DE102006014914B3 - Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes und nach diesem Verfahren betriebenes Schaltgerät - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes und nach diesem Verfahren betriebenes Schaltgerät Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes (4) mit einem elektromechanischen Antrieb (13), der von mit einer Versorgungsspannung (U) versorgt wird und von einer Steuereinrichtung (2) gesteuert wird, der ein externes Steuersignal (K) zum Betätigen des elektromechanischen Antriebs (13) übermittelt wird, wird für den Fall, dass die Versorgungsspannung (U) eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung ist, nach Erhalt des Steuersignals (K) bis zur Betätigung des Antriebs (13) ein Zeitpunkt (t<SUB>3</SUB>) abgewartet, in dem ein vorgegebener Steuerwinkel (phi<SUB>3</SUB>) der Versorgungsspannung (U) erreicht wird, der unter Ausnutzung eines bekannten Zusammenhangs mit einem Schaltwinkel (phi<SUB>4</SUB>) oder einem Schaltwinkelintervall derart ausgewählt ist, dass bezogen auf die Einsatzdauer des Schaltgerätes (4) alle Schaltwinkel (phi<SUB>4</SUB>) bzw. Schaltwinkelintervalle mit zumindest annähernd gleicher Häufigkeit auftreten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein nach diesem Verfahren betriebenes, elektromechanisch betätigtes Schaltgerät.
  • Bei einem elektromechanisch betätigten Schaltgerät (Schütz), dessen Hauptkontakte ein Drehstromsystem schalten, hängt die Belastung der Schaltkontakte davon ab, zu welchem exakten Zeitpunkt die Kontakte öffnen oder schließen. Die elektrische Belastung der Kontakte und damit auch deren Abbrand durch den beim Öffnen oder Schließen entstehenden Lichtbogen hängt wesentlich von der im Zeitpunkt der Kontaktöffnung oder des Kontaktschließens vorliegenden Phase der Netzspannungen oder -ströme ab. Wird mit dem Schaltgerät ein Drehstromsystem, beispielsweise ein Drehstrommotor geschaltet, und wird der elektromechanische Antrieb mit einer Gleichspannung betrieben, die zufällig an- und ausgeschaltet wird, ergibt sich für jeden der Kontakte eine Gleichverteilung der Schaltwinkel, d.h. für jeden Kontakt kommt jede Phasenlage gleich häufig vor. Daraus ergibt sich für alle Kontakte des Schaltgerätes ein gleichmäßiger Abbrand, weil jeder Kontakt dieselbe Mischung aus Schaltvorgängen mit niedrigem und hohem Abbrand erlebt.
  • Wird der Antrieb des Schaltgerätes mit Wechselspannung oder mit einer gleichgerichteten Wechselspannung betrieben, hängen die Abläufe der Schließ- und Öffnungsvorgänge zusätzlich davon ab, welche Phasenlage die Versorgungsspannung des elektromechanischen Antriebes zum Zeitpunkt seines Betätigens aufweist. In der Praxis werden nun auch bei einer Gleichverteilung der Phasenlage der Versorgungsspannung des Antriebs bei dessen Ein- und Ausschalten für jeden der drei Hauptkontakte sehr unterschiedliche Häufigkeiten in der Phase der Lastspannung bzw. -ströme beobachtet. Dieser Effekt wird als Selbstsynchronisation bezeichnet und ist beispielsweise bekannt aus G. Griepentrog, "Schaltsynchronisations-Effekt bei AC-betätigten Schützen", 14. VDE-Seminar "Kontaktverhalten und Schalten", Karlsruhe, 24. bis 26. September 1997, Seiten 149 bis 155.
  • Zusätzlich zu dieser Selbstsynchronisation wird in der Praxis auch häufig eine Fremdsynchronisation beobachtet, bei der bereits eine ungleichmäßig verteilte Phasenlage der Versorgungsspannung beim Ein- bzw. Ausschalten des Antriebs eine Synchronisation der Schaltvorgänge hervorruft. Eine solche Fremdsynchronisation kann auch von einer elektronischen Steuerung verursacht werden, wenn sich in der zeitlichen Abfolge zwischen Schaltbefehl und Ein- bzw. Ausschalten der Versorgungsspannung des Antriebs Abhängigkeiten zur Phasenlage des Netzes ergeben. Im Extremfall tritt nur ein vorbestimmter Schaltwinkel auf.
  • Die Verbindung von Fremd- und Selbstsynchronisation verschärft das Problem des ungleichmäßigen Abbrandes der Schaltkontakte soweit, dass sich für die Kontakte des Schaltgerätes bezogen auf die Phase der Lastspannung extreme Vorzugsphasenlagen ergeben, die systematisch zu höherem Abbrand einer Phase und damit zu einer geringeren Lebensdauer des Schaltgerätes führen.
  • Zum Vermeiden einer Fremdsynchronisation ist es aus der EP 1 198 808 B1 bekannt, nach dem Einschalten der Versorgungsspannung für die Steuerelektronik des Schaltgerätes bei Beendigung einer Anlaufphase für einen in der Steuerelektronik verwendeten Mikrokontroller und nach dem Überprüfen der Ansteuerart den weiteren Ablauf des Programmes anzuhalten und erst nach Ablauf einer zufälligen Verzögerungszeit mit den Programmschritten fortzufahren, die bis zur Abgabe eines Freigabe- oder Betätigungssignals für den Antrieb durchgeführt werden müssen.
  • Aus der DE 100 51 161 C1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes mit einem elektromechanischen Antrieb bekannt, der von einer Versorgungsspannung versorgt wird und von einer Steuereinrichtung gesteuert wird, der ein externes Steuersignal zum Betätigen des elektromechanischen Antriebs übermittelt wird, und bei dem für den Fall, dass die Versorgungsspannung eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung ist, nach Erhalt des Steuersignals bis zur Betätigung des Antriebs ein Zeitpunkt abgewartet wird, in dem ein vorgegebener Steuerwinkel der Versorgungsspannung vorliegt, der unter Ausnutzung eines bekannten Zusammenhangs mit einem Schaltwinkel ausgewählt ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes anzugeben, mit dem sowohl Fremdsynchronisation als auch Selbstsynchronisation weitgehend vermieden und die Lebensdauer des elektromechanisch betätigten Schaltgeräts verlängert wird. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nach diesem Verfahren betriebenes elektromechanisch betätigtes Schaltgerät anzugeben.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen, wird für den Fall, dass eine den elektromechanischen Antrieb versorgende Versorgungsspannung eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung ist, nach Erhalt eines externen Steuersignals bis zum Betätigen des elektromechanischen Antriebs ein Zeitpunkt abgewartet, in dem ein vorgegebener Steuerwinkel der Versorgungsspannung vorliegt, der unter Ausnutzung eines bekannten Zusammenhangs mit einem Schaltwinkel oder einem Schaltwinkelintervall derart ausgewählt ist, dass bezogen auf die Einsatzdauer des Schaltgerätes alle Schaltwinkel bzw. Schaltwinkelintervalle mit zumindest annähernd gleicher Häufigkeit auftreten. Auf diese Weise kann für zeitlich aufeinanderfolgende Schaltvorgänge erreicht werden, dass von einer Steuereinrichtung ein Steuersignal zum Betätigen des elektromechanischen Antriebs zu Zeitpunkten aktiviert wird, die gleichmäßig über alle Phasenlagen verteilt sind.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Erhalt des Steuersignals zunächst ein Zeitpunkt abgewartet, in dem eine vorgegebene Phasenlage der Versorgungsspannung erreicht wird, und ab diesem Zeitpunkt wird anschließend bis zum Betätigen des Antriebs eine den vorgegebenen Steuerwinkel herbeiführende Verzögerungszeit abgewartet.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung werden vor dem Betätigen des Antriebs die Versorgungsspannung insbesondere nach Höhe, Art und Frequenz überprüft, wobei insbesondere festgestellt wird, ob die Versorgungsspannung eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung bzw. eine gleichgerichtete Wechselspannung ist.
  • Wenn das Schaltgerät gleichzeitig mit dem Steuersignal an die Versorgungsspannung angeschlossen wird, erfolgt die Überprüfung der Versorgungsspannung erst nach Erhalt des Steuersignals (Automatikbetrieb).
  • Wenn alternativ dazu das Schaltgerät insbesondere bei einem Busbetrieb dauernd an die Versorgungsspannung angeschlossen ist, erfolgt vorzugsweise die Überprüfung der Art der Versorgungsspannung bereits vor Erhalt des Steuersignals.
  • Der Zusammenhang zwischen Steuerwinkel und Schaltwinkel kann abhängig von Art und Höhe der Versorgungsspannung durch eine Näherungsfunktion gegeben sein. Alternativ hierzu kann dieser Zusammenhang abhängig vom jeweiligen Schaltgerätetyp auch in Form sogenannter Look-up-Tabellen gespeichert sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerwinkel ausgewählt, der einem Schaltwinkel bzw. Schaltwinkelintervall zugeordnet ist, bei dem bei Erhalt des Steuersignals eine Anzahl von vorangegangenen Schaltvorgängen erfolgt sind, die von keinem der anderen Schaltwinkel bzw. Schaltwinkelintervalle unterschritten wird. Auf diese Weise wird während der gesamten Einsatzdauer des Schaltgerätes eine Vergleichmäßigung des Abbrandes erzielt.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei jedem Schaltvorgang der Schaltwinkel gemessen und gemeinsam mit den zugehörigen Steuerwinkel und insbesondere gemeinsam mit der Höhe der Versorgungsspannung in einer aktualisierten Tabelle gespeichert. Durch diese Maßnahme wird der Zusammenhang zwischen Steuerwinkel und Schaltwinkel an das sich im Laufe der Betriebsdauer beispielsweise durch den Kontaktabbrand verändernde Verhalten des Schaltgerätes angepasst, indem der anfänglich hinterlegte funktionale Zusammenhang oder die anfänglich hinterlegte Tabelle mit Hilfe der bei jedem Schaltvorgang gewonnenen Messwerte sukzessive aktualisiert wird.
  • Bezüglich des elektromechanisch betätigten Schaltgerätes wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 13, deren Vorteile sich ebenso wie die Vorteile der diesem Patentanspruch untergeordneten Unteransprüche aus den Vorteilen der jeweils zugeordneten Verfahrensansprüche ergeben.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:
  • 1 ein elektromechanisch betätigtes Schaltgerät gemäß der Erfindung in einer ersten Betriebsart (Busbetrieb) in einer schematischen Prinzipschaltung,
  • 2 ein elektromechanisch betätigtes Schaltgerät gemäß der Erfindung in einer zweiten Betriebsart (Automatikbetrieb),
  • 3 und 4 jeweils zu den Schaltgeräten gemäß 1 und 2 gehörende Diagramme, in denen der zeitliche Ablauf zweier Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist.
  • Gemäß 1 ist eine Steuereinrichtung 2 eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes 4 über einen Kommunikationsbaustein 6 an einen Datenbus 8 angeschlossen. Das elektromechanische Schaltgerät 4 kann direkt von einem mehrphasigen Netz 10 mit einer Versorgungsspannung U versorgt werden. Die Versorgungsspannung U kann aber auch auf andere Weise als Wechselspannung mit oder ohne Gleichrichtung oder als Gleichspannung zur Verfügung stehen. Ein Verbraucher 11 ist über Schaltkontakte 12 des Schaltgerätes 4 an das Netz 10 angeschlossen, die von einem von der Steuereinrichtung 2 gesteuerten elektromechanischen Antrieb 13 betätigt, d.h. geöffnet oder geschlossen werden kann.
  • Die an einem Spannungseingang 14 permanent anliegende Versorgungsspannung U wird in einer Prüfeinrichtung 15 nach Art und Höhe überprüft, wobei festgestellt wird, ob es sich um eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung handelt. Wenn es sich um eine Wechselspannung oder um eine gleichgerichtete Wechselspannung handelt, wird außerdem die Frequenz gemessen. Das Ergebnis dieser Überprüfung wird in einem Mikroprozessor 16 verarbeitet und gespeichert. Nach vollständiger Initialisierung des Mikroprozessors 16 sowie Analyse der Art der Versorgungsspannung U wird für den Fall, dass es sich um eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung handelt, in einem Phasendetektor 18 die Phasenlage der Versorgungsspannung U erfasst, wenn an einem Signaleingang 19 ein Steuersignal K zum Betätigen des Schaltgerätes 4 angelegt wird. Bei Erreichen einer vorgegebenen Phasenlage wird eine Verzögerungseinheit 20 getriggert, die eine Verzögerungszeit T generiert, die bewirkt, dass von der Steuereinrichtung 2 erst nach Ablauf dieser Verzögerungszeit T ein Schaltsignal S für den Antrieb 13 ausgegeben wird.
  • Den Schaltkontakten 12 ist eine Auswerteschaltung 22 zugeordnet, mit der der Schaltzeitpunkt der Schaltkontakte 12 erfasst wird, und die im Schaltzeitpunkt ein Triggersignal TS generiert und an die Steuereinrichtung 2 weiterleitet. In der Steuereinrichtung 2 wird bei Erhalt des Triggersignales TS die Phasenlage der Versorgungsspannung U erfasst und gespeichert.
  • In 2 ist in stark vereinfachter Form ein elektromechanisches Schaltgerät 4 gemäß der Erfindung veranschaulicht, das in einem sogenannten Automatikbetrieb betrieben wird, in dem sowohl das externe Steuersignal K als auch die Versorgungsspannung U zeitgleich übermittelt werden, deren Steuereinrichtung 2 jedoch dem Grundsatz nach den gleichen Aufbau wie die in 1 veranschaulichte Steuereinrichtung aufweist.
  • Im Ablaufdiagramm der zur 1 gehörenden 3 ist zu erkennen, dass die Versorgungsspannung U bereits zu einem Zeitpunkt t0 am elektromechanischen Schaltgerät anliegt, in dem noch kein Steuersignal K zum Betätigen des Schaltgerätes übermittelt wird. Nach Anlegen der Versorgungsspannung U erfolgt in einem ersten Zeitabschnitt A die Initialisierung des Mikroprozessors. Nach dessen Initialisierung und Betriebsbereitschaft erfolgt in einem Zeitabschnitt B eine Auswertung der Versorgungsspannung U nach Art und Frequenz f, bei der es sich im dargestellten Beispiel um eine gleichgerichtete Wechselspannung handelt. Zu einem Zeitpunkt t1 erhält die Steuereinrichtung des Schaltgerätes ein Steuersignal K zum Betätigen des Schaltgerätes. In einem Zeitabschnitt C wird die Versorgungsspannung U nach Höhe und Phase ausgewertet. Bei nicht ausreichender Höhe der Versorgungsspannung U wird der Programmablauf gestoppt und die Abgabe eines Schaltsignals S unterdrückt. Andernfalls wird anschließend (Zeitabschnitt D) das Erreichen einer vom Mikroprozessor vorgegebenen Phasenlage φ2, im Beispiel der Nulldurchgang, abgewartet, der zu einem Zeitpunkt t2 vorliegt. An diesem Zeitpunkt t2 wird in der Verzögerungseinheit ein Zeitglied getriggert, das eine Verzögerungszeit T oder einen Verzögerungswinkel Φ und damit einen Steuerwinkel φ3 = φ2 + Φ generiert. Nach Ablauf dieser Verzögerungszeit T bzw. des Verzögerungswinkels Φ wird zu einem Zeitpunkt t3 (zugehöriger Steuerwinkel φ3) das Schaltsignal S für den Antrieb 13 generiert, das die Bewegung der Schaltkontakte 12 einleitet, die dann nach Ablauf einer Schaltzeit Ts zu einem Schaltzeitpunkt t4 (zugehörige Phasenlage oder Schaltwinkel φ4) schließen oder öffnen.
  • Der Steuerwinkel φ3 bzw. die Verzögerungszeit T oder der Verzögerungswinkel Φ sind aus einer fest vorgegebenen endlichen Menge von Verzögerungszeiten Ti, Steuerwinkeln φ3,i oder Verzögerungswinkeln Φi gewählt, die über einen vorgegebenen Zeitbereich 0 ≤ Ti < Ts bzw. einen vorgegebenen Phasenbereich 0 ≤ Φi < Φs bzw. 0 ≤ φ3,i < φs verteilt sind. Für den in der Figur dargestellten Fall, in dem die Versorgungsspannung U eine gleichgerichtete Wechselspannung ist, wird Ts gleich der halben Periodendauer 1/2f bzw. Φs = π oder φs = π gewählt. Der Zusammenhang zwischen dem Steuerwinkel φ3 und dem Schaltwinkel φ4 kann als funktionaler Zusammenhang oder in Form einer Look-up-Tabelle hinterlegt sein, bei der es sich abhängig von der Anzahl der den Schaltwinkel φ4 zusätzlich beeinflussenden Parameter, beispielsweise Höhe (Effektivwert oder Amplitude) oder Frequenz der Versorgungsspannung U auch um eine mehrdimensionale Tabelle handeln kann. In dieser baureihentypischen oder exemplartypischen Tabelle werden die Schaltwinkel φ4 in Schaltwinkelklassen Ki eingeteilt, die jeweils ein Schaltwinkelintervall Δφ4 umfassen. So können beispielsweise die Schaltwinkel φ4 für einen Phasenbereich 0 ≤ φ4,i ≤ π in 18 Schaltwinkelklassen K1 bis K18 aufgeteilt werden, die jeweils einen Schaltwinkelintervall Δφ4 mit einer Breite von 10° umfassen, beispielsweise 0-9°, 10-19°, .... 170-179°. Für jede dieser Schaltwinkelklassen Ki wird der benötigte Steuerwinkel φ3,i hinterlegt. Ein zusätzlicher Einfluss der Höhe der Versorgungsspannung U kann dann in einer dreidimensionalen Tabelle berücksichtigt werden, indem auch eine Einteilung der Versorgungsspannung U in Spannungsklassen Vj erfolgt, beispielsweise 80-89%, 90-99% und 100-109% der Nennspannung. Für jede dieser Spannungsklassen Vj gibt es dann eine zweidimensionale Tabelle der folgenden Form: Versorgungsspannung Spannungsklasse Vj
    Figure 00090001
    Figure 00100001
  • In dieser Tabelle ist nun für jede Klassenkombination Ki, Vj der zum Erzeugen eines dieser Klassenkombination Ki, Vj zugehörigen Schaltwinkels φ4,i,j erforderliche Steuerwinkel φ3,i,j eingetragen. Die Steuerwinkel φ3,i,j und die zugehörigen Verzögerungszeiten Ti,j bilden dann eine Folge mit einer Anzahl von Elementen, die der Anzahl der Klassenkombinationen, im Beispiel 18×3 entspricht. Diese Elemente werden in einem Zyklus nacheinander ausgewählt, so dass beispielsweise innerhalb eines solchen Zyklus jedes Element nur einmal ausgewählt wird, bis alle Elemente einmal ausgewählt worden sind. Dann beginnt der selbe Zyklus von neuem. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Schaltwinkel φ4 gleichmäßig über den relevanten Phasenbereich verteilt sind.
  • Anstelle einer solchen statischen Auswahlregel ist auch eine Auswahlregel möglich, die sich dem tatsächlichen Verhalten des Schaltgerätes anpasst, indem die Anzahl der tatsächlich in einer Klasse Ki aufgetretenen Schaltvorgänge erfasst wird. In diesem Fall werden zunächst während einer Lernphase nacheinander Steuerwinkel φ3 angewählt, die gleichmäßig zwischen 0 und π verteilt sind. Dann ergibt sich eine Tabelle der nachstehenden Form: Versorgungsspannung Spannungsklasse Vj (0,8 bis 0,89 Unenn)
    Figure 00100002
  • Dabei ist jeder Spannungsklasse Vj und jeder Schaltwinkelklasse Ki eine Gruppe oder Menge {φ3}i,j von tatsächlich ausgewählten Steuerwinkeln φ3 zugeordnet.
  • Auf diese Weise wird für eine Initialbelegung eine Tabelle erzeugt, in der jeder Kombinationsklasse Ki, Vj wenigstens ein oder eine Gruppe von Steuerwinkeln φ3,i,j zugeordnet ist, die am jeweiligen Schaltgerät individuell erzeugt worden ist. Alternativ hierzu kann eine solche Initialbelegung auch exemplar- oder gerätetypisch vorgegeben sein und aus einem Kalibrierprozess im Laufe der Fertigung stammen.
  • Für den ersten Schaltvorgang nach der Lernphase, oder bei vorgegebener Initialbelegung bei Inbetriebnahme werden nun für die nächsten Schaltvorgänge nacheinander alle Steuerwinkel φ3 aus der Menge {φ3}i,j ausgesucht, die der oder einer der Kombinationsklassen Ki, Vj mit der niedrigsten Anzahl Ni,j von Schaltvorgängen zugeordnet ist, so dass sich auf diese Weise eine Gleichverteilung einstellen kann. Bei jedem Schaltvorgang erfolgt nun eine Überprüfung, welcher Schaltwinkelklasse Ki der jeweils ausgewählte Schaltwinkel φ3 tatsächlich zugeordnet ist, so dass eine altersbedingte Änderung erfasst wird. Mit anderen Worten, die der Schaltwinkelklasse Ki zugeordnet Menge {φ3}i,j wird fortlaufend aktualisiert.
  • Wenn sich das Verhalten des Schaltgerätes während der Lebensdauer nicht mehr ändert, können zukünftige Schaltvorgänge nach einem starren Schema durchgeführt werden. Nach der Kommandogabe wird zunächst die Höhe der Netzspannung ermittelt und die zugehörige Spannungsklasse ausgewählt. Danach wird der nächste Schaltwinkel bestimmt, die Phasenlage für den zugehörigen Steuerwinkel abgewartet und der Antrieb angesteuert.
  • Wird bei einer Überprüfung der Versorgungsspannung U festgestellt, dass es sich um eine Gleichspannung handelt, entfallen die in den Zeitabständen C,D durchgeführte Phasendetektion sowie die Verzögerung um die Verzögerungszeit T zwischen dem Steuersignal K und dem Schaltsignal S.
  • Im Ablaufdiagramm gemäß 4 (Automatikbetrieb) wird das Steuersignal K zeitgleich mit der Versorgungsspannung U am Schaltgerät angeregt. Mit anderen Worten: Es gibt für beide Zwecke nur ein- und dasselbe Signal. In diesem Fall erfolgen mit dem Anlegen der Versorgungsspannung nach der Initialisierung des Mikroprozessors in einem Zeitabschnitt A zeitlich aufeinanderfolgend die Auswertung der Versorgungsspannung U nach Art, Frequenz, Höhe und Phase. Nach Ablauf dieser Auswertung werden dann dieselben Verfahrensschritte durchgeführt, wie sie anhand von 3 erläutert sind, d.h. in einem Zeitabschnitt D wird eine vorgegebene Phasenlage φ2 der Versorgungsspannung U abgewartet, die zum Zeitpunkt t2 erreicht wird.
  • Im Beispiel der 4 erfolgt die externe Kommandogabe (Steuersignal K) zum Zeitpunkt t1 zeitgleich mit dem Nulldurchgang der Versorgungsspannung U. Dieser Zeitpunkt t1 ist in der Praxis jedoch (im Idealfall) hinsichtlich der Phasenlage φ1 gleichmäßig auf alle Phasenwinkel verteilt.
  • Durch die anhand der 3 und 4 erläuterten Verfahren wird erreicht, dass die Schaltsignale S für den elektromechanischen Antrieb 13 möglichst derart über die Steuerwinkel φ3 verteilt sind, dass die Schaltwinkel φ4 gleichmäßig über alle Phasenwinkel verteilt sind, so dass sowohl eine Fremdsynchronisation als auch eine Selbstsynchronisation weitgehend vermieden ist.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektromechanisch betätigten Schaltgerätes (4) mit einem elektromechanischen Antrieb (13), der von einer Versorgungsspannung (U) versorgt wird und von einer Steuereinrichtung (2) gesteuert wird, der ein externes Steuersignal (K) zum Betätigen des elektromechanischen Antriebs (13) übermittelt wird, und bei dem für den Fall, dass die Versorgungsspannung (U) eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete Wechselspannung ist, nach Erhalt des Steuersignals (K) bis zur Betätigung des Antriebs (13) ein Zeitpunkt (t3) abgewartet wird, in dem ein vorgegebener Steuerwinkel (φ3) der Versorgungsspannung (U) vorliegt, der unter Ausnutzung eines bekannten Zusammenhangs mit einem Schaltwinkel (φ4) oder einem Schaltwinkelintervall derart ausgewählt ist, dass bezogen auf die Einsatzdauer des Schaltgerätes (4) alle Schaltwinkel (φ4) bzw. Schaltwinkelintervalle mit zumindest annähernd gleicher Häufigkeit auftreten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach Erhalt des Steuersignals (K) zunächst ein Zeitpunkt (t2) abgewartet wird, in dem eine vorgegebene Phasenlage (φ2) der Versorgungsspannung (U) erreicht wird, und bei dem anschließend ab diesem Zeitpunkt (t2) bis zum Betätigen des Antriebs (13) eine den vorgegebenen Steuerwinkel (φ3) herbeiführende Verzögerungszeit (T) abgewartet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vor dem Betätigen des Antriebs (13) die Versorgungsspannung (U) überprüft wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem überprüft wird, ob die Versorgungsspannung (U) eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung bzw. eine gleichgerichtete Wechselspannung ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Schaltgerät (4) gleichzeitig mit dem Steuersignal (K) an die Versorgungsspannung (U) angeschlossen wird und die Überprüfung der Versorgungsspannung (U) erst nach Erhalt des Steuersignals (K) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Schaltgerät (4) dauernd an die Versorgungsspannung (U) angeschlossen ist und die Überprüfung der Art der Versorgungsspannung (U) bereits vor Erhalt des Steuersignals (K) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die Höhe der Versorgungsspannung (U) gemessen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Steuerwinkel (φ3) ausgewählt wird, der einem Schaltwinkel (φ4) bzw. Schaltwinkelintervall zugeordnet ist, bei dem bei Erhalt des Steuersignals (K) eine Anzahl von vorangegangenen Schaltvorgängen erfolgt sind, die von keinem der anderen Schaltwinkel (φ4) bzw. Schaltwinkelintervalle unterschritten wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der dem Schaltwinkel (φ4) zugeordnete Steuerwinkel abhängig von der Höhe und/oder der Frequenz der Versorgungsspannung (U) ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der zum Erzeugen eines vorbestimmten Schaltwinkels (φ4) erforderliche Steuerwinkel (φ3) aus einer gespeicherten Tabelle entnommen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem bei jedem Schaltvorgang der Schaltwinkel (φ4) gemessen und gemeinsam mit dem zugehörigen Steuerwinkel (φ3) in einer aktualisierten Tabelle gespeichert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 in Verbindung mit Anspruch 7, bei dem bei jedem Schaltvorgang die diesem zugehörige Höhe der Versorgungsspannung (U) in der aktualisierten Tabelle gespeichert wird.
  13. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4), mit einer Steuereinrichtung (2) zum Steuern eines elektromechanischen Antriebs (13), mit einem Signaleingang (19) für ein externes Steuersignal (K), und mit einem Spannungseingang (14) für eine Versorgungsspannung (U), wobei die Steuereinrichtung (2) nach Erhalt des Steuersignales (K) bis zum Generieren eines Schaltsignales (S) für den Antrieb (13) einen Zeitpunkt (t3) abwartet, in dem ein vorgegebener Steuerwinkel (φ3) der Versorgungsspannung (U) vorliegt, der unter Ausnutzung eines bekannten Zusammenhangs mit einem Schaltwinkel (φ4) oder einem Schaltwinkelintervall derart ausgewählt ist, dass bezogen auf die Einsatzdauer des Schaltgerätes (4) alle Schaltwinkel (φ4) bzw. Schaltwinkelintervalle mit zumindest annähernd gleicher Häufigkeit auftreten.
  14. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach Anspruch 13, mit einem Phasendetektor (18) zum Erfassen einer vorgegebenen Phasenlage (φ2) der Versorgungsspannung (U) und zum Ansteuern einer Verzögerungseinheit (20) zum Erzeugen einer den vorgegebenen Steuerwinkel (φ3) herbeiführenden Verzögerungszeit (T) für das von der Steuereinrichtung (2) generierte Schaltsignal (S).
  15. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach Anspruch 13, bei dem die Steuereinrichtung (2) eine Prüfeinrichtung (15) zum Überprüfen der Versorgungsspannung (U) aufweist.
  16. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach Anspruch 15, bei dem die Prüfeinrichtung (15) zum Messen der Höhe der Versorgungsspannung (U) vorgesehen ist.
  17. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach Anspruch 15, bei dem die Prüfeinrichtung (15) zum Überprüfen der Art der Versorgungsspannung (U) vorgesehen ist.
  18. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, mit einer Messeinrichtung zum Messen des jedem Schaltvorgang jeweils zugeordneten Schaltwinkels (φ4), und mit einem Speicher zum Speichern des Schaltwinkels (φ4) und des diesem Schaltvorgang zugehörigen Steuerwinkels (φ3) der Versorgungsspannung (U).
  19. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät nach Anspruch 18 in Verbindung mit Anspruch 16, bei dem der Speicher zum Speichern der Höhe der Versorgungsspannung (U) vorgesehen ist.
  20. Elektromechanisch betätigtes Schaltgerät (4) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, mit einer in der Steuereinrichtung (2) implementierten Software zum Durchführen der Verfahren nach Anspruch 1 bis 11.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440180A (en) * 1992-09-28 1995-08-08 Eaton Corporation Microprocessor based electrical contactor with distributed contactor opening
DE4434074A1 (de) * 1994-09-23 1996-03-28 Siemens Ag Mehrpoliges Schütz
DE19948551C1 (de) * 1999-10-08 2001-07-05 Siemens Ag Verfahren zur Vergleichmäßigung von Gesamtabbränden eines elektromagnetischen Schaltgeräts und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät
DE10029789C1 (de) * 2000-06-16 2001-10-11 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetischen Schaltgeräts und elektromagnetisches Schaltgerät
DE10051161C1 (de) * 2000-10-16 2002-03-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung des Kontaktabbrandes eines Schaltgerätes
EP1198808B1 (de) * 1999-07-26 2003-10-01 Moeller GmbH Verfahren zur elektronischen antriebssteuerung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440180A (en) * 1992-09-28 1995-08-08 Eaton Corporation Microprocessor based electrical contactor with distributed contactor opening
DE4434074A1 (de) * 1994-09-23 1996-03-28 Siemens Ag Mehrpoliges Schütz
EP1198808B1 (de) * 1999-07-26 2003-10-01 Moeller GmbH Verfahren zur elektronischen antriebssteuerung
US6671157B1 (en) * 1999-07-26 2003-12-30 Moeller Gmbh Method for effecting an electronic drive control
DE19948551C1 (de) * 1999-10-08 2001-07-05 Siemens Ag Verfahren zur Vergleichmäßigung von Gesamtabbränden eines elektromagnetischen Schaltgeräts und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät
DE10029789C1 (de) * 2000-06-16 2001-10-11 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetischen Schaltgeräts und elektromagnetisches Schaltgerät
DE10051161C1 (de) * 2000-10-16 2002-03-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung des Kontaktabbrandes eines Schaltgerätes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.Griepentrog "Schaltsynchronisations-Effekt bei AC-betätigten Schützen", 14.VDE-Seminar "Kontakt- verhalten und Schalten", Kalrsruhe, 24. bis 26. September 1997, S.149-155
G.Griepentrog "Schaltsynchronisations-Effekt bei AC-betätigten Schützen", 14.VDE-Seminar "Kontaktverhalten und Schalten", Kalrsruhe, 24. bis 26. September 1997, S.149-155 *

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