專利名稱：借助分成兩部分的傳輸線路為耗電器提供電能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為耗電器電位分離地提供電能的裝置。
背景技術(shù)：
通常由一個(gè)電壓源或電流源通過(guò)簡(jiǎn)單的電導(dǎo)線以供電電壓或供電電流的形式為耗電器提供電能。
有時(shí)需要與耗電器電位分離(＝電流分離)的能量提供，而沒有耗電器和電源之間的電阻連接。如果耗電器被設(shè)置在一個(gè)與能源差別極大的電位上，或者要滿足對(duì)電磁兼容性(EMV)非常高的要求，則通過(guò)簡(jiǎn)單的電氣饋入線的供電至少是困難的。這種應(yīng)用的例子有，在公共供電設(shè)備中的電流和電壓測(cè)量，以及在并行進(jìn)行的核自旋斷層造影檢查期間對(duì)患者的EKG(心電圖)、呼吸或者脈搏測(cè)量。
公知的是這樣一個(gè)裝置，其中，將例如激光二極管或發(fā)光二極管(LED)的光源的光傳輸至一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器并在那里轉(zhuǎn)換成電能。最后進(jìn)行對(duì)耗電器的供電。為了光傳輸，光源和光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)光波導(dǎo)體或者也通過(guò)一種自由輻射裝置在光學(xué)上相互連接。這樣一種電位分離的、光學(xué)上運(yùn)行的用于電氣傳感器的供電系統(tǒng)，例如在“Sensors and Actuators A”(傳感器和執(zhí)行器A)25至27冊(cè)(1991)，475至480頁(yè)中有描述。激光二極管的光通過(guò)光波導(dǎo)體傳輸至一個(gè)光元件陣列，并由該陣列為傳感器轉(zhuǎn)換成電能。傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)同樣光學(xué)地通過(guò)一個(gè)光波導(dǎo)體傳輸。但是，由于采用了專門的部件，特別是功率強(qiáng)大的激光、光元件陣列和光學(xué)插塞連接，這種供電系統(tǒng)與不菲的造價(jià)相聯(lián)系。
此外，公知的是這樣一個(gè)裝置，其中，從待供電的電氣傳感器的直接周圍環(huán)境中獲得電能，例如從高壓電網(wǎng)中感應(yīng)地或者從太陽(yáng)光中光電地獲得。但是，如果高壓電網(wǎng)停止運(yùn)行或者太陽(yáng)不出現(xiàn)，則在這種用于供電的裝置中出現(xiàn)不希望的副作用。從高壓電網(wǎng)中提取電能的一種裝置在DE2546694A1中有描述。
另外一種為耗電器電位分離地提供電能的裝置由DE 4442677A1公開。這里，一個(gè)無(wú)線電發(fā)射器以無(wú)線電波的形式向無(wú)線電接收器發(fā)射能量，該接收器為耗電器將無(wú)線電波轉(zhuǎn)換成電能。如果耗電器是一個(gè)傳感器，則也可以將傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸。因此，利用該裝置可以進(jìn)行電流隔離的、無(wú)導(dǎo)線的能量和數(shù)據(jù)傳輸。但是，法律上關(guān)于無(wú)線電傳輸?shù)囊?guī)定限制了該裝置的應(yīng)用可能性。
另外一種用于為尤其處于高壓電位的耗電器電位分離地供電的措施在于，從高頻電能為一個(gè)耐高壓的電容器供電或者為一個(gè)必要時(shí)為了電壓測(cè)量本來(lái)就有的電容性分壓器供電。這里，電容器或者電容性分壓器克服了電位差。不利的可能是形成不確定的阻抗比。在電容器或者電容性分壓器起到對(duì)于高頻能量的去線作用的同時(shí)，回線實(shí)際上在很大程度上關(guān)于現(xiàn)有高壓明線的導(dǎo)體對(duì)地電容或/和關(guān)于相鄰鄰的運(yùn)行裝置是不確定的。因此，為了能夠保證功能，要求相對(duì)高的饋電頻率，例如＞10 MHz。但是，這樣該裝置整體上表現(xiàn)為發(fā)射天線，這導(dǎo)致一方面通過(guò)輻射而發(fā)生不希望的能量損失，另一方面與已經(jīng)提到的法律上關(guān)于無(wú)線電傳輸?shù)囊?guī)定發(fā)生沖突。
在由DE 910925公開的、用于調(diào)節(jié)對(duì)氣體或蒸汽放電間隙的操縱的裝置中，借助于電容性部件傳輸高頻信號(hào)。其中，為向前方向設(shè)置一個(gè)第一電容性分支，而為向后方向設(shè)置一個(gè)第二電容性分支。但是，該高頻信號(hào)不是用作供電，而是用作控制一個(gè)設(shè)置在高壓電位上的點(diǎn)火電路。
在DE 2911476 A1中描述了，將由DE 910925公開的傳輸線路擴(kuò)展為一個(gè)用于為處于高電位上的耗電器供電的裝置。這里，傳輸線路由一個(gè)用縱向電容和橫向扼流圈建立的對(duì)稱濾波鏈構(gòu)成。將該橫向扼流圈引入到裝置中的實(shí)際原因是，為了免除高頻產(chǎn)生器提供無(wú)用功率和為了平衡在相鄰鄰電容之間的絕緣差。但是，由于所需單個(gè)元件的眾多該裝置在實(shí)現(xiàn)上昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種為耗電器提供電能的裝置，該裝置保證盡可能簡(jiǎn)單的供電，并且同時(shí)不導(dǎo)致與法律上關(guān)于無(wú)線電傳輸?shù)囊?guī)定相沖突。
按照本發(fā)明的裝置至少包括
-一個(gè)用于產(chǎn)生供電信號(hào)的產(chǎn)生器，-一個(gè)包括兩個(gè)分離的分支的傳輸線路，其中，-第一分支構(gòu)造成用于沿產(chǎn)生器至耗電器的方向傳輸供電信號(hào)，而第二分支構(gòu)造成用于沿從耗電器至產(chǎn)生器的方向傳輸供電信號(hào)，-兩個(gè)分支分別這樣連接在產(chǎn)生器和耗電器上，使得對(duì)于供電信號(hào)形成一個(gè)閉合的回路，-兩個(gè)分支包括用于電位分離元件，和-借助于供電信號(hào)可以為耗電器提供最大為100mW的電功率。
這里，本發(fā)明基于這樣的認(rèn)知，即，利用借助于兩個(gè)分離的分支實(shí)現(xiàn)的傳輸線路可以在供電信號(hào)前向和后向方向上實(shí)現(xiàn)確定的阻抗比。這樣，供電回路不再通過(guò)不確定的空中路線閉合，而是通過(guò)為供電信號(hào)確定的作為回線的分支。兩個(gè)分支特別是完全相互分離地構(gòu)成，即，除了在產(chǎn)生器和耗電器的位置之外，兩個(gè)分支之間不存在導(dǎo)電連接。
由于確定的阻抗比和低的耗電器功率，供電信號(hào)特別可以具有相對(duì)低的供電頻率，例如≤1 MHz。供電信號(hào)的傳輸在兩個(gè)分支中是通過(guò)導(dǎo)線連接的，特別是電氣地實(shí)現(xiàn)的。由此，供電信號(hào)的無(wú)線電輻射進(jìn)一步下降，使得不牽扯到法律上關(guān)于無(wú)線電傳輸?shù)囊?guī)定。
由于低的傳輸損耗，特別是在傳輸線路上沒有不希望的供電能量輻射，以及由于低的耗電器功率，可以采用相對(duì)功率低地構(gòu)成的、并由此具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的供電信號(hào)產(chǎn)生器。
此外還注意到，在沒有基本上的功能損失的條件下，可以將在由DE2911476A1中公開的裝置中使用的橫向扼流圈省略。如果通過(guò)供電信號(hào)為耗電器僅僅送入一個(gè)低的功率，例如最高為100mW，則情況正是如此。在該功率范圍內(nèi)供電信號(hào)產(chǎn)生器自身可以提供分支在必要時(shí)所需的充電功率。這里，特殊的防護(hù)措施如同對(duì)產(chǎn)生器的特殊參數(shù)選擇一樣，同樣是不很重要的。總之，通過(guò)省略橫向扼流圈和產(chǎn)生器的低功率構(gòu)成，得到一種非常簡(jiǎn)單和價(jià)格有利的裝置，用于為耗電器電位分離地提供能量。
如果在產(chǎn)生器和耗電器之間存在一個(gè)電位差，則可以特別具有優(yōu)點(diǎn)地采用該裝置。這樣，電位分離地提供能量的作用特別有利。特別是當(dāng)產(chǎn)生器處于地電位，而耗電器處于一個(gè)較高的電位，例如幾十kV的電位時(shí)。
此外，兩個(gè)分支優(yōu)選地相互緊湊地相鄰設(shè)置。由此，降低了對(duì)裝置空間的要求。此外，兩個(gè)分支在空間上緊湊相鄰避免了不希望的供電能量輻射。這兩個(gè)分別確定為前向和后向方向的分支的作用類似于雙線導(dǎo)體裝置，其中形成了對(duì)輻射關(guān)系的交互補(bǔ)償。特別是將兩個(gè)分支放置在一個(gè)絕緣體中，由此可以減少對(duì)于兩個(gè)分支電壓絕緣的費(fèi)用。它們至少可以采用一個(gè)共同的絕緣體機(jī)殼。
優(yōu)選地，裝置的傳輸線路除了用于提供能量外，還可以用于其它目的，例如用于電壓測(cè)量。這樣，可以將該用于提供能量的裝置集成在一個(gè)現(xiàn)有的運(yùn)行裝置中，由此可以進(jìn)一步限制用于該裝置的費(fèi)用。特別是，傳輸線路也可以用于采集耗電器位置和地之間的電壓。
在另一種實(shí)施方式中，作為電位分離元件的分支分別包含至少一個(gè)電抗。這里，特別優(yōu)選的是一個(gè)可以很好地用于所希望的電位分離的電容。特別是每個(gè)分支也可以包含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化或者系列化的部件，例如以繞制的電容器條形式的部件。由此，給出一種特別價(jià)格上劃得來(lái)的實(shí)現(xiàn)。但是作為電抗也可以采用電感。
如果供電信號(hào)的供電頻率在約1kHz和1MHz之間，則特別有利。在該頻率范圍內(nèi)可以良好地抑制供電能量的輻射。此外，提到的下限離公共供電能量的設(shè)備中采用的電網(wǎng)頻率(DC或50Hz或60Hz)足夠遠(yuǎn)，以及離其用于測(cè)量和分析目的必要時(shí)重要的諧波足夠遠(yuǎn)，因此可以排除影響。
還有一種用由直流信號(hào)構(gòu)成的供電信號(hào)運(yùn)行的裝置。這里，從一開始就排除了輻射。在該裝置中電位差優(yōu)選地借助于在分支中設(shè)置的電感克服。
為其提供電能的耗電器例如可以是測(cè)量設(shè)備，特別是電流測(cè)量設(shè)備。這樣，傳輸線路除了傳輸供電信號(hào)外，還可以用來(lái)特別是電氣傳輸由測(cè)量設(shè)備確定的測(cè)量信號(hào)。為此設(shè)定的測(cè)量信號(hào)頻率優(yōu)選地與供電頻率不同，以便避免影響。但是，原則上也可以為測(cè)量信號(hào)頻率設(shè)定與供電頻率相同的頻率范圍。通過(guò)將不同的功能集成在傳輸線路中可以實(shí)現(xiàn)費(fèi)用的節(jié)省。
原則上也可以，將由作為測(cè)量設(shè)備構(gòu)成的耗電器確定的測(cè)量信息通過(guò)附加的傳輸線路進(jìn)行傳輸。這樣，用于供電信號(hào)傳輸和用于測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)膫鬏斁€路相互分離地構(gòu)成。它們也可以采用不同的傳輸原理，例如電氣或者光學(xué)的傳輸。由此，實(shí)現(xiàn)了供電信號(hào)和測(cè)量信號(hào)之間特別良好的分離。


現(xiàn)在，對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的、但決不是用于起限制作用的實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明。為了說(shuō)明附圖沒有按比例繪制，而將一些特征示意地表示出來(lái)。其中，圖1示出了集成在電容性電壓變換器中的、用于電位分離地供電的裝置，圖2示出了用于為具有光學(xué)測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)臏y(cè)量設(shè)備電位分離地供電的裝置，圖3示出了用于為具有電氣測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)臏y(cè)量設(shè)備電位分離地供電的裝置，圖4示出了另一用于為具有光學(xué)測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)臏y(cè)量設(shè)備電位分離地供電的裝置。
在圖1至4中對(duì)應(yīng)的部分用同樣的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出了一個(gè)用于為耗電器20電位分離地供電的裝置100。耗電器20與高壓導(dǎo)體10相鄰地設(shè)置，并因此處于高電位，即至少數(shù)十kV的電位。
耗電器20通過(guò)借助于傳輸線路40傳輸?shù)墓╇娦盘?hào)S1引入能量E。為了保證電位分離，在圖1的例子中，傳輸線路40具有兩個(gè)傳輸電容C2和C3，在其上分別降有一個(gè)電位差ΔU，該電位差構(gòu)成高壓導(dǎo)體10的導(dǎo)體對(duì)地電壓的主要成分。
供電信號(hào)S1由一個(gè)實(shí)際處于測(cè)量電位的發(fā)生器30例如以100 kHz的頻率產(chǎn)生。該供電信號(hào)S1饋入包含在傳輸電容C2中的傳輸線路40的第一分支41中，并傳輸至耗電器20。在耗電器20中從供電信號(hào)S1，以沒有詳細(xì)示出但公知的方式提取能量E，并提供給耗電器20，以運(yùn)行特別是現(xiàn)有的電子部件。這里，完全可以將從供電信號(hào)S1中提取的能量E，首先臨時(shí)存儲(chǔ)在一個(gè)例如電容器形式的儲(chǔ)電器中。
在第一個(gè)公知的裝置中，在后向方向，在耗電器20和產(chǎn)生器30之間通過(guò)一個(gè)阻抗值相對(duì)不確定的空中線路構(gòu)成，與之不同的是，裝置100的傳輸線路40具有一個(gè)第二分支42。后者包括第二傳輸電容C3，其優(yōu)選地具有與第一傳輸電容C2一樣的電容值。在經(jīng)過(guò)耗電器20之后，供電信號(hào)S1在第二分支42中被回送到產(chǎn)生器。因此，該第二傳輸電容C3在反向傳輸中也提供了一個(gè)大概確定的阻抗值。由此，得到一具有確定阻抗關(guān)系的電流回路。由此，可以以在1kHz和1MHz范圍內(nèi)相對(duì)低的供電頻率，以及較低的供電功率工作。因此在實(shí)現(xiàn)裝置100時(shí)降低了所需的費(fèi)用。
與另一個(gè)包含濾波鏈形式傳輸線路的公知裝置不同，在裝置100中傳輸線路40的兩個(gè)分支41和42是完全分離地構(gòu)成的。這意味著，除了與產(chǎn)生器30和耗電器20的連接外，兩個(gè)分支41和42之間不存在導(dǎo)電連接。它們?cè)谶@個(gè)范圍內(nèi)相互電氣絕緣。特別與公知的濾波鏈不同的是，沒有設(shè)置作為連接元件的橫向扼流圈。已知的是，如果供電信號(hào)S1具有相對(duì)低的供電功率，則這種明顯簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地是可能的。在這種情況下，產(chǎn)生器30本身可以為傳輸電容C2和C3提供充電功率。借助于裝置100按特別簡(jiǎn)單和低廉的方式可以為耗電器20提供直至100mW的功率。這對(duì)于運(yùn)行許多目前常見的電子電路是足夠的。
為了避免不希望的供電能量流失，設(shè)置了多個(gè)阻流電感L1至L5。它們的大小是這樣確定的，即，其在供電頻率下是阻值極高的并在理想情況下構(gòu)成斷路。阻流電感L1和L3阻止供電信號(hào)S1通過(guò)大地流失，而阻流電感L4和L5則阻止供電信號(hào)S1通過(guò)高壓導(dǎo)體10的流失。阻流電感L2迫使供電信號(hào)S1在耗電器20中。為了說(shuō)明在圖1中通過(guò)實(shí)線箭頭示出了供電信號(hào)S1的信號(hào)路徑。
在需要時(shí)也可以用過(guò)電壓防護(hù)放電器和/或衰減電阻來(lái)補(bǔ)充阻流電感L1至L5。
在高壓導(dǎo)體10的電網(wǎng)頻率(DC或50Hz或60Hz)下阻流電感L1至L5不形成斷路，而是實(shí)際形成短路。在該頻率下其至少具有非常低的阻抗值。即，兩個(gè)分支41和42在該電網(wǎng)頻率下并聯(lián)，而不是象在供電頻率下為串聯(lián)。因此，在電網(wǎng)頻率下并聯(lián)連接的傳輸電容C2和C3也作為電容性電壓變換器的高壓電容使用。這樣，在一個(gè)額外設(shè)置的低電壓電容C1上可以提取關(guān)于高壓導(dǎo)體10的導(dǎo)體對(duì)地電壓的電壓測(cè)量信號(hào)UM。裝置100滿足了雙重功能，即為耗電器20供電和進(jìn)行電壓測(cè)量。裝置100的一種特別簡(jiǎn)單和由此而優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)在市場(chǎng)上可以得到的電壓變換器中進(jìn)行集成獲得的。此外，如果傳輸電容C2和C3作為標(biāo)準(zhǔn)化或者系列化的部件，例如由一種繞制的電容器條制成，則對(duì)于造價(jià)來(lái)說(shuō)是有利的。
按照傳輸電容C2和C3的不同構(gòu)造形式，其也可以具有一個(gè)串聯(lián)電感。這在例如提到的繞制的電容器條中是這樣。此時(shí)有利的是，將原則上在1kHz和1MHz范圍內(nèi)可以自由選擇的供電頻率，恰好設(shè)置在由串聯(lián)電感和傳輸電容C2或C3的電容值構(gòu)成的串聯(lián)共振頻率上。這樣，兩個(gè)分支41和42對(duì)于供電信號(hào)S1具有特別低的阻抗。
兩個(gè)分支41和42之間的電壓差值是非常低的(例如幾十V)，使得可以沒問(wèn)題地相互絕緣。因此，它們可以特別緊地相鄰放置，并例如放置在一個(gè)共同的絕緣體80中。這是一個(gè)非常節(jié)省的解決方案。此外，通過(guò)分支41和42緊湊的空間設(shè)置實(shí)現(xiàn)了，完全抑制本來(lái)由于低的供電頻率已經(jīng)大大減小的供電能量輻射。
在圖2中示出了另一個(gè)裝置200，其同樣用于為耗電器20電位分離地供電。在圖2中的例子里，耗電器20是用于采集在高壓導(dǎo)體10中流動(dòng)的電流I的測(cè)量設(shè)備。該測(cè)量設(shè)備20包含一個(gè)測(cè)量分流器21和一個(gè)測(cè)量頭電路22，在該電路中為電流I確定測(cè)量信號(hào)S2。該測(cè)量信號(hào)S2被光學(xué)地傳送到一個(gè)處于地電位的接收和處理單元70。為此，例如按光波導(dǎo)體連接的形式設(shè)置了一個(gè)光學(xué)傳輸線路50。測(cè)量頭電路22按與圖1相關(guān)聯(lián)的方式通過(guò)供電信號(hào)S1得到能量E。在傳輸線路50中的光學(xué)傳輸類似于在傳輸線路40中的傳輸電容C2和C3，起到一種電位分離的作用，從而裝置200總的也是電位分離地構(gòu)成的。因此，其良好地適于在高壓技術(shù)中的應(yīng)用。
在另一個(gè)在圖2中沒有示出的實(shí)施方式中，一個(gè)同樣設(shè)置的光學(xué)傳輸線路不是如圖2中的例子用于將測(cè)量信號(hào)從高壓電位傳輸?shù)降仉娢唬前聪喾吹姆较?即從地電位到高壓電位)傳輸光學(xué)能量信號(hào)。該光學(xué)能量提供系統(tǒng)是作為對(duì)傳輸線路40的補(bǔ)充設(shè)置的。其特別起到冗余的作用，或者如果在耗電器20中有特別高的能量需求時(shí)，例如在接通期間，起到同樣是電位分離的支持能量提供的作用。在能量需求低時(shí)，可以將該附加的光學(xué)能量提供系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到待機(jī)模式，由此使該光學(xué)能量提供系統(tǒng)的部件的壽命明顯更長(zhǎng)。該附加光學(xué)能量提供路徑可以與所有在圖1至4中示出的裝置100至400進(jìn)行組合。
在圖3中示出的另一個(gè)裝置300中，耗電器20是作為電流測(cè)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，其通過(guò)供電信號(hào)S1相位分離地得到能量E。與裝置200不同，對(duì)在測(cè)量頭電路22中產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)S2的傳輸不是光學(xué)地實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)也是為供電信號(hào)S1所使用的、因此本來(lái)就現(xiàn)有的傳輸線路40電氣地實(shí)現(xiàn)。
包含電流信息的測(cè)量信號(hào)S2在第二產(chǎn)生器31中作為高頻信號(hào)產(chǎn)生，并被提供給傳輸線路40和傳輸至接收和分析單元60，該第二產(chǎn)生器3 1處于高壓電位并是電流測(cè)量設(shè)備的組成部分。測(cè)量信號(hào)S2具有與可以從中選擇供電頻率的相同頻率范圍的測(cè)量信號(hào)頻率，即在1kHz和1MHz之間。但是，為了避免相互影響，測(cè)量頻率和供電頻率具有不同的頻率值。在圖3的例子中供電頻率處在10kHz，而測(cè)量信號(hào)頻率處在100kHz。
一個(gè)附加的、與產(chǎn)生器30及接收和分析單元60并行連接的阻流電感L6具有與阻流電感L2相似的作用。其保證測(cè)量信號(hào)S2實(shí)際到達(dá)接收和分析單元60，以便在那里被處理。為了說(shuō)明，在圖3中通過(guò)虛線箭頭示出了測(cè)量信號(hào)S2的信號(hào)路徑。
裝置200和300可以類似于裝置100與一個(gè)電容性電壓測(cè)量裝置進(jìn)行組合，以得到組合的電流和電壓測(cè)量裝置。此外，也可以將傳輸線路40和50分別放置在一個(gè)在圖2和3中沒有示出的絕緣體80中。
裝置100，200和300適合于在高壓導(dǎo)體10的DC或AC電網(wǎng)頻率下的應(yīng)用。
在圖4示出的另一個(gè)為AC電網(wǎng)頻率確定的、用于電位分離提供能量的裝置中，將在裝置100，200和300中為了記錄電位差ΔU所設(shè)置的傳輸電容C2和C3通過(guò)傳輸電感L20和L40以及L10和L30替代。在該例子中，供電信號(hào)S1是一個(gè)直流信號(hào)，并借助一個(gè)實(shí)際上設(shè)置在地電位的DC產(chǎn)生器32產(chǎn)生。傳輸電感L10至L40對(duì)于DC供電信號(hào)S1呈現(xiàn)為短路。此外，它們是這樣確定大小的，即其在電網(wǎng)頻率(＝50Hz或60Hz)下對(duì)于記錄高壓電位取得適當(dāng)?shù)淖杩怪怠?br> 類似于裝置100，200和300，裝置400也具有用于避免不希望的供電能量流失的元件。但是，由于這里出現(xiàn)的DC供電信號(hào)S1，它們不是電感而是電容性地在阻流電容C10至C50的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。它們對(duì)于DC供電信號(hào)S1表現(xiàn)為斷路，而在電網(wǎng)頻率下表現(xiàn)為低阻抗，從而呈現(xiàn)出與在裝置100，200和300中的阻流電感L1至L5類似的作用。通過(guò)采用直流信號(hào)作為供電信號(hào)S1從一開始就避免了不希望的供電能量輻射。
對(duì)于記錄電位差ΔU或?qū)τ趥鬏擠C供電信號(hào)S1，在兩個(gè)分支42和41中分別只設(shè)置一個(gè)傳輸電感，例如L10和L20，基本上足夠了。另外兩個(gè)傳輸電感L30和L40與串聯(lián)連接的傳輸電阻R10至R40同樣是額外設(shè)置的，目的是也可以利用裝置400對(duì)高壓導(dǎo)體10進(jìn)行電壓測(cè)量。這樣，在兩個(gè)分支41和42上分別構(gòu)成一個(gè)電阻-電感分壓器，其中，分別有一個(gè)中間分線43以及44與測(cè)量頭電路22連接。傳輸電阻R10至R40一方面起到衰減可能出現(xiàn)的和不希望的共振，另一方面在高壓導(dǎo)體10上待采集的測(cè)量量的頻率較低時(shí)進(jìn)行頻率補(bǔ)償。但是，它們同樣可以被去除。
因此，在測(cè)量頭電路22中除了借助測(cè)量分流器21確定關(guān)于電流I的測(cè)量信息外，還確定關(guān)于高壓導(dǎo)體10的導(dǎo)體對(duì)地電壓測(cè)量信息。光學(xué)傳輸?shù)臏y(cè)量信號(hào)S2包含了關(guān)于兩種采集量的信息。
權(quán)利要求
1.一種為耗電器(20)電位分離地提供電能(E)的裝置，其至少包括-一個(gè)用于產(chǎn)生供電信號(hào)(S1)的產(chǎn)生器(30，31，32)，-一個(gè)包括兩個(gè)分離的分支(41，42)的傳輸線路(40)，其中，-第一分支(41)構(gòu)造成用于沿從產(chǎn)生器(30，31，32)至耗電器(20)的方向傳輸供電信號(hào)(S1)，而第二分支(42)構(gòu)造成用于沿從耗電器(20)至產(chǎn)生器(30，31，32)的方向傳輸供電信號(hào)(S1)，-兩個(gè)分支(41，42)分別這樣連接在產(chǎn)生器(30，31，32)和耗電器(20)上，使得對(duì)于供電信號(hào)(S1)形成一個(gè)閉合的回路，-兩個(gè)分支(41，42)包括用于電位分離元件(C2，C3，L10，L20，L30，L40)，和-借助于供電信號(hào)(S1)可以為耗電器(20)提供最大為100mW的電功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，將所述耗電器(20)和產(chǎn)生器(30，31，32)設(shè)置在不同的電位上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述兩個(gè)分支(41，42)相互緊湊地相鄰設(shè)置。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，將所述兩個(gè)分支(41，42)并排放置在一個(gè)絕緣體(80)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述傳輸線路(40)構(gòu)造成用于電壓測(cè)量，特別是用于采集所述耗電器(20)位置和地之間的電壓。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述分支(41，42)作為電位分離元件分別包含至少一個(gè)電抗(C2，C3，L10，L20，L30，L40)，特別是分別包含至少一個(gè)電容(C2，C3)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述供電信號(hào)(S1)的供電頻率在1kHz和1MHz之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述供電信號(hào)(S1)作為直流信號(hào)構(gòu)成。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述耗電器(20)構(gòu)成為測(cè)量設(shè)備(20)，而所述傳輸線路(40)構(gòu)成為用于傳輸由該測(cè)量設(shè)備確定的測(cè)量信號(hào)(S2)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述耗電器(20)構(gòu)成為測(cè)量設(shè)備(20)，而設(shè)置另一個(gè)附加的、特別是光學(xué)的傳輸線路(50)，用于傳輸由該測(cè)量設(shè)備(20)確定的測(cè)量信號(hào)(S2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種為耗電器(20)電位分離地提供電能(E)的裝置，其包括一個(gè)用于產(chǎn)生供電信號(hào)(S1)的產(chǎn)生器(30，31，32)和一個(gè)包括兩個(gè)分離的分支(41，42)的傳輸線路(40)。第一分支(41)構(gòu)造成用于沿從產(chǎn)生器(30，31，32)至耗電器(20)的方向傳輸供電信號(hào)(S1)，而第二分支(42)構(gòu)造成用于沿從耗電器(20)至產(chǎn)生器(30，31，32)的方向傳輸供電信號(hào)(S1)，從而對(duì)于供電信號(hào)(S1)形成一個(gè)閉合回路。兩個(gè)分支(41，42)包括用于電位分離的元件(C2，C3)。通過(guò)供電信號(hào)(S1)可以為耗電器(20)提供最大為100mW的電功率。
文檔編號(hào)H02J17/00GK1511366SQ03800326
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者西格弗里德·伯克爾, 斯蒂芬·海恩, 海恩, 西格弗里德 伯克爾 申請(qǐng)人:西門子公司