EP1002325B1 - Method for determining switchgear-related data in switchgear contacts and/or operation-related data in a connected network - Google Patents
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- EP1002325B1 EP1002325B1 EP98948727A EP98948727A EP1002325B1 EP 1002325 B1 EP1002325 B1 EP 1002325B1 EP 98948727 A EP98948727 A EP 98948727A EP 98948727 A EP98948727 A EP 98948727A EP 1002325 B1 EP1002325 B1 EP 1002325B1
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- contact
- switchgear
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
Definitions
- the invention relates to a method for determination of switchgear-specific data on contacts in switchgear, in particular contactor contacts, and / or for determination of company-specific data in the switched Network according to the preamble of claim 1. Besides The invention also relates to the associated device to carry out the procedure.
- the existing Electronics on the one hand can be used to identify certain malfunctions to recognize during the remaining service life recording and to avoid a false evaluation, and on the other hand for a Switchgear monitoring to gain useful data such as certain states of the switchgear or of the switch electrical network.
- a Switchgear monitoring to gain useful data such as certain states of the switchgear or of the switch electrical network.
- Points 1, 2 and 5 relate to switching device-specific Data of the contactor used as switching device and the points 3, 4 and 6 company-specific data in the switched Network.
- the voltage at the artificial star point is not at zero potential, but alternating voltage is present with the amplitude 1 ⁇ 2 U strand with two intact phases or 1 U strand with an intact phase.
- the electronic evaluation circuit for the contact opening therefore generates a periodic output signal despite the closed bridge contacts, which would normally result in an incorrect evaluation of the remaining service life due to an incorrectly determined time difference.
- the latter problem is now solved in that the microprocessor advantageously the evaluation of the remaining service life locks if the two states 'contactor switched on' and 'Phase failure' exist at the same time.
- the evaluation lock is from the microprocessor in a predetermined time interval updated and unchanged in the following Interval continued.
- the interval length is the Maximum value of the contactor switch-off time on.
- all three outer conductors are L1, L2, L3 of the three-phase network interrupted. Ideally would be the star point voltage on the load side of the contactor Zero, regardless of whether the contactor is switched on or off. In fact, those separated from the network, i.e. floating current paths like antennas and there can be interference voltages can be coupled inductively and capacitively.
- the electronic Evaluation circuit for contact opening reacts then with output signals sporadically generated by the interference signals.
- the microprocessor evaluates the Remaining service life locked if the two states' contactor switched on 'and' mains voltage failure 'exist simultaneously.
- the evaluation lock is made in an analogous manner as above stated maintained.
- Figure 1 shows the schematic representation of a device to identify the remaining service life and their assignment to a contactor 1.
- An evaluation device 100 is located on the Load side 10 between the contactor and an electrical consumer, for example an engine 20 and is about a first Monitoring module 101 for the detection of the contact opening contacted with the outer conductors L1, L2 and L3.
- the monitoring unit 101 controls a microprocessor 105 which the contact pressure and additional switching operating states determined.
- the microprocessor receives further signals Monitoring the armature opening of the contactor magnet drive from a unit 102.
- the microprocessor outputs the result data to an output unit 106, from which an output, if applicable all switchgear-specific data via a bus further evaluation takes place.
- a contactor magnetic drive 5 is assigned to the contactor there is an anchor 3 with associated yoke 4.
- These voltage pulses can the microprocessor 105 via an optocoupler can be fed for direct evaluation, or it can e.g. a square-wave signal with a retriggerable time stage are generated, which with a predetermined delay Switching state from on to off with voltage change e.g. from ⁇ high 'to ⁇ low' follows.
- For the delay time can specify the duration of a network half-period his.
- the microprocessor 105 includes e.g. the number of Signal change high ⁇ low of the rectangular pulses described in 1.).
- the phase failure is when contactor 1 is switched on periodic star point signal is detected and can be used in the evaluation circuit of the contact opening according to Figure 2 immediately as periodic (double mains frequency) output signal from Microprocessor can be recognized.
- Contact welding can take place when the contactor is switched off be detected when mains voltage is present.
- the one- or two-pole welding is recognized as such, if the states ⁇ contactor drive electrically off 'and 'Phase failure' meet.
- the one-sided welding A switching bridge can be in the off state of the contactor cannot be measured since the affected switching distance is still electrically separates. It is very likely that it will Bridge contact, however, when the contactor is switched on on the Generate a phase failure on the load side. Therefore at the Fault message ⁇ phase failure 'the additional reference to the two possible causes ⁇ Interruption of an outer conductor - or - contactor switching pole open 'necessary.
- current transformers such as those in a Overload relays are used.
- magnetosensors are used, with which the exceeding of a predetermined current threshold is detected.
- Sensors can also be inexpensive inductance sensors be used. The sensors are isolated immediately arranged on the main current paths so that the measured Magnetic field dominates and the magnetic field influence of neighboring short-circuit-bearing switching devices are neglected can.
- the short-circuit detection is fundamentally by the microprocessor linked to the contactor switch-on state.
- the microprocessor can register a registered short circuit Issue additional warning message, the contactor contacts open Check welding.
- the contactor is switched off to carry out a welding test perform.
- FIG. 2 shows an example of a circuit for generating a time signal T K at the start of contact opening of the most burned down 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 the artificial star point 15.
- an extended evaluation unit 180 for detecting the mains voltage and for detecting the neutral point voltage.
- the time T K for the first opening switching contacts during the switch-off process can be determined and, on the other hand, the mains voltage can be monitored.
- the technology can, according to FIG. 3, determine the remaining service life With integrated magneto sensors for short-circuit detection respectively.
- Contactor 1 has an overload relay with an integrated one Residual life detection unit 200 before Motor 20 interposed, the units 201, 202 and 205 correspond to units 101, 102 and 105 from FIG. 1.
- a module 220 for monitoring of Short circuits exist.
- the monitoring module 220 is operated by magnetic sensors assigned to the individual lines 221 to 223 controlled.
- varistors only limit overvoltages to approximately 1.75 times their nominal operating voltage. Suppressor diodes, whose current-voltage characteristic curve breaks sharply, have proven to be cheaper. It is advantageous that the suppressor diodes, like the varistors, do not consume any electrical power in normal operation.
- Anchor opening can be detected on the current profile.
- the evaluation the exact time of anchor opening hardly appears possible because the characteristic signal curve around the Factor 5 compared to an evaluable coil voltage signal is widened in time.
- a Zener diode to limit the switching voltage (anti) connected in parallel, the switch-off delay of the Contactor shortens and an evaluable coil voltage signal be generated.
- the occurrence of a switching voltage is detected as a voltage drop in a current branch of the star point circuit.
- the measured voltage is further processed with a high-pass filter and provides an output voltage proportional to the switching voltage. In a conventional manner, this can generate the desired control signal of the first start of contact opening when a predetermined threshold value is exceeded.
- 50 denotes a passive high-pass filter with capacitance C X and ohmic resistance R X , by means of which a unit 500 is controlled to determine the contact opening time.
- the time T K is exactly determined without a reference potential, such as zero or earth potential, having to be present.
- Measurements for a structure according to FIG. 4 with passive High pass filter to a 16V voltage jump which is the switching voltage immediately after the contact separation of a contactor bridge contact corresponds to a useful signal of approximately 1V Amplitude with a residual signal of the disturbing mains voltage (220 V ⁇ ) of also about 1V amplitude.
- passive High-pass filters possibly of a higher order, can cause the disturbing mains voltage component reduced to a negligible value become.
- the circuit according to FIG. 4 is modified in such a way that that to one strand of the artificial star point circuit an evaluation unit 600 is switched directly which is both the contact opening and the mains voltage supervised. One of the two other strands is another Measuring line for monitoring their string voltage on the Evaluation unit connected.
- the evaluation unit contains 600 passive and / or active high-pass filters for detection the switching voltage of the first opening switching contact and in addition, an electronic circuit for recording the String voltages of the monitored circuits.
- circuit breakers While essentially monitoring based on the figures of contactor contacts apply to the remaining service life recording The following considerations for circuit breakers:
- Contact erosion changes the position of the movable one Contact carrier to the fixed contact carrier both in Switch-on status, as well as at the moment of contact separation, and correspondingly the position of the movable one Contact carrier coupled switch lock components.
- switch components include e.g. the selector shaft which the moving contact carriers are mounted, or the lever mechanism for power transmission to the selector shaft and / or on the moving contacts.
- the maximum permissible contact erosion ⁇ s max thus corresponds to a maximum displacement ⁇ t max of the contact opening time for shorter running times.
- the required exact position detection can be done without contact working, field-dependent position sensors, like inductive or capacitive displacement sensors.
- Optical sensors are dealing with the problem of pollution, e.g. by the burn, exposed and therefore for the Position detection in the switchgear is not particularly suitable.
- an electromechanical auxiliary contact is proposed, which of the switch component to be monitored is opened. The fixed contact of this auxiliary contact device determines the beat position of the monitored Switch lock component on the associated moving contact. This should be a reproducible position detection be at least 1/10 mm possible without great effort.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung
von schaltgerätespezifischen Daten an Kontakten in Schaltgeräten,
insbesondere Schützkontakten, und/oder zur Bestimmung
von betriebsspezifischen Daten im damit geschalteten
Netz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Daneben
bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determination
of switchgear-specific data on contacts in switchgear,
in particular contactor contacts, and / or for determination
of company-specific data in the switched
Network according to the preamble of
In der vorveröffentlichten DE 44 27 006 A1 sowie in den nichtvorveröffentlichten DE 196 03 310 A1 und DE 196 03 319 A1 werden Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Schützen beschrieben, bei denen aus der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Ankeröffnungsbewegung und dem Kontaktöffnungsbeginn der im Verlauf der elektrischen Lebensdauer zunehmende Kontaktverschleiß erfaßt wird. Mit Hilfe eines Mikroprozessors sowie spezifisch angepaßter elektronischer Schaltungen zur Erfassung der benötigten Meßgrößen wird dabei der aktuellen Wert des sog. Kontakt-Durchdruckes bestimmt, welcher durch Abbrand von seinem Neuwert (= 100 % Restlebensdauer) auf seinen Mindestwert (= 0 % Restlebensdauer) abnimmt. Als Kontakt-Durchdruck wird diejenige Wegstrecke bezeichnet, welche der Magnetanker beim Ausschaltvorgang zwischen dem Ankeröffnungsbeginn und dem Kontaktöffnungsbeginn zurücklegt.In the previously published DE 44 27 006 A1 and in the unpublished DE 196 03 310 A1 and DE 196 03 319 A1 describes methods for determining the remaining service life described by shooters in which from the time difference between the start of the anchor opening movement and the Start of contact opening in the course of the electrical life increasing contact wear is detected. With help a microprocessor and customized electronic Circuits for the acquisition of the required measured quantities the current value of the so-called contact print is determined, which by burning off its new value (= 100% Remaining life) to its minimum value (= 0% remaining life) decreases. That distance is the contact print denotes which of the magnet armature during the switch-off process between the beginning of the anchor opening and the beginning of the contact opening travels.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, in die vorbeschriebenen Verfahren zusätzliche Funktionalitäten einzubinden und die zugehörige Vorrichtung zu schaffen. Proceeding from this, it is an object of the invention in the above Procedures to integrate additional functionalities and to create the associated device.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Verfahrensanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung ergibt sich aus dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch 15. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is inventively by the total of Features of method claim 1 solved. A related one Device results from the subordinate device claim 15. Developments of the method according to the invention and the associated device are in the subclaims specified.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die vorhandene Elektronik einerseits dazu benutzt werden, bestimmte Störzustände bei der Restlebensdauererfassung zu erkennen und eine Fehlauswertung zu vermeiden, sowie andererseits für eine Schaltgeräteüberwachung nützliche Daten zu gewinnen, wie bestimmte Zustände des Schaltgerätes oder des damit geschalteten elektrischen Netzes. Mit dieser Funktionserweiterung ist erreicht, daß die weiteren Meßdaten mit geringstem Zusatzaufwand gewonnen und mit einem üblicherweise bereits vorhandenen Mikroprozessor ausgewertet werden können.In the context of the present invention, the existing Electronics on the one hand can be used to identify certain malfunctions to recognize during the remaining service life recording and to avoid a false evaluation, and on the other hand for a Switchgear monitoring to gain useful data such as certain states of the switchgear or of the switch electrical network. With this functional extension is achieved that the further measurement data with the smallest Additional effort gained and usually already with one existing microprocessor can be evaluated.
Mit der Erfindung ist also die Erfassung zusätzlicher Zustände
am Schaltgerät und/oder am elektrischen Netz mit Hilfe
der vorhandenen 'Restlebensdauerelektronik' möglich. Diese
ohne oder nur mit geringem zusätzlichen technischen Aufwand
erfaßbaren Zustände sind bei Verwendung speziell eines
Schützes als Schaltgerät vorzugsweise:
Dabei betreffen die Punkte 1, 2 und 5 schaltgerätespezifische
Daten des als Schaltgerät verwendeten Schützes und die Punkte
3, 4 und 6 betriebsspezifische Daten im damit geschalteten
Netz.
Bei Phasenausfall liegt die Spannung am künstlichen Sternpunkt nicht auf Nullpotential, sondern es steht Wechselspannung an mit der Amplitude ½ UStrang bei zwei intakten Phasen oder 1 UStrang bei einer intakter Phase. Die elektronische Auswerteschaltung für das Kontaktöffnen erzeugt daher trotz geschlossener Brückenkontakte ein periodisches Ausgangssignal, woraus im Normalfall eine Fehlauswertung der Restlebensdauer durch eine fehlerhaft bestimmte Zeitdifferenz folgen würde.In the event of a phase failure, the voltage at the artificial star point is not at zero potential, but alternating voltage is present with the amplitude ½ U strand with two intact phases or 1 U strand with an intact phase. The electronic evaluation circuit for the contact opening therefore generates a periodic output signal despite the closed bridge contacts, which would normally result in an incorrect evaluation of the remaining service life due to an incorrectly determined time difference.
Letzteres Problem wird nun dadurch gelöst, daß der Mikroprozessor vorteilhafterweise die Auswertung der Restlebensdauer sperrt, wenn die beiden Zustände 'Schütz eingeschaltet' und 'Phasenausfall' gleichzeitig bestehen. Die Auswertesperre wird vom Mikroprozessor in einem vorgegebenen Zeitintervall aktualisiert und bei unverändertem Zustand im jeweils folgenden Intervall fortgesetzt. Als Intervallänge bietet sich der Maximalwert der Schütz-Ausschaltzeit an.The latter problem is now solved in that the microprocessor advantageously the evaluation of the remaining service life locks if the two states 'contactor switched on' and 'Phase failure' exist at the same time. The evaluation lock is from the microprocessor in a predetermined time interval updated and unchanged in the following Interval continued. The interval length is the Maximum value of the contactor switch-off time on.
Bei Netzspannungsausfall sind dagegen alle drei Außenleiter L1, L2, L3 des Drehstromnetzes unterbrochen. Im Idealfall wäre die Sternpunktspannung auf der Lastseite des Schützes Null, gleichgültig ob das Schütz ein- oder ausgeschaltet ist. Tatsächlich verhalten sich die vom Netz getrennten, d.h. floatenden Strombahnen wie Antennen und es können Störspannungen induktiv und kapazitiv eingekoppelt werden. Die elektronische Auswerteschaltung für das Kontaktöffnen reagiert hierauf mit von den Störsignalen sporadisch erzeugten Ausgangssignalen.In the event of a power failure, on the other hand, all three outer conductors are L1, L2, L3 of the three-phase network interrupted. Ideally would be the star point voltage on the load side of the contactor Zero, regardless of whether the contactor is switched on or off. In fact, those separated from the network, i.e. floating current paths like antennas and there can be interference voltages can be coupled inductively and capacitively. The electronic Evaluation circuit for contact opening reacts then with output signals sporadically generated by the interference signals.
Auch hier wird durch den Mikroprozessor die Auswertung der Restlebensdauer gesperrt, wenn die beiden Zustände 'Schütz eingeschaltet' und 'Netzspannungsausfall' gleichzeitig bestehen. Die Auswertesperre wird in analoger Weise wie oben angegeben aufrecht erhalten.Here, too, the microprocessor evaluates the Remaining service life locked if the two states' contactor switched on 'and' mains voltage failure 'exist simultaneously. The evaluation lock is made in an analogous manner as above stated maintained.
Während im allgemeinen Fall die Sternpunktspannung gegen ein Bezugspotential gemessen wird, kann in eigenerfinderischer Weiterbildung bei der Realisierung der Vorrichtung das Auftreten einer Schaltspannung als Spannungsabfall in einem Stromzweig der Sternpunktschaltung detektiert werden.While in the general case the neutral point voltage against one Reference potential is measured can be in your own finder Training in the implementation of the device the occurrence a switching voltage as voltage drop in one Current branch of the star point circuit can be detected.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen jeweils als Schaltbild
Figur 1- die Erfassung der Restlebensdauer von Schützkontakten beim Ausschaltvorgang mit gleichzeitiger Ermittlung von betriebsrelevanten Daten bzw. Zuständen,
- Figur 2
- die Generierung des Öffnungszeitpunktes TK für die erstöffnenden Schaltkontakte von Schützen beim Ausschaltvorgang in Drehstromnetzen und Überwachung der Netzspannung durch Spannungsmessung an einem künstlichen Sternpunkt,
Figur 3- ein Beispiel für die Restlebensdauererfassung mit integrierter Magnetosensorik,
Figur 4- die Erfassung des Kontaktöffnens am künstlichen Sternpunkt ohne Verwendung eines weiteren Bezugspotentials und
- Figur 5
- die Auswertung zur Erfassung der Strangspannungen an
den Stromzweigen am künstlichen Sternpunkt gemäß
Figur 4.
- Figure 1
- the recording of the remaining service life of contactor contacts during the switch-off process with simultaneous determination of operationally relevant data or states,
- Figure 2
- generation of the opening time T K for the first-opening switching contacts of contactors when switching off in three-phase networks and monitoring of the mains voltage by measuring the voltage at an artificial star point,
- Figure 3
- an example of the remaining lifetime measurement with integrated magnetosensorics,
- Figure 4
- the detection of the contact opening at the artificial star point without the use of a further reference potential and
- Figure 5
- the evaluation for detecting the phase voltages on the current branches at the artificial star point according to FIG. 4.
Gleiche bzw. gleichwirkende Elemente haben in den einzelnen Figuren gleiche Bezugszeichen. Die Figuren werden teilweise gemeinsam beschrieben. The same or equivalent elements have in the individual Figures have the same reference numerals. The figures become partial described together.
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer Einrichtung
zur Erkennung der Restlebensdauer und deren Zuordnung zu
einem Schütz 1. Ein Auswertegerät 100 befindet sich auf der
Lastseite 10 zwischen dem Schütz und einem elektrischen Verbraucher,
beispielsweise einem Motor 20 und ist über ein erstes
Überwachungsmodul 101 zur Erkennung des Kontaktöffnens
mit den Außenleitern L1, L2 und L3 kontaktiert. Die Überwachungseinheit
101 steuert einen Mikroprozessor 105 an, der
den Kontakt-Durchdruck und zusätzliche Schaltbetriebszustände
ermittelt. Dazu erhält der Mikroprozessor weitere Signale zur
Überwachung des Ankeröffnens des Schützmagnetantriebes von
einer Einheit 102. Der Mikroprozessor gibt die Ergebnisdaten
auf eine Ausgabeeinheit 106, von der gegebenenfalls eine Ausgabe
aller schaltgerätespezifischen Daten über einen Bus zur
weiteren Auswertung erfolgt.Figure 1 shows the schematic representation of a device
to identify the remaining service life and their assignment to
a
Dem Schütz ist ein Schützmagnetantrieb 5 zugeordnet, der aus
einem Anker 3 mit zugehörigem Joch 4 besteht. Auf dem Joch
sind Schützspulen 6 bzw. 6' angebracht. Die Spulen werden
über einen Steuerschalter angesteuert. Die Spannung an den
Schützmagnetspulen wird der Einheit 102 zur Überwachung des
Ankeröffnens zugeführt und das Ankeröffnungssignal an die
Auswerteeinheit 100 übermittelt.A contactor magnetic drive 5 is assigned to the contactor
there is an
Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich, aus den von
den Überwachungsmodulen gelieferten Zeitsignalen über den
Mikroprozessor 105 den aktuellen Kontaktdurchdruck und daraus
die elektrische Lebensdauer der Hauptschaltstücke zu bestimmen.
Zusätzlich werden nunmehr auch weitere schaltgerätespezifische
Daten ermittelt, auf die eingangs bereits hingewiesen
wurde. Dies sind im einzelnen:With the circuit described, it is possible from the
the time signals delivered to the monitoring modules via the
Die elektronische Schaltung zur Erfassung des Ankeröffnungsbeginns
aus der Spulenspannung erzeugt bei den Nulldurchgängen
der Sinus-Wechselspannung Spannungspulse. Diese Spannungspulse
können dem Mikroprozessor 105 über einen Optokoppler
zur direkten Auswertung zugeführt werden, oder es kann
z.B. mit einer nachtriggerbaren Zeitstufe ein Rechtecksignal
erzeugt werden, das mit einer vorgegebenen Verzögerung dem
Wechsel des Schaltzustandes von Ein nach Aus mit dem Spannungswechsel
z.B. von `hoch' nach `tief' folgt. Für die Verzögerungszeit
kann die Dauer einer Netzhalbperiode vorgegeben
sein.The electronic circuit for recording the start of the anchor opening
generated from the coil voltage at the zero crossings
the sine AC voltage pulse. These voltage pulses
can the
der Mikroprozessor 105 zählt hierzu z.B. die Anzahl der
Signalwechsel hoch ⇒ tief der in 1.) beschriebenen Rechteckpulse.the
Der Phasenausfall wird im Einschaltzustand des Schützes 1 als
periodisches Sternpunktsignal erfaßt und kann bei der Auswerteschaltung
des Kontaktöffnens nach Figur 2 unmittelbar als
periodisches (doppelte Netzfrequenz) Ausgangssignal vom
Mikroprozessor erkannt werden.The phase failure is when
Es wird an einem Spannungsteiler der künstlichen Sternpunktschaltung, der zwischen dem lastseitigen Meßanschluß eines Außenleiters und der Meßerde angeschlossen ist, eine zur Strangspannung proportionale Spannung abgegriffen und als digitales Signal weiterverarbeitet.It is connected to a voltage divider of the artificial star point circuit, the one between the load-side measuring connection External conductor and the measuring earth is connected, one for Tension proportional voltage tapped and as digital signal processed.
Wird im Einschaltzustand des Schützes keine derartige Spannung gemessen und erkennt der Mikroprozessor auch keinen Phasenausfall, so wird als Ergebnis ein Netzspannungsausfall angezeigt. No such voltage when the contactor is switched on the microprocessor does not measure or recognize any Phase failure, the result is a mains voltage failure displayed.
Das Kontaktverschweißen kann im Ausschaltzustand des Schützes bei anliegender Netzspannung erkannt werden.Contact welding can take place when the contactor is switched off be detected when mains voltage is present.
Der Extremfall der dreipoligen Verschweißung wird anhand der Zustände `Schützantrieb elektrisch Aus' und `kein Netzspannungsausfall' erkannt.The extreme case of three-pole welding is based on the `` Contactor drive electrically off '' and `` No mains voltage failure '' states recognized.
Die ein- oder zweipolige Verschweißung wird als solche erkannt, wenn die Zustände `Schützantrieb elektrisch Aus' und `Phasenausfall' zusammentreffen. Die einseitige Verschweißung einer Schaltbrücke kann im Ausschaltzustand des Schützes nicht gemessen werden, da die betroffene Schaltstrecke noch elektrisch trennt. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird dieser Brückenkontakt jedoch im Schütz-Einschaltzustand auf der Lastseite einen Phasenausfall erzeugen. Daher ist bei der Störmeldung `Phasenausfall' der zusätzliche Hinweis auf die beiden möglichen Ursachen `Unterbrechung eines Außenleiters - oder - Schütz-Schaltpol offen' notwendig.The one- or two-pole welding is recognized as such, if the states `contactor drive electrically off 'and 'Phase failure' meet. The one-sided welding A switching bridge can be in the off state of the contactor cannot be measured since the affected switching distance is still electrically separates. It is very likely that it will Bridge contact, however, when the contactor is switched on on the Generate a phase failure on the load side. Therefore at the Fault message `phase failure 'the additional reference to the two possible causes `Interruption of an outer conductor - or - contactor switching pole open 'necessary.
Zur Kurzschlußerkennung können Stromwandler, wie sie in einem Überlastrelais eingesetzt werden, verwendet werden. Als Alternative wird beispielsweise eine Magnetosensorik verwendet, mit welcher das Überschreiten einer vorgegebenen Stromschwelle erfaßt wird. Neben Hall-Effekt Sensoren oder magnetoresistiven Sensoren können auch kostengünstige Induktivitätssensoren eingesetzt werden. Die Sensoren werden isoliert unmittelbar auf den Hauptstrombahnen angeordnet, damit das gemessene Magnetfeld dominiert und der Magnetfeldeinfluß benachbarter kurzschlußtragender Schaltgeräte vernachlässigt werden kann.For short-circuit detection, current transformers such as those in a Overload relays are used. As alternative if, for example, magnetosensors are used, with which the exceeding of a predetermined current threshold is detected. In addition to Hall effect sensors or magnetoresistive ones Sensors can also be inexpensive inductance sensors be used. The sensors are isolated immediately arranged on the main current paths so that the measured Magnetic field dominates and the magnetic field influence of neighboring short-circuit-bearing switching devices are neglected can.
Die Kurschlußerkennung wird vom Mikroprozessor grundsätzlich mit dem Schütz-Einschaltzustand verknüpft. Im Fall eines registrierten Kurzschlusses kann der Mikroprozessor eine zusätzliche Warnmeldung herausgeben, die Schützkontakte auf Verschweißung zu kontrollieren. Insbesondere könnte eine kontrollierte Abschaltung des Schützes erfolgen, um eine Verschweißprüfung durchzuführen. Hierzu kann die Steuerphase des Schützantriebes über einen vom Mikroprozessor gesteuerten Öffner-Kontakt kurzzeitig, oder bei andauerndem Kurzschluß dauerhaft ausgeschaltet werden.The short-circuit detection is fundamentally by the microprocessor linked to the contactor switch-on state. In the case of one The microprocessor can register a registered short circuit Issue additional warning message, the contactor contacts open Check welding. In particular, could be a controlled one The contactor is switched off to carry out a welding test perform. The tax phase of the Contactor drive via a microprocessor controlled Normally open contact, or in the event of a persistent short circuit be switched off permanently.
Figur 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel zur Generierung eines
Zeitsignals TK beim Kontaktöffnungsbeginn der am stärksten
abgebrannten Hauptkontakte. Die wesentliche Eigenschaft dieser
Schaltung besteht darin, die Kontaktspannungen (Bogenspannung)
eines dreipoligen Schaltgerätes im Drehstromnetz am
künstlichen Sternpunkt 15 zu messen. In Ergänzung zu vorbeschriebenen
Schaltungen ist nunmehr eine erweiterte Auswerteeinheit
180 zur Erfassung der Netzspannung und zur Erfassung
der Sternpunktspannung vorhanden. Damit können einerseits der
Zeitpunkt TK für die erstöffnenden Schaltkontakte beim Ausschaltvorgang
bestimmt und andererseits gleichzeitig die
Netzspannung überwacht werden.FIG. 2 shows an example of a circuit for generating a time signal T K at the start of contact opening of the most burned down 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 the artificial star point 15. In addition to the circuits described above, there is now an
In entsprechenden Erweiterungen zum vorbeschriebenen Stand
der Technik kann gemäß Figur 3 die Restlebensdauererfassung
mit integrierter Magnetosensorik zwecks Kurzschlußerfassung
erfolgen. Dem Schütz 1 ist hier ein Überlastrelais mit integrierter
Einheit 200 zur Restlebensdauererfassung vor dem
Motor 20 zwischengeschaltet, wobei die Einheiten 201, 202 und
205 den Einheiten 101, 102 und 105 aus Figur 1 entsprechen.
Weiterhin ist in Figur 2 ein Modul 220 zur Überwachung von
Kurzschlüssen vorhanden. Das Überwachungsmodul 220 wird von
den einzelnen Leitungen zugeordneten magnetischen Sensoren
221 bis 223 angesteuert. In corresponding extensions to the previously described status
the technology can, according to FIG. 3, determine the remaining service life
With integrated magneto sensors for short-circuit detection
respectively.
Aus der Tabelle "Auswertung durch logische Verknüpfung der erfaßten Signale" ergibt sich in selbsterklärender Weise, daß durch die logische Verknüpfung der anhand der Figuren 1 bis 3 im einzelnen erfaßten Signale jeweils neben der Erfassung des Abbrandes der Kontakte durch die Durchdrucküberwachung weiterhin auch die schaltgerätespezifischen Zustände angegeben werden können. Wesentlich ist dabei, daß weitestgehend auf den gleichen Aufbau der Auswerteschaltungen zurückgegriffen werden kann.From the table "Evaluation by logically linking the detected signals "results in a self-explanatory manner that by the logical combination of the figures 1 to 3 individually recorded signals each in addition to the detection of The contacts continue to burn due to the pressure monitoring the switchgear-specific states are also specified can be. It is essential that largely on the same structure of the evaluation circuits can be.
Bei der Erfassung des Ankeröffnungsbeginns aus der Spulenspannung wurde bisher die Beschaltung mit R-C-Gliedern ausgeschlossen, da dies zu einem nicht auswertbaren Verlauf der Spulenspannung führt. Als Alternativen werden Varistoren oder Zenerdioden genannt.When detecting the beginning of the armature opening from the coil tension So far, the connection with R-C elements has been excluded, since this leads to a non-evaluable course of the Coil voltage leads. Alternatives are varistors or Called zener diodes.
Es hat sich gezeigt, daß Varistoren Überspannungen nur auf etwa den 1,75-fachen Wert ihrer Nennbetriebsspannung begrenzen. Als günstiger erweisen sich Suppressor-Dioden, deren Stromspannungskennlinie scharf abknickt. Vorteilhaft ist, daß die Suppressor-Dioden, wie auch die Varistoren, im Normalbetrieb keine elektrische Leistung aufnehmen. Eine weitere Beschaltungsmöglichkeit stellt ein über einen Brückengleichrichter an den Plus- und Minusausgang angeschlossener Kondensator dar, dem zur Entladung ein hochohmiger Widerstand parallel geschaltet ist. Bei eingeschalteter Schützspule lädt sich der Kondensator auf die Spitzenspannung der Steuerphase auf und erhöht kurzzeitig seine Spannung bei der Bedämpfung einer Überspannung. Bei ausgeschalteter Schützspule entlädt sich der Kondensator über den Parallelwiderstand (Verlustleistung = ÛNetz 2/R).It has been shown that varistors only limit overvoltages to approximately 1.75 times their nominal operating voltage. Suppressor diodes, whose current-voltage characteristic curve breaks sharply, have proven to be cheaper. It is advantageous that the suppressor diodes, like the varistors, do not consume any electrical power in normal operation. Another connection option is a capacitor connected to the plus and minus output via a bridge rectifier, to which a high-resistance resistor is connected in parallel for discharge. When the contactor coil is switched on, the capacitor charges up to the peak voltage of the control phase and briefly increases its voltage when an overvoltage is damped. When the contactor coil is switched off, the capacitor discharges through the parallel resistor (power loss = Û mains 2 / R).
Bei Freilaufkreisen zur Verhinderung von Überspannungen beim Schalten von gleichstrombetriebenen Schützantrieben kann das Ankeröffnen am Stromverlauf detektiert werden. Die Auswertung des genauen Ankeröffnungszeitpunktes erscheint jedoch kaum möglich, da der charakteristische Signalverlauf um etwa den Faktor 5 gegenüber einem auswertbaren Spulenspannungssignal zeitlich verbreitert ist. Bei Ersatz der Freilaufdiode im Freilaufkreis durch einen mikroprozessorgesteuerten Freilauftransistor, dem zur Schaltspannungsbegrenzung eine Zenerdiode (anti-)parallel geschaltet ist, kann der Ausschaltverzug des Schützes verkürzt und ein auswertbares Spulenspannungssignal erzeugt werden.In freewheeling circuits to prevent overvoltages when Switching DC-operated contactor drives can do that Anchor opening can be detected on the current profile. The evaluation the exact time of anchor opening hardly appears possible because the characteristic signal curve around the Factor 5 compared to an evaluable coil voltage signal is widened in time. When replacing the freewheeling diode in Freewheeling circuit through a microprocessor-controlled freewheeling transistor, a Zener diode to limit the switching voltage (anti) connected in parallel, the switch-off delay of the Contactor shortens and an evaluable coil voltage signal be generated.
In Figur 2 wurde das hierzu notwendige Zeitsignal der Schaltspannung an den erstöffnenden Hauptschaltstücken durch Messung der Differenzspannung zwischen einem festen Bezugspotential, wie Null- oder Erdpotential, und dem Potential eines künstlichen Sternpunktes auf der Lastseite des überwachten Schützes generiert. In bestimmten Anwendungsfällen können jedoch in einer Schaltanlage weder ein Nulleiter, noch ein Schutzleiter verfügbar sein. Die Möglichkeit, in diesem Fall auf der Einspeiseseite des Schützes mit einem weiteren künstlichen Sternpunkt ein festes Bezugspotential zu bilden, würde zusätzlichen technischen Aufwand erfordern. Als Alternative kann in den Figuren 4 oder 5 der Kontaktöffnungsbeginn ohne Verwendung eines Null- oder Erdpotentials erfaßt werden.The time signal necessary for this was shown in FIG Switching voltage on the first opening main contacts Measurement of the differential voltage between a fixed reference potential, like zero or earth potential, and the potential an artificial star point on the load side of the monitored Contactor generated. In certain applications However, neither a neutral conductor, nor a protective conductor must be available. The opportunity in this Case on the infeed side of the contactor with another artificial star point to form a fixed reference potential would require additional technical effort. As alternative can start the contact opening in Figures 4 or 5 can be detected without using a zero or earth potential.
Gemäß Figur 4 wird das Auftreten einer Schaltspannung als Spannungsabfall in einem Stromzweig der Sternpunktschaltung detektiert. Die gemessene Spannung wird mit einem Hochpaßfilter weiterverarbeitet und liefert eine der Schaltspannung proportionale Ausgangsspannung. Diese kann auf herkömmliche Weise bei Überschreiten eines vorgegeben Schwellwertes das gewünschte Steuersignal des ersten Kontaktöffnungsbeginns erzeugen. According to FIG. 4, the occurrence of a switching voltage is detected as a voltage drop in a current branch of the star point circuit. The measured voltage is further processed with a high-pass filter and provides an output voltage proportional to the switching voltage. In a conventional manner, this can generate the desired control signal of the first start of contact opening when a predetermined threshold value is exceeded.
Für die Schaltspannungen (Bogenspannung) gelten folgende
Gleichungen:
Im Fall eines erstöffnenden Schaltpols sind z.B. UB2 und UB3
Null und man erhält
Eingesetzt in obige Gleichungen erhält man für L=0, U:=U1,2,3
und I:=I1,2,3 die beiden möglichen Meßwerte an einem Stromzweig
der Sternpunktschaltung
In der Figur 4 bedeuten 50 ein passives Hochpaßfilter mit
Kapazität CX und ohmschen Widerstand RX, über welches eine
Einheit 500 zur Bestimmung des Kontaktöffnungszeitpunktes
angesteuert wird. Damit wird der Zeitpunkt TK genau ermittelt,
ohne daß ein Bezugspotential, wie Null- oder Erdpotential,
vorhanden sein müßte. Zur Erfassung des Bogenspannungsanteils
wird der störende 50 Hz - Netzspannungsanteil
mit einem Hochpaßfilter 50 (z.B. f(-3dB) = 5 ...10 kHz)
eliminiert. In FIG. 4, 50 denotes a passive high-pass filter with capacitance C X and ohmic resistance R X , by means of which a
Messungen ergeben für einen Aufbau gemäß Figur 4 mit passivem Hochpaßfilter zu einem 16V-Spannungssprung, was der Schaltspannung unmittelbar nach der Kontakttrennung eines Schütz-Brückenkontaktes entspricht, ein Nutzsignal von etwa 1V Amplitude bei einem Restsignal der störenden Netzspannung (220 V∼) von ebenfalls etwa 1V Amplitude. Durch ein aktives Hochpaßfilter, evtl. höherer Ordnung, kann der störende Netzspannungsanteil auf einen vernachlässigbaren Wert reduziert werden.Measurements for a structure according to FIG. 4 with passive High pass filter to a 16V voltage jump, which is the switching voltage immediately after the contact separation of a contactor bridge contact corresponds to a useful signal of approximately 1V Amplitude with a residual signal of the disturbing mains voltage (220 V∼) of also about 1V amplitude. Through an active High-pass filters, possibly of a higher order, can cause the disturbing mains voltage component reduced to a negligible value become.
Zur besseren Unterdrückung des Netzspannungsanteiles in der
Meßspannung kann daher statt des passiven Hochpaßfilters 50
aus Figur 4 ein aktives Hochpaßfilter höherer Ordnung oder
eine Reihenschaltung aus passivem und aktivem Hochpaßfilter
eingesetzt werden.For better suppression of the mains voltage component in the
Measuring voltage can therefore instead of the passive high-
Mit der Reihenschaltung des passiven Hochpaßfilters 50 kann
die Amplitude der Eingangsspannung am aktiven Hochpaßfilter
auf zulässige Werte begrenzt werden.With the series connection of the passive high-
In Figur 5 ist die Schaltung gemäß Figur 4 in der Weise modifiziert,
daß an den einen Strang der künstlichen Sternpunktschaltung
unmittelbar eine Auswerteeinheit 600 geschaltet
ist, die gleichermaßen das Kontaktöffnen und die Netzspannung
überwacht. Von den beiden anderen Strängen ist je eine weitere
Meßleitung zur Überwachung deren Strangspannung an der
Auswerteeinheit angeschlossen. Dabei enthält die Auswerteeinheit
600 passive und/oder aktive Hochpaßfilter zur Erfassung
der Schaltspannung des erstöffnenden Schaltkontaktes und
darüber hinaus eine elektronische Schaltung zur Erfassung der
Strangspannungen der überwachten Stromkreise.5, the circuit according to FIG. 4 is modified in such a way that
that to one strand of the artificial star point circuit
an
Während anhand der Figuren im wesentlichen die Überwachung von Schützkontakten beschrieben wurde, gelten für die Restlebensdauererfassung an Leistungsschaltern nachfolgende Überlegungen:While essentially monitoring based on the figures of contactor contacts apply to the remaining service life recording The following considerations for circuit breakers:
Beim betriebsmäßigen Ausschaltvorgang wird mechanische Energie eines Federkraftspeichers in kinetische Energie der bewegten Schaltschloßkomponenten und der Bewegkontakte, sowie in Reibungsarbeit umgewandelt.During the operational switch-off process, mechanical energy is used of a spring energy store in kinetic energy of the moving Switch lock components and the moving contacts, as well converted into friction work.
Mit der Umsetzung mechanischer in kinetische Energie ist der Bewegungsablauf und damit der Zeitbedarf vom Beginn der Ausschaltbetätigung des Schaltschlosses bis zum Kontaktöffnungsbeginn bestimmt.With the conversion of mechanical into kinetic energy the Movement sequence and thus the time required from the start of the switch-off operation of the key switch until the start of contact opening certainly.
Durch den Kontaktabbrand ändert sich die Position des beweglichen Kontaktträgers zum festen Kontaktträger sowohl im Einschaltzustand, als auch im Augenblick der Kontakttrennung, und damit korrespondierend die Position der mit dem beweglichen Kontaktträger gekoppelten Schaltschloßkomponenten. Zu diesen Schaltschloßkomponenten zählt z.B. die Schaltwelle, an der die Bewegkontaktträger gelagert sind, oder der Hebelmechanismus zur Kraftübertragung auf die Schaltwelle und/oder auf die Bewegkontakte.Contact erosion changes the position of the movable one Contact carrier to the fixed contact carrier both in Switch-on status, as well as at the moment of contact separation, and correspondingly the position of the movable one Contact carrier coupled switch lock components. To these switch components include e.g. the selector shaft which the moving contact carriers are mounted, or the lever mechanism for power transmission to the selector shaft and / or on the moving contacts.
Bei der Bewegung (Linear- und/oder Rotationsbewegung) der
Schaltschloßkomponenten handelt es sich im allgemeinen um
eine ungleichförmig beschleunigte Bewegung. Durch den
Kontaktabbrand wird, wie durch nachfolgende, einfache
Beispiele dargestellt, eine zeitliche Verschiebung Δt des
Kontaktöffnungszeitpunktes zu kürzeren Zeiten bewirkt:
- Δs =
- Positionsänderung infolge des Abbrandes, z.B. Dickenänderung der Kontaktauflagen
- v1 =
- konstruktiv vorgegebene Konstante, z.B. Geschwindigkeit der positionsüberwachten Schaltschloßkomponente im Kontaktöffnungszeitpunkt
Mit v1 = b*t1 folgt Δs = (v1 - ½ b*Δt)*Δt
- Δs =
- Change in position due to the erosion, eg change in thickness of the contact pads
- v 1 =
- constructive predetermined constant, eg speed of the position-monitored switch lock component at the contact opening time
With v 1 = b * t 1 follows Δs = (v 1 - ½ b * Δt) * Δt
Bei Werten Δt << t1, t2 kann man daher für die ungleichförmg beschleunigte Bewegung beim realen Ausschaltvorgang näherungsweise annehmen Δs ~ Δt bzw. Δs = v1*Δt, mit der konstruktiv vorgegeben Konstante v1.At values Δt << t 1 , t 2 , one can therefore approximately assume Δs ~ Δt or Δs = v 1 * Δt for the non-uniformly accelerated movement in the real switch-off process, with the constructively predetermined constant v 1 .
Im folgenden wird der Kontaktdurchdruck mit s bezeichnet, wobei dem Neuzustand der konstruktiv vorgegebene Wert Sneu und dem Lebensdauerende der Mindestdurchdruck Smin zugeordnet sind.In the following the contact pressure is denoted by s, with the new state being assigned the structurally predetermined value S new and the end of the service life the minimum pressure S min .
Bei einer Laufzeitmessung ergeben sich zu den Werten des
Kontaktdurchdruckes sneu, s, smin die zugehörigen Laufzeiten
tneu, t und tmin, anhand derer man eine fiktive Geschwindigkeit
v1 einführen kann, mit:
Der maximal zulässige Kontaktabbrand Δsmax korrespondiert also mit einer maximalen Verschiebung Δtmax des Kontaktöffnungszeitpunktes zu kürzeren Laufzeiten.The maximum permissible contact erosion Δs max thus corresponds to a maximum displacement Δt max of the contact opening time for shorter running times.
Um die zeitliche Verschiebung Δt des Kontaktöffnungszeitpunktes zu erhalten, werden Laufzeiten gemessen, deren Endzeitpunkt mit dem Kontaktöffnungszeitpunkt gleichgesetzt ist. Als Anfangszeitpunkt wird der Zeitpunkt gewählt, bei dem eine ausgewählte Komponente des Schaltschlosses eine vorbestimmte Position während des Ausschaltvorganges erreicht. Damit wird zusätzlich erreicht, daß Kurzschlußabschaltungen, bei denen das Kontaktöffnen infolge von Stromkräften bereits vor dem Erreichen der vorbestimmten Schaltschloßposition erfolgt, nicht zur Auswertung des Kontaktabbrandes herangezogen werden. Dadurch wird eine fehlerhafte Auswertung des Kontaktabbrandes bei Kurzschlußabschaltungen vermieden.By the time shift Δt of the contact opening time to get, run times are measured, their end time equated with the contact opening time is. The time is selected as the start time at a selected component of the key switch predetermined position reached during the switch-off process. This also ensures that short-circuit shutdowns, where the contact opening due to Current forces before reaching the predetermined Switch lock position is done, not to evaluate the Contact erosion can be used. This will make one incorrect evaluation of the contact erosion in the event of short-circuit shutdowns avoided.
Die konstruktiven Eigenschaften des Schaltschlosses bestimmen im Detail die Methode zur Generierung des Anfangszeitpunktes für die Laufzeitmessung. Um bei elektromechanischen Leistungsschaltern eine stabile Einschalt- und Ausschaltposition zu realisieren, ist das Schaltschloß meist in der Funktionsweise eines Kipphebelmechanismus ausgeführt, bei der der Hebelmechanismus bei Positionswechsel eine Totpunktlage zu überwinden hat. Als vorbestimmte Schaltschloßposition zur Erfassung eines Anfangszeitpunktes der Laufzeitmessung wird daher eine Schaltschloßstellung vorgegeben, bei der sich der Hebelmechanismuß zwischen der Totpunktlage und der Endstellung in Ausschaltposition befindet.Determine the design properties of the key switch in detail the method for generating the start time for the runtime measurement. To electromechanical Circuit breakers have a stable opening and closing position the key switch is usually implemented in the How a rocker arm mechanism works, at the lever mechanism a dead center position when changing position has to overcome. As a predetermined switch position to record a starting time of the runtime measurement a switch lock position is therefore specified at which is the lever mechanism between the dead center position and the end position is in the off position.
Um eine ausreichende Genauigkeit bei der Bestimmung des Kontaktabbrandes bzw. der Restlebensdauer zu erzielen, ist es erforderlich, die den Anfangszeitpunkt charakterisierende Schaltschloßposition auf wenigstens 1/10 mm genau zu erfassen. Da die Geschwindigkeit der positionsüberwachten Schaltschloßkomponente zum Anfangszeitpunkt der Laufzeitmessung kleiner sein wird als zum Endzeitpunkt, ist zu einer Positionsungenauigkeit von 1/10 mm eine Ungenauigkeit der Abbranderfassung von > 1/10 mm zu erwarten.To ensure sufficient accuracy in determining the Contact erosion or the remaining service life is to be achieved it is necessary to characterize the starting time Detect key switch position with an accuracy of at least 1/10 mm. Because the speed of the position-monitored switching lock component at the start of the runtime measurement will be less than at the end time, is due to a position inaccuracy of 1/10 mm an inaccuracy of the burn detection expected of> 1/10 mm.
Die geforderte genaue Positionserfassung läßt sich mit berührungslos arbeitenden, feldabhängigen Positionssensoren, wie induktiven oder kapazitiven Wegsensoren, kaum realisieren. Optische Sensoren sind mit dem Problem der Verschmutzung, z.B. durch den Abbrand, ausgesetzt und daher für die Positionserfassung im Schaltgerät nicht sonderlich geeignet. Als einfache, robuste Einrichtung zur Positionserfassung wird ein elektromechanischer Hilfskontakt vorgeschlagen, welcher von der zu überwachenden Schaltschloßkomponente aufgeschlagen wird. Der Festkontakt dieser Hilfskontakteinrichtung bestimmt die Schlagposition der überwachten Schaltschloßkomponente auf den zugehörigen Bewegkontakt. Hiermit sollte eine reproduzierbare Positionserfassung auf wenigstens 1/10 mm ohne großen Aufwand möglich sein.The required exact position detection can be done without contact working, field-dependent position sensors, like inductive or capacitive displacement sensors. Optical sensors are dealing with the problem of pollution, e.g. by the burn, exposed and therefore for the Position detection in the switchgear is not particularly suitable. As a simple, robust device for position detection an electromechanical auxiliary contact is proposed, which of the switch component to be monitored is opened. The fixed contact of this auxiliary contact device determines the beat position of the monitored Switch lock component on the associated moving contact. This should be a reproducible position detection be at least 1/10 mm possible without great effort.
Im Neuzustand des Schaltgerätes bzw. bei neuen Schaltkontakten
wird nun beim Ausschaltvorgang die Laufzeit tneu erfaßt
und in einem geeigneten, nicht flüchtigen Datenspeicher
abgespeichert. Mit zunehmendem Kontaktabbrand verkürzt sich
die Laufzeit t bis auf einen Wert tmin, der mit dem maximal
zulässigen Abbrand Δsmax korrespondiert. Mit der konstruktiv
vorgebenen Größe Δtmax (= tneu - tmin), als maximal zulässiger
Laufzeitverkürzung, wird mit einem Mikroprozessor die Restlebensdauer
(z.B. in Prozent) bestimmt
In der obigen Gleichung ist vereinfachend ein linearer
Zusammenhang zwischen der Positionsveränderung infolge des
Kontaktabbrandes und der Laufzeitänderung angenommen. Unterscheidet
sich der Verlauf der Durchdruckänderung aus konstruktiven
Gründen deutlich vom Verlauf der Laufzeitänderung,
so ändert sich die fiktive Geschwindigkeit v1 mit der
Größe des Kontaktabbrandes. Dies läßt sich näherungsweise
berücksichtigen, indem v1 durch lineare Interpolation aus
den konstruktiv vorgegebenen Werten v1' im Neuzustand und
v1'' am Lebensdauerende gebildet wird:
Damit ergibt sich als Bestimmungsgleichung für die Restlebensdauer
in Prozent:
Claims (21)
- Method for the determination of switchgear-specific data at contacts in switchgear, in particular of earthing contacts, and/or for the determination of operation-specific data in the network switched by this switchgear, where the so-called contact resilience at the contact-break distance is sensed as a substitute criterion for the erosion and the change in the contact resilience during the switch-off process is measured in each case in order to determine the erosion of the contact facings of the contact points, and is converted as residual service life, to which end a time measurement of the armature path takes place in the case of the switchgear drive comprising armature, solenoid coil and associated yoke from the beginning of the armature movement up to the beginning of contact opening, in which case the armature path and, from it, the contact resilience are determined from the measured time, with sensing of measuring data for contact opening on the load side of the monitored switchgear and with signalling of the start of armature movement from the voltage of the solenoid coil, characterised in that not only the resilience is determined from the resilience sensing signals produced by voltage measurement at the solenoid coil of the switchgear drive and at switching poles of the switchgear, in particular at an artificial star point, but that in addition the switching states, operational states and fault states on the switchgear and in the electrical network are sensed.
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that the operational state of the contactor drive is sensed as "Electrical On/Off".
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that the number of switching operations is sensed.
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that a phase failure is sensed.
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that a mains failure is sensed.
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that a welding of contacts is sensed.
- Method in accordance with Claim 1, characterised in that a short-circuit which may be present in the network is additionally derived from the resilience sensing signals.
- Method in accordance with Claims 1, 4 and 5, characterised in that incorrect evaluations are avoided during the determination of the residual service life of the switching contacts on account of the sensing of the phase failure and/or the mains failure.
- Method in accordance with Claims 1 and 2, characterised in that the "Electrical On/Off" signals for the contactor drive are fed to a microprocessor by way of an optical coupler for further evaluation.
- Method in accordance with Claims 1 and 3, characterised in that the number of "Electrical On/Off" signal changes is totalled in a microprocessor.
- Method in accordance with Claims 1 and 4, characterised in that a phase failure is detected by the microprocessor when the contactor is switched on.
- Method in accordance with Claims 1 and 5, characterised in that a mains failure is detected by the microprocessor by way of a voltage divider at the artificial star point.
- Method in accordance with Claims 1 and 6, characterised in that a welding of contacts is detected when the contactor is switched off and mains voltage is applied.
- Method in accordance with Claims 1 and 7, characterised in that a short-circuit is detected by the sensing of the magnetic field using a magnetic sensor system.
- Device for implementation of the method in accordance with Claim 1 or one of Claims 2 to 14, with an evaluation circuit and a microprocessor (105, 205) for determination of the contact resilience from time signals, in which case the microprocessor (105, 205) equally processes signals relating to the network status, to which end the microprocessor (105, 205) is controlled by units (180, 190, 500, 600) for the evaluation of the mains voltage and/or of the phase-to-neutral voltage, which units contain means for sensing arc-drop voltages, in particular at an artificial star point (Figure 4).
- Device in accordance with Claim 15, characterised in that the means for sensing the arc-drop voltages operate without a reference potential.
- Device in accordance with Claim 15, characterised in that a high-pass filter (50) is assigned to one of the cable systems (L1, L2, L3) at the artificial star point (S).
- Device in accordance with Claim 17, characterised in that the filter (50) is a passive high-pass filter.
- Device in accordance with Claim 17, characterised in that the filter (50) is an active high-pass filter.
- Device in accordance with Claim 17, characterised in that the filter (50) is a series connection of a passive high-pass filter and an active high-pass filter.
- Device in accordance with one of Claims 18 to 20, characterised in that the evaluation circuit for determination of the arc-drop voltage without a reference potential has measuring leads for each cable system at the artificial star point (S) to perform the additional sensing of the phase-to-neutral voltages.
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