包括可控开关装置，用于在第一状态和第二状态之间切换。在第一状态中，用于与两个负载连接的第八接头分别通过一个可控开关装置与第一接头连接，并且第三接头和第五接头分别通过一个可控开关装置与参考电位连接。在第二状态中，第八接头通过另一个可控开关装置与第四接头连接。
这样构造根据本发明的第一电路装置，使得在第二状态中大电流所流过的线路中不设置开关装置。相反，只在第一电路装置的第二状态，即装置的第二起动工作状态或持续工作状态中没有电流流过或流过相对较小电流的线路中设置开关装置。
可以这样构造这样的第一电路装置，使得所有负载可连接到第一电路装置上，并且负载可以由第二电流和电压源，这里尤其涉及第二电路装置，在第一电路装置的第二状态中，通过第一电路装置供电。第一电路装置除了第八接头以外，还包括用于与负载连接的第七接头和至少一个第九接头。
第七接头在第一状态和第二状态中直接与第三接头连接。即，在第七接头和第三接头之间的连接中，不设置开关装置。同样地，第九接头可以分别与第五接头连接。
最后，可控开关装置有利地在第一电路装置的第一状态中将负载所连接到的第七接头和第九接头连接到参考电位，并且将负载可连接到的第八接头连接到第一电流或电压源可连接到的第一接头。
第一电路装置的可控开关装置可以在第一电路装置的第二状态中将第八接头分别连接到第四接头。
第一电路装置可以有利地包括第六接头和第十接头。第六接头和第十接头可以直接，即尽可能没有开关装置或其他元件的中间电路地，相互连接。根据本发明的第一电路装置的开关装置可以在第一电路装置的第一状态中将第十接头连接到可以对应于第一参考电位的第二参考电位。
在根据本发明的第一电路装置中，负载可以连接在第七接头和一个第八接头之间、一个第八接头和一个第九接头之间、以及一个第九接头和-在可能的第十接头的中间电路的情况下-第二参考电位之间。其中，于是所有负载可以顺序连接在第七接头和-在可能的第十接头的中间电路的情况下-第二参考电位之间。
根据本发明的第一电路装置的开关装置可以通过可编程控制装置或调节装置来控制。
包括第一根据本发明的电路装置和第二电路装置的、根据本发明的装置的第二电路装置可以包括用于保证在装置的第二起动工作状态中用同样大小的电能为负载供电的装置。
在持续工作状态中，第一电压可以在与第一电路装置的第三接头连接的第二电路装置的第一输出侧接头与第二参考电位之间下降(abfalllen)，而第二电路装置的第二输出侧接头在整个装置的空载运行中是浮置的。
在装置的第二起动工作状态中，在空载运行中-即没有连接负载-，第一电压在第一电路装置的第一输出侧接头和第一半第二输出侧接头作为一侧与第二参考电位之间下降，而第二电路装置的第二输出侧接头的第二半具有第二参考电位。
第二电路装置可以包括最后一个输出侧接头，其位于第二参考电位上，并且有利地与第一电路装置的第六接头连接。
用于保证第二电路装置的装置可以包括线圈。

附图说明

借助于附图详细描述具有根据本发明的第一电路装置和如由公开号为DE 203 18 06 U1的文献中已知的第二电路装置的根据本发明的装置。其中，
图1表示具有三个连接的负载并且具有第一连接的电压源的根据本发明的装置。

具体实施方式

图1中所示的装置是为了为三个负载R1、R2、R3供电而设置的，其中在第一起动工作阶段中只为负载R1、R2提供电压，在第二起动工作阶段中相互并行地操作全部负载R1、R2、R3，并且在持续工作状态中，可以串联地操作全部负载R1、R2、R3。包括第一电路装置E和第二电路装置Z的装置由第一电压源MV以及由变压器T供给电能，其中第一电压源涉及3kV至20kV的电压源，但是优选地涉及大约6kV的电压源。其中，在第一起动工作状态中，根据本发明的装置由中压源，即由第一电压源MV给电能；在第二起动工作状态中以及在持续工作状态中，根据本发明的装置由变压器T供给电能。
变压器T在初级侧包括接头106、107，变压器T通过其可连接到供电网。变压器T的次级侧包括外抽头和中间抽头，其中中间抽头连接到变压器T的第一输出侧接头101、102、103，并且一个外抽头连接到第一输出侧接头104。另一个外抽头连接到第二输出侧接头105。
变压器T的第二输出侧接头105位于第二参考电位。变压器T的第一输出侧接头101至104相对于其位于较高电位，使得电压在第一输出侧接头101、102、103、104作为一侧与第二输出侧接头105作为另一侧之间下降。在第一输出侧接头101和第二输出侧接头105之间下降的电压可以例如为200伏，在第一输出侧接头102与第二输出侧输出接头105之间的电压例如为300伏，在第一输出侧接头103和第二输出侧接头105之间的电压例如为550伏，而在第一输出侧接头104和第二输出侧接头105之间的电压例如为1000伏。变压器T的输入电压是任意的，并且有利地与现有的中压系统匹配。
第二电路装置Z包括第一输入侧接头81、82、83、84。这些第一输入侧接头81、82、83、84与变压器T的第一输出侧接头101、102、103、104连接，使得在变压器T的这些第一输出侧接头上相对于变压器T的第二输出侧接头105下降的电压位于第二电路装置的第一输入侧接头81、82、83、84上。
通过接头89，第二电路装置Z与变压器T的第二输出侧接头105连接，使得在第二电路装置Z上也可以分接(abgreifbar)第二参考电位。通过第一输入侧接头81、82、83、84，线路通过电流互感器和保险丝连接到后面的被称为第三可控开关装置的开关装置61至64。如图1所示，这些第三可控开关装置61至64可以是三端双向可控硅开关。第三可控开关装置61至64中的第一组62、63、64的第二接头相互连接，并且因此位于相同电位上。剩下的第三可控开关装置61的第二接头通过第二可控开关装置50与第三可控开关装置61至64中第一组62、63、64的第二接头连接。剩下的第三可控开关装置61的第二接头还直接与第二电路装置Z的第一输出侧接头85连接。
除了第一输出侧接头85以外，第二电路装置Z还包括第二输出侧接头86、87。这些第二输出侧接头86、87的第一半，即输出侧接头87，一方面通过线圈91和第一可控开关装置41与第二电路装置Z的第一组第三可控开关装置62、63、64的第二接头连接。另一方面，输出侧接头87通过线圈93和第一开关装置43与第三开关装置61的第二接头以及第一输出侧接头85连接。
相反，输出侧接头86、87的第二半，即输出侧接头86，通过线圈92和第一开关装置42与接头89，即与第二参考电位连接。第一开关装置41、42、43是同时接通或断开的可控开关装置。还这样控制第二电路装置Z的第一开关装置41、42、43，使得它们在第二开关装置50接通时总是断开，反之亦然。
线圈91、92、93围绕共同的磁芯，使得它们具有相同的磁势(Durchflutung)。其中，附图中右侧的线圈92、93具有与左侧线圈91的绕线方向相反的绕线方向。线圈91、92、93构成用于保证在装置的第二起动工作状态中为负载供给相同大小电能的装置。在装置的这个第二起动工作状态中，这样控制第二电路装置Z的第一开关装置41、42、43，使得它们接通，而这样控制第二电路装置Z的第二开关装置50，使得它断开。
相反，在其中负载R1、R2、R3被串联操作的持续工作状态中，这样控制第二电路装置Z的第二开关装置50，使得它接通，而第二电路装置Z的第一开关装置41、42、43断开。
因此，通过第二电路装置Z实现第二起动工作状态和持续工作状态的切换。相反，通过第一电路装置E实现第一起动工作状态和第二起动工作状态之间的切换。
第一电路装置E包括第一接头1，并且优选地包括第二接头2，第一电压源MV通过这些接头连接到第一电路装置上。其中，第二接头2具有比第一接头1低的电位，并且第二接头2通过第一电路装置E的第十一接头11与第一参考电位连接。
第一电路装置还包括第三接头3、第四接头4、第五接头5以及第六接头6。这些接头与第二电路装置Z的输出侧接头85、86、87、88连接。其中，第一电路装置E的第三接头3与第二电路装置Z的输出侧接头85连接，第四接头4与输出侧接头86连接，第五接头5与输出侧接头87连接，并且第六接头6与输出侧接头89连接。
在第一电路装置E内，上述接头与其他接头，即第七接头7、第八接头8、第九接头9以及第十接头10连接。其中，第七接头7与第二接头2连接，第八接头8与第四接头4连接，第九接头9与第五接头5连接，第十接头10与第六接头6连接。其中，第八接头和第四接头之间的连接被开关连接，而其余接头3、7；5、9；6、10相互直接连接。
在未表示的实施方式中，可以不需要第七接头7、第九接头9和第十接头10。
第一电路装置E的第一接头1通过第一电路装置E的第一开关装置21与第八接头8连接。第八接头8通过第二电路装置Z的第二开关装置20与第四接头4连接。因此，如上所述，第八接头8和第四接头4之间的连接是开关连接的。
除了第一开关装置21和第二开关装置20以外，第一电路装置E包括第三开关装置31至34。它们在接通状态中将第三接头3、第四接头4、第五接头5和第六接头6与位于第十一接头的第一参考电位连接。此外，第三开关装置31至34将接头3至6与连接到第一电压源MV的第二接头2连接。
通过第一开关装置21、第二开关装置20和第三开关装置31至34，可以在第一电路装置E的第一状态和第二状态之间切换。电路装置E的第一状态和第二状态之间的切换对应于图1中所示的整个电路从第一起动工作状态到第二工作状态的切换。
在如图1所示的根据本发明的装置的第一起动工作状态中，第一开关装置21和第三开关装置31至34接通。相反，第二开关装置20断开。
负载R1、R2、R3连接到第一根据本发明的电路装置E，负载R3连接到第七和第八接头7、8，负载R2连接到第八和第九接头8、9，并且负载R1连接到第九和第十接头9、10。因此，负载R1、R2、R3在第七接头7和第十接头10之间串联。
在上面所提到的未表示的可选实施方式中，负载R1、R2、R3可以与相应的输出侧接头85、87以及第二参考电位直接连接，而不是通过那里没有的第七接头7、第九接头9以及第十接头10。于是，在持续工作状态中，没有电流流过第一电路装置，以为负载供电。
在第一起动工作状态中，在所示的(以及未表示的)装置中，右侧两个负载R2、R3由第一电压源MV供给电能。在第一起动工作状态中，通过第一接头1，电流通过接通的开关装置21流到接头8。然后，电流从接头8继续通过负载R3流到第七接头7，并通过负载R2流到第九接头9。然后，电流从第七接头7及从第九接头9通过接通的第三开关装置31及33流到第二接头2，并且流回到第一电压源MV。因此，在第一起动工作状态中只为负载R2、R3提供电能。这两个负载由此加热。其中辐射的热量足以使负载R1也到达工作温度。因此，负载R1在第一起动工作状态中必须自身不通过电流，以达到工作温度。
如果现在应该从装置的第一起动工作状态切换到第二起动工作状态，那么第一电路装置E的开关装置21、20、31至34切换其状态。即，第一开关装置21被断开，第三开关装置31至34也同样被断开。相反，第二开关装置20被接通。因此，在第二起动工作状态中，也与持续工作状态相同，在第三接头3和第七接头7之间、第四接头4和第八接头8之间、第五接头5和第九接头9之间、以及第六接头6和第十接头10之间总是存在没有分流(Abzweigung)的连接。因为从起动工作状态到持续工作状态的切换，在第一电路装置中的开关装置21、20、31至34的状态不再被改变，所以随后只通过第二电路装置Z的开关装置41、42、43、50和61、62、63、64进行第二起动工作状态和持续工作状态的切换。
在装置的第二起动工作状态中，相互并行地操作负载R1、R2、R3。其中，这样控制第三开关装置60至64，使得负载R1、R2、R3的电压供应通过第三开关装置61至64中第一组第三开关装置62、63、64实现。于是，在装置的第二起动工作状态中，电流流过图1中左边所示的第一开关装置41和左边所示的线圈91，电流量对应于流过负载R1、R2、R3的电流IL1、IL2、IL3中一个电流的量的三倍，其中负载电流IL1、IL2、IL3大小相等。在线圈后，流过线圈91的总电流分流。
第一部分，即电流IL3通过图1中右边所示的线圈93、图中右边所示的开关装置43、第二电路装置Z的第一输出侧接头85、第一电路装置E的第三接头3、第一电路装置E的第七接头流到与第七接头7连接的负载R3。然后，从负载R3开始，电流IL3通过第八接头8、第二开关装置20、第一电路装置E的第四接头4、第二电路装置Z的输出侧接头86流到图1中中间所示的线圈S2，并且在那里，通过第一可控开关装置42流向第二电路装置Z的、位于第二参考电位的接头89，并进一步流到变压器T的次级侧上的第二输出侧接头105。
流过图1中左边所示线圈91的电流的第二部分，即负载电流IL2，通过第二输出侧接头87、第一电路装置E的第五接头5、第一电路装置E的第九接头9流到负载R2。起从那里出发，负载电流IL2与负载电流IL3一起通过第八接头8、接通的第二开关装置20、第四接头4、第二输出侧接头86、线圈92、第二电路装置Z的接通的第一开关装置流到第二电路装置Z的接头89。
流过图1中左边所示的线圈91的总电流的第三、也是最后一部分通过第二电路装置Z的第二输出侧接头87、第一电路装置E的第五接头5、第一电路装置E的第九接头9流到负载R1。其中，涉及从负载R1通过第一电路装置E的第十接头10和第六接头6直接流到变压器T的次级侧上的第二输出侧接头105的负载电流IL1。