DE4009262C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
- G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnets (AREA)
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Description
Zur Prüfung elektromagnetischer Relais, insbesondere bei
der Fertigung, ist es üblich, jedes Relais mit einer Erreger
spannung anzusteuern, die von Null rampenartig in Richtung der
Nennspannung ansteigt, und denjenigen Spannungswert festzu
stellen, bei dem der Anker umschaltet. Dieser Wert stellt die
Ansprechspannung des Relais dar, die regelmäßig um einen be
stimmten Betrag unter der Nennspannung liegt. Anschließend
wird die Erregerspannung rampenartig auf Null abgesenkt und
der Spannungswert ermittelt, bei dem der Anker in seine Aus
gangslage zurückkehrt. Dieser Wert stellt die Abfallspannung
des Relais dar, die regelmäßig um ein bestimmtes Maß über der
Null-Spannung liegt.
Handelt es sich nicht, wie oben angenommen, um ein mono
stabiles, sondern um ein bistabiles Relais, so wird beim zwei
ten Verfahrensschritt die Nennspannung nicht auf Null, sondern
in Richtung der entgegengesetzten Ansprechspannung geändert,
wobei die beiden ermittelten Schaltspannungen als Set- und
Resetwerte bezeichnet werden.
Auf den Anker eines elektromagnetischen Relais üben die
von ihm betätigten Kontakte Federkräfte aus, wobei sich die
Resultierende dieser Federkräfte (genauer gesagt: die 1. Ab
leitung der Resultierenden) im Zuge der Bewegung des Ankers
von seiner einen in seine andere Endstellung mehrmals plötz
lich ändert. In Fig. 1 der Zeichnung ist eine typische Feder
kennlinie eines mit einem Arbeits- und einem Ruhekontakt be
stückten Relais gezeigt. Die in dieser Federkennlinie vorhan
denen Knicke ergeben sich daraus, daß sich - wie unten näher
erläutert - die am Anker angreifende Kraft jeder Kontaktfeder
beim Öffnen bzw. Schließen des Kontaktes abrupt ändert. Ande
rerseits weist die Kennlinie der den Anker betätigenden Ma
gnetkraft einen glatten Verlauf auf, wobei diese Magnetkenn
linie typischerweise im mittleren Bewegungsbereich verhältnis
mäßig flach ist und in Richtung der beiden Endstellungen des
Ankers steiler wird.
Infolge der Unterschiede, mit denen Federkräfte und Ma
gnetkräfte auf den Anker einwirken, treten über den Bereich
der Ankerbewegung Stellen auf, an denen die den Anker antrei
benden magnetischen Stellkräfte die die Ankerbewegung hemmen
den Federkräfte geringer überwiegen als in anderen Bereichen.
In dem Kraft-Weg-Diagramm nach Fig. 1 sind dies diejenigen
Stellen, an denen die Federkennlinie und die Magnetkennlinie
einander nähern. (Da Magnet- und Federkräfte entgegengesetzt
gerichtet sind, sind ihre Kennlinien eigentlich gegenläufig.
In der Darstellung der Fig. 1 wurde die Federkennlinie um die
Abszisse geklappt, um die Differenzwerte zwischen den jeweili
gen Kräften zu verdeutlichen.) Der vertikale Abstand zwischen
diesen Näherungspunkten stellt diejenige Sicherheit dar, mit
der das Relais anzieht bzw. abfällt. Berührt die Federkennli
nie die Magnetkennlinie, so ist die Anzugs- bzw. Abfallsicher
heit Null. Der Anker wird dann nur noch aufgrund der aus sei
ner anfänglichen Bewegung herrührenden Trägheit in die andere
Stellung gelangen. Überschneiden Federkennlinie und Magnet
kennlinie einander, so ergibt sich ein entsprechender Bereich
negativer Anzugs- bzw. Abfallsicherheit, was bedeutet, daß der
Anker durch die Magnetkraft nicht mehr umgeschaltet werden
kann, sondern in der entsprechenden Mittelstellung stehen
bleibt.
Bei der Relaisfertigung kommt es darauf an, daß eine aus
reichende Anzugs- und Abfallsicherheit eingehalten wird. Mit
dem herkömmlichen Prüfverfahren läßt sich diese aber nicht
messen. Vielmehr wird nur festgestellt, daß und bei welchem
Wert das Relais anzieht und abfällt oder - allgemeiner ausge
drückt - umschaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, mit dem sich elektromagnetische Relais auch auf ih
re Anzugs- und Abfallsicherheit oder - allgemein Umschaltsi
cherheit - prüfen lassen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent
anspruch 1 gekennzeichnet. Danach wird die Relaisspule mit ei
ner Erregerspannung angesteuert, die sich in Richtung des ein
Umschalten des Ankers bewirkenden Spannungswertes ändert, d. h.
zum Ansprechen des Relais in Richtung der Nennspannung an
steigt bzw. zum Abfallen des Relais in Richtung Null abfällt.
Dabei wird derjenige Spannungswert festgestellt, bei dem die
Umschaltung (Anzug oder Abfall) beginnt. In diesem Moment wird
die Erregerspannung um einen vorgegebenen Teilbetrag in der
entgegengesetzten Richtung geändert, d. h. beim Anstieg abge
senkt bzw. beim Absenken angehoben, und in diesem Zustand wird
die Ankerstellung ermittelt. Der besagte Teilbetrag wird ent
sprechend der gewünschten Anzugs- bzw. Abfallsicherheit als
Prozentsatz, vorzugsweise zwischen 10 und 20%, des jeweiligen
Anzugs- bzw. Abfallwertes gewählt. Wird festgestellt, daß das
Relais infolge der beschriebenen Ansteuerung nicht durchge
schaltet hat, so erfüllt es die gewünschte Umschaltsicherheit
nicht.
Ein derartiges Relais ist zwar noch brauchbar, sofern
seine Anzugs- und Abfallspannungen bei den vorgeschriebenen
Werten liegen. Eine Beobachtung der Sicherheitsabstände ge
stattet es aber, im Zuge der Fertigung etwa auftretende Ände
rungen in Fertigungstoleranzen oder sonstigen Bedingungen
rechtzeitig zu erkennen, so daß bei Auftreten einer Ver
schlechterung der Sicherheitswerte Gegenmaßnahmen bei der wei
teren Fertigung ergriffen werden können, bevor Ausschuß produ
ziert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1, auf die oben schon Bezug genommen wurde, ein ty
pisches Kraft-Weg-Diagramm eines monostabilen Relais mit einem
Arbeits- und einem Ruhekontakt,
Fig. 2 ein Erregerspannungs-Weg-Diagramm,
Fig. 3 ein Spulenstrom-Zeit-Diagramm, und
Fig. 4 einen Teil des Kontaktsystems eines typischen
Relais in schematischer Darstellung zeigt.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Prüfverfahren am
Beispiel eines mit einem Arbeitskontakt AK und einem Ruhekon
takt RK versehenen polarisierten monostabilen Relais erläutert
werden, dessen Kontaktsystem in Fig. 4 schematisch darge
stellt ist. In dem Diagramm entspricht die in Fig. 4 darge
stellte Ruhelage dieses Relais der Stellung A längs der an der
Abszisse aufgetragenen Weg-Achse. In dieser stabilen Ruhelage
überwiegt die von einem (nicht gezeigten) Dauermagneten er
zeugte und über das Polstück 10 auf den Anker 11 übertragene
Magnetkraft die von der Arbeitskontaktfeder 12 auf den Anker
11 ausgeübte Federkraft FA. In Fig. 1 ist der Verlauf der
Dauermagnetkraft als ausgezogene Magnetkennlinie (AW=0) dar
gestellt.
Wird der Anker 11 durch Erregung der (nicht gezeigten)
Relaisspule angezogen, so verschiebt sich die Magnetkennlinie
in Richtung der an der Ordinate aufgetragenen Kraft-Achse nach
oben, wobei die strichpunktiert gezeichnete Kennlinie ("An
sprech-AW") dem Fall entspricht, daß die Relaisspule mit der
Ansprechspannung ausgesteuert wird. Unterschreiten die sich
nun vom Dauermagnet und aus der Spule stammenden Magnetkräfte
die Federkraft FA, so beginnt der Anker 11 sich um seine La
gerstelle 13 gemäß Fig. 4 im Uhrzeigersinn zu verschwenken,
bis er in der in Fig. 1 mit B bezeichneten Stellung die Ruhe
kontaktfeder 14 erreicht. In dem Bewegungsbereich A-B ist
außer den Magnetkräften nur die Federkraft FA der Arbeitskon
taktfeder 12 wirksam, deren Kennlinie in Fig. 1 den zwischen
den Stellungen A und B gezeigten Abschnitt der Federkennlinie
bildet.
Im weiteren Bewegungsbereich des Ankers 11 zwischen den
Stellungen B und C wird die Ruhekontaktfeder 14 so weit durch
gebogen, bis in der Stellung C der Ruhekontakt RK öffnet.
Im Bewegungsbereich C-D wirken nun sowohl die Kraft FA
der Arbeitskontaktfeder 12 als auch die Kraft FR der Ruhekon
taktfeder 14 in entgegengesetzten Richtungen auf den Anker 11.
Die Resultierende dieser beiden Federkräfte ergibt den mittle
ren Abschnitt im Bereich C-D der in Fig. 1 gezeigten Feder
kennlinie. In der Stellung D trifft schließlich die Arbeits
kontaktfeder 12 auf ihren Festkontakt, so daß der Arbeitskon
takt AK schließt.
Bei Weiterbewegung des Ankers 11 werden die Stellung E,
in der der Anker 11 die Arbeitskontaktfeder 12 verläßt, und
schließlich die Arbeitsstellung F erreicht, die zu der in Fi
gur 4 gezeigten Stellung symmetrisch liegt. Im Bewegungsbe
reich E-F greift außer den Magnetkräften nur noch die Ruhe
kontaktfeder 14 am Anker 11 an, deren Kennlinie den entspre
chenden Abschnitt der Federkennlinie bildet.
Wird anschließend die Erregerspannung abgesenkt, so ver
schiebt sich die Magnetkennlinie in dem Diagramm der Fig. 1
nach unten, wobei die gestrichelt gezeigte Linie ("Abfall-AW")
der Abfall-Erregung entspricht. Sobald die gesamten Magnet
kräfte die von der Ruhekontaktfeder 14 auf den Anker ausgeübte
Federkraft FR unterschreiten, beginnt der Anker 11, sich aus
seiner Ruhestellung F zurückzubewegen, wobei in der Stellung E
der Anker 14 die Arbeitskontaktfeder 12 berührt, in der Stel
lung D der Arbeitskontakt AK öffnet, in der Stellung C der Ru
hekontakt RK schließt und in der Stellung B der Anker 11 die
Ruhekontaktfeder 14 verläßt, bis er wieder die in Fig. 4
gezeigte Ruhestellung erreicht.
Wird nun beim Prüfen dieses Relais die Spule mit einer
rampenartig ansteigenden Erregerspannung ausgesteuert, wie sie
in Fig. 2 dargestellt ist, so wird sich - wie oben im einzel
nen erläutert - der Anker zu bewegen beginnen, wenn die Ma
gnetkräfte die Federkräfte unterschreiten. Dieser Wert ent
spricht der Anzugsspannung. Öffnet der Ruhekontakt RK in der
Stellung C, so wird die Spannung um einen vorgegebenen Pro
zentsatz, der üblicherweise zwischen 10 und 20% liegt, plötz
lich abgesenkt und auf diesem Wert festgehalten. Erreicht der
Anker auch bei dieser abgesenkten Erregerspannung seine Ar
beitsstellung F, so ist die durch den Absenkungswert vorgege
bene Anzugssicherheit gewährleistet.
Erreicht er andererseits seine Arbeitsstellung F nicht,
so ist die vorgesehene Anzugssicherheit nicht vorhanden. Wird
bei den in Fig. 1 angenommenen Verhältnissen der Absenkungs
wert so gewählt, daß sich die strichpunktiert gezeigte An
sprech-Magnetkennlinie in die strich-doppelpunktierte Linie
verschiebt, so wird der Anker tatsächlich seine Arbeitsstel
lung nicht erreichen sondern im Bereich der Stellung E, in dem
die Federkräfte die Magnetkräfte übersteigen, hängenbleiben.
Die gleiche Prüfung läßt sich anschließend auch bezüglich
des Abfallverhaltens des Relais durchführen, wobei die Erre
gerspannung zunächst vom Nennwert rampenartig in Richtung Null
abgesenkt wird, bis sich bei Erregen der Abfallspannung der
Anker aus seiner Arbeitsstellung F in Richtung seiner Ruhe
stellung A zu bewegen beginnt. Öffnet der Arbeitskontakt AK in
der Stellung D, so wird die Erregerspannung rasch um einen
Teilbetrag, der wiederum 10 bis 20% des Abfallwertes beträgt,
angehoben und auf diesem Wert festgehalten. Erreicht der Anker
auch bei dieser angehobenen Erregerspannung noch seine Ruhe
stellung A, so ist die durch den Anhebungswert vorgegebene Ab
fallsicherheit gewährleistet.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei Prüfung
der Anzugssicherheit das Öffnen des Ruhekontaktes RK dazu her
angezogen, die plötzliche Absenkung der Ansprechspannung aus
zulösen. Analog wird bei Prüfung auf Abfallsicherheit das Öff
nen des Arbeitskontakts AK dazu benutzt, das plötzliche Anhe
ben der Abfallspannung auszulösen.
Ebenso kann in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bei
Prüfung auf Anzugssicherheit das Schließen oder Nichtschließen
des Arbeitskontaktes AK, bei Prüfung auf Abfallsicherheit das
Schließen oder Nicht-Schließen des Ruhekontaktes RK dazu be
nutzt werden, das Schaltverhalten des Relais anzuzeigen.
Bleibt nämlich bei nichtausreichender Schaltsicherheit der An
ker in einer Mittelstellung hängen, so wird der betreffende
Arbeits- bzw. Ruhekontakt nicht geschlossen. Insbesondere kann
der jeweilige Kontakt direkt zum Einschalten einer entspre
chenden sichtbaren Anzeige verwendet werden.
Weitere Möglichkeiten, das Durchschalten des Ankers zu
erkennen, bestehen in einer akustischen Überwachung, wobei das
Anschlagen des Ankers an dem die jeweilige Endstellung defi
nierenden Anschlag zu hören ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht in einer oszilloskopi
schen Erfassung des Spulenstroms. Dazu wird, wie aus einem
Vergleich der Fig. 2 und 3 hervorgeht, die Spannung im An
schluß an die abgesenkte bzw. angehobene Periode auf den vol
len Nennwert angehoben bzw. einen negativen Wert abgesenkt, um
die jeweilige Endstellung mit Sicherheit zu erzwingen. Beob
achtet man in dieser anschließenden Periode den Spulenstrom,
so ergibt sich der in Fig. 3 gezeigte Verlauf, der zeigt, ob
der Anker bereits bei dem abgesenkten bzw. angehobenen Span
nungswert seinen die jeweilige Endstellung definierenden An
schlag erreicht hatte oder nicht.
Claims (5)
1. Verfahren zum Prüfen des Schaltverhaltens elektromagneti
scher Relais, wobei die Relaisspule mit einer Erregerspannung
angesteuert wird, die sich in Richtung eines ein Umschalten
des Relaisankers bewirkenden Wertes ändert, und derjenige
Spannungswert festgestellt wird, bei dem der Anker umschaltet,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Moment, in dem die Umschal
tung beginnt, die Erregerspannung um einen vorgegebenen Teil
betrag in der entgegengesetzten Richtung geändert und in die
sem Zustand die Ankerstellung ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Teilbetrag der Spannung mit 10 bis 20% des bei Beginn der
Umschaltung erreichten Wertes der Erregerspannung gewählt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Prüfen von einen Ar
beits- und einen Ruhekontakt aufweisenden Relais, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Beginn der Umschaltung durch die Ände
rung des Schaltzustandes jeweils eines Kontaktes und die An
kerstellung durch Feststellung des Schaltzustandes des jewei
ligen anderen Kontaktes ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Änderung der Erregerspannung in der entgegengesetzten
Richtung durch den besagten einen Kontakt ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der besagte andere Kontakt zum Umschalten einer sichtbaren
Anzeige herangezogen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904009262 DE4009262A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Verfahren zum pruefen von elektromagnetischen relais |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904009262 DE4009262A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Verfahren zum pruefen von elektromagnetischen relais |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4009262A1 DE4009262A1 (de) | 1991-09-26 |
DE4009262C2 true DE4009262C2 (de) | 1992-04-16 |
Family
ID=6402842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904009262 Granted DE4009262A1 (de) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | Verfahren zum pruefen von elektromagnetischen relais |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4009262A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4414933A1 (de) * | 1994-04-28 | 1995-11-02 | Uher Ag | Verfahren und Anordnung zum Signalisieren klebender Kontakte von Relais in einer Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor |
-
1990
- 1990-03-22 DE DE19904009262 patent/DE4009262A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4414933A1 (de) * | 1994-04-28 | 1995-11-02 | Uher Ag | Verfahren und Anordnung zum Signalisieren klebender Kontakte von Relais in einer Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4009262A1 (de) | 1991-09-26 |
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