CN101278367A

CN101278367A - 用于接通至少一个电流的开关设备

Info

Publication number: CN101278367A
Application number: CNA2006800362307A
Authority: CN
Inventors: 卡尔-汉斯·贝恩克劳; 约瑟夫·戈茨; 迈克尔·绍库普; 阿尔夫·瓦布内尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-10-01
Also published as: WO2007036555A3; DE102005046925A1; US20090213517A1; WO2007036555A2

Abstract

本发明涉及一种用于接通至少一个电流的开关设备，其中，该开关设备具有在开关箱中具有至少一个开关机构，该开关机构被设置用于根据运行来切断和连接电流路径。开关设备经常具有例如相对于供电系统的保护功能。因此，为了对保护功能进行支持，在开关设备内部的故障和磨损识别是希望得到的。为此，该开关设备被这样地改进，从而可以应用至少一个温度检测单元用于在开关设备内部的故障和磨损识别。

Description

用于接通至少一个电流的开关设备

技术领域

本发明涉及一种用于接通至少一个电流的开关设备，其中，该开关设备具有开关机构，该开关机构被设置用于根据运行来切断和连接电流路径。此外，本发明还涉及一种用于通过开关设备的开关机构接通至少一个电流的方法，其中根据运行来切断和连接电流路径。

背景技术

这种类型的开关设备与电网和组件连接而使用。开关设备例如被设置用于在短路或者过载的情况下保护电网和组件。开关设备可以被设计成电子机械的开关设备。用于开断过程的触发标准由电流测量得出。在此可以限定一个决定值或者给出一个触发特征值，其表示用于开关设备的触发标准。如果电流在确定的公差范围内偏离于预测值或者额定值，那么就会发出警告或者触发保护机构。

在实践中，在开关设备中使用相应的测量变压器，其被设置用于检测一个或者多个电流。在电子评估单元中处理该测量变压器的测量数据。评估单元检查是否存在离开了公差范围或者超过了相应的电流的临界值的情况。在此，评估通常可以仅仅以电流或者其它的电值(其可被测量变压器使用)为基础。在此，电值由在开关设备之外的、例如在电网内部的电组件确定。这意味着，即可以相关于短路情况和过载情况来监控电网的组件，但是却不能分析开关设备自身的可能的故障。因此，不能识别出对开关设备的消极的环境影响或者开关设备的开关机构的磨损。

在实践中产生一个决策基础是为人所希望的，该决定基础可以与开关设备的可靠性或者运行状态相关联。尤其是当开关设备被设置用于保护电网时，关于开关设备的附加信息具有较大的意义。

由DE 37 34 886 C1公开了一种用于监控在电流装置中的电路元件的温度的装置，其中，在超过预设的值时，可通过温度探针来影响用于避免不希望的高温的电路。这种类型的用于温度监控的装置尤其在用于监控电路装置的电监控装置时具有优点，在该装置中，汇流排应该被保护以防止连续的提高电流输出导致的不希望的加热。在该电流装置中，继电器作为控制元件用于通过待监控的汇流排接通或者切断所属的电流供应。因此，用于温度监控的装置用于电流调整。

发明内容

本发明的目的在于，以简单和成本低廉的方式识别开关设备内部的故障和磨损。

在根据开头所述类型的开关设备时，该目的这样地实现，即该开关设备具有至少一个用于在开关设备中进行故障识别和/或磨损识别的温度检测单元。此外，该目的通过开头所述类型的方法来实现，其中，在开关设备中的故障和/或磨损和/或开关设备的环境污染通过至少一个温度检测单元来识别。

温度检测单元被集成在开关设备中，用于故障识别和磨损识别。温度检测单元可以被设计成温度传感器或者设计成温度检测位置。通过对在开关设备内部的神经式部件的认识，可以有目的地放置温度检测单元。在此，该部件可以描述成电的或者机械的部件。该部件的变热通常明确地指出该部件的确定的错误或者磨损，但是也可以以功能条件来指出另外的部件的故障或者磨损。因此，该单元的升高的温度的确定允许获得特别的故障迹象或者磨损迹象的结论，该结论对于星影的部件是典型的。同样，温度检测单元可以放置在开关设备的内部，从而可以作出多个用于开关设备或者关于该开关设备的运行状况的陈述。可以鉴于报告或者被触发的保护措施或者措施消除各自的起因。

用于温度检测的一个可能的部件例如是电流路径。利用在部件上获得的测量数据，可以实现至少一个在开关设备的外部的网络的运行状态的结论、以及用于开关设备的陈述、以及运行环境的结论。

开关设备的一个有利的实施例是一个开关设备，其中，设置有用于测量开关箱温度的温度检测单元。该实施例是非常普通的并且确定出临界温度，该临界温度可以由开关设备的任意部件或者可能的方式甚至通过过强的外部温度负荷造成。因此，该影响可以以温度测量数据的形式表明。一个例如附加地安装的温度检测单元(用于测量壳体温度)允许区分是否在开关设备的内部或者外部寻找热源。此外，具有适合于温度检测的部件，这是因为出于应用在开关设备的内部的原因，该设备具有特别的适宜性。

如果温度检测单元具有用于温度检测的热电偶、温度电阻、激光或者发光二极管时，可以进一步地获得有利的实施例。取决于应用的各个测量元件获得不同的优点。例如，在应用热电偶或者温度电阻时可以同时在不同的位置或者在不同的部件处监控温度并且累积地应用测量数据，这意味着，即例如仅仅一个测量位置是足够的，从而监控在开关设备的内部的多个神经位。在此，不能确定出在哪些测量位置存在上升的温度。因此，仅仅在用于识别或者分析故障或者磨损的该种情况不是必要的时候才选择这种类型的复合温度测量。

通常，部件，尤其是电部件在电子单元中是必须的，从而保证监控开关设备。在此，电子单元包括评估装置，其用于评估至少一个温度检测单元的测量温度。尤其是当在待监控的部件和温度检测单元之间产生去顶的温度梯度时，该评估装置可以用于以有利的方式计算在开关设备内部的部件的真实温度。此外，执行计算程序是很有意义的，其允许从在部件上实际测量的温度推断出在另外的部件上存在的温度。通过这种方式，可以顾及到开关设备内部的温度梯度。例如，可以设置用于测量开关箱温度的温度检测单元，其中，计算程序通过该测量数据计算电流路径的温度。就此而言，调整相应的特征值是有意义的，该特征值将两个温度彼此明确地对应起来。借此，利用壳体温度的测量，得出电流路径或者诸如开关机构的其他的部件的温度是可以想象的。

温度检测单元以有利的方式具有光学装置，该光学装置被用于温度测量。这是因为光学方法允许以无接触的方式进行温度测量，这可以测量那些热电偶或者温度传感器很难或者完全不能安装到其上的部件的温度。例如，开关机构的部件可以由确定的间距通过激光束或者发光二极管的光线来扫描。因此，可以监控设置在开关设备中的接触表面的温度。在此，可以执行非常局部的温度测量，其阻止在开关设备内部的温度延伸的其他部件上。此外，可以识别接触面的故障和磨损现象。接触面在各种情况下由一种材料制成，该材料可以非常良好地传导电流，例如银。这种材料的选择通常在接触材料的电传导性和硬度或者韧性之间案做出妥协。因此，由于银的摩擦和烧损使得选择具有非常良好的传导性的银具有局限性。摩擦和烧损的情况使得在接触面之间的接触变差，并且使开关设备具有高阻抗。因此，在连续运行期间使接触面的温度上升。如果以光学装置为基础的温度检测单元确定了接触板或者类似的部件上的温度的上升，那么可以得出这样的结论，即不是摩擦就是烧损使开关设备的运行性能变差。就此而言，利用温度检测单元对开关设备进行监控或者特征描述是有意义的，这是因为通过电流-温度特征值也可以也可以得到开关设备的磨损度的结论。相反，也可以估计出，在使用不再有意义之前，开关设备还能使用多久。就此而言，摩擦或者烧损的程度的利用也是非常有意义的，这是因为在负载的情况下开关的开关设备的寿命与不在负载的情况下开关的开关设备的寿命是有很大的区别的。在负载的情况下开关的开关设备典型地具有10000次到10000000次的接通次数，其中，在不在负载的情况下开关的开关设备的可能的接通次数例如高于因数100。

在另外的有利的实施例中设置有报告装置，该装置用于作为触发标准的温度检测单元的测量数据，用于运行状态报告和/或服务报告。在此，运行状态的报告基本上相关于存在的故障的报告。此外，当对开关设备尤其是开关机构的磨损进行监控时，服务报告是重要的。临界温度的相应的报告或者服务报告可能导致开关设备的检查或者更换或者触发。如之前所述，运行状况的报告也用于故障检测，其中，故障可以例如是烧损的接触元件、触点的污染或者在接触系统的外来物。这些故障不能通过单独的电流检测来识别。

本发明的其他有利的设计方案和优选的改进方案由对附图的说明和/或从属权利要求中获得。

附图说明

接下来，参考在图中示出的实施例来进一步说明和阐述本发明。图中示出：

图1是第一实施例的电子机械的开关设备的截面图，

图2是第二实施例的电子机械的开关设备的截面图，

图3是第三实施例的电子机械的开关设备的截面图，

图4是第四实施例的电子机械的开关设备的截面图，以及

图5是第五实施例的电子机械的开关设备的截面图。

具体实施方式

图1示出了第一实施例的电子机械的开关设备的截面图。开关设备具有电子单元1和在开关箱8的内部空间中的机械单元。温度检测单元4形成在开关箱的壁上。温度检测单元4的测量数据通过电连接传输给电子单元1。电子单元1具有评估装置，该评估装置被设置用于评估温度检测单元4的测量数据。该评估装置尤其可以具有计算程序，该计算程序可以实现利用测量开关箱的壁的温度来得出触点或者其他机械或者电类型的部件的温度。在此，其优点在于，不需要将温度检测单元4设置在接触面上或者设置在接触面附近。换言之，从触点到达温度检测单元4的温度梯度被一次性地进行特征描述并且其中考虑到温度计算。将温度检测单元4尽可能近地布置在接触面旁边无疑是非常有意义的。借此，确保在实际出现的温度和测量之间不会产生时间上的延迟。

图2示出了第二实施例的电子机械的开关设备的截面图。如在第一实施例中所描述的那样，该开关装置具有电子单元1和开关箱。在该实施例中，选择累积的测量方法。在开关设备中形成有两个热电偶7，从而在两个不同的位置实现温度测量。在该情况中，意义重大的测量值是由两个热电偶7发出的电压。电压升高超过可确定的额定值导致这样的诊断，即不是在一个就是在另一个或者在两个热电偶7上存在升高的温度。如果电子单元1允许评估两个测量位置，那么可以单独地监控两个热电偶7，并因此明确地确定哪个热电偶报告了上升的温度。

图3示出了第三实施例的电子机械的开关设备的截面图。在第三实施例中的开关设备的结构对应于第二实施例的开关设备的结构，但是，取代热电偶7应用了作为温度检测单元的温度电阻5。可能的运行方式已经在第二实施例中描述，其中在第三实施例中的意义重大的测量值是温度电阻5的欧姆电阻。

图4示出了第四实施例的电子机械的开关设备的截面图。在该实施例中，以光学装置为基础的温度检测单元2同样通过导线与电子装置1连接。通过光学地扫描易变热的部件来开始记录测量数据。为此，温度检测单元2可以具有激光LED或者常规的LED。当通向测量点或者测量面的光路3较小时可以应用常规的LED。如果不是这种情况并且测量点很难触及或者远离于温度检测单元2，那么可以动用激光LED的较好的聚焦特征。通过这种方式也可以测量或者运动的部件或者很难触及的部件的温度。温度检测单元2尤其可以完全直接被设计用于识别接触元件的涂黑。在此，不需要精确地测定温度，通过测量反射的光线的光线强度测定的接触面的涂黑程度足以作为触发标准使用。

图5示出了第五实施例的电子机械的开关设备的截面图。温度测量在开关设备中通过在集成在电子单元1中的温度检测单元4开始。这需要关于开关的温度特征的特征描述性的测量，但是却体现出温度检测的费用非常高昂的变体。

综上所述，本发明涉及一种用于接通至少一个电流的开关设备，其中，开关设备具有在开关箱中的开关机构，该开关机构被设置用于根据运行来切断和连接电流路径。开关设备经常具有例如相对于电网的保护功能。因此，为了对保护功能进行支持，在开关设备的内部进行故障识别和磨损识别是为人所希望的。为此目的，开关设备被这样地改进，从而可应用至少一个用于在开关设备内部进行故障和磨损识别的温度检测单元。

Claims

1.一种用于接通至少一个电流的开关设备，其中，所述开关设备具有开关机构，所述开关机构被设置用于根据运行来切断和连接电流路径，其特征在于，所述开关设备具有至少一个温度检测单元(2、4、5、7)，用于在所述开关设备内部进行故障识别和/或磨损识别。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述温度检测单元(2、4、5、7)被设置用于测量电流路径温度、开关箱温度和/或壳体温度。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的开关设备，其中，所述温度检测单元(2、4、5、7)具有用于温度测量的热电偶、温度电阻、激光和/或发光二极管。

4.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，所述开关设备具有耦合装置，所述耦合装置用于针对作为切断电流路径的触发标准的所述温度检测单元(2、4、5、7)的测量数据与评估装置进行耦合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，所述评估装置包括报告装置，该报告装置用于作为用于运行状况的报告和/或服务报告的触发标准的所述温度检测单元(2、4、5、7)的测量数据。

6.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，所述运行状况的报告和/或服务报告可局部地和/或集中地示出。

7.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，在所述开关设备的外部进行所述温度检测单元(2、4、5、7)的测量数据的评估。

8.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，设置有用于监控电流的电流传感器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，所述开关设备具有触发单元(ETU)和/或被设计成监控模块。

10.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其中，所述开关设备是电子机械的开关设备。

11.一种用于通过开关设备的开关机构来接通至少一个电流的方法，其中，根据运行来切断和连接电流路径，其特征在于，通过至少一个温度检测单元(2、4、5、7)来识别在所述开关设备中的故障和/或磨损。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过所述温度检测单元(2、4、5、7)导出表明电流路径温度、开关箱温度和/或壳体温度的值。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中，所述温度检测单元(2、4、5、7)通过热电偶、温度电阻、激光和/或发光二极管测量温度。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，评估装置从所述温度检测单元(2、4、5、7)的测量数据中提取出用于切断电流路径的触发标准。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，所述评估装置包括报告装置，所述报告装置由作为所述触发标准的所述温度检测单元(2、4、5、7)的所述测量数据中产生运行状况的报告和/或服务报告。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，所述运行状况的报告和/或服务报告可局部地和/或集中地示出。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中，电流传感器监控电流。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，所述开关设备是电子机械的开关设备。