EP0878016B1 - Procede de determination de la duree de vie residuelle de contacts dans des appareils de commutation et systeme associe - Google Patents

Procede de determination de la duree de vie residuelle de contacts dans des appareils de commutation et systeme associe Download PDF

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EP0878016B1
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contact
voltage
switching
switching device
arrangement according
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Norbert Elsner
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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 determination the remaining life of contacts in switching devices, in particular of contactor contacts, whereby as a replacement criterion for the The contact pressure on the switching path burns up is detected and to determine the erosion of the contact pieces the change in pressure during the switch-off process is measured and converted as the remaining service life, why the contactor drive from armature with solenoid and associated Yoke a time measurement of the anchor path from the beginning of the Anchor movement takes place until the start of the contact opening.
  • the invention relates to the associated arrangement to carry out the method with an evaluation device for Display of the remaining service life.
  • the object of the invention is therefore a method and propose associated arrangement where the contact opening begins not via test leads on both the feed side as well as on the load side of the main current tracks must be determined.
  • the task is through a measured value acquisition the contact opening on the load side of the monitored switching device and by a voltage-free signaling of the start of anchor movement solved.
  • the start of the contact opening the strongest Burning contact pieces detected one of the switching poles by switching voltage as a voltage change on a artificial star point on the load side of the monitored Switching device is measured, from which plus the start of anchor movement the remaining service life of the main contactors is determinable.
  • the remaining service life is between the switching device and Evaluation device a voltage-free signal line at anchor and Yoke of the magnetic drive of the switching device available.
  • the evaluation device is therefore on the load side between Switchgear and the electrical consumer.
  • voltage-free signaling understood the electrical contact between anchor and yoke, as opposed to a voltage signal, for example the contact voltage at the main contacts.
  • the evaluation device 100 is located on the Load side 10 between the contactor 1 and the electrical consumer 20, for example an engine, and is about one first monitoring module 101 for detecting the opening of the contact contacted with the outer conductors L1, L2, L3.
  • a two-wire Communication line 8 connects the armature / yoke contact 7 of protection 1 with a second monitoring module 102 for Detection of anchor opening. From the monitoring modules 101 and 102 delivered time signals determined Microprocessor 105 and the current contact print the remaining electrical 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 used for further processing can be output via a bus system.
  • the star point voltage should be 0 volts.
  • the real phase voltages do not correspond to ideal sine voltages, so that the sum of the phase voltages deviates from zero and the star point voltage fluctuates around the voltage zero line.
  • the time signal t k 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.
  • Example of a reversing starter with two contactors 1 and 2 There are many for the use of three-phase motors different connection conditions to control the Speeds and the direction of rotation.
  • the main circuits switched by contactors 1 and 2 correspond in their basic forms to the main circuits FIG 1 or 3.
  • an overload relay 210 for Protection of the engine load. It is therefore advisable to use overload relays 210 and the device for remaining life detection in one integrate common control device. This could be how already described in the older patent application DE 44 27 006 A0, additional functions for monitoring the switching status have, so that in the end result a 'general' Control device 200 for monitoring the entire electrical Plant would result.
  • FIG. 3 In the example of FIG. 3 is to record the remaining life of the two contactors 1 and 2 only a second measuring channel necessary for the opening of the anchor module 202.
  • a Microprocessor 205 orders the calculated remaining life protection to that provided by the signaling measuring channel is represented.
  • three-phase networks there are also three-pole consumers four-pole consumers, e.g. ohmic loads, by electrical Switchgear connected to or disconnected from the network.
  • These electrical switching devices have four switching poles, of which three switching poles with the outer conductors L1, L2, L3 are connected while the fourth switching pole is connected to the neutral conductor connected.
  • Each of these four switching poles is when switching on and when switching off the four-pole Consumer subjected to contact erosion, so that it it is necessary to check the state of wear of all contact pieces monitor and the remaining life depending on the strongest to determine burnt-out contact pieces.
  • the latter is realized in that the switching voltage one of the three switching poles, which are connected to the outer conductors L1, L2, L3 are connected at the artificial star point 15 and the Switching voltage of the fourth switching pole, which is connected to the neutral conductor N is connected, is measured on the neutral conductor N. Both the tension 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 is detected and it becomes the differential voltage both voltage values as the switching voltage of the first opening, most burned contact pieces evaluated.
  • a monitoring module 300 consists of individual circuit elements 31 to 38.
  • 1 denotes a protection with load side 10, 20 a DC motor and 30 the output lines for connecting the monitoring module 300.
  • 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.
  • microprocessors certain values via associated output units displayed directly or on a system for data transmission, in particular a bus system for further evaluation are given.

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

Claims (14)

  1. Procédé pour la détermination de la durée de vie restante de contacts dans des appareils de commutation (1), notamment de contacteurs-disjoncteurs, dans lequel on détecte ce que l'on appelle la pression de contact sur la section de commutation comme critère de remplacement pour l'usure, on mesure la variation de pression pendant l'opération de coupure pour la détermination de l'usure des pièces de contact et on la transforme par le calcul en durée de vie restante, et dans lequel on effectue dans le cas d'une commande de contacteur constituée d'un induit (3) ayant une bobine d'excitation et d'une culasse (4) associée une mesure de temps de la course d'induit du début du mouvement d'induit au début de l'ouverture de contact, caractérisé par une détection de valeurs mesurées de l'ouverture de contact du côté de charge de l'appareil de commutation (1) surveillé et par une transmission sans tension du signal du début de mouvement d'induit.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour une application à des réseaux à courant triphasé, on détecte le début de l'ouverture de contact des pièces de contact, s'usant le plus, de l'un des pôles de commutation en mesurant la tension de commutation comme variation de tension en un point neutre artificiel du côté de charge de l'appareil de commutation surveillé, la durée de vie restante des pièces de commutation principales du contacteur pouvant être déterminée à partir de là.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, pour une application à des réseaux à courant triphasé comportant trois conducteurs extérieurs (L1, L2, L3) et un conducteur neutre (N), on détecte le début de l'ouverture de contact des pièces de contact, s'usant le plus, de l'un des quatre pôles de commutation en déterminant la tension de commutation comme variation de tension entre le point neutre artificiel des conducteurs extérieurs (L1, L2, L3) et le conducteur neutre (N) du côté de charge de l'appareil de commutation surveillé.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour une application à des réseaux à courant continu, on détecte le début de l'ouverture de contact des pièces de contact, s'usant le plus, de l'un des pôles de commutation en mesurant la tension de commutation comme variation de tension entre les conducteurs neutres (L+, L-) du côté de charge de l'appareil de commutation surveillé, la durée de vie restante des pièces de commutation principales du contacteur pouvant être déterminée à partir de là.
  5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications 2 à 4 avec un appareil d'évaluation destiné à afficher la durée de vie restante, caractérisé par le fait qu'il est prévu entre l'appareil de commutation (1) et l'appareil d'évaluation (100, 200, 300) une ligne de signal sans tension (8, 8', 38) sur l'induit (3) et la culasse (4) de la commande magnétique (5) de l'appareil de commutation (1).
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'appareil d'évaluation (100, 200, 300) se trouve du côté de charge entre l'appareil de commutation, notamment le contacteur (1), et le consommateur électrique (20).
  7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par un premier module de surveillance (101, 201) pour la détection de l'ouverture de contact et par un deuxième module de surveillance (102, 202) pour la détection de l'ouverture d'induit.
  8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par un microprocesseur (105, 205, 305) pour la détermination de la pression de contact actuelle à partir des signaux temporels fournis par les deux modules de surveillance (101, 201 ; 102, 202).
  9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8 en vue d'une application à des réseaux à courant triphasé selon le procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il y a un circuit pour la production d'un signal temporel lors du début d'ouverture de contact des contacts principaux s'usant le plus et que, avec ce circuit, les tensions de contacts (tension d'arc) de l'appareil de commutation tripolaire dans le réseau triphasé sont mesurées au point neutre artificiel (15).
  10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8 en vue d'une application à des réseaux à courant triphasé selon le procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il y a un circuit pour la production d'un signal temporel lors du début d'ouverture de contact des contacts principaux s'usant le plus et que, avec ce circuit, la tension de contact (tension d'arc) de l'appareil de commutation quadripolaire comportant les trois conducteurs extérieurs (L1, L2, L3) et le conducteur neutre (N) est détectée en mesurant la tension entre le point neutre artificiel (15) et la tension du conducteur neutre (N) du côté de charge de l'appareil de commutation, notamment comme potentiel de référence d'une résistance (17) se trouvant au potentiel de masse (M).
  11. Dispositif selon la revendication 9 ou selon la revendication 10, un relais de surcharge destiné à une protection contre une surcharge du moteur étant prévu dans le cas de l'application à des moteurs triphasés, caractérisé par le fait que le relais de surcharge (210) et l'appareil d'évaluation (201, 202, 205) destiné à la détection de durée de vie restante sont intégrés dans un appareil de contrôle (200) commun.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, en vue d'une application à des contacteurs dans des réseaux à courant continu selon le procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il y a un branchement série des voies de commutation pour un branchement unipolaire ou bipolaire au réseau électrique et que les lignes de mesure (30) sont raccordées à la charge électrique (20).
  13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'appareil d'évaluation (300), en tant que module de surveillance pour l'ouverture de contact, comporte un condensateur de blocage (32) pour supprimer la composante en tension continue, des résistances de limitation (34, 36), une diode Zener (33) pour limiter la tension et un coupleur optoélectronique (35) pour mesurer sans potentiel la tension de contact.
  14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un système pour la transmission de données, notamment un système de bus.
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