RU2786033C2 - Control of contact area in plug device - Google Patents

Control of contact area in plug device Download PDF

Info

Publication number
RU2786033C2
RU2786033C2 RU2021102927A RU2021102927A RU2786033C2 RU 2786033 C2 RU2786033 C2 RU 2786033C2 RU 2021102927 A RU2021102927 A RU 2021102927A RU 2021102927 A RU2021102927 A RU 2021102927A RU 2786033 C2 RU2786033 C2 RU 2786033C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
contact
plug device
current circuit
contact element
current
Prior art date
Application number
RU2021102927A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021102927A (en
Inventor
Маркус ЛУБЕЛИ
Штефан ДИДАМ
Штефан КЛОС
Original Assignee
Амад Меннекес Холдинг Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Амад Меннекес Холдинг Гмбх Унд Ко. Кг filed Critical Амад Меннекес Холдинг Гмбх Унд Ко. Кг
Publication of RU2021102927A publication Critical patent/RU2021102927A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2786033C2 publication Critical patent/RU2786033C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to determination of electrical contact properties. In a method for determination of electrical contact resistances, in a contact area between the first contact element of the first plug device and the response second contact element of the second plug device, current circuit resistances are assessed. The current circuit contains the first contact element, the contact area, and only the second contact element of the second plug device. Inductive voltage is induced in the current circuit, so that measurements conducted in the specified current circuit allow for conclusion about contact resistances of interest.
EFFECT: speed of determination of problems is increased.
20 cl, 21 dwg

Description

Изобретение относится к способу определения электрических контактных свойств, в частности переходного контактного сопротивления в контактной зоне между двумя контактными элементами (контактным штырем, гнездом) штепсельного устройства. Кроме того, оно относится к штепсельному устройству, предназначенному для осуществления этого способа.The invention relates to a method for determining the electrical contact properties, in particular the transient contact resistance in the contact zone between two contact elements (contact pin, socket) of a plug device. In addition, it relates to a plug-in device designed to carry out this method.

Электрические штепсельные устройства, например, штепсельные вилки или розетки или муфты для питающего тока по DIN VDE 0623, EN 60309-2 («CEE-Штепсельные разъемы») или по IEC 62196 («Зарядные штепсельные устройства для электромобилей») содержат металлические контактные элементы (штыри у штепсельной вилки и гнезда у розетки), через которые в соединенном состоянии возникает электрический контакт. Вследствие загрязнения, окисления, ослабления контактных усилий и т.п. в контактной зоне между этими контактными элементами могут возникать электрические сопротивления, которыми нельзя пренебрегать. Именно у силовых штепсельных устройств, в которых при эксплуатации протекают относительно высокие токи, такие переходные контактные сопротивления могут привести к недопустимым потерям мощности. Поскольку потерянная мощность преобразуется в тепло, возникает, кроме того, риск опасного перегрева. Поэтому в уровне техники были предложены различные меры по контролю температуры в штепсельном устройстве. Однако такие системы могут реагировать только тогда, когда уже произошел нагрев и, тем самым, возникла потенциально проблемная ситуация.Electrical plug devices, such as plugs or sockets or couplings for power supply according to DIN VDE 0623, EN 60309-2 (“CEE-plug connectors”) or according to IEC 62196 (“Charger plugs for electric vehicles”) contain metal contact elements ( pins at the plug and socket at the socket), through which electrical contact occurs in the connected state. Due to pollution, oxidation, weakening of contact forces, etc. in the contact zone between these contact elements, electrical resistances can occur, which cannot be neglected. Particularly with power plug-in devices, in which relatively high currents flow during operation, such transient contact resistances can lead to unacceptable power losses. Since the lost power is converted into heat, there is also a risk of dangerous overheating. Therefore, various measures have been proposed in the prior art to control the temperature in the plug device. However, such systems can only react when heating has already occurred and thus a potentially problematic situation has arisen.

Из JP 2007285833 известна схема для обнаружения аномальных условий на штепсельном контакте. Чтобы можно было измерить падение напряжения через штепсельный контакт, предусмотрен дополнительный штепсельный контакт. Аналогичные устройства раскрыты также в CN 206848406 и CN 202008524.From JP 2007285833 a circuit is known for detecting abnormal conditions on a plug contact. In order to be able to measure the voltage drop across the plug-in contact, an additional plug-in contact is provided. Similar devices are also disclosed in CN 206848406 and CN 202008524.

Из ЕР 2944503 А2 известно силовое устройство сопряжения транспортного средства, содержащее силовую цепь с первым и вторым силовыми контактами. Кроме того, оно содержит вспомогательный контакт, который электрически изолирован от первого силового контакта и также контактирует со вторым силовым контактом, причем через вспомогательный контакт включена измерительная цепь для регистрации электрического контактного состояния между первым и вторым силовыми контактами.From EP 2944503 A2 a vehicle power interface is known, comprising a power circuit with first and second power contacts. In addition, it contains an auxiliary contact, which is electrically isolated from the first power contact and is also in contact with the second power contact, and a measuring circuit is connected through the auxiliary contact for recording the electrical contact state between the first and second power contacts.

На этом фоне задачей изобретения является создание альтернативных средств для определения или контроля функции штепсельного устройства. Преимущественно они должны обеспечить при этом как можно более раннее обнаружение проблемных ситуаций.Against this background, the object of the invention is to provide alternative means for determining or monitoring the function of a plug device. They should primarily ensure that problem situations are detected as early as possible.

Эта задача решается посредством способа с признаками п. 1 формулы и штепсельного устройства с признаками п. 9 формулы. Предпочтительные варианты содержатся в зависимых пунктах формулы.This problem is solved by means of a method with the features of claim 1 of the formula and a plug device with the features of claim 9 of the formula. Preferred options are contained in the dependent claims.

Предложенный способ служит для определения электрических свойств контакта в контактной зоне между контактным элементом первого штепсельного устройства (далее также «первый контактный элемент») и ответным ему контактным элементом (также «второй контактный элемент») ответного второго штепсельного устройства. Первое штепсельное устройство может иметь муфту с гнездами в качестве первых контактных элементов, а второе штепсельное устройство может иметь штепсельную вилку с контактными штырями в качестве вторых контактных элементов, или наоборот, причем штепсельные устройства, помимо контактных элементов, содержат, как правило, еще дополнительные компоненты (корпуса, вставки и т.д.). Способ характеризуется тем, что оцениваются свойства по меньшей мере одной токовой цепи, содержащей:The proposed method serves to determine the electrical properties of the contact in the contact zone between the contact element of the first plug device (hereinafter also the "first contact element") and the mating contact element (also the "second contact element") of the mating second plug device. The first plug device can have a socket with sockets as the first contact elements, and the second plug device can have a plug with contact pins as the second contact elements, or vice versa, and the plug devices, in addition to the contact elements, as a rule, also contain additional components. (housings, inserts, etc.). The method is characterized in that the properties of at least one current circuit are evaluated, containing:

- первый контактный элемент,- the first contact element,

- контактную зону и- contact zone and

- из второго штепсельного устройства только второй ответный контактный элемент и, при необходимости, другие контактные элементы второго штепсельного устройства.- from the second plug device only the second mating contact element and, if necessary, other contact elements of the second plug device.

Токовая цепь образует, по определению, электропроводящее соединение между двумя выводами, через которые может течь или течет постоянный ток или, по меньшей мере, переменный ток. Если эти выводы идентичны, то имеет место электрический контур. В противном случае замкнутый контур создается обычно за счет соединения выводов с оценочной схемой.A current circuit forms, by definition, an electrically conductive connection between two terminals through which direct current or at least alternating current can flow or flow. If these conclusions are identical, then an electrical circuit takes place. Otherwise, a closed loop is usually created by connecting the leads to the evaluation circuit.

Концы или выводы токовой цепи находятся обычно в первом штепсельном устройстве или являются его составными частями, так что токовая цепь полностью доступна из первого штепсельного устройства.The ends or terminals of the current circuit are usually located in the first plug device or are its constituent parts, so that the current circuit is completely accessible from the first plug device.

Электропроводность токовой цепи может быть кондуктивной, т.е. обеспечивать протекание постоянного тока (причем величина омического сопротивления составляет обычно менее примерно 100 кОм). Дополнительно или в качестве альтернативы может иметь место емкостная проводимость токовой цепи, например когда она содержит последовательно включенную емкость (причем величина такой емкости составляет обычно более чем примерно 10 пФ, предпочтительно, более чем примерно 100 пФ, более 1 нФ или более 3 нФ).The electrical conductivity of the current circuit can be conductive, i.e. provide a direct current flow (and the value of the ohmic resistance is usually less than about 100 kOhm). Additionally or alternatively, the current circuit may be capacitively conductive, for example when it contains a capacitance in series (and such capacitance is typically greater than about 10 pF, preferably greater than about 100 pF, greater than 1 nF, or greater than 3 nF).

Определение электрических контактных свойств может осуществляться как качественно, так и количественно. Качественное определение может заключаться, например, в констатации того, что контактные свойства пригодны или непригодны для надежной эксплуатации. Количественное определение может относиться, в частности, к определению значения переходного контактного сопротивления между первым и вторым контактными элементами.Determination of electrical contact properties can be carried out both qualitatively and quantitatively. A qualitative definition may consist, for example, in stating that the contact properties are suitable or unsuitable for reliable operation. The quantitative determination may refer in particular to determining the value of the contact resistance between the first and second contact elements.

Способ имеет то преимущество, что за счет использования описанной токовой цепи определение контактных свойств возможно только со стороны первого штепсельного устройства. Из второго штепсельного устройства для полноты токовой цепи используется только ответный второй контактный элемент (и, при необходимости, или в исключительных случаях еще один или несколько других контактных элементов второго штепсельного устройства), который в процессе соединения так и так соединяется с первым контактным элементом. Поэтому в результате не требуется никаких конструктивных изменений второго штепсельного устройства, так что способ не зависит от типа, возраста, изготовителя и т.п. используемого второго штепсельного устройства.The method has the advantage that, by using the described current circuit, the determination of the contact properties is only possible from the side of the first plug device. Of the second plug device, for the completeness of the current circuit, only the mating second contact element is used (and, if necessary, or in exceptional cases, one or more other contact elements of the second plug device), which is connected to the first contact element in the connection process. Therefore, as a result, no structural changes to the second plug device are required, so that the method is independent of type, age, manufacturer, and the like. used second plug device.

Конкретный состав используемой токовой цепи и применяемый принцип измерения могут быть разными. Согласно первому варианту, используемая токовая цепь содержит по меньшей мере один щуп, который расположен в первом штепсельном устройстве и в соединенном состоянии обоих штепсельных устройств контактирует с ответным вторым контактным элементом в дополнительной (другой) контактной зоне. Такой щуп обычно отсутствует в традиционном штепсельном устройстве, а предусматривается исключительно или в том числе для данного способа. За счет щупа в соединенном состоянии создаются две контактные зоны между первым штепсельным устройством и ответным вторым контактным элементом. Поэтому реализованная, в основном, в первом штепсельном устройстве токовая цепь может содержать лежащий между обеими контактными зонами отрезок второго контактного элемента (и ничего больше из второго штепсельного устройства). Переходное контактное сопротивление в представляющей интерес контактной зоне между контактными элементами штепсельных устройств находится в этой токовой цепи и поэтому доступно для измерения.The specific composition of the current circuit used and the measurement principle used may vary. According to the first variant, the used current circuit contains at least one probe, which is located in the first plug device and, in the connected state of both plug devices, contacts the mating second contact element in the additional (other) contact zone. Such a probe is usually absent in a traditional plug device, but is provided exclusively or including for this method. Due to the probe in the connected state, two contact zones are created between the first plug-in device and the mating second contact element. Therefore, the current circuit implemented mainly in the first plug device can comprise a section of the second contact element lying between the two contact zones (and nothing else from the second plug device). The transient contact resistance in the contact area of interest between the contact elements of the plug-in devices is in this current path and is therefore measurable.

В первой модификации описанного выше варианта с щупом через образованную токовую цепь измеряется падение напряжения, возникающее при протекании рабочего тока через представляющую интерес контактную зону. «Рабочий ток» течет при этом, по определению, во время первоначально предусмотренной эксплуатации штепсельного устройства через рассматриваемые контактные элементы (и обычно через по меньшей мере два дополнительных) для привода, например, потребителя, такого как электродвигатель, или зарядки аккумулятора. У силовых штепсельных устройств этот рабочий ток лежит в диапазоне от одно- до трехзначных значений в амперах, так что даже относительно низкое переходное контактное сопротивление ведет к заметному обнаруживаемому падению напряжения. Это падение напряжения возникает также в образованной оценочной токовой цепи и образует индикатор для контактных свойств в представляющей интерес контактной зоне. В случае если дополнительно известна величина лежащего в основе измерения рабочего тока, можно, помимо выявленного падения напряжения, вычислить также существующее переходное контактное сопротивление в контактной зоне.In a first modification of the probe embodiment described above, the voltage drop that occurs when the operating current flows through the contact zone of interest is measured through the formed current circuit. The "operating current" then flows, by definition, during the originally intended operation of the plug-in device through the considered contact elements (and usually through at least two additional ones) for driving, for example, a consumer, such as an electric motor, or charging a battery. With plug-in power devices, this operating current lies in the range of one to three digit values in amperes, so that even a relatively low contact contact resistance leads to a noticeable detectable voltage drop. This voltage drop also occurs in the estimated current path formed and forms an indicator for the contact properties in the contact zone of interest. If the magnitude of the operating current underlying the measurement is additionally known, it is possible, in addition to the detected voltage drop, to also calculate the existing contact resistance in the contact zone.

При использовании щупа следует обратить внимание на то, что в контактной зоне между ним и вторым контактным элементом второго штепсельного устройства, как правило, также имеют место неизвестные контактные свойства, которые делают затруднительным определение контактных свойств в представляющей интерес контактной зоне. Поэтому, при необходимости, перед оценкой или ведущим к оценке измерением могут быть созданы определенные контактные свойства между щупом и вторым контактным элементом второго штепсельного устройства. Для этого существуют различные возможности. Например, за счет конструктивных средств можно было бы создать как можно более хорошо определенное, воспроизводимое контактное давление. Чем выше контактное давление, тем выше вероятность того, что будет разрушен оксидный слой, посторонние слои и т.д. Однако повышение контактного давления имеет пределы: за счет щупа исполнительные усилия штепселя должны возрастать лишь незначительно. Дополнительно или в качестве альтернативы можно применить работающую с электрическими методами процедуру, при которой за счет приложения подходящего напряжения (далее «пробивное напряжение») пробивается возможный имеющийся изолирующий слой (из оксидов, посторонних слоев и т.п.). По окончании этого процесса, называемого также «точечное контактирование», напряжение в переходной контактной зоне между контактными элементами составляет, как правило, максимум порядка напряжения плавления материала контактной поверхности. Этим обеспечивается определенное значение или, по меньшей мере, определенное максимальное значение.When using a probe, attention should be paid to the fact that in the contact zone between it and the second contact element of the second plug device, as a rule, unknown contact properties also take place, which make it difficult to determine the contact properties in the contact zone of interest. Therefore, if necessary, before the evaluation or the measurement leading to the evaluation, certain contact properties can be created between the probe and the second contact element of the second plug device. There are various possibilities for this. For example, it would be possible to create as well defined, reproducible contact pressure as possible by design means. The higher the contact pressure, the more likely it is that the oxide layer, foreign layers, etc. will be destroyed. However, there are limits to the increase in contact pressure: the force of the plug should only be increased slightly by means of a probe. Additionally or alternatively, an electrical procedure can be used in which, by applying a suitable voltage (hereinafter "breakdown voltage"), any existing insulating layer (of oxides, foreign layers, etc.) is broken through. At the end of this process, also called "point contact", the stress in the transitional contact zone between the contact elements is, as a rule, a maximum of the order of the melting stress of the material of the contact surface. This ensures a certain value, or at least a certain maximum value.

Согласно другому варианту, первое штепсельное устройство содержит два (или больше) щупа с соответственно собственной и отдельной контактной зоной ко второму контактному элементу. Поэтому могут оцениваться три или более токовых цепей, содержащих различные комбинации по меньшей мере трех контактных зон, образуемых между (а) вторым контактным элементом и (б) первым контактным элементом и/или различными щупами. Следовательно, возможны несколько независимых измерений, из которых могут определяться неизвестные величины, например переходные контактные сопротивления.According to another variant, the first plug device comprises two (or more) probes with their own and separate contact area, respectively, to the second contact element. Therefore, three or more current circuits can be evaluated, comprising various combinations of at least three contact zones formed between (a) the second contact element and (b) the first contact element and/or different probes. Therefore, several independent measurements are possible, from which unknown quantities can be determined, such as transient contact resistances.

В другом варианте в используемой токовой цепи наводится индукционное напряжение. Это имеет то преимущество, что без механического/электрического контактирования могут быть проведены измерения тока в упомянутой цепи, которые позволяют сделать выводы о представляющих интерес свойствах контакта.In another embodiment, an inductive voltage is induced in the current circuit used. This has the advantage that, without mechanical/electrical contact, measurements of the current in said circuit can be made, which allow inferences to be made about the properties of interest of the contact.

В одной специальной модификации описанного выше варианта рассматриваемая токовая цепь образует вторичную обмотку (как правило, с единственным витком) на магнитном сердечнике, который расположен в первом штепсельном устройстве и на котором расположен еще первичная обмотка. Через первичную обмотку может тогда контролируемым образом осуществляться возбуждение системы, которое через магнитный сердечник приводит к наведению индукционного напряжения во вторичной обмотке, т.е. рассматриваемой токовой цепи. При этом электрические свойства токовой цепи зависят от представляющих интерес свойств контакта в контактной зоне и обнаруживаются, например, в виде обратного действия в первичной обмотке. Например, на первичной обмотке можно определить входной импеданс системы, который определенным образом зависит от переходного контактного сопротивления в представляющей интерес контактной зоне.In one special modification of the embodiment described above, the current circuit in question forms a secondary winding (usually with a single turn) on a magnetic core, which is located in the first plug device and on which the primary winding is also located. Through the primary winding, the excitation of the system can then be carried out in a controlled manner, which leads to the induction of an inductive voltage in the secondary winding via the magnetic core, i.e. considered current circuit. In this case, the electrical properties of the current circuit depend on the contact properties of interest in the contact zone and are detected, for example, in the form of a reverse action in the primary winding. For example, on the primary winding, the input impedance of the system can be determined, which in a certain way depends on the transient contact resistance in the contact zone of interest.

Дополнительно или в качестве альтернативы электрические свойства токовой цепи в предыдущем случае могут быть выявлены также с помощью отдельной, расположенной вокруг токовой цепи измерительной катушки.Additionally or alternatively, the electrical properties of the current circuit can also be detected in the previous case by means of a separate measuring coil located around the current circuit.

Гнезда штепсельных устройств часто выполнены конструктивно так, что они содержат два или более расположенных параллельно вокруг цилиндрической полости контактных пальцев, которые параллельно отстоят от общего основания гнезда. Каждый из этих контактных пальцев имеет собственную переходную контактную зону к вставленному контактному штырю и поэтому в рамках описанного здесь способа может рассматриваться как самостоятельный «первый контактный элемент». Однако для работы штепсельного устройства интерес представляет, как правило, только переходное контактное сопротивление, образованное всеми контактными пальцами совместно (в параллельном включении) с соответствующим контактным штырем, так что контактные пальцы одного и того же гнезда в рамках описанного здесь способа могут рассматриваться как единственный «первый контактный элемент». Переходное контактное сопротивление к этому «первому контактному элементу» образовано тогда параллельным включением переходных контактных сопротивлений с отдельными контактными пальцами.The sockets of plug devices are often designed so that they contain two or more contact fingers arranged in parallel around the cylindrical cavity, which are parallel spaced from the common base of the socket. Each of these contact fingers has its own transitional contact zone to the inserted contact pin and can therefore be considered as an independent "first contact element" within the framework of the method described here. However, for the operation of a plug device, as a rule, only the contact resistance formed by all contact fingers together (in parallel connection) with the corresponding contact pin is of interest, so that the contact fingers of the same socket can be considered as the only one within the framework of the method described here. first contact element. The transient contact resistance to this "first contact element" is then formed by connecting the transient contact resistors in parallel with the individual contact pins.

В гнездах с несколькими контактными пальцами эти пальцы могут быть электрически соединены между собой на свободных («дистальных») концах, например посредством огибающего снаружи пружинного кольца, которое давит на контактные пальцы внутрь. Если же два или более контактных пальцев гнезда вне общего основания электрически отделены друг от друга, то рассматриваемая токовая цепь может быть образована так, что они расположены в ней последовательно. Одна часть контактных пальцев образует тогда первый участок токовой цепи, а другая часть контактных пальцев – второй участок, причем оба этих участка электрически соединены, с одной стороны, вставленным контактным штырем, а, с другой стороны, – общим основанием контактных пальцев. При такой конфигурации одна часть контактных пальцев может быть расположена, например, с одной стороны, а другая часть контактных пальцев – с другой стороны кольцеобразного магнитного сердечника, так что в целом образуется виток вторичной обмотки в соответствии с приведенным выше описанием.In sockets with several contact fingers, these fingers can be electrically connected to each other at their free ("distal") ends, for example, by means of a spring ring that wraps around the outside, which presses the contact fingers inward. If, on the other hand, two or more contact fingers of the socket outside the common base are electrically separated from each other, then the current circuit in question can be formed so that they are located in series in it. One part of the contact fingers then forms the first section of the current circuit, and the other part of the contact fingers forms the second section, both of these sections being electrically connected, on the one hand, by the inserted contact pin, and, on the other hand, by the common base of the contact fingers. With such a configuration, one part of the contact fingers may be located on one side, for example, and another part of the contact fingers on the other side of the annular magnetic core, so that a secondary winding as a whole is formed in accordance with the above description.

Приведенные рассуждения относятся аналогичным образом также к случаю разделенного в продольном направлении контактного штыря, причем части этого штыря играют роль контактных пальцев.The above considerations also apply in a similar way to the case of a contact pin divided in the longitudinal direction, with parts of this pin playing the role of contact fingers.

В случае более общих конструктивных форм контактных элементов также может быть расположен магнитный сердечник, охватывая контактную зону между первым и вторым контактными элементами. В этом случае, например, независимо от выступания контактных пальцев возможно наведение напряжения в рассматриваемой токовой цепи.In the case of more general forms of contact elements, a magnetic core can also be located, covering the contact zone between the first and second contact elements. In this case, for example, regardless of the protrusion of the contact fingers, it is possible to induce voltage in the considered current circuit.

В зависимости от конфигурации описанный способ взаимодействует по-разному с эксплуатацией штепсельного устройства. При рассмотренном выше определении падения напряжения в представляющей интерес контактной зоне эксплуатация штепсельного устройства необходима, например, для осуществления способа. В случае оценки при наведении индукционного напряжения, напротив, протекающие при эксплуатации высокие токи могут мешать. Поэтому, как правило, может быть предпочтительным, если оценка предложенным способом синхронизируется с протеканием рабочего тока. Например, в смысле синхронизации подключения/выключения это может означать, что оценка происходит только тогда, когда рабочий ток не течет, или, наоборот, происходит только тогда, когда рабочий ток течет. Кроме того, синхронизация может быть отнесена также к модуляции рабочего тока, например когда измерения проводятся предпочтительно в области прохождения рабочего переменного тока через нуль.Depending on the configuration, the described method interacts differently with the operation of the plug device. With the above definition of the voltage drop in the contact zone of interest, the operation of the plug-in device is necessary, for example, to carry out the method. On the other hand, high currents that flow during operation can interfere with the evaluation of the inductive voltage during induction. Therefore, as a rule, it may be preferable if the evaluation by the proposed method is synchronized with the flow of the operating current. For example, in terms of on/off timing, this could mean that the evaluation occurs only when no operating current is flowing, or conversely, only occurs when the operating current is flowing. In addition, synchronization can also be attributed to the modulation of the operating current, for example, when the measurements are carried out preferably in the region of the passage of the operating AC current through zero.

Согласно второму аспекту, изобретение относится к штепсельному устройству (далее также «первое штепсельное устройство») по меньшей мере с одним первым контактным элементом, который в контактной зоне контактирует со вторым (ответным) контактным элементом второго ответного штепсельного устройства в соединенном состоянии штепсельных устройств, причем штепсельное устройство выполнено для оценки свойств по меньшей мере одной токовой цепи, которая содержит первый контактный элемент, контактную зону, а из второго штепсельного устройства – только второй контактный элемент и в качестве опции дополнительные контактные элементы второго штепсельного устройства.According to the second aspect, the invention relates to a plug device (hereinafter also "first plug device") with at least one first contact element, which in the contact zone contacts the second (reciprocal) contact element of the second mating plug device in the connected state of the plug devices, moreover the plug device is designed to evaluate the properties of at least one current circuit, which contains the first contact element, the contact zone, and from the second plug device - only the second contact element and, as an option, additional contact elements of the second plug device.

Устройство выполнено, тем самым, для осуществления способа по одному из описанных выше вариантов. Относящиеся к способу пояснения и модификации относятся поэтому также к штепсельному устройству и наоборот.The device is designed, therefore, for the implementation of the method according to one of the options described above. The explanations and modifications relating to the method therefore also apply to the plug device and vice versa.

Согласно одному варианту, штепсельное устройство содержит предпочтительно, по меньшей мере один щуп, который расположен в первом штепсельном устройстве и в соединенном со вторым штепсельным устройством состоянии контактирует с ответным вторым контактным элементом в дополнительной контактной зоне. Щуп обычно электрически изолирован от первого контактного элемента, так что он обеспечивает отдельный электрический доступ ко второму контактному элементу.According to one variant, the plug device preferably contains at least one probe, which is located in the first plug device and, in the state connected to the second plug device, contacts the mating second contact element in the additional contact zone. The probe is usually electrically isolated from the first contact element so that it provides separate electrical access to the second contact element.

В другом варианте штепсельное устройство содержит магнитный сердечник, который окружает первый контактный элемент и/или щуп описанного выше рода и/или контактную зону. С помощью такого магнитного сердечника можно навести напряжение в первом контактном элементе или щупе и, тем самым, в рассматриваемой токовой цепи. Предпочтительно на магнитном сердечнике для этой цели находится первичная обмотка. В качестве опции сердечник может быть огибающе-замкнутым или иметь локальный или распределенный разрыв («воздушный зазор»).In another embodiment, the plug device comprises a magnetic core which surrounds a first contact element and/or a probe of the kind described above and/or a contact zone. By means of such a magnetic core it is possible to induce a voltage in the first contact element or probe and thus in the current circuit under consideration. Preferably, a primary winding is provided on the magnetic core for this purpose. As an option, the core can be envelope-closed or have a local or distributed gap ("air gap").

Штепсельное устройство может содержать также оценочную схему для оценки свойств указанной токовой цепи способом, согласно одному из описанных выше вариантов.The plug device may also contain an evaluation circuit for evaluating the properties of said current circuit in a manner according to one of the options described above.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления, изображенных на чертежах, на которых представлены:Below the invention is explained in more detail on the examples of its implementation shown in the drawings, which show:

фиг. 1 - гнезда первого штепсельного устройства (муфта) и штепсельная вилка в качестве второго штепсельного устройства с ответными гнездам контактными штырями;fig. 1 - sockets of the first plug device (coupling) and a plug as a second plug device with mating sockets contact pins;

фиг. 2 - схематично токовая цепь, содержащая гнездо, контактный штырь и щуп со стороны гнезда, который контактирует с контактным штырем внутри гнезда;fig. 2 is a schematic diagram of a current circuit comprising a socket, a contact pin and a probe on the socket side which contacts the contact pin inside the socket;

фиг. 3 - схематично токовая цепь, содержащая контактный штырь, гнездо и щуп со стороны штепселя в двух вариантах выполнения;fig. 3 is a schematic diagram of a current circuit containing a contact pin, a socket and a probe on the side of the plug in two versions;

фиг. 4 - схематично токовая цепь, содержащая гнездо, контактный штырь и два щупа со стороны гнезда;fig. 4 is a schematic diagram of a current circuit containing a socket, a contact pin and two probes from the side of the socket;

фиг. 5 - схематично токовая цепь, содержащая гнездо, контактный штырь и щуп со стороны гнезда, который контактирует с контактным штырем вне гнезда;fig. 5 is a schematic diagram of a current circuit comprising a socket, a contact pin and a probe on the socket side which contacts a contact pin outside the socket;

фиг. 6 - токовая цепь с фиг. 2 с наложенной эквивалентной схемой цепи;fig. 6 - current circuit from FIG. 2 with equivalent circuit diagram superimposed;

фиг. 7 - эквивалентная схема цепи для непосредственного измерения сопротивления;fig. 7 is an equivalent circuit diagram for direct measurement of resistance;

фиг. 8 - эквивалентная схема цепи с фиг. 7, дополненная рабочим контуром, предназначенная для измерения падения напряжения в контактной зоне в рабочих условиях;fig. 8 is an equivalent circuit diagram of the circuit of FIG. 7, supplemented by a working circuit, designed to measure the voltage drop in the contact zone under operating conditions;

фиг. 9 - эквивалентная схема цепи с фиг. 8, дополненная источником напряжения для создания пробоя (точечного контактирования) в контактной зоне щупа;fig. 9 is an equivalent circuit of the circuit of FIG. 8, supplemented with a voltage source to create a breakdown (point contact) in the contact area of the probe;

фиг. 10 - вид сверху на устройство из двух контактных пальцев внутри и двух контактных пальцев снаружи магнитного сердечника для генерирования индукционного напряжения;fig. 10 is a plan view of a device of two contact fingers inside and two contact fingers outside of a magnetic core for generating an inductive voltage;

фиг. 11 - устройство с фиг. 10 при виде сбоку;fig. 11 shows the device of FIG. 10 when viewed from the side;

фиг. 12 - эквивалентная схема цепи устройства с фиг. 10 и 11;fig. 12 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG. 10 and 11;

фиг. 13 - примерные кривые действительной и мнимой частей входного импеданса системы с фиг. 10 и 11 в зависимости от переходного контактного сопротивления в контактной зоне;fig. 13 are exemplary curves of the real and imaginary parts of the input impedance of the system of FIG. 10 and 11 depending on the transient contact resistance in the contact zone;

фиг. 14 - альтернативное расположение магнитного сердечника вокруг контактного штыря и между двумя контактными зонами;fig. 14 - an alternative arrangement of the magnetic core around the contact pin and between two contact zones;

фиг. 15 - расположение магнитного сердечника относительно контактного штыря в перспективе, причем магнитный сердечник должен охватывать контактную зону между контактным штырем и контактным пальцем гнезда (не показано);fig. 15 is a perspective view of the location of the magnetic core relative to the contact pin, with the magnetic core enclosing the contact area between the contact pin and the contact finger of the socket (not shown);

фиг. 16 - продольный разрез компоновки, показанной на фиг. 15, с одновременным изображением гнезда;fig. 16 is a longitudinal section through the arrangement shown in FIG. 15, with a simultaneous image of the nest;

фиг. 17 - разрез по линии А из фиг. 16;fig. 17 is a section along line A of FIG. 16;

фиг. 18 - разрез по линии В из фиг. 16;fig. 18 is a section along line B of FIG. 16;

фиг. 19 - схематично токовая цепь, содержащая контактный штырь, гнездо и прижатый щуп со стороны гнезда, для измерения кондуктивной и/или емкостной проводимости токовой цепи;fig. 19 schematically shows a current circuit comprising a contact pin, a socket and a pressed probe on the socket side for measuring the conductive and/or capacitive conductance of the current circuit;

фиг. 20 - схематично токовая цепь, содержащая контактный штырь, гнездо и щуп со стороны гнезда, а также механически связанную со щупом схему обнаружения состояния соединения;fig. 20 is a schematic diagram of a current circuit comprising a pin, a socket, and a socket-side probe, as well as a connection state detection circuit mechanically coupled to the probe;

фиг. 21 - видоизменение устройства, показанного на фиг. 11, с измерительной катушкой вокруг токовой цепи.fig. 21 is a modification of the device shown in FIG. 11, with a measuring coil around the current path.

На фиг. 1 для наглядности изображены только гнезда BU, в перспективе, из муфты, являющейся первым штепсельным устройством SV1. В данном примере каждое из пяти гнезд BU состоит из цилиндрического основания, от которого отходят четыре параллельно отстоящих контактных пальца KF, охватывающих цилиндрическую полость. Далее показана штепсельная вилка в качестве второго штепсельного устройства SV2 с ответными гнездам контактными штырями ST. При соединении штепсельной вилки SV2 с муфтой SV1 контактные штыри ST в контактной зоне вступают в электропроводящий контакт с гнездами BU.In FIG. 1, for clarity, only the sockets BU are shown, in perspective, from the sleeve, which is the first plug device SV1. In this example, each of the five sockets BU consists of a cylindrical base, from which four parallel spaced contact fingers KF extend, enclosing a cylindrical cavity. The plug is shown below as a second plug device SV2 with socket-matching pins ST. When the plug SV2 is connected to the socket SV1, the contact pins ST in the contact area come into electrically conductive contact with the sockets BU.

Вследствие процессов старения, коррозии, загрязнения и т.п. в контактных зонах может возникнуть относительно высокое переходное контактное сопротивление, которое приводит к неприемлемо высокому возникновению потерь тепла. Поэтому желательно определить или контролировать электрические свойства контакта в контактных зонах, в частности переходное контактное сопротивление в контактной зоне между контактным штырем ST и соответствующим гнездом BU.Due to aging processes, corrosion, pollution, etc. relatively high contact resistance can occur in the contact zones, which leads to an unacceptably high occurrence of heat losses. Therefore, it is desirable to determine or monitor the electrical properties of the contact in the contact areas, in particular the contact resistance in the contact area between the contact pin ST and the corresponding socket BU.

При этом необходимые для такого определения компоненты должны быть размещены, по возможности, только в одном из двух штепсельных устройств SV1, SV2, с тем чтобы контроль не зависел от вида и происхождения используемого ответного штепсельного устройства. В большинстве описанных ниже примеров требуемые компоненты размещены в муфте в качестве первого штепсельного устройства SV1, тогда как штепсельная вилка в качестве второго штепсельного устройства SV2 может быть, в принципе, любой. Однако соответствующие пояснения относятся (с соответствующими согласованиями) также к муфте и штепсельной вилке, которые поменялись ролями.At the same time, the components necessary for such a determination should be placed, if possible, only in one of the two plug devices SV1, SV2, so that the control does not depend on the type and origin of the mating plug device used. In most of the examples described below, the required components are placed in the sleeve as the first plug device SV1, while the plug as the second plug device SV2 can, in principle, be any. However, the corresponding explanations also apply (with appropriate agreements) to the coupling and the plug, which have switched roles.

На фиг. 2 изображено схематичное частичное сечение первого контактного элемента в виде гнезда BU, в которое в качестве ответного второго контактного элемента вставлен контактный штырь ST. Гнездо BU может быть замкнутой по кругу втулкой или состоять из нескольких, отстоящих от основания контактных пальцев. Последние могут быть отделены на свободном дистальном конце (фиг. 1) или электрически соединены между собой. Между штырем ST и гнездом BU или его контактными пальцами имеется (по меньшей мере) одна контактная зона, через которую при эксплуатации течет рабочий ток. Свойства контакта в этой контактной зоне, в частности имеющееся там переходное контактное сопротивление, должны определяться, согласно изобретению, расположенными в муфте компонентами.In FIG. 2 shows a schematic partial section through the first contact element in the form of a socket BU, in which a contact pin ST is inserted as a counterpart second contact element. The BU socket can be a closed round sleeve or consist of several contact fingers spaced from the base. The latter can be separated at the free distal end (Fig. 1) or electrically connected to each other. Between the pin ST and the socket BU or its contact fingers there is (at least) one contact area through which the operating current flows during operation. The properties of the contact in this contact zone, in particular the contact resistance present there, must be determined according to the invention by the components located in the coupling.

Описанная выше конструкция соответствует случаю с традиционными штепсельными устройствами и образует также начальную позицию на последующих фиг. 3-5, 19, 20.The construction described above corresponds to the case of traditional plug-in devices and also forms the starting position in the following FIGS. 3-5, 19, 20.

В варианте на фиг. 2, исходя из этой начальной позиции, предусмотрено, что на дне гнезда BU расположен электропроводящий щуп F, острие которого контактирует с штырем ST, когда тот полностью вставлен в гнездо. При этом касание происходит с нормальным контактным усилием, а на усилия вставки и извлечения это почти не влияет. Щуп F может быть выполнен, например, из пружинной проволоки из нейзильбера или бронзы (оба материала обладают очень хорошими пружинящими свойствами, коррозионной стойкостью от хорошей до очень хорошей и необязательно требуют покрытия). Кроме того, щуп электрически изолирован от гнезда BU и выведен наружу к выводу b.In the variant in FIG. 2, starting from this starting position, it is provided that at the bottom of the socket BU there is an electrically conductive probe F, the tip of which contacts the pin ST when it is fully inserted into the socket. In this case, the touch occurs with a normal contact force, and this almost does not affect the insertion and extraction forces. The stylus F can be made, for example, of nickel silver or bronze spring wire (both materials have very good spring properties, good to very good corrosion resistance and do not necessarily require a coating). In addition, the probe is electrically isolated from socket BU and brought out to terminal b.

Второй вывод а выполнен к материалу гнезда BU. Между выводами а, b образуется, тем самым, токовая цепь, содержащая следующие компоненты:The second conclusion a is made to the socket material BU. Between terminals a, b, thus, a current circuit is formed, containing the following components:

- гнездо BU;- socket BU;

- контактный штырь ST, контактирующий с гнездом в представляющей интерес контактной зоне;- contact pin ST in contact with the socket in the contact area of interest;

- щуп F, контактирующий с штырем ST в отдельной второй контактной зоне.- Probe F in contact with pin ST in a separate second contact zone.

К выводам а, b может быть подключена подходящим образом выполненная оценочная схема (не показана) для определения свойств токовой цепи и, в частности, представляющей интерес контактной зоны.A suitable evaluation circuit (not shown) can be connected to terminals a, b to determine the properties of the current circuit and in particular the contact area of interest.

На фиг. 3 изображен вариант, в котором измерение контактных свойств происходит со стороны штепселя. Для этой цели предусмотрены два вывода а, b, из которых один (b) соединен со штырем ST, а другой (а) отдельно от него – с щупом F, который во вставленном состоянии контактирует снаружи с гнездом BU.In FIG. 3 shows a variant in which the contact properties are measured from the side of the plug. For this purpose, two terminals a, b are provided, of which one (b) is connected to pin ST, and the other (a) separately from it to probe F, which, when inserted, contacts externally with socket BU.

Вставка на фиг. 3 внизу справа показывает альтернативный вариант, в котором контактный штырь ST’ имеет проходящую в осевом направлении выемку или паз. В этом пазу изолированно от штыря ST’ расположен щуп F’, который может контактировать с гнездом BU изнутри.The insert in Fig. 3 at the bottom right shows an alternative embodiment in which the contact pin ST' has an axially extending recess or groove. In this groove, insulated from the pin ST', there is a probe F', which can contact the socket BU from the inside.

На фиг. 4 изображен вариант, аналогичный варианту на фиг. 2, однако дополнительно к первому щупу F1 предусмотрен второй щуп F2, который контактирует с контактным штырем ST в отдельной третьей контактной зоне и, будучи электрически отделен от гнезда и первого щупа F1, ведет к выводу с. В этом случае подходящая оценочная схема может использовать все три вывода а, b и с.In FIG. 4 shows a variant similar to that of FIG. 2, however, in addition to the first probe F1, a second probe F2 is provided which contacts the contact pin ST in a separate third contact area and, being electrically separated from the socket and the first probe F1, leads to terminal c. In this case, a suitable evaluation circuit can use all three outputs a, b and c.

На фиг. 5 изображена конструкция, альтернативная фиг. 2, в которой щуп F прилегает не к дну гнезда BU, а контактирует со контактным штырем ST вне гнезда.In FIG. 5 shows an alternative construction to FIG. 2, in which the probe F does not rest on the bottom of the socket BU, but contacts the contact pin ST outside the socket.

На фиг. 6 изображена эквивалентная схема образованной цепи для устройства на фиг. 2. Лежащая между выводами а, b токовая цепь проходит через основание и контактные пальцы гнезда, оттуда через представляющее интерес переходное контактное сопротивление ÜÜ в штырь, от него через дополнительное переходное контактное сопротивление RF во второй контактной зоне между штырем и щупом в щуп и заканчивается наконец в выводе b. Внутри массивного материала гнезда и контактного штыря сопротивлением можно, как правило, пренебречь по сравнению с переходными контактным сопротивлениям RÜ, RF в контактных зонах.In FIG. 6 shows the equivalent circuit of the generated circuit for the device of FIG. 2. The current circuit lying between terminals a, b passes through the base and the contact fingers of the socket, from there through the contact resistance Ü Ü of interest to the pin, from it through the additional contact resistance R F in the second contact zone between the pin and the probe into the probe and ends at last in output b. Inside the massive material of the socket and the contact pin, the resistance can, as a rule, be neglected in comparison with the transient contact resistances R Ü , R F in the contact zones.

На фиг. 7 еще раз изображена эквивалентная схема цепи с фиг. 6, причем дополнительно между выводами а, b включен измерительный прибор. При этом речь может идти об омметре, которым измеряется сопротивление в токовой цепи, складывающееся, в основном, из двух последовательных переходных контактных сопротивлений RÜ, RF. Однако, поскольку оба сопротивления заранее неизвестны, такое измерение суммы (RÜ + RF) не позволило бы сделать выводы о представляющем интерес переходном сопротивлении RÜ.In FIG. 7 shows again the equivalent circuit diagram of FIG. 6, moreover, between the terminals a, b, a measuring device is connected. In this case, we can talk about an ohmmeter, which measures the resistance in the current circuit, which consists mainly of two series transient contact resistances R Ü , R F . However, since both resistances are not known in advance, such a measurement of the sum (R Ü + R F ) would not allow one to draw conclusions about the transient resistance R Ü of interest.

Выход из этой ситуации дает устройство из фиг. 4, в котором имеются два щупа F1, F2 и, тем самым, три (неизвестных) переходных сопротивления RÜ, RF1, RF2. За счет трех независимых измерений общего сопротивления R1 = (RÜ + RF1) между а и b, общего сопротивления R2 = (RÜ + RF2) между а и с, а также общего сопротивления R3 = (RF1 + RF2) между b и с можно тогда определить представляющее интерес переходное контактное сопротивление RÜ. Условием является то, чтобы три переходных контактных сопротивления R1, R2, R3 можно было измерить с достаточной точностью.The way out of this situation is provided by the device of FIG. 4, in which there are two probes F1, F2 and thus three (unknown) contact resistances R Ü , R F1 , R F2 . Due to three independent measurements of the total resistance R1 = (R Ü + R F1 ) between a and b, the total resistance R2 = (R Ü + R F2 ) between a and c, as well as the total resistance R3 = (R F1 + R F2 ) between b and c it is then possible to determine the transitional contact resistance R Ü of interest. The condition is that the three contact resistances R1, R2, R3 can be measured with sufficient accuracy.

Фиг. 8 иллюстрирует другой принцип измерения, который обходится единственным щупом (см. фиг. 2, 3, 5) и проводится в рабочем состоянии штепсельного устройства. В правой части фиг. 8 показан рабочий контур, содержащий источник Q переменного напряжения, представляющее интерес переходное контактное сопротивление RÜ и потребитель RX. Протекающий в этом контуре рабочий тока IB создает на переходном сопротивлении RÜ падение UB напряжения. Это падение может быть измерено вольтметром на выводах а, b.Fig. 8 illustrates another principle of measurement, which is bypassed by a single probe (see Fig. 2, 3, 5) and is carried out in the working state of the plug device. On the right side of Fig. 8 shows a working circuit containing an alternating voltage source Q, a transient contact resistance R Ü of interest, and a consumer R X . The operating current I B flowing in this circuit creates a voltage drop U B across the contact resistance R Ü . This drop can be measured with a voltmeter across terminals a, b.

Неизвестное переходное контактное сопротивление RF между щупом и контактным штырем не мешает при таком измерении напряжения, если оно достаточно мало по сравнению с внутренним сопротивлением вольтметра. Ибо созданное в рабочем контуре падение UB напряжения на переходном контактном сопротивлении RÜ создает измерительный ток через вывод а, вольтметр, вывод b и переходное контактное сопротивление RF, которое мало вследствие высокого внутреннего сопротивления в вольтметре. К тому же высокое внутреннее сопротивление по сравнению с переходным контактным сопротивлением RF заботится о том, чтобы на вольтметре падало, в основном, все напряжение.The unknown transient contact resistance R F between the probe and the contact pin does not interfere with such a voltage measurement, if it is sufficiently small compared to the internal resistance of the voltmeter. For the voltage drop U B created in the working circuit across the transient contact resistance R Ü creates a measuring current through terminal a, voltmeter, terminal b and transient contact resistance R F , which is small due to the high internal resistance in the voltmeter. In addition, the high internal resistance compared to the transient contact resistance R F ensures that basically the entire voltage drops across the voltmeter.

На фиг. 9 изображено расширение схемы из фиг. 8, с помощью которого можно достичь упомянутого условия, заключающегося в том, что переходное контактное сопротивление RF на щупе должно быть мало по сравнению с внутренним сопротивлением вольтметра. Для этого через выключатель S к выводам a, b прикладывается пробивное напряжение UD достаточной величины. Подробно может иметь место следующий примерный процесс.In FIG. 9 shows an extension of the circuit from FIG. 8, with which it is possible to achieve the mentioned condition, namely, that the contact resistance R F on the probe must be small compared to the internal resistance of the voltmeter. To do this, a breakdown voltage U D of sufficient magnitude is applied through the switch S to the terminals a, b. In detail, the following exemplary process may take place.

Сначала в примерно на 1 с замыкается выключатель S («фаза 1»). Напряжение UD около 50 В вызывает то, что имеющиеся даже на состарившихся контактах изолирующие оксиды, посторонние слои и т.д. пробиваются, в результате чего затем через контакт и добавочное сопротивление RV около 500 Ом течет ток около 100 мА (= 50 В/500 Ом). После пробоя/точечного контактирования напряжение на переходе между щупом и контактным штырем составляет порядка напряжения плавления материала контактной поверхности. Например, для никеля температура плавления составляет 1453°С, а соответствующее напряжение плавления – 0,65 В. Созданное в результате точечного контактирования переходное контактное сопротивление RF,fritt между щупом и контактным штырем составляет, тем самым, порядка 1В/100 мА = 10 Ом.First, switch S is closed for about 1 s ("phase 1"). A voltage U D of about 50 V causes insulating oxides, foreign layers, etc. that are present even on aged contacts. break through, as a result of which a current of approx. After breakdown/point contact, the voltage at the junction between probe and contact pin is in the order of the melting stress of the material of the contact surface. For example, for nickel, the melting temperature is 1453°C and the corresponding melting voltage is 0.65 V. The contact resistance R F,fritt created as a result of point contact between the probe and the contact pin is therefore of the order of 1V/100 mA = 10 Ohm.

Для контроля можно при замкнутом выключателе S произвести измерение напряжения. В остальном фаза 1 служит лишь для того, чтобы создать переходное контактное сопротивление RF,fritt между щупом и штырем, которое по меньшей мере на один порядок ниже высокого внутреннего сопротивления, с которым происходит измерение напряжения.For control, it is possible to measure the voltage with the closed switch S. Otherwise, phase 1 serves only to create a transient contact resistance R F,fritt between probe and pin, which is at least one order of magnitude lower than the high internal resistance with which the voltage measurement takes place.

К началу следующей «фазы 2» выключатель S размыкается. Теперь измерение напряжения дает искомое падения напряжения UB между контактным штырем и гнездом во время эксплуатации штепсельного устройства.By the beginning of the next "phase 2" switch S opens. The voltage measurement now gives the desired voltage drop U B between pin and socket during operation of the plug device.

Если, с другой стороны, рабочий ток IB известен, то оценочная схема может по падению UB напряжения и току IB вычислить переходное контактное сопротивление RÜ. Однако даже без знания рабочего тока падение напряжения представляет собой ценную информацию: у штепсельного устройства при падении напряжения между контактным штырем и гнездом, например, до 25 мВ можно еще говорить о стабильной работе, однако самое позднее начиная примерно с 50 мВ длительная работа может быть поставлена под сомнение (у штепсельного устройства на 125 А это соответствует переходному контактному сопротивлению между контактным штырем и гнездом 0,4 мОм; возможны другие предельные значения напряжения).If, on the other hand, the operating current I B is known, then the evaluation circuit can calculate the contact resistance R Ü from the voltage drop U B and the current I B . However, even without knowing the operating current, the voltage drop is valuable information: with a plug-in device, when the voltage drops between pin and socket, for example, up to 25 mV, stable operation can still be said, but at the latest, starting from about 50 mV, continuous operation can be delivered. questionable (for a 125 A plug device, this corresponds to a contact resistance between pin and socket of 0.4 mΩ; other voltage limits are possible).

Поскольку решающим признаком является измерение падения напряжения на фазе 2, при соответственно стабильном выполнении щупа можно, при необходимости, полностью отказаться от фазы 1.Since the decisive feature is the measurement of the voltage drop in phase 2, phase 1 can, if necessary, be omitted entirely if the probe design is suitably stable.

За фазой 2 может непосредственно следовать снова фаза 1. Между обеими фазами может быть также включена фаза покоя («фаза 3»).Phase 2 can be immediately followed again by phase 1. A rest phase ("phase 3") can also be included between the two phases.

Альтернативный процесс измерения у устройства с двумя щупами может выглядеть следующим образом (со ссылкой на фиг. 4):An alternative measurement process for a device with two probes could be as follows (with reference to Fig. 4):

Фаза 1: кратковременный ток через а и b для «подготовки» перехода между первым щупом F1 и контактным штырем ST.Phase 1: short-term current through a and b to "prepare" the transition between the first probe F1 and the contact pin ST.

Фаза 2: через вывод а (гнездо BU) и вывод b (второй щуп F2) кратковременно подается ток, составляющий порядка более позднего рабочего тока (через гнездо BU и контактный штырь ST). При этом измеряется падение напряжения между а и b (первый щуп F1).Phase 2: Terminal a (socket BU) and terminal b (second probe F2) are briefly supplied with a current of the order of the later operating current (via socket BU and pin ST). This measures the voltage drop between a and b (first probe F1).

Фаза 3: если фаза 2 показала «в порядке», то, например, через контактор подключается рабочее напряжение/рабочий ток. В противном случае подается предупреждающее сообщение.Phase 3: If phase 2 shows "OK", then, for example, the operating voltage/operating current is connected via a contactor. Otherwise, a warning message is issued.

Способ может использоваться, тем самым для того, чтобы перед подключением рабочего тока проверить свойства перехода между контактным штырем и гнездом.The method can thus be used in order to check the properties of the transition between the contact pin and the socket before connecting the operating current.

Преимущество описанных способов в том, они функционируют независимо от вида контакта штыря и гнездом («Х-Contact» в соответствии с WO 2016/184673 А1, торсионная пружина, и т.д.). Кроме того, они могут осуществляться во время текущей эксплуатации, и рабочий ток не искажает значений измерений.The advantage of the methods described is that they function independently of the type of pin-socket contact ("X-Contact" according to WO 2016/184673 A1, torsion spring, etc.). In addition, they can be carried out during ongoing operation, and the operating current does not distort the measured values.

На фиг. 10-18 изображен другой способ, при котором используется индукционное напряжение в токовой цепи. Такой способ осуществляется, в частности, с изображенными на фиг. 1 гнездами BU, у которых на общем основании параллельно друг другу отстоят два (или более) контактных пальца KF, не контактируя на дистальном конце.In FIG. 10-18 shows another method that uses an inductive voltage in a current circuit. Such a method is carried out, in particular, with those shown in FIG. 1 sockets BU, in which two (or more) contact fingers KF are parallel to each other on a common base, without contacting at the distal end.

На фиг. 10 изображен схематичный вид сверху на гнездо BU с четырьмя отдельными контактными пальцами KF1, KF2, KF3, KF4, проходящими по круговому сектору соответственно около 90°. Примерные размеры (диаметр, зазор) обозначены в мм. Два контактных пальца KF1, KF3 заключены в магнитомягкий сердечник МК (например, из нанокристаллического или аморфного материала, феррита или аналогичного магнитного материала), причем на лежащий вне гнезда участок огибающе-замкнутого сердечника МК, в свою очередь, намотана многослойная первичная обмотка PSP, например из лакированной медной проволоки. Первичная обмотка PSP соединена с оценочной схемой AS, посредством которой могут создаваться подходящие характеристики тока и/или напряжения.In FIG. 10 shows a schematic top view of a socket BU with four individual contact fingers KF1, KF2, KF3, KF4 extending in a circular sector of about 90°, respectively. Approximate dimensions (diameter, gap) are indicated in mm. Two contact fingers KF1, KF3 are enclosed in a magnetically soft core MK (for example, from a nanocrystalline or amorphous material, ferrite or similar magnetic material), and on the portion of the envelope-closed core MK lying outside the socket, in turn, a multilayer primary winding PSP is wound, for example from lacquered copper wire. The primary winding PSP is connected to an evaluation circuit AS, by means of which suitable current and/or voltage characteristics can be generated.

По принципу трансформатора колебания тока создают в первичной обмотке PSP изменяющееся магнитное поле, которое концентрируется сердечником МК и направляется дальше. Как показывает вид сбоку на фиг. 11, окруженные сердечником МК контактные пальцы KF1, KF3 и внешние контактные пальцы KF2, KF4 вследствие вставленного контактного штыря ST образуют замкнутую токовую цепь вокруг сердечника МК, которую можно рассматривать как вторичную обмотку с одним витком. Поэтому, переменное магнитное поле в сердечнике МК наводит внутри токовой цепи индукционное напряжение Uind и соответствующие индукционные токи (см. обозначенные на фиг. 10 острия стрелок в контактных пальцах KF1, KF3 и концы стрелок в контактных пальцах K2, KF4). Эти индуцированные токи должны течь через контактные зоны между контактными пальцами и контактным штырем ST и представляют собой, тем самым, желаемый сенсор переходных контактных свойств или переходного контактного сопротивления в контактных зонах.According to the principle of a transformer, current fluctuations create a changing magnetic field in the primary winding of the PSP, which is concentrated by the MK core and directed further. As the side view in FIG. 11, the contact fingers KF1, KF3 surrounded by the MK core and the outer contact fingers KF2, KF4, due to the inserted contact pin ST, form a closed current circuit around the MK core, which can be considered as a secondary winding with one turn. Therefore, an alternating magnetic field in the MK core induces an induction voltage U ind and the corresponding induction currents inside the current circuit (see the arrowheads in the contact fingers KF1, KF3 and the ends of the arrows in the contact fingers K2, KF4 indicated in Fig. 10). These induced currents must flow through the contact areas between the contact fingers and the contact pin ST and thus constitute the desired sensor for transient contact properties or transient contact resistance in the contact areas.

В описанной конструкции речь идет, в конце концов, о двух последовательно включенных параллельных схемах из соответственно двух контактных пальцев согласно эквивалентной схеме цепи, показанной на фиг. 12, причем сопротивлениями материала для простоты пренебрегли. Общее сопротивление в этом индукционном контуре «вторичной обмотки» вычисляется приThe construction described is, after all, two series-connected parallel circuits of respectively two contact fingers according to the equivalent circuit diagram shown in FIG. 12, with material resistances neglected for simplicity. The total resistance in this "secondary winding" inductive circuit is calculated at

R13 = RÜ1RÜ3 / (RÜ1 + RÜ3)R 13 = R Ü1 R Ü3 / (R Ü1 + R Ü3 )

R24 = RÜ2RÜ4 / (RÜ2 + RÜ4)R 2 4 = R Ü2 R Ü4 / (R Ü2 + R Ü4 )

какHow

Rges,ind = R13 + R24 Rges,ind = R 13 + R 24

В отличие от схемы на фиг. 12, при остальной эксплуатации штепсельного устройства имеет место параллельная схема контактных пальцев. Ее общее сопротивление составляет тогдаUnlike the diagram in Fig. 12, during the rest of the operation of the plug device, a parallel circuit of the contact fingers takes place. Its total resistance is then

Rges,B = R13R24 / (R13 + R24)R ges, B = R 13 R 24 / (R 13 + R 24 )

В случае если все переходные контактные сопротивления имеют одинаковую величину, т.е.If all transient contact resistances have the same value, i.e.

RÜ1 = RÜ2 = RÜ3 = RÜ4 = RÜ R Ü1 = R Ü2 = R Ü3 = R Ü4 = R Ü

то справедливо:then it is fair:

Rges,ind = RÜ1, а Rges,B = RÜ/4, т.е. Rges,B = Rges,ind/4R ges,ind = R x1 , and R ges,B = R x /4, i.e. Rges,B = Rges,ind /4

В случае если четыре переходных контактных сопротивления имеют неодинаковые значения (на практике статистически распределены), то выявленное описанным здесь способом измеренное значение Rges,ind может превысить значение Rges,B, однако лежит, тем самым, «на надежной стороне».If the four contact resistances have different values (in practice, they are statistically distributed), then the measured value R ges,ind detected by the method described here may exceed the value R ges,B , however, lies, thus, "on the safe side".

В видоизмененной концепции оценочная схема AS на первичной обмотке PSP могла бы быть выполнена таким образом, что с ее помощью определяются не только комплексный входной импеданс Z и, тем самым, Rges,ind, но и с IB13, кроме того, измеряется доля рабочего тока IB, которая течет через заключенные в магнитный сердечник МК контактные пальцы KF1, KF3 на фиг. 10 (принцип трансформатора/преобразователя тока). Если оценочной схеме, кроме того, известен тока IB24 через другие контактные пальцы KF2, KF4 или сам рабочий ток IB (например, за счет измерения), то используются следующие отношения:In a modified concept, the evaluation circuit AS on the primary winding PSP could be designed in such a way that not only the complex input impedance Z and thus R ges,ind is determined, but also with I B13 , in addition, the fraction of the operating current IB , which flows through the contact fingers KF1, KF3 enclosed in the magnetic core of the MC in Fig. 10 (transformer/current converter principle). If the evaluation circuit also knows the current I B24 through other contact fingers KF2, KF4 or the operating current I B itself (for example, by measuring), then the following relationships are used:

IB = IB13 + IB24 I B = I B13 + I B24

IB24R24 = IB13R13 I B24 R 24 = I B13 R 13

Rges,ind = R13 + R24 Rges,ind = R 13 + R 24

Rges,B = R13R24 / (R13 + R24)R ges, B = R 13 R 24 / (R 13 + R 24 )

Два последних отношения уже использовались. Если решить эту систему уравнений по Rges,B, то это приведет к:The last two relations have already been used. If we solve this system of equations for R ges,B , then this will lead to:

Rges,B = Rges,ind IB13IB24 / (IB13 + IB24)2 R ges,B = R ges,ind I B13 I B24 / (I B13 + I B24 ) 2

С помощью этой формулы оценочная схема AS может предоставлять информацию не только о Rges,B, но и само Rges,B.With this formula, the scoring schema AS can provide information not only about R ges,B , but also R ges,B itself.

Для определения Rges,ind с помощью оценочной схемы AS на фиг. 10, 11 измеряется (комплексный) входной импеданс Z первичной обмотки PSP, который зависит, в том числе, от Rges,ind.To determine R ges,ind using the AS scoring scheme in FIG. 10, 11 the (complex) input impedance Z of the PSP primary winding is measured, which depends inter alia on R ges,ind .

На фиг. 13 изображен результат имитации с типичными параметрами для использованных компонентов. При этом показаны действительная часть Re(Z(RÜ)) и мнимая часть Im(Z(RÜ)) комплексного входного импеданса Z в зависимости от переходного контактного сопротивления RÜ (при приведенном выше предположении, что все отдельные переходные контактные сопротивления имеют одинаковую величину). График иллюстрирует, что входной импеданс Z измерительного контура при изменениях переходного контактного сопротивления RÜ изменяется значительно. Подключенная к измерительному контуру оценочная схема AS может поэтому с помощью входного импеданса определять искомое переходное контактное сопротивление.In FIG. 13 shows the simulation result with typical parameters for the components used. This shows the real part Re(Z(R Ü )) and the imaginary part Im(Z(R Ü )) of the complex input impedance Z as a function of the transient contact resistance R Ü (under the above assumption that all individual transient contact resistances have the same value). The graph illustrates that the input impedance Z of the measuring circuit changes significantly with changes in the transient contact resistance R Ü . The evaluation circuit AS connected to the measuring circuit can therefore determine the desired transitional contact resistance using the input impedance.

При моделировании предполагалось, что магнитный сердечник МК выполнен так, что при возбуждении с 127 А достигается плотность магнитного потока 1 Тл. При еще более сильном возбуждении следует считаться с постепенным насыщением магнитного контура. Это насыщение может наступить тогда, когда при тяжелом пуске в течение нескольких секунд текут токи заметно выше номинального тока, из которых примерно половина приходится на заключенные в сердечник оба контактных пальца. Подключенная электроника будет, следовательно, в области пикового значения рабочего тока измерять искаженные значения Z, однако вблизи прохождения рабочего тока через нуль обнаруживать рациональные значения. Поэтому в качестве опции оценочная схема AS может быть выполнена так, что она проводит измерение синхронно с рабочим током (50 Гц), в частности лишь близко к прохождению рабочего тока через нуль.When modeling, it was assumed that the magnetic core of the MC is designed in such a way that, upon excitation with 127 A, a magnetic flux density of 1 T is achieved. With even stronger excitation, one should reckon with the gradual saturation of the magnetic circuit. This saturation can occur when, during a heavy start-up, currents noticeably higher than the rated current flow for several seconds, of which about half falls on both contact fingers enclosed in the core. The connected electronics will therefore measure distorted Z values in the region of the peak value of the operating current, but will detect rational values near the passage of the operating current through zero. Therefore, as an option, the AS evaluation circuit can be configured such that it measures synchronously with the operating current (50 Hz), in particular only close to zero crossing of the operating current.

Описанный способ с наведением измерительного тока может в качестве опции осуществляться также с использованием щупа. Например, щуп F на фиг. 2 может играть роль лежащих вне (или внутри) магнитного сердечника контактных пальцев. Кроме того, вместо нескольких контактных пальцев может выступить также разделенный контактный штырь.The described method with induction of the measuring current can optionally also be carried out using a probe. For example, probe F in FIG. 2 can play the role of lying outside (or inside) the magnetic core of the contact fingers. In addition, instead of several contact fingers, a divided contact pin can also protrude.

Лежащий в основе описанных концепций принцип заключается в том, что при каждом возбуждении с помощью магнитного сердечника могут исследоваться места контактирования между гнездом и штырем, если замкнутый, ведущий через электропроводящий материал путь (кривая, линия), который проходит через образованную магнитным сердечником поверхность, может быть образован только при одновременном участии контактных элементов первого и второго штепсельных устройств.The principle underlying the concepts described is that with each excitation by means of a magnetic core, the contact points between the socket and the pin can be investigated if a closed path (curve, line) leading through the electrically conductive material that passes through the surface formed by the magnetic core can be formed only with the simultaneous participation of the contact elements of the first and second plug devices.

Эти условия могут быть достигнуты, помимо того, как это уже описано, также при других обстоятельствах. (Примечание: для наглядности витки первичной обмотки, которые охватывают магнитный сердечник аналогично трансформатору, на фиг. 14-18 не показаны).These conditions can be achieved, in addition to what has already been described, also under other circumstances. (Note: for clarity, the turns of the primary winding, which cover the magnetic core in the same way as a transformer, are not shown in Figs. 14-18).

Так, на фиг. 14 показано расположение магнитного сердечника МК, который проходит внутри гнезда ВU вокруг штыря ST, причем в осевом направлении с обеих сторон рядом с сердечником МК имеются контактные зоны между штырем ST и гнездом ВU. Токовая цепь подходящего вида проходит тогда от штыря ST через первую из контактных зон штырь/гнездо в гнездо ВU (или его контактный палец), а оттуда – через вторую из контактных зон штырь/гнездо обратно в штырь ST.So, in Fig. 14 shows the location of the magnetic core MK, which passes inside the socket BU around the pin ST, and in the axial direction on both sides near the core MK there are contact zones between the pin ST and the socket BU. A current circuit of a suitable form then passes from the ST pin through the first of the pin/socket contact areas to the BU socket (or its contact pin), and from there through the second of the pin/socket contact areas back to the ST pin.

Другая концепция показана на фиг. 15-18. При этом через поверхность магнитного сердечника МК эффективно проходит только контактная зона между штырем ST и гнездом ВU.Another concept is shown in Fig. 15-18. In this case, only the contact zone between pin ST and socket BU effectively passes through the surface of the magnetic core MK.

Как показывает перспективный вид на фиг. 15, прямоугольный при виде сверху магнитный сердечник МК прилегает в форме полуцилиндра к штырю ST.As the perspective view in FIG. 15, the magnetic core MK, rectangular in top view, is adjacent in the shape of a semi-cylinder to the pin ST.

В осевом разрезе на фиг. 16 эта трехмерная форма магнитного сердечника МК представляется как прямоугольник. На фиг. 16 изображено также гнездо BU, содержащее два параллельных контактных пальца KF1, KF2. В зоне проходящей на 360° внешней втулочной пружины HF контактные пальцы KF1, KF2 касаются штыря ST соответственно в первой и второй контактной зонах. Первая из этих обеих контактных зон между первым контактным пальцем KF1 и контактным штырем ST (слева на фиг. 18 в сечении по линии В) охватывается магнитным сердечником МК.In axial section in Fig. 16, this three-dimensional shape of the MK magnetic core is represented as a rectangle. In FIG. 16 also shows a socket BU containing two parallel contact fingers KF1, KF2. In the area of the outer sleeve spring HF extending through 360°, the contact fingers KF1, KF2 touch the pin ST in the first and second contact areas, respectively. The first of these two contact zones between the first contact finger KF1 and the contact pin ST (on the left in Fig. 18 in section along line B) is covered by the magnetic core MK.

Токовая цепь, в которой генерируется требующееся индукционное напряжение, проходит от штыря ST через первую контактную зону КF1/ST, первый контактный палец KF1, дно гнезда BU и/или втулочную пружину HF во второй палец KF2, а оттуда – через вторую контактную зону КF2/ST обратно в штырь ST.The current circuit in which the required inductive voltage is generated passes from the pin ST through the first contact area KF1/ST, the first contact pin KF1, the socket bottom BU and/or the sleeve spring HF to the second pin KF2 and from there through the second contact area KF2/ ST back into the ST pin.

Преимущество этого варианта в том, что он применим как в гнездах со свободно стоящими контактными пальцами, так и (как показано) в гнездах с дистально соединенными контактными пальцами.This embodiment has the advantage of being applicable to both free-standing contact finger sockets and (as shown) distally connected contact finger sockets.

В представленных примерах не обсуждалось, были ли рассмотренные токовые цепи проводящими кондуктивно или (только) с емкостной проводимостью. В любом случае все примеры функционируют с кондуктивной проводимостью, при которой через токовую цепь может протекать длительный постоянный ток.In the examples presented, it was not discussed whether the considered current paths were conductive or (only) capacitive. In any case, all examples operate with conductive conduction, in which a continuous continuous current can flow through the current circuit.

Однако возможно также, чтобы рассмотренная токовая цепь по меньшей мере в одном месте имела только емкостную проводимость, т.е. содержала емкость в последующей схеме. Такая токовая цепь может не проводить никакого длительного постоянного тока, а проводить только переменный ток. Однако, несмотря на это, описанные примеры функционируют без изменений.However, it is also possible that the considered current circuit at least in one place has only capacitive conduction, i.e. contained the capacitance in the following diagram. Such a current circuit may not conduct any continuous direct current, but only alternating current. However, despite this, the described examples function without changes.

Использование токовой цепи только с емкостной проводимостью проиллюстрировано на фиг. 19. На ней схематично изображена токовая цепь, содержащая контактный штырь ST, гнездо BU и щуп F со стороны гнезда. В отличие от устройства на фиг. 2, внутри гнезда BU предусмотрена электроизолирующая прижимная подушка DK, которая прижимает щуп F к контактному штырю ST. Таким образом должно гарантироваться достаточно плотное касание между щупом F и штырем ST. Поэтому, даже если оксидные слои и т.п. воспрепятствуют кондуктивной электропроводности от щупа F к контактному штырю ST, то между ними образуется достаточно высокая емкость, которая допускает течение пригодного для использования высокого (переменного) тока в токовой цепи. Поэтому таких мер, как, например, описанное точечное контактирование, не потребовалось бы.The use of a current circuit with only capacitive conduction is illustrated in FIG. 19. It schematically shows the current circuit containing the contact pin ST, the socket BU and the probe F from the side of the socket. Unlike the device in FIG. 2, an electrically insulating pressure pad DK is provided inside the socket BU, which presses the probe F against the contact pin ST. In this way, a sufficiently tight contact between probe F and pin ST must be guaranteed. Therefore, even if the oxide layers and the like prevent conductive conduction from the probe F to the contact pin ST, then a sufficiently high capacitance is formed between them, which allows the flow of a usable high (alternating) current in the current circuit. Therefore, measures such as, for example, the described point contact would not be required.

Электрическая эквивалентная схема такого устройства изображена на фиг. 19 наложенной, причем CF обозначает емкость, а RF – омическое сопротивление между щупом F и контактным штырем ST. RIso обозначает изоляционное сопротивление между щупом F и гнездом BU, которое составляет обычно порядка, по меньшей мере, 5 МОм.The electrical equivalent circuit of such a device is shown in Fig. 19 superimposed, where C F denotes the capacitance and R F the ohmic resistance between probe F and contact pin ST. R Iso denotes the insulation resistance between probe F and socket BU, which is usually of the order of at least 5 MΩ.

В качестве опции в таком варианте посредством отдельного измерения определяются, прежде всего, только отношения на переходе между щупом F и контактным штырем ST, т.е. CF и RF, например за счет измерения без рабочего тока и/или измерения без вставленного контактного штыря ST. Результат этого определения может быть затем включен в проведение и/или оценку последующего собственно измерения, чтобы повысить его надежность.As an option, in this variant, first of all, only the relationship at the transition between the probe F and the contact pin ST is determined by means of a separate measurement, i.e. C F and R F , for example by measuring without operating current and/or measuring without an inserted contact pin ST. The result of this determination can then be included in the performance and/or evaluation of the subsequent actual measurement to improve its reliability.

Другое расширение изобретения проиллюстрировано на фиг. 20. В этой концепции речь идет о независимом обнаружении, вставлен ли вообще контактный штырь ST в гнездо BU. Таким образом, можно различать случаи «контактный штырь не вставлен» и «бесконечно высокое переходное сопротивление».Another extension of the invention is illustrated in FIG. 20. In this concept, it is an independent detection whether the contact pin ST is inserted into the socket BU at all. Thus, it is possible to distinguish between the cases of "contact pin not inserted" and "infinitely high contact resistance".

Преимущественно обнаружение вставленного состояния происходит механически, чтобы быть независимым от прохождения тока. Как видно на фиг. 20, щуп F может быть, например, механически связан с выключателем схемы DS обнаружения. В результате касания вставленного контактного штыря ST щуп F движется, и это движение механически преобразуется в размыкание (или замыкание) выключателя схемы DS обнаружения. Состояние выключателя может быть, в свою очередь, считано извне.Preferably, the detection of the inserted state occurs mechanically so as to be independent of the passage of current. As seen in FIG. 20, the probe F may, for example, be mechanically connected to a switch of the detection circuit DS. As a result of touching the inserted contact pin ST, the probe F moves, and this movement is mechanically converted into an opening (or closing) of the switch of the detection circuit DS. The state of the switch can, in turn, be read from the outside.

На фиг. 21 изображено видоизменение устройства из фиг. 11, причем ниже описаны только отличия, а в остальном дана ссылка на предшествующее описание.In FIG. 21 shows a modification of the device from FIG. 11, with only the differences being described below, otherwise reference is made to the preceding description.

В видоизмененном устройстве через первичную обмотку PSP в магнитном сердечнике МК также индуцируется переменное магнитное поле за счет того, что к ней подключается источник UP переменного напряжения (этот источник переменного напряжения является на фиг. 11 частью (не показана) оценочной схемы AS).In the modified device, an alternating magnetic field is also induced through the primary winding PSP in the magnetic core of the MK due to the fact that an alternating voltage source U P is connected to it (this alternating voltage source is in Fig. 11 part (not shown) of the evaluation circuit AS).

(Реактивные) эффекты тока, индуцированного переменным магнитным полем сердечника в представляющей интерес токовой цепи, в этом устройстве не регистрируются больше через первичную обмотку PSP. Вместо этого вокруг токовой цепи расположена дополнительная обмотка, которая в качестве измерительной катушки MS соединена с оценочной схемой AS. В измерительной катушке MS непосредственно за счет протекания тока в токовой цепи, которую она окружает, индуцируется измеряемая электрическая величина (например, напряжение).The (reactive) effects of the current induced by the alternating magnetic field of the core in the current circuit of interest are no longer detected in this device via the PSP primary. Instead, an additional winding is located around the current circuit, which is connected as a measuring coil MS to the evaluation circuit AS. In the measuring coil MS, a measurable electrical quantity (eg voltage) is induced directly by the flow of current in the current circuit it surrounds.

При этом через измерительную катушку MS может проходить вся токовая цепь, когда измерительная катушка MS охватывает все контактные пальцы одного направления тока (здесь KF2 и KF4 или KF1 и KF3). В качестве альтернативы можно было регистрировать также только часть токовой цепи, например когда измерительная катушка MS расположена только вокруг единственного контактного пальца.In this case, the entire current circuit can pass through the measuring coil MS when the measuring coil MS embraces all the contact fingers of the same current direction (here KF2 and KF4 or KF1 and KF3). Alternatively, it was also possible to detect only a part of the current path, for example when the measuring coil MS is located only around a single contact finger.

В заключение еще раз перечислены важнейшие аспекты изобретения, которые могут быть реализованы по отдельности или в комбинации, причем заключенные в скобки ссылочные позиции относятся к примерным вариантам фигур:In conclusion, the most important aspects of the invention are listed once again, which can be implemented individually or in combination, and the reference numbers enclosed in brackets refer to exemplary embodiments of the figures:

А) способ определения электрических контактных свойств (RÜ) в контактной зоне между первым контактным элементом (BU) первого штепсельного устройства (SV1) и ответным ему вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), причем оцениваются свойства токовой цепи, которая содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону, а из второго штепсельного устройства (SV2) лишь следующее: второй контактный элемент (ST) и, при необходимости, дополнительные контактные элементы второго штепсельного устройства (SV2),A) a method for determining the electrical contact properties (R Ü ) in the contact zone between the first contact element (BU) of the first plug device (SV1) and the second contact element (ST) of the second plug device (SV2) corresponding to it, and the properties of the current circuit are evaluated, which contains the first contact element (BU), the contact area, and from the second plug device (SV2) only the following: the second contact element (ST) and, if necessary, additional contact elements of the second plug device (SV2),

причемand

а) в токовой цепи наводится индукционное напряжение (Uind), таким образом, что в токовой цепи могут быть проведены измерения, которые позволяют сделать выводы о представляющих интерес свойствах контакта, и/илиa) an inductive voltage (U ind ) is induced in the current circuit in such a way that measurements can be made in the current circuit that allow inferences to be made about the contact properties of interest, and/or

б) токовая цепь содержит по меньшей мере один щуп (F, F1, F2), который расположен в первом штепсельном устройстве (SV1) и в соединенном состоянии контактирует со вторым контактным элементом (ST), и/илиb) the current circuit contains at least one probe (F, F1, F2), which is located in the first plug device (SV1) and in the connected state contacts the second contact element (ST), and/or

в) токовая цепь содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые расположены в первом штепсельном устройстве (SV1) и в соединенном состоянии контактируют со вторым контактным элементом (ST), и/илиc) the current circuit contains at least two probes (F, F1, F2), which are located in the first plug device (SV1) and in the connected state come into contact with the second contact element (ST), and/or

г) токовая цепь содержит по меньшей мере один щуп (F, F1, F2), который расположен в первом штепсельном устройстве (SV1) и в соединенном состоянии контактирует со вторым контактным элементом (ST), причем между щупом (F, F1, F2) и вторым контактным элементом (ST) прикладывается пробивное напряжение (UD), и/илиd) the current circuit contains at least one probe (F, F1, F2), which is located in the first plug device (SV1) and in the connected state is in contact with the second contact element (ST), and between the probe (F, F1, F2) and a breakdown voltage (U D ) is applied to the second contact element (ST), and/or

д) оценка синхронизируется с протеканием рабочего тока (IB) через контактную зону и/илиe) the evaluation is synchronized with the flow of the operating current (I B ) through the contact area and/or

е) токовая цепь содержит, по меньшей мере один щуп (F, F1, F2), который расположен в первом штепсельном устройстве (SV1) и в соединенном состоянии контактирует со вторым контактным элементом (ST), причем в токовой цепи имеется емкость более чем примерно 10 пФ, которая обеспечивает протекание переменного тока в токовой цепи, и/илиe) the current circuit contains at least one probe (F, F1, F2) which is located in the first plug device (SV1) and in the connected state contacts the second contact element (ST), and in the current circuit there is a capacitance of more than about 10 pF, which ensures the flow of alternating current in the current circuit, and / or

ж) через токовую цепь измеряется падение (UB) напряжения, возникающее при прохождении рабочего тока (IB) через контактную зону, и/илиg) through the current circuit, the voltage drop (U B ) that occurs when the operating current (I B ) passes through the contact zone is measured, and / or

з) токовая цепь образует вторичную обмотку на магнитном сердечнике (МК), на котором расположена также первичная обмотка (PSP).h) the current circuit forms a secondary winding on a magnetic core (MC), on which the primary winding (PSP) is also located.

Б) Штепсельное устройство (SV1), по меньшей мере, с одним первым контактным элементом (BU), который в соединенном состоянии контактирует в контактной зоне с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), причем оно имеет токовую цепь, содержащую первый контактный элемент (BU), контактную зону, а из второго штепсельного устройства (SV2) только следующее: ответный второй контактный элемент (ST) и, при необходимости, дополнительные контактные элементы второго штепсельного устройства (SV2),B) A plug-in device (SV1) with at least one first contact element (BU) which, in the connected state, contacts in the contact zone with a mating second contact element (ST) of the second plug-in device (SV2), moreover, it has a current circuit, containing the first contact element (BU), the contact area, and from the second plug device (SV2) only the following: the mating second contact element (ST) and, if necessary, additional contact elements of the second plug device (SV2),

причемand

а) оно содержит средства для наведения индукционного напряжения (Uind) для способа по п. А) и/илиa) it contains means for inducing an inductive voltage (U ind ) for the method according to item A) and/or

б) оно содержит по меньшей мере один щуп (F, F1, F2), который в соединенном состоянии контактирует с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), и/илиb) it contains at least one probe (F, F1, F2), which in the connected state is in contact with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2), and/or

в) оно содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые в соединенном состоянии контактируют с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), и/илиc) it contains at least two probes (F, F1, F2), which in the connected state are in contact with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2), and/or

г) оно содержит, по меньшей мере, один щуп (F, F1, F2), который в соединенном состоянии контактирует с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), и средства для формирования пробивного напряжения (UD) и/илиd) it contains at least one probe (F, F1, F2), which in the connected state is in contact with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2), and means for generating breakdown voltage (U D ) and /or

д) оно содержит магнитный сердечник (МК), который окружает первый контактный элемент (BU) и/или щуп (F) и/или контактную зону, и/илиe) it contains a magnetic core (MK) which surrounds the first contact element (BU) and/or the probe (F) and/or the contact zone, and/or

е) оно содержит оценочную схему (AS) для оценки свойств токовой цепи способом по п. А).e) it contains an evaluation circuit (AS) for evaluating the properties of the current circuit by the method of point A).

Claims (20)

1. Способ определения электрических контактных сопротивлений (RÜ) в контактной зоне между первым контактным элементом (BU) первого штепсельного устройства (SV1) и ответным ему вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), включающий оценивание сопротивления токовой цепи, при этом токовая цепь содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только второй контактный элемент (ST), отличающийся тем, что в указанной токовой цепи наводят индукционное напряжение (Uind), так чтобы измерения, проведенные в указанной токовой цепи, позволили сделать выводы о представляющих интерес контактных сопротивлениях.1. A method for determining electrical contact resistances (R Ü ) in the contact zone between the first contact element (BU) of the first plug device (SV1) and the second contact element (ST) of the second plug device (SV2), which includes estimating the resistance of the current circuit, when In this case, the current circuit comprises a first contact element (BU), a contact area, and from the second plug device (SV2) only a second contact element (ST), characterized in that an inductive voltage (U ind ) is induced in said current circuit, so that the measurements taken in the indicated current circuit, made it possible to draw conclusions about the contact resistances of interest. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная токовая цепь содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые расположены в первом штепсельном устройстве (SV1) и контактируют со вторым контактным элементом (ST) в соединенном состоянии.2. The method according to claim 1, characterized in that said current circuit comprises at least two probes (F, F1, F2) which are located in the first plug device (SV1) and contact the second contact element (ST) in the connected state . 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанное оценивание синхронизируют с прохождением рабочего тока (IB) через контактную зону.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that said evaluation is synchronized with the passage of the operating current (I B ) through the contact zone. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в токовой цепи сформирована емкость более чем примерно 10 пФ, которая обеспечивает протекание переменного тока в токовой цепи.4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a capacitance of more than about 10 pF is formed in the current circuit, which allows the flow of alternating current in the current circuit. 5. Способ определения электрических контактных сопротивлений (RÜ) в контактной зоне между первым контактным элементом (BU) первого штепсельного устройства (SV1) и ответным ему вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), включающий оценивание сопротивления токовой цепи, при этом токовая цепь содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только второй контактный элемент (ST), отличающийся тем, что указанная токовая цепь содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые расположены в первом штепсельном устройстве (SV1) и контактируют со вторым контактным элементом (ST) в соединенном состоянии.5. A method for determining electrical contact resistances (R Ü ) in the contact zone between the first contact element (BU) of the first plug device (SV1) and the second contact element (ST) of the second plug device (SV2), which includes estimating the resistance of the current circuit, when In this case, the current circuit contains the first contact element (BU), the contact zone, and from the second plug device (SV2) only the second contact element (ST), characterized in that said current circuit contains at least two probes (F, F1, F2), which are located in the first plug device (SV1) and contact the second contact element (ST) in the connected state. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанное оценивание синхронизируют с прохождением рабочего тока (IB) через контактную зону.6. The method according to claim 5, characterized in that said evaluation is synchronized with the passage of the operating current (I B ) through the contact zone. 7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в токовой цепи сформирована емкость более чем примерно 10 пФ, которая обеспечивает протекание переменного тока в токовой цепи.7. A method according to claim 5 or 6, characterized in that a capacitance of more than about 10 pF is formed in the current circuit, which allows the flow of alternating current in the current circuit. 8. Способ определения электрических контактных сопротивлений (RÜ) в контактной зоне между первым контактным элементом (BU) первого штепсельного устройства (SV1) и ответным ему вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), включающий оценивание сопротивления токовой цепи, при этом токовая цепь содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только второй контактный элемент (ST), отличающийся тем, что указанное оценивание синхронизируют с прохождением рабочего тока (IB) через контактную зону.8. A method for determining electrical contact resistances (R Ü ) in the contact zone between the first contact element (BU) of the first plug device (SV1) and the second contact element (ST) of the second plug device (SV2), which includes estimating the resistance of the current circuit, when In this case, the current circuit contains the first contact element (BU), the contact zone, and from the second plug device (SV2) only the second contact element (ST), characterized in that the specified evaluation is synchronized with the passage of the operating current (I B ) through the contact zone. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанная токовая цепь содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые расположены в первом штепсельном устройстве (SV1) и контактируют со вторым контактным элементом (ST) в соединенном состоянии.9. Method according to claim 8, characterized in that said current circuit comprises at least two probes (F, F1, F2) which are located in the first plug device (SV1) and contact the second contact element (ST) in the connected state . 10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в токовой цепи сформирована емкость более чем примерно 10 пФ, которая обеспечивает протекание переменного тока в токовой цепи.10. The method of claim 8 or 9, wherein the current circuit has a capacitance of greater than about 10 pF that allows alternating current to flow in the current circuit. 11. Способ определения электрических контактных сопротивлений (RÜ) в контактной зоне между первым контактным элементом (BU) первого штепсельного устройства (SV1) и ответным ему вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2), включающий оценивание свойств сопротивления токовой цепи, при этом токовая цепь содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только второй контактный элемент (ST), токовая цепь также содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые расположены в первом штепсельном устройстве (SV1) и контактируют со вторым контактным элементом (ST) в соединенном состоянии, отличающийся тем, что в токовой цепи сформирована емкость более чем примерно 10 пФ, которая обеспечивает протекание переменного тока в токовой цепи.11. A method for determining electrical contact resistances (R Ü ) in the contact zone between the first contact element (BU) of the first plug device (SV1) and the second contact element (ST) of the second plug device (SV2), which includes estimating the resistance properties of the current circuit, while the current circuit contains the first contact element (BU), the contact area and from the second plug device (SV2) only the second contact element (ST), the current circuit also contains at least two probes (F, F1, F2), which are located in the first plug device (SV1) and contact with the second contact element (ST) in the connected state, characterized in that a capacitance of more than about 10 pF is formed in the current circuit, which allows the flow of alternating current in the current circuit. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что измеряют падение (UB) напряжения на указанной токовой цепи, возникающее при протекании рабочего тока (IB) через контактную зону.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the voltage drop (U B ) on the specified current circuit, which occurs when the operating current (I B ) flows through the contact zone, is measured. 13. Способ по любому из пп.2, 5, 9, 11, отличающийся тем, что создают определенные контактные свойства между щупом (F, F1, F2) и вторым контактным элементом (ST), предпочтительно путем приложения пробивного напряжения (UD).13. Method according to any one of claims 2, 5, 9, 11, characterized in that certain contact properties are created between the probe (F, F1, F2) and the second contact element (ST), preferably by applying a breakdown voltage (U D ) . 14. Способ по любому из пп.1, 5, 8, 11, отличающийся тем, что токовая цепь образует вторичную обмотку на магнитном сердечнике (МК), на котором также расположена первичная обмотка (PSP).14. The method according to any one of claims 1, 5, 8, 11, characterized in that the current circuit forms a secondary winding on a magnetic core (MC), on which the primary winding (PSP) is also located. 15. Способ по любому из пп.1, 5, 8, 11, отличающийся тем, что токовая цепь содержит по меньшей мере два контактных пальца (KF1, KF2, KF3, KF4), которые оба контактируют с одним и тем же контактным штырем (ST).15. The method according to any one of claims 1, 5, 8, 11, characterized in that the current circuit contains at least two contact fingers (KF1, KF2, KF3, KF4), which both contact the same contact pin ( ST). 16. Штепсельное устройство (SV1), содержащее по меньшей мере один первый контактный элемент (BU), который контактирует в контактной зоне с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2) в соединенном состоянии, при этом штепсельное устройство содержит токовую цепь, которая содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только ответный второй контактный элемент (ST), отличающееся тем, что оно содержит средства для наведения индукционного напряжения (Uind) в указанной токовой цепи для осуществления способа определения электрических контактных сопротивлений по п. 1.16. Plug device (SV1), containing at least one first contact element (BU), which contacts in the contact zone with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2) in the connected state, while the plug device contains a current circuit , which contains the first contact element (BU), the contact area and from the second plug device (SV2) only the second contact element (ST), characterized in that it contains means for inducing an inductive voltage (U ind ) in the specified current circuit for implementing method for determining electrical contact resistance according to claim 1. 17. Штепсельное устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые контактируют с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2) в соединенном состоянии.17. The plug device according to claim 16, characterized in that it comprises at least two probes (F, F1, F2) that contact the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2) in the connected state. 18. Штепсельное устройство, содержащее по меньшей мере один первый контактный элемент (BU), который контактирует в контактной зоне с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2) в соединенном состоянии, при этом штепсельное устройство содержит токовую цепь, которая содержит первый контактный элемент (BU), контактную зону и из второго штепсельного устройства (SV2) только ответный второй контактный элемент (ST), отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два щупа (F, F1, F2), которые контактируют с ответным вторым контактным элементом (ST) второго штепсельного устройства (SV2) в соединенном состоянии.18. Plug device containing at least one first contact element (BU), which is in contact in the contact zone with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2) in the connected state, while the plug device contains a current circuit that contains the first contact element (BU), the contact area and from the second plug device (SV2) only the mating second contact element (ST), characterized in that it contains at least two probes (F, F1, F2) that are in contact with the mating second contact element (ST) of the second plug device (SV2) in the connected state. 19. Штепсельное устройство по любому из пп.16-18, отличающееся тем, что оно содержит магнитный сердечник (МК), который окружает первый контактный элемент (BU), и/или щуп (F), и/или контактную зону.19. A plug device according to any one of claims 16 to 18, characterized in that it comprises a magnetic core (MC) which surrounds the first contact element (BU) and/or the probe (F) and/or the contact area. 20. Штепсельное устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что оно содержит оценочную схему (AS) для оценки свойств токовой цепи при осуществлении способа определения электрических контактных сопротивлений по любому из пп.1-15.20. A plug device according to any one of claims 16 to 19, characterized in that it comprises an evaluation circuit (AS) for evaluating the properties of the current circuit when carrying out the method for determining electrical contact resistances according to any one of claims 1 to 15.
RU2021102927A 2018-07-24 2019-07-02 Control of contact area in plug device RU2786033C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018117815.8 2018-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021102927A RU2021102927A (en) 2022-08-09
RU2786033C2 true RU2786033C2 (en) 2022-12-16

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285833A (en) * 2006-04-14 2007-11-01 Ricoh Co Ltd Abnormal connection detecting apparatus, abnormal connection detecting method and electrical apparatus
DE202010000364U1 (en) * 2010-03-12 2010-05-27 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Contactless current measuring device and consumer energy measuring system
CN202008524U (en) * 2011-03-24 2011-10-12 深圳可立克科技股份有限公司 Charging connector contact resistance detector and charging post
EP2944503A2 (en) * 2014-05-07 2015-11-18 MAN Truck & Bus AG Electrical performance interface of a vehicle
CN206848406U (en) * 2017-04-28 2018-01-05 方凤玲 A kind of defeated glue trunnion electrical connection RTA reliability test assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285833A (en) * 2006-04-14 2007-11-01 Ricoh Co Ltd Abnormal connection detecting apparatus, abnormal connection detecting method and electrical apparatus
DE202010000364U1 (en) * 2010-03-12 2010-05-27 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Contactless current measuring device and consumer energy measuring system
CN202008524U (en) * 2011-03-24 2011-10-12 深圳可立克科技股份有限公司 Charging connector contact resistance detector and charging post
EP2944503A2 (en) * 2014-05-07 2015-11-18 MAN Truck & Bus AG Electrical performance interface of a vehicle
CN206848406U (en) * 2017-04-28 2018-01-05 方凤玲 A kind of defeated glue trunnion electrical connection RTA reliability test assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4342471B2 (en) Ignition coil device for internal combustion engine
US10768205B2 (en) Conductive test probe
US11486941B2 (en) Monitoring of the contact region in a plug device
Kadechkar et al. Low-cost online contact resistance measurement of power connectors to ease predictive maintenance
JP6291047B2 (en) Appliances and assemblies
US8633728B2 (en) Surge testing method and system for a bar-wound stator
RU2786033C2 (en) Control of contact area in plug device
CN105829897B (en) non-contact voltage measuring device
Al-Ameri et al. Frequency response analysis for transformer tap changer damage detection
US9989577B2 (en) Continuity inspection device
JP2977189B2 (en) Conductive contact pin
JP3675678B2 (en) Probe contact state detection method and probe contact state detection device
CN103257334A (en) 6-35KV electro-magnetic voltage transformer quick diagnosing instrument and using method
RU2657867C2 (en) Method for evaluating electrical impedance connection to ground, method for evaluating power system and corresponding power system
CN102998531B (en) Impedance bioelectrical measurement device
Plath et al. Dynamic analysis and testing of on-load tap changer
US7833050B2 (en) Apparatus and method of zeroing a test instrument
JP2007192624A (en) System and method for inspecting coil
JP2012037468A (en) Insulation resistance meter
JPH03111775A (en) Water-tree-current detecting apparatus for cv cable
CN111426883B (en) Metal contact resistance test method and test loop
Duplessis A more insightful dimension of standard electrical field tests for transformer diagnostics
CN206804824U (en) A kind of relay circuit on-line measurement device
JPS623667A (en) Terminal structure for watthour meter
EP2157671A1 (en) Apparatus and method of zeroing a test instrument