DE4116713C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung der Schaltungsgeschwindigkeit eines Schalter-Haupt-Schaltkontaktes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung der Schaltgeschwindigkeit eines Schalter-Haupt-Schaltkontaktes.

In Fig. 4 ist ein Schalter bekannter Bauart gezeigt. Fig. 4 zeigt die Lichtbogenlöschkammer des bekannten Schalters in seitlicher Darstellung. Der bekannte Schalter umfaßt im wesentlichen einen festen Kontakt 1 und einen beweglichen Kontakt 2, welche als Hauptkontakt zusammenwirken. Der bewegliche Kontakt 2 ist am oberen Ende eines beweglichen Stabes 3 befestigt, der vertikal nach oben und unten bewegbar ist. Bei einer nach oben gerichteten Bewegung des Stabes 3 gelangt der bewegliche Kontakt 2 mit dem festen Kontakt 1 in Anlage, so daß der zugehörige Schaltkreis geschlossen wird. Ein Absenken des Stabes 3 bewirkt eine Kontakttrennung zwi­ schen beweglichem Kontakt 2 und offenem Kontakt 1.

Der bewegliche Stab 3, der die Vertikalbewegung des bewegli­ chen Kontaktes 2 verursacht, ist mit zwei Strichcodemarkie­ rungen 4 versehen, um die Bewegungsgeschwindigkeit oder Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2 bestimmen zu können. Nahe des beweglichen Stabes 3 ist ein optischer Sensor 5 angeordnet, der die Strichcodemarkierung 4 abta­ stet. Der optische Sensor 5 gibt Signale an eine Steuereinheit 6 ab, welche die Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2 ermittelt. Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Lichtquelle, beispielsweise eine Lampe bezeichnet, mit der die Strichcodemarkierung 4 beleuchtbar ist.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Kontaktschaltgeschwindigkeitsmessung erläutert. Wenn der bewegliche Kontakt 2 des Schalterhauptkontaktes durch den beweglichen Stab 3 angehoben oder abgesenkt wird, um den Schalter zu schließen oder zu öffnen, tastet der optische Sensor 5 die Strichmarkierung 4 auf dem beweglichen Stab 3 ab. Abhängig von dem erfaßten Signal berechnet die Steuereinheit 6 die Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2.

Dieser bekannte Schalter weist jedoch den Nachteil auf, daß eine Vielzahl von Bauteilen wie etwa der optische Sensor 5, die Steuereinheit 6 und die Lampe 7 nötig sind, wobei zudem relativ großer Bauraum erforderlich ist, um diese Komponenten anzuordnen. Der gesamte Schalter ist daher komplex und entsprechend kostenintensiv. Weiterhin ist es nachteilig, daß bei einer Betriebsstörung der Lampe 7 diese ersetzt werden muß.

In der DE 31 11 546 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters beschrieben. Dort wird der Hauptschalter bei einer Überprüfung mit verringerter Betätigungsgeschwindigkeit angetrieben und die resultierende Betriebsgeschwindigkeit überwacht. Diese Veränderung der Betätigungsgeschwindigkeit kann allerdings zur Folge haben, daß bei der normalen Betätigungsgeschwindigkeit evtl. vorhandene Fehler, die bei geringerer Geschwindigkeit nicht mehr auftreten, nicht zuverlässig erfaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung der Schaltgeschwindigkeit eines Schalter-Haupt-Schaltkontaktes zu schaffen, durch das bzw. die die Schaltgeschwindigkeit des Hauptkontaktes bei einfachem und kompaktem Aufbau zuverlässig und einfach überprüfbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung wird somit ein zusätzlicher Hilfsschalter eingesetzt und es wird der zeitliche Abstand zwischen den Umschaltzeitpunkten der Schaltkontakte erfaßt. Hierbei ist keine Reduzierung der Betätigungsgeschwindigkeit erforderlich. Die Schaltzeitpunkterfassung kann elektrisch erfolgen, so daß kein optischer Sensor erforderlich ist. Durch die Erfassung von Änderungen der Schaltgeschwindigkeit des Hauptkontaktes ist es auch möglich, anomale Zustände, beispielsweise Verschleißerscheinungen oder dergleichen, im Hauptschalter rechtzeitig entdecken zu können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 schematisch vereinfacht eine Gesamtansicht eines Schalters, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung oder Bestimmung der Schaltgeschwin­ digkeit zur Anwendung gelangt;

Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht eines Hilfsschalters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Hilfsschalters aus Fig. 2; und

Fig. 4 eine schematische Gesamtansicht eines bekannten Schalters.

In den Fig. 1 bis 3, welche eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigen, sowie in Fig. 4 sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile oder Komponen­ ten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist ein Schalter zur Realisie­ rung des Verfahrens im wesentlichen den festen Kontakt 1, den beweglichen Kontakt 2 oder Hauptkon­ takt und den beweglichen Stab 3 auf, der den beweglichen Kontakt 2 nach oben oder unten bewegt. Insoweit weist der Schalter zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens den gleichen Aufbau wie der herkömmliche Schalter gemäß Fig. 4 auf.

Der bewegliche Stab 3 ist über einen Verbin­ dungsmechanismus 8, eine Hauptwelle 9 und eine Schubstange oder einen Stab 10 mit einem Hilfsschalter 11 verbunden, so daß die vertikale Bewegung des beweglichen Stabes 3 über den Verbindungsmechanismus 8 auf den Hilfsschalter 11 übertragen wird. Gemäß Fig. 2 weist der Hilfsschalter 11 zwei Arten von Kontakten auf, nämlich a-Kontakte 12 und b-Kontakte 13, wel­ che in gleichen Abständen zueinander entlang der Längser­ streckung des Stabes 10 angeordnet sind, so daß diese Kon­ takte 12 und 13 durch eine Längsbewegung des Stabes 10, der mit dem beweglichen Stab 3 in Verbindung steht, ein- oder ausgeschaltet werden.

Die jeweils einander zugeordneten a-Kontakte 12 und b-Kon­ takte 13 sind auf federnd elastischen Armen angeordnet, wel­ che wiederum an dem Stab 10 befestigt sind, der sich um eine Distanz M bewegen kann, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wenn sich der bewegliche Kontakt 2 bzw. der be­ wegliche Stab 3 nach oben oder unten bewegen. Wenn der Schalter geschlossen wird, wird der Stab 10 um eine Distanz m gleich einem Spalt zwischen einem festen Kontakt 14 und dem beweglichen Kontakt 12 derart nach oben bewegt, daß der a-Kontakt 12 mit dem festen Kontakt 14 in Anlage gerät. Daraufhin wird der Stab 10 um eine Distanz n weiterbewegt, um den a-Kontakt 12 elastisch gegen den festen Kontakt 14 zu pressen. Andererseits trennt sich der b-Kon­ takt 13 sofort von dem zugehörigen festen Kontakt 14, wenn der Stab 10 mit einer nach oben gerichteten Bewegung be­ ginnt. Die Überlaufstrecke n entspricht der Distanz, über die hinweg der a-Kontakt 12 gegen den festen Kontakt 14 ge­ drückt wird, nachdem der a-Kontakt 12 bereits in Anlage mit dem festen Kontakt 14 gelangt ist, solange bis der Haupt­ schalter vollständig geschlossen ist. Die Distanz n ist ebenfalls diejenige Distanz, um welche sich der b-Kontakt 13 weiter von dem festen Kontakt 14 entfernt.

Die Distanz M entspricht dem Gesamthub des Stabes 10 und ist die Summe der Spaltabmessung m und der Überlaufabmessung n.

Wenn der Schalter mit seinem Öffnungsvorgang beginnt, nimmt der Hilfsschalter 11 den Zustand von Fig. 2 ein. Beim Auslö­ sen des Schalters bewegt sich der Stab 10 um die Überlauf­ strecke n nach unten, wobei der a-Kontakt 12 in Anlage mit dem festen Kontakt 14 bleibt. Der b-Kontakt 13 bewegt sich um die gleiche Strecke nach unten. Daraufhin trennt sich der a-Kontakt 12 von dem festen Kontakt 14, während sich der Stab 10 um eine Distanz gleich der Spaltabmessung m bewegt, wobei gleichzeitig der b-Kontakt 13 in Anlage mit dem zuge­ hörigen festen Kontakt 14 gerät.

Der geschilderte Kontaktbewegungs-Ablauf ist in Fig. 3 näher dargestellt. In Fig. 3 zeigen die Wellenformen X, Y und Z die Betriebszeiten des a-Kontaktes 12, des b-Kontaktes 13 und des beweglichen Kontaktes 2.

Beim Schließen des Schalters trennt sich der b-Kontakt 13 vom festen Kontakt 14 in einem Punkt A, um einen Abschalt­ vorgang durchzuführen. In einem Punkt B gelangt der a-Kon­ takt 12 in Anlage mit dem festen Kontakt 14, so daß diese Kontakte geschlossen sind. Die Distanz zwischen dem Punkt A und dem Punkt B ist die Spaltabmessung m. Bei einer Auslösung des Schalters trennt sich dagegen der a-Kontakt 12 vom festen Kontakt 14 in einem Punkt C und der b-Kontakt 13 gerät mit dem festen Kontakt 14 in einem Punkt D in An­ lage und damit in den geschlossenen Zustand. Die Di­ stanz zwischen dem Punkt C und dem Punkt D ist die Spaltab­ messung m. Die Betätigungszeiten t₁ und t₂ für die Kontakte 12 und 13 sind aus dem Oszillogramm gemäß Fig. 3 ersichtlich, so daß es möglich ist, die Betriebs- oder Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2 aus den Zeiten t₁ und t₂ und der Distanz zwischen den Ein-/Aus-Punkten der Kontakte zu ermit­ teln. Durch Einstellen des Wertes oder der Größe der Spalt­ abmessung m kann die anfängliche Kontakttrenngeschwindigkeit bestimmt werden.

Wie beschrieben, werden bei dem vorliegenden Verfahren die Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeiten des a-Kontaktes 12 und des b-Kontaktes 13 des Hilfsschalters 11 gemessen, um die Betriebs- oder Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2 des Hauptschalters zu bestimmen oder zu überwa­ chen. Hierdurch ist es auch möglich, auf einfache und ver­ läßliche Weise irgendwelche Anomalitäten der Bauelemente in dem Schalter aufgrund von Abnutzungserscheinungen oder der­ gleichen festzustellen, da sich dann Änderungen in der Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes 2 ergeben.

Das Verfahren macht es möglich, einen Schalter bereitzustellen, der keinen optischen Sensor, keine Steuereinheit, keine Lampe oder dergleichen benötigt, so daß auch die Baugröße und Komplexität des Schalters verringert wird.

Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens erfolgte eine Bezug­ nahme auf das Oszillogramm gemäß Fig. 3; andere Möglichkei­ ten zur Ermittlung der benötigten Meßwerte sind jedoch glei­ chermaßen möglich, beispielsweise mittels eines Sequenzers oder dergleichen.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen: Aus den Betriebs- oder Schaltge­ schwindigkeiten der Hilfsschalterkontakte läßt sich die Be­ triebs- oder Schaltgeschwindigkeit des Hauptschalters leicht und verläßlich bestimmen. Auf der Grundlage der so erhalte­ nen Hauptkontakt-Schaltgeschwindigkeit ist es weiterhin mög­ lich, irgendwelche Anomalitäten von Schalterbauteilen auf­ grund von Abnutzungserscheinungen oder dergleichen festzustel­ len.

Claims (5)

1. Verfahren zur Überprüfung der Schaltgeschwindigkeit eines Schalter-Haupt-Schaltkontaktes, der mit einem Hilfsschalter (11) mit Hilfs-Schaltkontakten zusammenwirkt, wobei bei einem Schalteröffnungs- und/oder Schließvorgang der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten der Umschaltung der Hilfs-Schaltkontakte erfaßt und hieraus die Haupt-Schaltkontakt-Schaltgeschwindigkeit berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Hilfsschalter zumindest einen normalerweise geöffneten Schaltkontakt und zumindest einen normalerweise geschlossenen Schaltkontakt aufweist, die bei einem Schalteröffnungs- und/oder Schließvorgang zu unterschiedlichen Zeitpunkten umschalten.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ermittlungseinrichtung zur Erfassung des zeitlichen Abstands zwischen Umschaltungen der Hilfs-Schaltkontakte bei einem Schalteröffnungs- oder Schließvorgang und zur Berechnung der Haupt-Schaltkontakt-Schaltgeschwindigkeit auf der Basis des ermittelten zeitlichen Abstands.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs-Schaltkontakte (12, 13) mit einer gemeinsamen Betätigungsstange (10) verbunden sind, die über einen Verbindungsmechanismus (8) mit einer mit dem Haupt-Schaltkontakt (2) verbundenen Betätigungsstange (3) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (11) zumindest einen normalerweise geschlossenen Schaltkontakt (13, 14) und zumindest einen normalerweise geöffneten Schaltkontakt (12, 14) aufweist, die bei einem Schalteröffnungs- oder Schließvorgang zu unterschiedlichen Zeitpunkten schalten.