DE3142863C2

DE3142863C2 - Auf seine mechanische Funktion überprüfbares elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE3142863C2
Application number: DE3142863A
Authority: DE
Inventors: Akira Aoyagi; Shinichi Ikeda; Mashiro Yokohama Koyama; Kazuomi Sakata
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPS5776436A; FR2493594A1; DE3142863A1; FR2493594B1; US4400981A; CH643950A5

Abstract

Verfahren zum Testen der mechanischen Funktion von elektrischen Geräten, bei denen von einer Antriebsvorrichtung angetrieben ein bewegliches Element in bezug auf einen fest angeordneten Teil des elektrischen Gerätes bewegt wird. Bei diesem Verfahren wird ein Teil des mechanischen Verbindungselementes durch ein Bauteil ersetzt, zu dem eine Meßdose gehört. Das mechanische Verbindungselement wird angetrieben, wodurch das bewegliche Element in bezug auf den fest angeordneten Teil des elektrischen Geräts bewegt wird. Während der Bewegung der mechanischen Verbindungsvorrichtung erzeugt die Meßdose ein elektrisches Ausgangssignal, das während der Bewegung der mechanischen Verbindungsvorrichtung aufgezeichnet wird. Später wird dieses Signal sichtbar dargestellt und mit früher aufgenommenen Signalen verglichen. Mit diesem Verfahren können Abnormitäten in der Funktion des elektrischen Gerätes bevor sie zu groß und gravierend werden, festgestellt und bestimmt werden. Dadurch kann einem Ausfall des Gerätes oder einer Fehlfunktion entgegengewirkt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein auf seine mechanische Funktion überprüfbares elektrisches Gerät, bei dem mindestens ein gegenüber fest angeordneten Teilen des Gerätes zu bewegendes Teil über ein verbindendes Bauteil mittels einer Antriebsvorrichtung mechanisch bewegbar ist.
Ein solches Gerät ist aus der DE-OS 25 38 130 bekannt.
Eine Überwachung der Schaltmechanik des aus der DE-OS 25 38 130 bekannten Gasdruckschalters ist jedoch nicht möglich; für Inspektionen ist zumindest der betreffende Anlagenteil abzuschalten und zu erden, so daß unvorteilhafte längere Ausfallzeiten auftreten. Aber selbst routinemäßige Inspektionen vermögen nicht immer, den ordnungsgemäßen Zustand für lange Zeit zu sichern, so daß das einwandfreie Arbeiten der Schaltmechanik sich nicht wirkungsvoll erfassen läßt und Fehler sich meist erst durch deren Auftreten während des Betriebs bemerkbar machen.
Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie bereits im unbelasteten Zustand überprüft werden kann. Dabei soll noch vor dem Ausfall des elektrischen Gerätes, insbesondere einer Schaltanlage, festgestellt werden, ob die Schaltmechanik ordnungsgemäß arbeitet.
Gelöst wird die Aufgabe, indem das verbindende Bauteil mit einem elektrischen Ausgangssignale bewirkende Kraftaufnehmer ausgestattet ist, und indem der Kraftaufnehmer mit einer dessen jeweils während eines Arbeitszyklus der Antriebsvorrichtung bewirkte elektrische Ausgangssignale aufzeichnende Vorrichtung zur visuellen Darstellung des Kraftverlaufes verbunden ist, der ein Speicher vorgeschaltet sein kann.
Der Kraftverlauf kann mit entsprechenden, aus vorhergehenden Tests gewonnenen Darstellungen verglichen werden. Hierbei ist es gleichgültig, ob zum Vergleiche frühere Meßergebnisse des gleichen elektrischen Schaltgerätes herangezogen werden, oder aber an Geräten der gleichen Ausführung gewonnene, als Standardwerte betrachtete Meßergebnisse.
Die hierbei verwendeten, als an sich bekannt bezeichneten Kraftaufnehmer können bspw. denen entsprechen, die im " Handbuch der industriellen Meßtechnik", herausgegeben von Prof. Dr. P. Profos, Vulkan-Verlag Essen, 1978, auf Seiten 436/437 beschrieben sind.
Erleichtert wird ein solcher Vergleich, wenn zur visuellen Darstellung eine Vorrichtung benutzt wird, welche die visuelle Darstellung über ein gegenüber dem Arbeitszyklus verlängertes Zeitintervall bewirkt und damit die elektrischen Signale des Kraftaufnehmers während der Widergabe zeitgedehnt sichtbar gemacht werden.
Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, einem zur Antriebsvorrichtung gehörenden beweglichen Teil einen dessen jeweilige Position erfassenden Geber zuzuordnen, so daß zweite elektrische Signale bewirkt werden, welche der jeweiligen Position eines bewegten Teiles der Antriebsvorrichtung entsprechen und als zweite Koordinate des Kräfteverlaufes nutzbar sind, so daß dieser nicht nur in Abhängigkeit von der Zeit, sondern auch von der fortschreitenden Bewegung visuell darstellbar sind.
Somit sind jeweils zu beurteilende Kräfte bzw. Momente definierten Zwischenstellungen der Antriebsvorrichtung zuordenbar.
Eine weitere Erleichterung der Auswertung kann erreicht werden, indem eine zusätzliche, mit der Arbeitszyklen bewirkenden Antriebsvorrichtung mittels einer mechanischen Verbindungsvorrichtung verbindbare zweite Antriebsvorrichtung mit gegenüber der Antriebsgeschwindigkeit der ersten reduzierter Antriebsgeschwindigkeit vorgesehen ist, so daß der Kraftverlauf auch langsam und damit leicht auflösbar und deutbar visuell darstellbar ist.
Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei
Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einen Druckgas-Leistungsschalter herkömmlicher Bauart,
Fig. 2 Teile der Antriebsvorrichtung der Fig. 1 und zusätzliche Bauteile, gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Anordnung mit einer zusätzlichen zweiten Antriebsvorrichtung, und
Fig. 4 bis 6 bei der Durchführung der Überwachung sich ergebende Diagramme.
In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Druckgas-Leistungsschalter schematisch in einer abgebrochenen und teilweise geschnittenen Ansicht gezeigt. In einem Druckgaskessel 1, der ein isolierendes Gas, beispielsweise Schwefelhexafluorid (SF₆), enthält, ist verschiebbar ein Schaltarm 2 eines Leistungsschalters angeordnet, der gegen von Durchführungsisolatoren 3 getragene Starkstromschaltkontakte führbar ist. Angetrieben wird der Schaltarm über eine aus Isoliermaterial bestehende Schaltstange 4 von einem als Antriebsvorrichtung vorgesehenen Druckmittelzylinder 5, auf dessen Vorder- und Rückseite Ventile 6 und 7 zur Steuerung des einen Kolben 12 beaufschlagenden Druckmittels vorgesehen sind. Die Kolben -stange dieses Kolbens ist über einen Lenker 11 mit einem Hebelarm 8 verbunden, der auf einer schwenkbar gelagerten und abgedichtet in einen Ansatz des Druckgaskessels 1 führenden Welle 10 drehfest angeordnet ist, deren in den Ansatz reichendes Ende mit einem Hebel 9 verbunden ist, der mit dem Hebel 8 die beiden Arme des Winkelhebels bildet. An das freie Ende des Hebels 9 ist die den Schaltarm 2 betätigende Schaltstange 4 angelenkt. Damit ist eine bekannte Antriebsvorrichtung angegeben, bei der durch wechselseitige Beaufschlagung des Kolbens 12 durch ein diesen betreibendes Druckmittel die Kolbenstange verschoben und der Winkelhebel verschwenkt werden, wobei dieser Schwenkweg auf den im Druckgaskessel 1 geführten Schaltarm 2 mittels der Schaltstange 4 übertragen wird.
In Fig. 2 ist der Druckmittelzylinder 5 kolbenstangenseitig mit einem Führungsrohr 15 ausgestattet, in dem die Kolbenstange 13 mittels eines Führungskörpers 14 geführt ist. Der zwischen Schwenkbolzen 21 und 22 gehaltene Lenker 11 ist zusätzlich mit einem Kraftaufnehmer 16 ausgestattet, der als Kraftmeßdose, bspw. als Widerstandsdrahtdehnungsmesser, ausgeführt sein kann. Damit stehen an seinem Ausgang 18 elektrische Signale an, welche die von der Antriebsvorrichtung ausgeübte und über den Lenker 11 übertragene Kraft darstellen.
Sollen keine Überprüfungen vorgenommen werden, so kann der Anschluß 18 mit einem wasserdichten Deckel überfangen werden. Zum Überprüfen werden die am Anschluß 18 anstehenden Signale über ein Kabel 19 auf einen Verstärker 20 übertragen, dessen verstärktes Ausgangssignal über die Leitung 23 einem Speicher 28 zugeführt wird.
Mit der Antriebsvorrichtung mechanisch gekoppelt ist der Schleifer eines als Geber 17 vorgesehenen Potentiometers, dessen vom Schleifer abgegriffene Spannung ebenfalls dem Speicher 28 zugeführt wird. Dem Speicher nachgeordnet ist eine Vorrichtung 27 zur visuellen Darstellung elektrischer Signale, die bspw. als Koordinatenschreiben ausgebildet sein kann.
Zur Betätigung des Leistungsschalters wird zunächst vermittels der Ventile 6 und 7 der Kolben 12 der Antriebsvorrichtung beaufschlagt, und die beim Stellen des Schaltarmes 2 der Fig. 1 im Lenker 11 der Fig. 2 wirksamen Antriebskräfte werden durch den Kraftaufnehmer 16 erfaßt und in elektrische Signale umgewandelt, die verstärkt als Zeitfunktion im Speicher 28 gespeichert werden. Mit der Bewegung der Antriebsvorrichtung und der Übertragungsglieder wird auch der Schleifer des Gebers 17 verstellt, dessen zeitabhängige Spannung ebenfalls im Speicher 28 festgehalten wird. Dieser Speicher 28 gestattet, zur Auswertung die gespeicherten Daten abzurufen und in dem x-y-Koordinatenschreiber 27 visuell ablesbar darzustellen.
In Fig. 3 werden Fig. 1 bzw. 2 bekannte Elemente wieder mit gleichen Bezugszeichen übernommen sind. Auch hier werden die von der Antriebsvorrichtung bewirkten Kräfte mittels eines Kraftaufnehmers 16 ermittelt und im Zusammenhang mit der durch einen Geber 17, wiederum in Form eines Potentiometers, ermittelten Verschiebung ausgewertet. Um die wünschenswerte Verlangsamung und damit Zeitdehnung der aufgenommenen Funktion zu erreichen, ist zusätzlich eine zweite, langsamer als die erste arbeitende Antriebsvorrichtung eingeführt. Dabei wird der in Fig. 3 zusätzlich vorhandene Druckmittelzylinder 31 durch die Ventile 33 und 34 betätigt, und die Ventile der nicht betriebenen Antriebsvorrichtung 5 sind geöffnet. In der Fig. 3 ist der mit der Kolbenstange des Kolbens 32 verbundene Winkelhebel 30 fest mit der Kolbenstange 13 verbunden. Der erwünschte langsamere Betrieb erfolgt durch entsprechende Auslegung der gegebenenfals als Regelventile ausgeführten Ventile 33 und 34.
Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Anordnung gegebenen Möglichkeiten sind im folgenden anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert. Hierbei wird die vom Kraftaufnehmer 16 aufgenommene Kraft als Ordinate und der von der Antriebsvorrichtung zurückgelegte Wert auf der Abszisse abgetragen.
In Fig. 4 ist ein Diagramm dargestellt, wie es bei der Durchführung eines kompletten Arbeitszyklus erhalten wird, wobei die Kennlinie der Betätigungskraft den mit den Buchstaben A-B-C-D-E-F-A gekennzeichneten Verlauf hat. Weist gegenüber der stark ausgezogenen Kennlinie eine gestrichelt aufgezeigte zwischen den Wegabschnitten X ₁ und X ₂ sowie X ₃ und X _S um Δ f _n, Δ f _n ( n = 1,2) höhere Kraftwerte auf, so zeigt dieses an, daß in diesen Bereichen eine verstärkte Reibungswirkung vorliegt und zur Verringerung der Betätigungskraft mehr Schmieröl zuzuführen ist.
In Fig. 5 ist eine der der Fig. 4 entsprechende Kurve stark ausgezogen aufgezeigt. Ergeben sich zwischen den Punkten X ₄ und X ₅ die gestrichelt dargestellten Kraftabfälle Δ f ₃ und Δ f ₃&min;, so kann dieses als Hinweis darauf gedeutet werden, daß die Kontakte des Leistungsschalters von beim Abschalten entstandenen Lichtbogen deformiert oder erodiert sind.
Ein weiterer typischer Fall ist anhand der Fig. 6 erläutert. Hier liegen Ausgang und Ende der Bewegung um eine Strecke Δ x auseinander. Dies kann als Hinweis aufgefaßt werden, daß die mechanischen Teile der Schalterbetätigungsmechanik einem spürbaren Verschleiß unterworfen waren.
So kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung bereits vor dem Ausfall des Schaltgerätes auf Abweichungen geprüft werden.
Die zur Durchführung der Überprüfung benötigte Anordnung läßt sich vielfach variieren. So können zur Darstellung der Funktionen die angegebenen x-y-Koordinatenschreiber, aber auch Synchronoskope eingesetzt werden.
In allen diesen Fällen lassen sich Überprüfungen bereits während des normalen Betriebes bzw. der im Betriebe erfolgenden Schaltvorgänge durchführen; es ist möglich, die Signale nur während bestimmter Betriebszyklen zu überprüfen, und ferner besteht die Möglichkeit, zusätzliche, nur für die Überprüfung vorgesehene Funktionsspiele mit üblicher Arbeitsgeschwindigkeit oder aber gegenüber dieser geänderter durchzuführen.

Claims

1. Auf seine mechanische Funktion überprüfbares elektrisches Gerät, bei dem mindestens ein gegenüber fest angeordneten Teilen des Gerätes zu bewegendes Teil über ein verbindendes Bauteil mittels einer Antriebsvorrichtung mechanisch bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das verbindende Bauteil (11) mit einem elektrische Ausgangssignale bewirkenden Kraftaufnehmer (16) ausgestattet ist, und daß der Kraftaufnehmer (16) mit einer dessen jeweils während eines Arbeitszyklus der Antriebsvorrichtung (5) bewirkte elektrische Ausgangssignale aufzeichnenden Vorrichtung (27) zur visuellen Darstellung des Kraftverlaufes verbunden ist, der ein Speicher (28) vorgeschaltet sein kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (27) die visuelle Darstellung über ein gegenüber dem Betätigungszyklus verlängertes Zeitintervall bewirkt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem zur Antriebsvorrichtung gehörenden beweglichen Teil ein dessen jeweilige Position erfassender Geber (17 ) zugeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, mit der Arbeitszyklen bewirkenden Antriebsvorrichtung (5) mittels einer mechanischen Verbindungsvorrichtung verbindbare zweite Antriebsvorrichtung (31) mit gegenüber der Antriebsgeschwindigkeit der ersten (5) reduzierter Antriebsgeschwindigkeit.