EP0878016A1 - Verfahren zur bestimmung der restlebensdauer von kontakten in schaltgeräten und zugehörige anordnung - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der restlebensdauer von kontakten in schaltgeräten und zugehörige anordnung

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EP0878016A1
EP0878016A1 EP97914100A EP97914100A EP0878016A1 EP 0878016 A1 EP0878016 A1 EP 0878016A1 EP 97914100 A EP97914100 A EP 97914100A EP 97914100 A EP97914100 A EP 97914100A EP 0878016 A1 EP0878016 A1 EP 0878016A1
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EP
European Patent Office
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voltage
switching
contact
armature
measured
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EP97914100A
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Fritz Pohl
Norbert Elsner
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Siemens AG
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Publication of EP0878016B1 publication Critical patent/EP0878016B1/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/167—Circuits for remote indication
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the remaining service life of contacts in switching devices, in particular contactor contacts, the so-called contact pressure at the switching path being detected as a replacement criterion for the erosion and for determining the erosion of the contact pieces Pressure change during the switch-off process is measured and converted as the remaining service life, for which purpose a time measurement of the armature path from the start of the armature movement to the beginning of the contact opening takes place in the contactor drive consisting of armature with magnetic coil and associated yoke.
  • the invention relates to the associated arrangement for carrying out the method with an evaluation device for displaying the remaining service life.
  • the time signals required for this are firstly detected by interrupting an auxiliary current path via the armature and yoke of the magnetic drive and via the contact voltage at the main contact pieces and converted into defined voltage pulses, for which purpose measuring lines have to be attached.
  • Attaching the measuring lines (6 pieces for three-phase current) for evaluating the contact voltages can be regarded as problematic in that a) a spread of voltage from the feed-in side of the contactor to the load side cannot be ruled out, b) the required dielectric strength (8 kV ) leads to an increased outlay in the evaluation circuit, and c) an integration of the measuring lines in the contactor and their connection to a plug connection requires constructive and safety-related change measures.
  • the object of the invention is therefore to propose a method and the associated arrangement in which the start of the contact opening does not have to be determined via measuring lines both on the supply side and on the load side of the main current paths.
  • the object is achieved according to the invention by measuring the contact opening on the load side of the monitored switching device and by a voltage-free signaling of the start of the armature movement.
  • the start of the contact opening of the most rapidly burning contact pieces of one of the switching poles is preferably detected by measuring the switching voltage as a change in voltage at an artificial star point on the load side of the monitored switching device, from which, in addition to the start of the armature movement, the remaining service life of the main contactor - pieces can be determined.
  • a voltage-free signal line is connected to the armature and between the switching device and the evaluation device Yoke of the magnetic drive of the switching device available.
  • the evaluation device is therefore located on the load side between the switching device and the electrical consumer.
  • voltage-free signaling is understood to be the electrical contacting between armature and yoke, in contrast to a voltage signal, for example the contact voltage at the main contacts.
  • FIG. 2 the generation of the time signal for the first-opening main current path of contactors during the switching off process in
  • Three-phase networks IG 3 the example of the remaining service life recording especially for a reversing contactor circuit and 4 shows the detection of the remaining service life of contactors when switching off in DC networks.
  • the evaluation device 100 is located on the load side 10 between the protection 1 and the electrical consumer 20, for example a motor, and is via a first Monitoring module 101 contacted to detect the opening of contacts with the outer conductors L1, L2, L3.
  • a two-wire communication line 8 connects the armature / yoke contact 7 of the contactor 1 to a second monitoring module 102 for detecting the armature opening. From the time signals supplied by the monitoring modules 101 and 102, a microprocessor 105 determines the current contact pressure and, from this, the electrical remaining service life of the main contact pieces.
  • the value of the remaining service life determined by the evaluation device 100 is displayed on an output unit 106 and can be output via a bus system for further processing.
  • the time signals from which the remaining service life is determined are subject to fluctuations in time which result from mechanical tolerances and from the decay of the magnetic force.
  • the time difference between the time signals can therefore differ by a few 1/10 ms between two successive evaluations.
  • the remaining service life of a moving average for example, it is determined the last 10 measurements. This is an accuracy considered realistic when determining the contact pressure of 1/10 mm. Incorrect evaluations when determining the time difference can be avoided by evaluating only those time signals that lie within a predefined time window.
  • FIG. 2 shows an example of a circuit for generating a time signal t * at the start of contact opening of the most burned main contacts.
  • the essential property of this circuit is to measure the contact voltages (arc voltage) of a three-pole switching device in the three-phase network at an "artificial" star point 15.
  • the electronic ground potential M can be tapped.
  • the time signal t kl ie the voltage signal at the "artificial" star point 15, is processed according to its polarity via one of two comparators 18 and 18 ', the outputs of which are coupled via an OR switching element 19 to the signal output of the monitoring module for the contact opening.
  • FIG. 3 shows a device for remaining life detection using the example of a contactor reversing starter with two contactors 1 and 2:
  • a contactor reversing starter with two contactors 1 and 2:
  • three-phase motors there are a large number of different connection conditions for controlling the speeds and the direction of rotation.
  • An overload relay 210 is usually located on the load side of contactor 1 or 2
  • overload relay 210 and the device for remaining life detection in a common control device. As already described in the earlier patent application DE 44 27 006 A0, this could have additional functions for monitoring the switching state, so that the end result would be a 'general' control device 200 for monitoring the entire electrical system. In the example of FIG. 3, only a second measuring channel in the monitoring module 202 for armature opening is necessary to record the remaining service life of the two contactors 1 and 2.
  • a microprocessor 205 assigns the calculated remaining service life to the contactor represented by the signaling measuring channel.
  • three-phase networks in addition to three-pole consumers, four-pole consumers, e.g. ohmic loads, switched to the network by means of electrical switching devices or separated from it.
  • These electrical switching devices have four switching poles, of which three switching poles are connected to the outer conductors L1, L2, L3, while the fourth switching pole is connected to the neutral conductor.
  • Each of these four switching poles is subject to contact erosion when the four-pole consumer is switched on and off, so that it is necessary to monitor the state of wear of all contact pieces and to determine the remaining service life depending on the most burned-off contact pieces.
  • the latter is realized by measuring the switching voltage of one of the three switching poles, which are connected to the outer conductors L1, L2, L3, at the artificial star point 15 and the switching voltage of the fourth switching pole, which is connected to the neutral conductor N, at the neutral conductor N. Both the voltage of the artificial star point 15 and the voltage of the neutral conductor N on the load side 10 of the monitored switching device 1 are detected, and the differential voltage of both voltage values is evaluated as the switching voltage of the first opening, most burned-off contact pieces.
  • the measuring lines are connected to the load side 10.
  • the block capacitor C serves to suppress the DC voltage component, the associated limiting resistors R1 and R2 with the Zener diode for voltage limitation and in particular the optocoupler 35 for potential-free measurement of the contact voltage.
  • a microprocessor 305 determines the contact pressure in a corresponding manner and from this the remaining service life of the main contactor contacts.
  • the values determined by the microprocessors can be displayed directly via associated output units or else on a system for data transmission. supply, in particular a bus system, for further evaluation.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Bestimmung der Restlebensdauer von Schützkontakten als Ersatzkriterium für den Abbrand den sogenannten Kontaktdurchdruck an der Schaltstrecke zu erfassen und zur Bestimmung des Abbrandes der Kontaktstücke jeweils die Durchdruckänderung während des Ausschaltvorganges zu messen und als Restlebensdauer umzurechnen, wozu beim Magnetantrieb aus Anker mit Magnetspulen und zugehörigem Joch eine Zeitmessung des Ankerweges vom Beginn der Ankerbewegung bis zum Beginn der Kontaktöffnung erfolgt. Gemäß der Erfindung erfolgt die Meßwerterfassung des Zeitsignals tk der Kontaktöffnung auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes und des Zeitsignals tA durch eine spannungsfreie Signalgabe des Ankerbewegungsbeginns. Insbesondere zur Anwendung bei Drehstromnetzen wird die Schaltspannung als Spannungsänderung an einem künstlichen Sternpunkt gemessen. Bei der zugehörigen Anordnung ist zwischen Schaltgerät (1) und Auswertegerät (100, 200, 300) eine spannungsfreie Signalleitung (20) vorhanden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Kontakten m Schaltgerdten und zugehörige Anordnung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Kontakten in Schaltgeräten, insbeson¬ dere von Schützkontakten, wobei als Ersatzkriterium für den Abbrand der sogenannte Kontaktdurchdruck an der Schaltstrec.<e erfaßt wird und zur Bestimmung des Abbrandes der Kontakt¬ stücke jeweils die Durchdruckänderung während des Ausschalt- Vorganges gemessen und als Restlebensdauer umgerechnet wird, wozu beim Schützantrieb aus Anker mit Magnetspule und zuge¬ hörigem Joch eine Zeitmessung des Ankerweges vom Beginn der Ankerbewegung bis zum Beginn der Kontaktόffnung erfolgt . Da¬ neben bezieht sich die Erfindung auf die zugehörige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Auswertegerat zur Anzeige der Restlebensdauer.
In der älteren, nichtvorveröffentlichten DE 44 27 006 A0 wird die Restlebensdauer eines Schützes beim Ausschaltvorgang aus der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Ankeröffnungs- bewegung und dem Kontaktόffnungsbeginn abgeleitet. Aus dem Wert der Zeitdifferenz bestimmt ein Mikroprozessor nach einem Auswertealgorithmus den aktuellen Wert des sog. Kontakt- Durchdruckes, welcher durch Abbrand von seinem Neuwert (= 100 % Restlebensdauer) auf seinen Mindestwert (= 0 % Rest¬ lebensdauer) abnimmt. Die hierzu notwendigen Zeitsignale werden zum einen durch Unterbrechung eines Hilfsstrompfades über Anker und Joch des Magnetantriebes und über die Kontakt¬ spannung an den Hauptschaltstücken detektiert und in defi¬ nierte Spannungspulse umgeformt, wozu Meßleitungen angebracht werden müssen. Das Anbringen der Meßleitungen (bei Drehstrom 6 Stück) zur Auswertung der Kontaktspannungen kann insofern als problema¬ tisch angesehen werden, als daß a) eine Spannungsverschleppung von der Einspeiseseite des Schützes auf die Lastseite nicht ausgeschlossen werden kann, b) die geforderte Isolationsspannungsfestigkeit (8 kV) zu einem erhöhten Aufwand bei der Auswerteschaltung führt, und c) eine Integration der Meßleitungen im Schütz und deren An¬ schluß an eine Steckverbindung konstruktive und sicher¬ heitsrelevante Änderungsmaßnahmen erfordert .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und die zugehörige Anordnung vorzuschlagen, bei denen der Kontakt- öffnungsbeginn nicht über Meßleitungen sowohl auf der Ein¬ speiseseite als auch auf der Lastseite der Hauptstrombahnen bestimmt werden müssen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Meßwerterfassung der Kontaktöffnung auf der Lastseite des 'überwachten Schalt¬ gerätes und durch eine spannungsfreie Signalgabe des Anker¬ bewegungsbeginns gelöst. Vorzugsweise wird zur Anwendung bei Drehstromnetzen der Beginn der Kontaktöffnung der am stärk- sten abbrennenden Kontaktstücke eines der Schaltpole erfaßt, indem die Ξchaltspannung als Spannungsänderung an einem künstlichen Sternpunkt auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes gemessen wird, woraus zuzüglich des Ankerbe¬ wegungsbeginns die Restlebensdauer der Schützhauptschalt- stücke bestimmbar ist.
Bei der zugehörigen Anordnung mit einem Auswertegerät zur Anzeige der Restlebensdauer ist zwischen Schaltgerät und Auswertegerät eine spannungsfreie Signalleitung an Anker und Joch des Magnetantriebs des Schaltgerätes vorhanden. Das Auswertegerät befindet sich also auf der Lastseite zwischen Schaltgerät und dem elektrischen Verbraucher.
Zur Reduzierung des technischen Aufwandes braucht also insbe¬ sondere bei Drehstromnetzen nicht mehr jede Hauptstrombahn einzeln bezüglich des Kontaktabbrandes überwacht zu werden, sondern es wird nur der Durchdruck der am stärksten abge¬ brannten Kontakte eines der drei Schaltpole erfaßt, um die Restlebensdauer der Schütz-Hauptschaltstücke zu bestimmen.
Zudem ist die Erfassung der Restlebensdauer ohne enge, räum¬ liche Zuordnung zum Schütz möglich, wobei der Beginn der Ankeröffnungsbewegung als Kontaktunterbrechung zwischen Anker und Joch dem Auswertegerät über eine spannungsfreie Signal- leitung gemeldet wird.
Als spannungsfreie Signalgabe wird in vorstehendem Zusammen¬ hang die elektrische Kontaktgabe zwischen Anker und Joch ver¬ standen, im Gegensatz zu einem Spannungssignal, beispiels- weise der Kontaktspannung an den Hauptkontakten.
Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungε- beispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unter- ansprüchen. Es zeigen jeweils als Blockschaltbild
FIG 1 die Erfassung der Restlebensdauer von Schützen beim
Ausscha11vorgang, FIG 2 die Generierung des Zeitsignals für die erstöffnende Hauptstrombahn von Schützen beim Ausschaltvorgang in
Drehstromnetzen, IG 3 das Beispiel der Restlebensdauererfassung speziell bei einer Wendeschützschaltung und FIG 4 die Erfassung der Restlebensdauer von Schützen beim Ausschaltvorgang in Gleichstromnetzen.
Gleichwirkende Teile haben in den Figuren gleiche Bezugs- zeichen. Die Figuren werden teilweise gemeinsam beschrieben.
FIG 1 zeigt die schematische Darstellung einer Einrichtung zur Erkennung der Restlebensdauer und deren Zuordnung zu einem Schütz 1. Das Auswertegerat 100 befindet sich auf der Lastseite 10 zwischen dem Schutz 1 und dem elektrischen Ver¬ braucher 20, beispielsweise einem Motor, und ist über ein erstes Überwachungsmodul 101 zur Erkennung des Kontaktöffnens mit den Außenleitern Ll,L2,L3 kontaktiert. Eine zweiadrige Kommunikationsleitung 8 verbindet den Anker/Joch-Kontakt 7 des Schützes 1 mit einem zweiten Uberwachungsmodul 102 zur Erkennung des Ankeröffnens . Aus den von den Uberwachungs- modulen 101 und 102 gelieferten Zeitsignalen bestimmt ein Mikroprozessor 105 den aktuellen Kontaktdurchdruck und daraus die elektrische Restlebensdauer der Hauptschaltstucke.
Der vom Auswertegerät 100 ermittelte Wert der Restlebensdauer wird auf einer Ausgabeeinheit 106 angezeigt und kann zur weiteren Verarbeitung über ein Bussystem ausgegeben werden.
Wie Kontrollmessungen an einem Schütz mit herausgeführtem Anker/Joch-Kontakt zeigen, sind die Zeitsignale, aus denen die Restlebensdauer ermittelt wird, zeitlichen Schwankungen unterworfen, die von mechanischen Toleranzen und vom Abklin¬ gen der Magnetkraft herrühren. Die Zeitdifferenz zwischen den Zeitsignalen kann sich daher zwischen 2 aufeinanderfolgenden Auswertungen um wenige 1/10 ms unterscheiden. Um eine ent¬ sprechende Schwankung der Ausgabegröße zu vermeiden, wird die Restlebensdauer über einen gleitenden Mittelwert, z.B. der letzten 10 Messungen, bestimmt. Damit wird eine Genauigkeit bei der Bestimmung des Kontaktdurchdruckes von 1/10 mm für realistisch erachtet. Fehlauswertungen bei der Bestimmung der Zeitdifferenz können dadurch vermieden werden, daß nur solche Zeitsignale ausgewertet werden, die innerhalb eines vorge- gebenen Zeitfensters liegen.
FIG 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel zur Generierung eines Zeitsignals t* beim Kontaktöffnungsbeginn der am stärksten abgebrannten Hauptkontakte. Die wesentliche Eigenschaft dieser Schaltung besteht darin, die Kontaktspannungen (Bogen- spannung) eines dreipoligen Schaltgerätes im Drehstromnetz an einem „künstlichen" Sternpunkt 15 zu messen. Für die Kontakt¬ spannungen, d.h. die Bogenspannung an der über Feinsicherun- gen 11 und Widerstände 12 (R = 160 kΩ) erfolgten Zusammen- Schaltung 15 der Ausgangsleitungen, bestehen folgende Glei¬ chungen :
Ui - USTp = R * I i + L * d/dt d i ) + UBi U2 - USTP = R * I2 + L * d/ dt ( I 2 ) + UB2
U3 - USTP = R * I3 + L * d/dt ( I3 ) + UB3
Summe : USTp = - ( UBi + UB2 + UB3 ) / 3 , wobei folgende Bezeichnungen gewählt sind : Ui = Strangspannungen ,
Ii = Strangströme ,
UBi = Bogenspannungen, i = 1 , 2 , 3 ,
USTP = Sternpunktspannung, R = ohmsche Last,
L = induktive Last.
Bei geschlossenen Schütz-Hauptkontakten (UBi = UB2 = UB3 = 0) müßte die Sternpunktspannung 0 Volt betragen. Tatsächlich entsprechen die realen Strangspannungen jedoch keinen idealen SinusSpannungen, so daß die Summe der Strangspannungen von Null abweicht und die Sternpunktspannung um die Spannungs- nullime fluktuiert. Dieses Signalrauschen kann durch ein Hochpaßfilter 16 (z.B. mit C = 3 nF, Rparaiiei = 500 kΩ) so reduziert werden, daß ein Verhältnis Signalamplitude/Rausch¬ amplitude > 10 erreicht wird. Ober einen Meßwiderstand 17
(z.B. RMes = 10 kΩ) kann das Elektronik-Massepotential M ab¬ gegriffen werden. Das Zeitsignal tk l d.h. das Spannungssignal am „künstlichen" Sternpunkt 15, wird entsprechend seiner Polarität über einen von zwei Komparatoren 18 und 18' ver¬ arbeitet, deren Ausgänge über ein ODER-Schaltglied 19 an den Signalausgang des Uberwachungsmoduls für das Kontaktöffnen gekoppelt sind.
FIG 3 zeigt eine Einrichtung zur Restlebensdauererkennung am Beispiel eines Schütz-Wendestarters mit zwei Schützen 1 und 2 : Für die Anwendung von Drehstrommotoren gibt es eine Viel¬ zahl unterschiedlicher Anschlußbedingungen zur Steuerung der Drehzahlen und der Drehrichtung.
Die von den Schützen 1 und 2 geschalteten Hauptstromkreise entsprechen in ihren Grundformen den Hauptstromkreisen nach FIG 1 oder 3. Üblicherweise befindet sich dabei auf der Lastseite des Schützes 1 bzw. 2 ein Oberlastrelais 210 zum
Schutz der Motorlast. Es ist daher zweckmäßig, Uberlastrelais 210 und die Einrichtung zur Restlebensdauererkennung m einem gemeinsamen Kontrollgerät zu integrieren. Dieses könnte, wie bereits in der älteren Patentanmeldung DE 44 27 006 A0 be- schrieben, zusätzliche Funktionen zur Überwachung des Schalt- zustandes aufweisen, so daß im Endergebnis ein 'allgemeines' Kontrollgerät 200 zur Überwachung der gesamten elektrischen Anlage resultieren würde. Im Beispiel der FIG. 3 ist zur Erfassung der Restlebensdauer der beiden Schütze 1 und 2 lediglich ein zweiter Meßkanal beim Uberwachungsmodul 202 für Ankeröffnen notwendig. Ein Mikroprozessor 205 ordnet die berechnete Restlebensdauer demjenigen Schütz zu, das durch den signalgebenden Meßkanal repräsentiert ist.
In Drehstromnetzen werden neben dreipoligen Verbrauchern auch vierpolige Verbraucher, z.B. ohmsche Lasten, durch elektπ- sehe Schaltgeräte an das Netz geschaltet bzw. von diesem ge¬ trennt. Diese elektrischen Schaltgeräte besitzen vier Schalt¬ pole, von denen drei Schaltpole mit den Außenleitern Ll, L2 , L3 verbunden sind, während der vierte Schaltpol an den Neu- tralleiter angeschlossen ist . Jeder dieser vier Schaltpole ist beim Einschalten und beim Ausschalten des vierpoligen Verbrauchers einem Kontaktabbrand unterworfen, so daß es notwendig ist, den Verschleißzustand aller Kontaktstücke zu überwachen und die Restlebensdauer abhangig von den am stärk¬ sten abgebrannten Kontaktstücken zu bestimmen.
Letzteres wird dadurch realisiert, daß die Schaltspannung eines der drei Schaltpole, welche mit den Außenleitern Ll, L2, L3 verbunden sind, am künstlichen Sternpunkt 15 und üie SchaltSpannung des vierten Schaltpols, welcher mit dem Neu- tralleiter N verbunden ist, am Neutralleiter N gemessen wird Dabei werden sowohl die Spannung des künstlichen Sternpunktes 15 und die Spannung des Neutralleiters N auf der Lastseite 10 des überwachten Schaltgerätes 1 erfaßt und es wird die Diffe¬ renzspannung beider Spannungswerte als Schaltspannung der erstöffnenden, am stärksten abgebrannten Kontaktstucke aus¬ gewertet.
FIG 4 zeigt eine Einrichtung zur Erfassung der Restlebens¬ dauer von Schützen in Gleichstromnetzen. Abhangig von der Höhe der Netzgleichspannung und davon, ob das Gleichspan¬ nungsnetz geerdet ist oder nicht, ist es üblich eine Reihen¬ schaltung von Schaltstrecken vorzunehmen und die Zuschaltung des elektrischen Netzes ein- oder zweipolig auszuführen. Um eine einheitliche Anschlußbedingung für die Meßanschlüsse zur Überwachung des Kontaktöffnens zu erhalten und um eine Span¬ nungsverschleppung von der Einspeiseseite auf die Lastseite des Schützes 1 auszuschließen, werden die Meßleitungen an der Lastseite 10 angeschlossen.
Im Ausfuhrungsbeispiel der FIG 4 besteht ein Überwachungs- modul 300 aus einzelnen Schaltungsgliedern 31 bis 38. Im einzelnen kennzeichnet 1 ein Schütz mit Lastseite 10, 20 einen Gleichstrommotor und 30 die Ausgangsleitungen zum Anschluß des Überwachungsmoduls 300. Darin εind zwei Fein¬ sicherungen 31, eine RC-Kombination 32 (C = 0,22 MF, Rx =
1 kΩ) , eine Zenerdiode 33, ein Widerstand 34 (R2 = 330 Ω) und ein Optokoppler 35 vorhanden, dessen Ausgang über ein Widerstand 36 (R = 106 kΩ) an Spannung U angeschlossen ist.
Im Uberwachungsmodul 300 für das Kontaktöffnen dient der Blockkondensator C zur Unterdrückung des Gleichspannungs¬ anteils, die zugehörigen Begrenzungswiderstände Rl und R2 mit der Zenerdiode zur Spannungsbegrenzung und insbesondere der Optokoppler 35 zur potentialfreien Messung der Kontaktspan¬ nung. Aus dem Zeitsignal tκ des Kontaktöffnens in Verzögerung zum Zeitsignal des Ankeröffnens bestimmt ein Mikroprozessor 305 in entsprechender Weise den Kontaktdurchdruck und daraus die Restlebensdauer der Schütz-Hauptschaltstücke.
Bei allen Ausführungsbeispielen können die von den Mikro¬ prozessoren bestimmten Werte über zugehörige Ausgabeeinheiten direkt angezeigt oder aber auf ein System zur Datenübertra- gung, insbesondere ein Bussystem, zur weiteren Auswertung gegeben werden.

Claims

O 97/28548 PC17DE97/0017310Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Kontakten in Schaltgeraten, insbesondere von Schutzkontakten, wobei als Ersatzkriterium für den Abbrand der sogenannte Kontaktdurch¬ druck an der Schaltstrecke erfaßt wird und zur Bestimmung des Abbrandes der Kontaktstücke jeweils die Durchdruckanderung wahrend des Ausschaltvorganges gemessen und als Restlebens¬ dauer umgerechnet wird, wozu beim Schutzantrieb aus Anker mit Magnetspule und zugehörigem Joch eine Zeitmessung des Anker¬ weges vom Beginn der Ankerbewegung bis zum Beginn αer Kon¬ taktöffnung erfolgt, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Meßwerterfassung des Kontaktöffnens auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes und durch eine spannungsfreie Signalgabe des Ankerbewegungsbeginns.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß zur Anwendung bei Drehstromnetzen der Beginn der Kontaktöffnung der am stärksten abbrennenden Kon- taktstücke eines der Schaltpole erfaßt wird, indem die
Schaltspannung als Spannungsänderung an einem künstlichen Sternpunkt auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes gemessen wird, woraus die Restlebensdauer der Schützhaupt- schaltstücke bestimmbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h ge - k e n n z e i c h n e t , daß zur Anwendung bei Drehstrom¬ netzen mit drei Außenleitern (Ll, L2, L3) und einem Neutral- leiter (N) der Beginn der Kontaktöffnung der am stärksten abbrennenden Kontaktstücke eines der vier Schaltpole erfaßt wird, indem die Schaltspannung als Spannungsanderung zwischen dem kunstlichen Sternpunkt der Außenleiter (Ll, L2 , L3) und dem Neutralleiter (N) auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes bestimmbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h ge - k e n n z e i c h n e t , daß zur Anwendung bei Gleich¬ stromnetzen der Beginn der Kontaktöffnung der am stärksten abbrennenden Kontaktstücke eines der Schaltpole erfaßt wird, indem die SchaltSpannung als Spannungsänderung zwischen den Netzleitern (L+, L-) auf der Lastseite des überwachten Schaltgerätes gemessen wird, woraus die Restlebensdauer der Schützhauptschaltstücke bestimmbar ist.
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem Auswertegerät zur Anzeige der Restlebensdauer, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß zwischen Schaltgerät (1) und Aus- wertegerät (100, 200, 300) eine spannungsfreie Signalleitung (8, 8', 38)an Anker (3) und Joch (4) des Magnetantriebes (5) des Schaltgerätes (1) vorhanden ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Auswertegerät (100, 200, 300) sich auf der Lastseite zwischen Schaltgerät, insbesondere Schütz (1), und dem elektrischen Verbraucher (20) befindet.
7. Anordnung nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t durch ein erstes Uberwachungsmodul (101, 201) zur Erkennung des Kontaktöffnens und ein zweites Überwachungsmodul (102, 202) zur Erkennung des Ankeröffnens.
8. Anordnung nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Mikroprozessor (105, 205, 305) zur Bestimmung des aktuellen Kontaktdurchdruckes aus den von den beiden Überwa¬ chungsmodulen (101, 201; 102, 202) gelieferten Zeitsignalen.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zur Anwendung bei Drehstromnetzen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Schaltung zur Generierung eines Zeitsignals beim Kontakt¬ öffnungsbeginn der am stärksten abgebrannten Hauptkontakte O 97/28548 PC17DE97/00173
12 vorhanden ist, und daß mit dieser Schaltung die Kontaktspan¬ nungen (Bogenspannung) des dreipoligen Schaltgerätes im Dren.- stromnetz am künstlichen Sternpunkt (15) gemessen werden.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, zur Anwendung bei Drehstromnetzen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Schaltung zur Generierung eines Zeitsignals beim Kontaktoff- nungsbeginn der am stärksten abgebrannten Hauptkontakte vor- handen ist, und daß mit dieser Schaltung die Kontaktspannung (Bogenspannung) des vierpoligen Schaltgerates mit den drei Außenleitern (Ll, L2 , L3 ) und dem Neutralleiter (N) erfaßt werden, indem die Spannung zwischen dem künstlichen Stern¬ punkt (15) und der Spannung des Neutralleiters (N) auf der Lastseite des Schaltgerätes, insbesondere als Bezugspotential eines auf Massepotential (M) liegenden Widerstandes (17) , gemessen wird.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei zur Anwendung bei Drehstrommotoren ein Uberlastrelais zum Schutz der Motorlast vorhanden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Uberlastrelais (210) und das Auswertegerät (201, 202, 205) zur Restlebensdauererkennung m einem gemeinsamen Kontrollgerät (200) integriert ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, zur Anwendung bei Schützen in Gleichstromnetzen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Reihenschaltung der Schaltstrecken für eine ein- oder zweipolig ausgelegte Zuschaltung des elektrischen Netzes vorhanden ist und daß die Meßleitungen (30) an der elektri¬ schen Last (20) angeschlossen sind.
13. Anordnung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß das Auswertegerat (300) als Überwachungsmodul für das Kontaktöffnen einen Blockkondensa¬ tor (32) zur Unterdrückung des Gleichspannungsanteils, Begrenzungswiderstände (34, 36), eine Zehnerdiode (33) zur Spannungsbegrenzung und einen Optokoppler (35) zur poten¬ tialfreien Messung der Kontaktspannung aufweist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein System zur Datenüber¬ mittlung, insbesondere ein Bussystem.
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