Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Druckschrift EP 1147531 A1 ist bekannt, das bewegliche Kontaktstück eines
Hoch- oder Mittelspannungsleistungsschalters mittels eines gesteuerten Elektromotors,
beispielsweise mittels eines Schrittmotors oder Servomotors, anzutreiben.
Der Elektromotor wird dabei von einer Steuereinheit angesteuert und überträgt
Daten, wie beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit und die Position des Rotors, an
die Steuereinheit. Somit ist eine ausreichend genaue Steuerung, beziehungsweise
Regelung, des Elektromotors, und damit auch der Bewegung des beweglichen
Kontaktstücks möglich.
Leistungsschalter weisen eine Vielzahl von Teilen auf, die einem kontinuierlichen
Verschleiß unterliegen. Beispielsweise brennen die Vorkontakte des festen und
beweglichen Kontaktstücks, welche auch als Lichtbogenkontakte bezeichnet werden,
bedingt durch Lichtbögen, die während der Schaltvorgänge kurzzeitig anstehen, mit
der Zeit ab. Auch andere, insbesondere bewegte Teile wie beispielsweise die Schaltstange,
die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, können mit zunehmender
Betriebsdauer und zunehmender Schaltspielzahl an Festigkeit einbüßen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine
Untersuchung eines Leistungsschalters mit einfachen Mitteln gestattet.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Untersuchung eines
Leistungsschalters mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird vorgesehen, mit einem Leistungsschalter einen Schaltvorgang
mit einem vorgebbaren Bewegungsverlauf durchzuführen. Der Leistungsschalter, der
ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktstück mit je einem Vorkontakt und
einem Hauptkontakt aufweist, wird von einem steuerbaren Elektromotor angetrieben.
Während des Schaltvorgangs werden Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors
und/oder für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks mittels
einer Messvorrichtung aufgenommen. Anschließend wird eine Auswertung der aufgenommenen
Messwerte durchgeführt. Insbesondere werden die aufgenommenen
Messwerte zur Bewertung des Zustands der Kontakte oder zur Bewertung des
Zustands der Übertragungskette herangezogen.
Bei dem Schaltvorgang kann es sich wahlweise um einen Einschaltvorgang, also
eine Bewegung des beweglichen, Kontaktstücks zu dem feststehenden Kontaktstück
hin, oder um einen Ausschaltvorgang, also eine Bewegung des beweglichen
Kontaktstücks von dem feststehenden Kontaktstück weg, handeln.
Die mit dieser Ausgestaltung der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
keine zusätzlichen Messgeräte und keine zusätzliche Verkabelung an dem zu untersuchenden
Leistungsschalter benötigt werden. Der Antriebsstrom des Elektromotors
wird von der Steuereinheit vorgegeben und wird vorteilhafterweise auch automatisch
von der Steuereinheit gemessen. Der zurückgelegte Weg des Kontaktstücks ist
indirekt durch die Position des Rotors des Elektromotors bestimmbar. Alle aufzunehmenden
Messwerte werden vorteilhaft von der Steuereinheit des Elektromotors
aufgenommen.
Zum Zweck der Dokumentation oder Archivierung können die aufgenommenen
Messwerte gespeichert werden, beispielsweise in Form einer Tabelle oder Datenbank.
Vor dem Speichern ist auch eine Datenaufbereitung, beispielsweise eine
Diskretisierung, Digitalisierung oder Filterung, der Messwerte denkbar.
Im Normalbetrieb, das heißt, zum Zu- oder Abschalten eines Betriebsstromes von
beispielsweise 1 kA mit einem Hochspannungsleistungsschalter in einem Hochspannungsnetz,
ist die Dauer eines Schaltvorgangs vergleichsweise kurz, in der
Regel kleiner als 100 ms. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Bewegungsverlauf mit einer konstanten, im Vergleich zum Normalbetrieb
verringerten Geschwindigkeit vorgegeben, so dass ein Schaltvorgang mehrere
Sekunden dauert. Eine solche langsame Bewegung gestattet eine genauere Ansteuerung
des Elektromotors und die Aufnahme einer höheren Anzahl von Messwerten.
Eine besonders anschauliche Auswertung erhält man, indem aus den aufgenommenen
Messwerten für den Antriebsstrom des Elektromotors ein Strom/Zeit-Diagramm
erstellt wird. Durch die Erstellung eines solchen Diagramms werden die
aufgenommenen Messwerte graphisch dargestellt, so dass eine separate
Speicherung in Form einer Tabelle oder Datenbank nicht unbedingt erforderlich ist.
Weiterhin ermöglicht ein Diagramm eine vergleichsweise einfache visuelle Überprüfung
durch einen Bediener. Das erstellte Diagramm dient zur Bewertung des
Zustands der Kontakte oder der Übertragungskette.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des erstellten
Strom/Zeit-Diagramms der Kontaktabbrand der Vorkontakte des Leistungsschalters
ermittelt. Der Kontaktabbrand wird dabei durch Ermittlung des Zeitpunktes des ersten
Anstiegs des Antriebsstromes bestimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels der aufgenommenen
Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors oder mittels des
erstellten Strom/Zeit-Diagramms eine Unterbrechung der Übertragungskette vom
Elektromotor zum beweglichen Kontaktstück, insbesondere ein Bruch der Schaltstange,
erkannt. Das Messwerte können dabei sowohl während eines Schaltvorgangs
mit einem Bewegungsverlauf mit verringerter Geschwindigkeit als auch im
Normalbetrieb aufgenommen werden. Eine solche Unterbrechung wird insbesondere
dann erkannt, wenn der Antriebsstrom einen festgelegten Grenzwert unterschreitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bewegungsverlauf
mit einem konstanten Antriebsstrom des Elektromotors vorgebbar, wobei der
Antriebsstrom kleiner als im Normalbetrieb ist. Wird für den Antriebsstrom beispielsweise
ein Wert von 5% bis 20%, vorzugsweise 10%, des Wertes im Normalbetrieb
vorgegeben, so dauert ein Schaltvorgang ebenfalls mehrere Sekunden und es kann
eine höhere Anzahl von Messwerten aufgenommen werden.
Eine besonders anschauliche Auswertung erhält man, indem aus den aufgenommenen
oder gespeicherten Messwerten für den zurückgelegten Weg des
beweglichen Kontaktstücks ein Weg/Zeit-Diagramm erstellt wird. Ein solches
Diagramm ermöglicht eine vergleichsweise einfache visuelle Überprüfung durch
einen Bediener. Das erstellte Diagramm dient zur Bewertung des Zustands der
Kontakte.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des erstellten
Weg/Zeit-Diagramms der Kontaktabbrand der Vorkontakte des Leistungsschalters
ermittelt. Der Kontaktabbrand wird dabei durch Ermittlung des Zeitpunktes des ersten
Abfallens der Steigung der Kurve bestimmt.
Vorteilhaft ist weiterhin, in einem ersten Verfahrensschritt, insbesondere bei Vorgabe
eines langsamen Bewegungsverlaufs mit verringerter Geschwindigkeit und/oder mit
verringertem Antriebsstrom, den zu untersuchenden Leistungsschalter spannungslos
zu schalten. Derart entsteht während der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kein zusätzlicher Kontaktabbrand.
Vorteilhafterweise wird eine dynamische Widerstandsmessung zur Ermittlung des
Zustands der Vor- und Hauptkontakte, insbesondere während einer Schalthandlung
mit einem Bewegungsverlauf mit verringerter Geschwindigkeit oder mit verringertem
Antriebsstrom, durchgeführt.
Während der dynamischen Widerstandsmessung wird eine Stromquelle an den
Leistungsschalter angelegt. Anschließend wird ein Schaltvorgang, insbesondere ein
Ausschaltvorgang, durchgeführt. Während des Schaltvorgangs werden Messwerte
für den durch den Leistungsschalter fließenden Strom und/oder für den Spannungsabfall
an der Schaltstrecke aufgenommen. Die aufgenommenen Messwerte werden
zur Bewertung des Zustands der Kontakte herangezogen
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Auswertung der aufgenommenen
Messwerte direkt in der Steuereinheit des Elektromotors. Somit ist während des
Betriebs eines Leistungsschalters eine ständige Überwachung der Übertragungskette,
insbesondere der Schaltstange, ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist zur Auswertung der aufgenommenen Messwerte
eine separate Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche mit der
Steuereinheit des Elektromotors verbunden ist. Dabei werden beispielsweise die von
der Steuereinheit aufgenommenen Messwerte für den Antriebsstrom und/oder den
Weg des beweglichen Kontaktstücks von der Steuereinheit zu der Datenverarbeitungseinheit
übertragen, welche die Erstellung eines Diagramms vornimmt.
Alternativ wird ein Diagramm in der Steuereinheit erstellt und zu der Datenverarbeitungseinheit
übertragen, welche das erstellte Diagramm an einem Bildschirm
graphisch darstellt oder ausdruckt.
Alternativ zur Erstellung eines Strom/Zeit-Diagramms oder eines Weg/Zeit-Diagramms
ist auch eine numerische Auswertung der aufgenommenen Messwerte
möglich. Numerische Auswertung bedeutet, dass die gesuchten Größen, beispielsweise
der Kontaktabbrand der Vorkontakte, aus den Zahlenwerten der aufgenommenen
Messwerte berechnet werden. Ebenso ist aus den Zahlenwerten der
aufgenommenen Messwerte eine Unterbrechung der Übertragungskette erkennbar.
Eine solche numerische Auswertung kann beispielsweise in der Steuereinheit oder in
einer daran angeschlossenen Datenverarbeitungseinheit durchgeführt werden.
Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
sind, werden die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der
Erfindung, sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 2
- ein Strom/Zeit-Diagramm,
- Fig. 3
- ein Weg/Zeit-Diagramm und
- Fig. 4
- ein Diagramm einer dynamischen Widerstandsmessung.
In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Ein bewegliches Kontaktstück eines Leistungsschalters 2 wird
mittels einer Übertragungskette 6 von einem steuerbaren Elektromotor 4
angetrieben. Die Übertragungskette 6 weist dabei neben einer Schaltstange zum
direkten Antrieb des beweglichen Kontaktstücks noch weitere Komponenten,
beispielsweise ein Getriebe auf. Der Elektromotor 4 ist hier als Servomotor ausgeführt,
er kann auch ohne weiteres oder als Schrittmotor ausgestaltet sein.
Als Leistungsschalter 2 kommen Hoch- und Mittelspannungsleistungsschalter in
Betracht. Hochspannungsleistungsschalter sind dabei für Betriebsspannungen von
mehr als 100 kV und Betriebsströme von etwa 600 A bis 3.000 A ausgelegt. Die
Dauer eines Schaltvorgangs beträgt in der Regel zwischen 10 und 100 ms. Mittelspannungsleistungsschalter
sind hingegen für Betriebsspannungen von etwa 1 kV
bis 100 kV und Betriebsströme von etwa 600 A bis 4.000 A ausgelegt. Die Dauer
eines Schaltvorgangs beträgt in der Regel zwischen 10 und 100 ms.
Der Elektromotor 4 wird von einer Steuereinheit 8 angesteuert, welche den Antriebsstrom
für den Elektromotor 4 vorgibt. Der Elektromotor 4 überträgt auch Daten, wie
Winkelgeschwindigkeit und Position des Rotors, an die Steuereinheit 8. Zur
Erstellung und/oder zur Darstellung und/oder zur Ausgabe von erstellten
Diagrammen ist eine separate Datenverarbeitungseinrichtung 9 vorgesehen, welche
mit der Steuereinheit 8 verbunden ist, und an welche die Steuereinheit 8 Daten überträgt.
Jede Position des Rotors des Elektromotors 4 entspricht einer eindeutigen Position
des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2.
In Fig. 2 ist ein Strom/Zeit-Diagramm dargestellt, das den Verlauf eines Antriebsstroms
la des Elektromotors 4 während eines Einschaltvorgangs zeigt. Der Einschaltvorgang
erfolgt mit einem Bewegungsverlauf mit annähernd konstanter Geschwindigkeit.
Die Geschwindigkeit ist im Vergleich zum Normalbetrieb verringert, und der Einschaltvorgang,
nämlich von einem Zeitpunkt T02 bis zu einem Zeitpunkt T52, dauert
mehrere, beispielsweise fünf bis zehn, Sekunden. Auf der Abszisse ist dabei eine
Zeit t und auf der Ordinate der Antriebsstrom la aufgetragen.
Der besagte Bewegungsverlauf wird durch eine Regelung des Antriebsstroms
erreicht. Der Elektromotor 4 überträgt Daten für die aktuelle Position des Rotors an
die Steuereinheit 8. Die Steuereinheit 8 regelt den Antriebsstrom derart, dass der
vorgegebene Bewegungsverlauf eingehalten wird. Das bewegliche Kontaktstück wird
also mit konstanter Geschwindigkeit zum festen Kontaktstück hin bewegt.
Bis zu dem Zeitpunkt T02 ist der Leistungsschalter 2 ausgeschaltet. Im Zeitpunkt T02
beginnt der Einschaltvorgang. Zwischen dem Zeitpunkt T02 und einem Zeitpunkt T12
ist eine annähernd konstante Reibung zu überwinden, welche unter anderem von
dem Getriebe, den Durchführungen und der Schaltkammer des Leistungsschalters 2
verursacht wird. Hierfür muss von dem Elektromotor ein konstantes Drehmoment
aufgebracht werden, welches annähernd proportional zu dem Antriebsstrom ist. Der
Antriebsstrom ist zwischen dem Zeitpunkt T02 und dem Zeitpunkt T12 annähernd
konstant.
Zu dem Zeitpunkt T12 berühren sich die Vorkontakte des beweglichen und des
festen Kontaktstücks, die auch als Lichtbogenkontakte bezeichnet werden. Der
Elektromotor 4 muss nun einen zusätzlichen mechanischen Widerstand überwinden.
Das erforderliche Drehmoment und der Antriebsstrom la steigen an. Zu einem Zeitpunkt
T22 ist die Kontaktierung der Vorkontakte vollständig erfolgt. Im einem Zeitraum
zwischen dem Zeitpunkt T22 und einem Zeitpunkt T32 sind die zu überwindende
Reibung und auch der Antriebsstrom la wieder konstant.
Zu dem Zeitpunkt T32 berühren sich die Hauptkontakte des beweglichen und des
festen Kontaktstücks. Der Elektromotor 4 muss einen weiteren mechanischen Widerstand
überwinden und der erforderliche Antriebsstrom steigt wiederum an. Zu einem
Zeitpunkt T42 ist die Kontaktierung der Hauptkontakte vollständig erfolgt, und im
Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T42 und einem Zeitpunkt T52 sind die zu überwindende
Reibung und der Antriebsstrom la wieder konstant. Zu dem Zeitpunkt T52
ist der Leistungsschalter 2 eingeschaltet und der Einschaltvorgang ist damit
abgeschlossen.
Der Kontaktabbrand der Vorkontakte wird aus der Zeitspanne von dem Zeitpunkt T02
bis zu dem Zeitpunkt T12, das heißt, aus der Zeitspanne vom Beginn des Einschaltvorgangs
bis zum ersten Anstieg des Antriebsstroms la, bestimmt. Ein größerer
Kontaktabbrand bewirkt, dass das bewegliche Kontaktstück einen größeren Weg bis
zur Berührung der Vorkontakte zurücklegen muss, und dass die Zeitspanne von dem
Zeitpunkt T02 bis zu dem Zeitpunkt T12 größer wird. Wenn diese Zeitspanne einen
bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt, so ist eine Verschleißgrenze erreicht
und die Kontakte sind auszuwechseln.
Bei neuen, nicht verschlissenen Vorkontakten findet die Berührung zu einem Zeitpunkt
Tn2 statt. Dieser Wert ist aus einer Messung bekannt, die im Neuzustand
durchgeführt worden ist. Der Kontaktabbrand lässt sich quantitativ aus der Zeitdifferenz
T12 - Tn2, also aus der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt Tn2 und dem
Zeitpunkt T12, berechnen. Der Kontaktabbrand ergibt sich durch Multiplikation dieser
Zeitdifferenz mit der vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit, mit der das
bewegliche Kontaktstück zum festen Kontaktstück hin bewegt wird. Eine Verschleißgrenze
ist in der Regel bei einem Kontaktabbrand von etwa zwei bis drei Millimeter
erreicht.
Aus der Größe des Antriebsstromes sind Fehler in der Übertragungskette 6
erkennbar. Sinkt der Wert des Antriebsstromes unter einen vorgegebenen Minimalwert
Imin, so bedeutet dies, dass der Elektromotor 4 ein kleineres Drehmoment aufbringen
muss. Durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird erkannt, dass
nicht die vollständige Übertragungskette 6 einschließlich des beweglichen Kontaktstücks
des Leistungsschalters 2 angetrieben wird. Es liegt hier nämlich eine Unterbrechung
der Übertragungskette 6, beispielsweise ein Bruch der Schaltstange, vor.
Übersteigt der Wert des Antriebsstromes hingegen einen vorgegebenen Maximalwert
Imax, so muss der Elektromotor eine erhöhte Reibung überwinden. Eine mögliche
Ursache hierfür ist zunehmender Verschleiß in der Übertragungskette 6, beispielsweise
in dem Getriebe, einer Durchführung oder einer Kontaktbahn.
Wenn der Wert des Antriebsstromes den vorgegebenen Maximalwert übersteigt, so
wird daraus ein Verschleiß in der Übertragungskette 6 erkannt, welcher über einer
vorgegebenen Verschleißgrenze liegt. Wir ein über der gewählten Verschleißgrenze
liegender Verschleiß erkannt, so kann eine entsprechende Meldung generiert
werden, beispielsweise ein Hinweis auf eine nötige Wartung.
Die Auswertung der Größe des Antriebsstromes zur Erkennung von Fehlern in der
Übertragungskette 6 ist dabei sowohl mittels eines Strom/Zeit-Diagramms möglich,
welches bei konstanter, verringerter Geschwindigkeit erstellt wurde, als auch mittels
eines Strom/Zeit-Diagramms, welches im Normalbetrieb erstellt wurde.
In Fig. 3 ist ein Weg/Zeit-Diagramm dargestellt, das den Weg des beweglichen
Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 während eines Einschaltvorgangs zeigt. Der
Einschaltvorgang erfolgt mit einem Bewegungsverlauf mit annähernd konstantem
Antriebsstrom. Der Antriebsstrom, der annähernd proportional zum Drehmoment des
Elektromotors 4 ist, ist im Vergleich zum Normalbetrieb verringert. Im Normalbetrieb
hat der Antriebsstrom eine Größe von etwa 100 - 300 A. In diesem Beispiel wird der
Antriebsstrom auf etwa 10% des Wertes im Normalbetrieb, also auf etwa 20 A
reduziert. Ein Einschaltvorgang dauert somit ein vielfaches der Zeitdauer, die im
Normalbetrieb benötigt wird, beispielsweise fünf bis zehn Sekunden.
Auf der Abszisse ist die Zeit t und auf der Ordinate ein Weg s des beweglichen
Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 aufgetragen. Der Weg s des beweglichen
Kontaktstücks wird in diesem Beispiel indirekt über die Position des Rotors des
Elektromotors 4 bestimmt. Der Weg s kann jedoch auch mittels eines separaten
Wegaufnehmers aufgenommen werden.
Bis zu einem Zeitpunkt T03 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer
Position S0, in welcher der Leistungsschalter 2 ausgeschaltet ist. Im Zeitpunkt T03
beginnt der Einschaltvorgang. In einem Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T03 und
einem Zeitpunkt T13 ist eine konstante Reibung zu überwinden, und es ergibt sich
eine Bewegung mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit. Im Diagramm ist
dies durch eine Gerade mit konstanter Steigung erkennbar.
Zu dem Zeitpunkt T13 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position
S1, in welcher sich die Vorkontakte berühren. Ab dem Zeitpunkt T13 ist ein
zusätzlicher mechanischer Widerstand zu überwinden, und die Bewegung wird
verlangsamt. Zu einem Zeitpunkt T23, in dem sich das bewegliche Kontaktstück in
einer Position S2 befindet, ist die Kontaktierung vollständig erfolgt und im nachfolgenden
Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T23 und einem Zeitpunkt T33 sind die
Reibung und die Geschwindigkeit wieder konstant.
Zu einem Zeitpunkt T33 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position
S3 und die Hauptkontakte berühren sich. Es ist ein weiterer mechanischer Widerstand
zu überwinden und die Bewegung wird verlangsamt. Ab einem Zeitpunkt T43,
wenn die Kontaktierung der Hauptkontakte erfolgt ist und das bewegliche Kontaktstück
sich in einer Position S4 befindet, sind die Reibung und die Geschwindigkeit
des beweglichen Kontaktstücks wieder konstant. Zu einem Zeitpunkt T53 befindet
sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S5, in welcher der Leistungsschalter
2 eingeschaltet ist.
Der Kontaktabbrand der Vorkontakte wird aus der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt
T03 und dem Zeitpunkt T13, das heißt, aus der Zeitspanne von Beginn des
Einschaltvorgangs bis zu dem ersten Abfallen der Steigung der Kurve, bestimmt.
Wenn der zum Zeitpunkt T13 zugehörige Wert S1, welcher die Position des
beweglichen Kontaktstücks bei Berührung der Vorkontakte angibt, einen bestimmten,
vorgegebenen Wert übersteigt, so ist die Verschleißgrenze erreicht.
Findet bei neuen, nicht verschlissenen Vorkontakten die Berührung beispielsweise
zu einem Zeitpunkt'Tn3 und bei einer Position Sn statt, so ergibt sich der Kontaktabbrand
quantitativ als Differenz S1 - Sn, also als Weg zwischen der Position S1
und der Position Sn.
In Fig. 4 ist ein Diagramm einer dynamischen elektrischen Widerstandsmessung
während eines Ausschaltvorgangs dargestellt. Der Ausschaltvorgang findet dabei mit
einem Bewegungsverlauf mit konstanter, verringerter Geschwindigkeit statt.
Zu Beginn der dynamischen Widerstandsmessung wird eine Stromquelle an den
geschlossenen Leistungsschalter 2 angelegt, die einen annähernd konstanten Strom,
beispielsweise Gleichstrom, einspeist. Während des Ausschaltvorgangs werden ein
durch den Leistungsschalter 2 fließender Strom Id und der Spannungsabfall über der
Schaltstrecke gemessen. Dieser Spannungsabfall, welcher der Spannung zwischen
dem beweglichen und dem festen Kontaktstück entspricht, wird im folgenden als
Spannung Ud bezeichnet. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Zeit t und auf der
Ordinate sind der Strom Id durch den Leistungsschalter 2 und die Spannung Ud am
Leistungsschalter 2 aufgetragen.
Die Verläufe der Spannung Ud und des Stromes Id während des Ausschaltvorgangs
geben Aufschluss über den Zustand der Vor- und Hauptkontakte. Zu einem Zeitpunkt
T54 ist der Leistungsschalter 2 geschlossen, die Spannung Ud ist annähernd Null
und der Strom Id ist maximal.
Zu einem Zeitpunkt T34, zu dem die Trennung der Hauptkontakte stattfindet, steigt
die Spannung Ud kurzzeitig in Form eines Impulses an. Zu einem Zeitpunkt T14, zu
dem die Trennung der Vorkontakte des festen und des beweglichen Kontaktstücks
erfolgt, steigt die Spannung Ud auf einen maximalem Wert an und der Strom Id fällt
auf Null. Zu einem Zeitpunkt T04 ist der Leistungsschalter ausgeschaltet, die
Spannung Ud ist maximal und der Strom Id ist gleich Null.
Der Kontaktabbrand kann aus der Zeitspanne von dem Zeitpunkt T14 bis zu dem
Zeitpunkt T04 bestimmt werden. Wenn diese Zeitspanne einen bestimmten, vorgegebenen
Wert übersteigt, so ist eine Verschleißgrenze erreicht und die Kontakte
sind auszuwechseln.
Alternativ ist auf der Abszisse der Weg s des beweglichen Kontaktstücks des
Leistungsschalters 2 auftragbar. Aus einem solchen Diagramm sind die Positionen
der Trennung der Vor- und Hauptkontakte direkt ablesbar.
Eine dynamische Widerstandsmessung ist auch mit einem Schaltvorgang im Normalbetrieb
oder mit einem Bewegungsverlauf mit verringertem Antriebsstrom durchführbar.
Bezugszeichenliste
- 2:
- Leistungsschalter
- 4:
- Elektromotor
- 6:
- Übertragungskette
- 8:
- Steuereinheit
- 9:
- Datenverarbeitungseinrichtung
- la:
- Antriebsstrom
- Imax:
- maximaler Strom
- Imin:
- minimaler Strom
- t:
- Zeit
- T02, T03, T04:
- Leistungsschalter ausgeschaltet
- T12, T13:
- Zeitpunkt der Berührung der Vorkontakte
- T22, T23:
- Zeitpunkt der vollständigen Kontaktierung der Vorkontakte
- T32, T33:
- Zeitpunkt der Berührung der Hauptkontakte
- T42, T43:
- Zeitpunkt der vollständigen Kontaktierung der Hauptkontakte
- T52, T53, T54:
- Leistungsschalter eingeschaltet
- Tn2, Tn3:
- Zeitpunkt der Berührung der Vorkontakte ohne Verschleiß
- T14:
- Zeitpunkt der Trennung der Vorkontakte
- T34:
- Zeitpunkt der Trennung der Hauptkontakte
- s:
- Weg
- S0:
- Position bei ausgeschaltetem Leistungsschalter
- S1:
- Position bei Berührung der Vorkontakte
- S2:
- Position bei vollständiger Kontaktierung der Vorkontakte
- S3:
- Position bei Berührung der Hauptkontakte
- S4:
- Position bei vollständiger Kontaktierung der Hauptkontakte
- S5:
- Position bei eingeschaltetem Leistungsschalter
- Sn:
- Position bei Berührung der Vorkontakte ohne Verschleiß
- Ud:
- Spannung am Leistungsschalter
- Id:
- Strom durch den Leistungsschalter