專利名稱:能夠確定和顯示接觸部燒損的大功率開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的領(lǐng)域,特別是能量分配網(wǎng)絡(luò)中的功率 開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求
的前序部分的功率開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
為了將電能供給系統(tǒng)的一部分與其余能量供給系統(tǒng)斷開(kāi)或接通，通常 使用功率開(kāi)關(guān)。在工作中以及在接通和關(guān)斷期間，在此對(duì)功率開(kāi)關(guān)提出不 同的技術(shù)要求。于是， 一方面開(kāi)關(guān)接觸部必須具有高的耐熱性和耐燒損 性，以使在接通和斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)時(shí)能夠經(jīng)受住電弧的高溫。另一方面，功 率開(kāi)關(guān)的接觸部必須具有盡可能小的電阻，以便在功率開(kāi)關(guān)的接通狀態(tài) 中在持續(xù)電流的情況下將歐姆性損耗最小化。
為了符合這些要求，功率開(kāi)關(guān)具有接觸系統(tǒng)至燒損接觸系統(tǒng)和額定電 流接觸系統(tǒng)的劃分。開(kāi)關(guān)構(gòu)造為使得額定電流接觸系統(tǒng)在電流引導(dǎo)時(shí)是決 定性的，而在開(kāi)關(guān)的階段中在燒損接觸部之間的電弧被拉伸，由此于是燒 損接觸系統(tǒng)是決定性的。此外，燒損接觸系統(tǒng)防止了在額定電流接觸部之 間的電弧燃燒。為了保證該功能，在接通和關(guān)斷時(shí)在額定電流接觸系統(tǒng)的 分離或接觸與燒損接觸系統(tǒng)的分離或接觸之間出現(xiàn)時(shí)間上的延遲。時(shí)間差 也稱為交疊時(shí)間，而位置差稱為交疊長(zhǎng)度。為了保證功率開(kāi)關(guān)的正確功能， 不允許低于燒損接觸部的確定的臨界交疊時(shí)間或交疊長(zhǎng)度，而低于燒損接
損。為了測(cè)量該燒損并且由此為了確定和顯示功率開(kāi)關(guān)的剩余的壽命，現(xiàn) 有技術(shù)中公開(kāi)了多種方法。
EP 1318533公開(kāi)了一種方法，其中電弧的燒損作用可以從受到電弧 作用的部件的幾何參數(shù)以及所確定的電流-時(shí)間函數(shù)中以數(shù)學(xué)方式計(jì)算。 在多次開(kāi)關(guān)過(guò)程之后所出現(xiàn)的燒損可以通過(guò)將所有先前的開(kāi)關(guān)事件中計(jì) 算的燒損求和來(lái)確定。在此，開(kāi)關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)由監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)算，并且在達(dá) 到臨界的測(cè)量值時(shí)借助報(bào)警消息來(lái)通知。該方法中的困難之處尤其是，考慮實(shí)際的燒損與所計(jì)算的燒損的偏差用于確定開(kāi)關(guān)的剩余壽命。在此，由 于受到電弧作用的部件的幾何參數(shù)的不精確仿真以及在開(kāi)關(guān)過(guò)程中電流 值和時(shí)間值的有缺陷的檢測(cè)，因此會(huì)出現(xiàn)偏差。
此外，DE 10260248公開(kāi)了可以借助穿通壓力監(jiān)視 (Durchdruckueberwachung)來(lái)檢測(cè)僅僅帶有一個(gè)單個(gè)的開(kāi)關(guān)接觸系統(tǒng) 的開(kāi)關(guān)(真空保護(hù))的燒損確定和剩余壽命確定。在此，測(cè)量由于在開(kāi)關(guān) 接觸件上的燒損而改變的彈性距離(Federweg)，穿通壓力彈簧以該彈性 距離壓縮開(kāi)關(guān)接觸件。相應(yīng)的彈簧位置的指示借助固定在彈簧上的指針來(lái) 進(jìn)行，該指針將相應(yīng)的值連續(xù)地映射到刻度尺上。替代地，提出了用于連 續(xù)的信號(hào)檢測(cè)(位置確定)的測(cè)量方法如壓電—彎曲轉(zhuǎn)換器、光勢(shì)壘和動(dòng) 線閨，其中在關(guān)斷過(guò)程中基于時(shí)間間隔測(cè)量來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)結(jié)果。在此，對(duì)于 確定燒損而產(chǎn)生的缺點(diǎn)是，燒損僅fet過(guò)輔助元素(例如彈性距離)來(lái)檢 測(cè)，而這些輔助元素又受一定的^^差影響和附加的誤差影響。
在歐洲申請(qǐng)05405679.1中，借助動(dòng)態(tài)電阻測(cè)量(DRM)來(lái)確定具有 額定電流接觸系統(tǒng)和燒損接觸系統(tǒng)的電開(kāi)關(guān)設(shè)備中的接觸燒損。為此，借 助電阻測(cè)量在分離額定電流接觸部和燒損電流接觸部時(shí)測(cè)量在并聯(lián)電流 路徑中額定電流接觸部和燒損電流接觸部的分離之間的交疊時(shí)間，并且由 此確定燒損。該測(cè)量方法的缺點(diǎn)是，為了測(cè)量燒損，必須將開(kāi)關(guān)從能量供 給網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)并且借助輔助電源現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。
EP1 555 683 A描述了 一種用于在借助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率開(kāi)關(guān)上進(jìn)行 接觸部燒損測(cè)量的方法，其中確定不同的電弧接觸部上的時(shí)間差，以及確 定燒損的電弧件上的時(shí)間差，并且根據(jù)兩個(gè)時(shí)間差確定燒損長(zhǎng)度。在該現(xiàn) 有技術(shù)中證明不利的是，由于間接的測(cè)量方法，即測(cè)量電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流， 所以只能不夠精確地確定燒損狀態(tài)。
在EP 0 694 937 A2中公開(kāi)了 一種用于確定保護(hù)接觸部的剩余壽命的 方法，其中確定保護(hù)的剩余壽命并且通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備上的顯示裝置以百分比 (%)的形式作為剩余開(kāi)關(guān)次數(shù)和作為剩余工作時(shí)間來(lái)顯示。
在US2005/122117A中描述了 一種用于確定開(kāi)關(guān)i殳備的接觸部磨損的 方法，其中測(cè)量閉合接觸部時(shí)的運(yùn)行時(shí)間變化。運(yùn)行時(shí)間測(cè)量借助電流傳 感器一方面通過(guò)測(cè)量用于開(kāi)關(guān)接觸部的驅(qū)動(dòng)電磁鐵的激勵(lì)電流并且另一 方面通過(guò)測(cè)量通過(guò)開(kāi)關(guān)接觸部的電流來(lái)進(jìn)行。在該現(xiàn)有技術(shù)中證明不利的 是，由于是間接的測(cè)量方法，即測(cè)量電磁鐵的激勵(lì)電流，接觸部閉合的時(shí)刻的確定可能不夠精確。希望的是，測(cè)量直接與接觸部的閉合運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的 信號(hào)。

實(shí)用新型內(nèi)容

因此，本實(shí)用新型的任務(wù)是，提出一種改進(jìn)的功率開(kāi)關(guān)，借助該功率 開(kāi)關(guān)提高了開(kāi)關(guān)的運(yùn)行可靠性并且借助該功率開(kāi)關(guān)也能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)化地識(shí) 別功率開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)用新型，該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求
的特 征解決。
本實(shí)用新型的主M—種功率開(kāi)關(guān)，其包括燒損接觸系統(tǒng)和用于移動(dòng) 燒損接觸部的至少之一的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置，其中機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置包括^能量 存儲(chǔ)器、觸發(fā)元件和至可移動(dòng)的燒損接觸部的力傳遞元件，該開(kāi)關(guān)的特征 在于，存在用于確定接觸部燒損的裝置，這些裝置具有用于檢測(cè)參考時(shí)刻 的傳感器，其中力傳遞元件在該參考時(shí)刻通過(guò)預(yù)先給定的位置。此外，該 功率開(kāi)關(guān)具有用于檢測(cè)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的主電流和用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻的電 流傳感器，其中在該開(kāi)關(guān)時(shí)刻主電流表明燒損接觸系統(tǒng)的接觸部閉合或斷
開(kāi)；該功率開(kāi)關(guān)還具有信號(hào)檢測(cè)單元，用于根據(jù)時(shí)間差確定燒損接觸部的 燒損狀態(tài)。此外，功率開(kāi)關(guān)具有用于檢測(cè)參考時(shí)刻的傳感器，在該參考時(shí) 刻存在用于觸發(fā)單元的觸發(fā)指令。存在用于檢測(cè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的至少一個(gè) 工作參數(shù)以及必要時(shí)用于基于工作參數(shù)的實(shí)際值和額定值之間的偏差來(lái) 校正參考時(shí)刻的裝置。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，工作參lbl機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝 置的溫度和/或觸發(fā)元件的供給電壓和/或能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)。在另 一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置是彈性存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)裝置，其中觸發(fā) 元件用于術(shù)>開(kāi)彈性能量存儲(chǔ)器的卡鎖或者用于打開(kāi)液壓閥，以《更在接通或 關(guān)斷過(guò)程中將力傳遞的方向反轉(zhuǎn)。在本實(shí)用新型的另一方面中，本實(shí)用新 型還在于功率開(kāi)關(guān)具有用于確定測(cè)量信號(hào)的信號(hào)檢測(cè)單元，該信號(hào)表明 燒損接觸部的燒損狀態(tài)，并且功率開(kāi)關(guān)具有用于顯示接觸部燒損的顯示單 元，其中信號(hào)檢測(cè)單元具有計(jì)算裝置，用于將測(cè)量信號(hào)與才艮警區(qū)間或者無(wú) 疑性區(qū)間(Unbedenklichkeitsintervall)關(guān)聯(lián)。顯示單元具有當(dāng)測(cè)量信號(hào) 位于報(bào)警區(qū)間中時(shí)用于將報(bào)警信號(hào)以光學(xué)方式和/或聲學(xué)方式輸出的裝 置。
根據(jù)本實(shí)用新型的功率開(kāi)關(guān)包括燒損接觸系統(tǒng)和用于移動(dòng)燒損接觸 部的至少之一的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置，其中;WM區(qū)動(dòng)裝置包括機(jī)械能量存儲(chǔ)器、觸發(fā)元件和至可移動(dòng)的燒損接觸部的力傳遞元件，其中存在用于確定接觸
部燒損的裝置，這些裝置包括用于檢測(cè)參考時(shí)刻的傳感器，其中力傳遞 元件在該參考時(shí)刻通過(guò)預(yù)先給定的位置；以及用于檢測(cè)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的主 電流和用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻的電流傳感器，其中在該開(kāi)關(guān)時(shí)刻主電流表明燒 損接觸系統(tǒng)的接觸部閉合或斷開(kāi)；以及信號(hào)檢測(cè)單元，用于根據(jù)時(shí)間差確 定燒損接觸部的燒損狀態(tài)，其中在功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程中確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程 的參考時(shí)刻和該開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)時(shí)刻之間的初始時(shí)間差，其中針對(duì)另一開(kāi)
時(shí)間差，并且其中由瞬時(shí)時(shí)間差與初始時(shí)間差的偏差確定燒損接觸部的燒 損狀態(tài)，以及其中功率開(kāi)關(guān)包括用于確定測(cè)量信號(hào)的信號(hào)檢測(cè)單元，該 測(cè)量信號(hào)表明燒損接觸部的燒損狀態(tài)；和用于顯示接觸部燒損的顯示單 元，其中信號(hào)檢測(cè)單元具有計(jì)算裝置，用于將測(cè)量信號(hào)與報(bào)警區(qū)間或者無(wú) 疑性區(qū)間關(guān)聯(lián)，并且其中顯示單元具有用于將報(bào)警信號(hào)以光學(xué)方式和/或 聲學(xué)方式輸出的裝置，其特征在于，計(jì)算裝置設(shè)計(jì)用于將測(cè)量信號(hào)與報(bào)警 區(qū)間、無(wú)疑性區(qū)間或者位于其間的可疑區(qū)間關(guān)聯(lián)，并且顯示單元設(shè)計(jì)用于 借助三種不同的顏色輸出三級(jí)信號(hào)。
在用于測(cè)量電功率開(kāi)關(guān)的接觸部燒損的方法中，該開(kāi)關(guān)包括燒損接觸 部和用于移動(dòng)燒損接觸部的至少之一的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置。該機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置包 括機(jī)械能量存儲(chǔ)器、觸發(fā)元件和至可移動(dòng)的燒損接觸部的力傳遞元件。存 在額定電流接觸系統(tǒng)，并且限定參考時(shí)刻，這些參考時(shí)刻表明出現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò) 程。確定表明燒損接觸系統(tǒng)的接觸部閉合或斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)時(shí)刻。在功率開(kāi)關(guān) 的開(kāi)關(guān)過(guò)程中確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程的參考時(shí)刻和該開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)時(shí)刻之間 的初始時(shí)間差，其中針對(duì)另 一開(kāi)關(guān)過(guò)程確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程的參考時(shí)刻和該開(kāi) 關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)時(shí)刻之間的瞬時(shí)時(shí)間差，并且其中由瞬時(shí)時(shí)間差與初始時(shí)間 差的偏差確定燒損接觸部的燒損狀態(tài)。
在一種用于顯示功率開(kāi)關(guān)的接觸部燒損的方法中，功率開(kāi)關(guān)具有接觸 系統(tǒng)、用于確定接觸系統(tǒng)的燒損的信號(hào)檢測(cè)單元以及顯示單元。確定測(cè)量 信號(hào)，該測(cè)量信號(hào)表明燒損接觸部的燒損狀態(tài)。針對(duì)測(cè)量信號(hào)確定至少一 個(gè)無(wú)疑性區(qū)間和至少一個(gè)報(bào)警區(qū)間，其中當(dāng)測(cè)量信號(hào)位于報(bào)警區(qū)間時(shí)，在 顯示單元上輸出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)通知有限數(shù)目的還允許的開(kāi)關(guān)過(guò)程。
功率開(kāi)關(guān)的參考時(shí)刻的特M于，該參考時(shí)刻能夠可重復(fù)地在每個(gè)開(kāi) 關(guān)過(guò)程中被確定。優(yōu)選的是，在接通過(guò)程中在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)檢測(cè)參考時(shí)刻。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，參考時(shí)刻直接通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的接通指令來(lái)給 出。接通指令于是可以是電流變化或電壓變化形式的信號(hào)，該信號(hào)例如在 功率開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置的線團(tuán)中被觸發(fā)。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，參考時(shí) 刻通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)而確定，該移動(dòng)通過(guò)用于閉合開(kāi)關(guān)的接通指令
觸發(fā)。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，參考時(shí)刻通過(guò)以下方式確定,接通 指令通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置的主接觸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)曲線上的確定的參考點(diǎn)或者 確定的參考水平，并且該參考點(diǎn)或者參考水平例如借助路徑傳感器或轉(zhuǎn)動(dòng) 傳感器、輔助接觸部或者光勢(shì)壘來(lái)測(cè)量。
測(cè)量方法的工作原理在于，確定由于增大的燒損而引起的、移動(dòng)限定 的第一參考時(shí)刻和電流限定的第二時(shí)刻之間的變化的時(shí)間差。
本實(shí)用新型的其他優(yōu)選的實(shí)施形式、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用由從屬權(quán)利要求
、權(quán) 利要求的組合以及以下的描述和附圖中得出。


以下將借助附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的主題。 其中
圖1示意性地示出了帶有燒損接觸系統(tǒng)和額定電流接觸系統(tǒng)的功率 開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化電路圖，該功率開(kāi)關(guān)與電能供給系統(tǒng)的部分相連；
圖2示意性地示出了功率開(kāi)關(guān)中的燒損接觸系統(tǒng)和額定電流接觸系 統(tǒng)的電流-時(shí)間特性曲線的實(shí)施例。
附圖中使用的附圖標(biāo)記及其含義在附圖標(biāo)記表中被總結(jié)性地列出。在 附圖中，相同或者作用相同的部分基本上設(shè)置有相同的或相似的附圖標(biāo) 記。對(duì)于理解本實(shí)用新型不重要的部件部分未被示出。所描述的實(shí)施例對(duì) 于實(shí)用新型主^A示例性的，并且沒(méi)有限制作用。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地示出了電功率開(kāi)關(guān)1，該電功率開(kāi)關(guān)包含于未被進(jìn)一步 示出的能量供給系統(tǒng)中。高壓開(kāi)關(guān)和中壓開(kāi)關(guān)考慮作為功率開(kāi)關(guān)l，這些 高壓和中壓開(kāi)關(guān)例如可以是發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)或者功率接地裝置
(Leistungserder )。開(kāi)關(guān)1使電能供給系統(tǒng)的線路區(qū)段3b和線路區(qū)段3a斷開(kāi)或電連接。為此，開(kāi)關(guān)l的接觸系統(tǒng)(2a， 2n)借助機(jī)械的彈性存儲(chǔ) 器驅(qū)動(dòng)裝置11斷開(kāi)或閉合。驅(qū)動(dòng)裝置11的觸發(fā)元件13觸發(fā)構(gòu)建為板簧 的M能量存儲(chǔ)裝置14，其中該能量存儲(chǔ)裝置借助可以構(gòu)建為驅(qū)動(dòng)桿的 元件15來(lái)進(jìn)行至開(kāi)關(guān)的接觸系統(tǒng)(2a, 2n)的力傳遞，用于進(jìn)行閉合/ 斷開(kāi)。在閉合開(kāi)關(guān)1時(shí)，首先閉合燒損接觸系統(tǒng)2a，并且隨后以數(shù)亳秒 的時(shí)間延遲閉合額定電流接觸系統(tǒng)2n。在功率開(kāi)關(guān)1中流動(dòng)的電流在閉 合過(guò)程期間從燒損接觸系統(tǒng)2a換向到額定電流接觸系統(tǒng)2n。此外，功率 開(kāi)關(guān)l包括用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào)的傳感器9、 10,用于檢測(cè)和處理測(cè)量信號(hào) 的信號(hào)檢測(cè)單元4以及顯示單元5，借助該顯示單元例如可以通過(guò)燒損的 信號(hào)表示或者剩余壽命來(lái)顯示功率開(kāi)關(guān)1的狀態(tài)。
在本實(shí)用新型中，由所測(cè)量到的、與燒損接觸系統(tǒng)的接觸部閉合的時(shí) 間差來(lái)確定在燒損接觸系統(tǒng)上的燒損，并且利用它來(lái)評(píng)估功率開(kāi)關(guān)1的剩 余壽命。時(shí)間差測(cè)量"在線"進(jìn)行，即在開(kāi)關(guān)l工作中并且與能量供給網(wǎng) 絡(luò)電連接時(shí)，并且在開(kāi)關(guān)1的接通階段期間進(jìn)行。開(kāi)關(guān)1由此有利地不必 與能量供給網(wǎng)絡(luò)去耦，以便進(jìn)行燒損確定。類似地，燒損確定也可以在功 率開(kāi)關(guān)l的關(guān)斷階段中進(jìn)行，然而其中由于出現(xiàn)電弧，確定燒損接觸系統(tǒng) 2a上的接觸分離的準(zhǔn)確時(shí)刻證實(shí)是更為困難的。開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)刻的檢測(cè) 例如可能通過(guò)測(cè)量出現(xiàn)的電弧電壓來(lái)ii行。
為了確定在閉合開(kāi)關(guān)1時(shí)燒損接觸系統(tǒng)的燒損并且由此評(píng)估開(kāi)關(guān)的 剩余壽命，檢測(cè)參考時(shí)刻tr和燒損接觸系統(tǒng)2a的兩個(gè)燒損接觸部的第一 接觸之間的時(shí)間差，并且由此檢測(cè)在時(shí)刻ta在主系統(tǒng)中電流的開(kāi)始。隨 著開(kāi)關(guān)過(guò)程的次數(shù)增大以及與此關(guān)聯(lián)的在燒損接觸系統(tǒng)2a的接觸部上的 燒損增大，由于所引起的材料磨損使得路程段更大，并且由此使得從觸發(fā) 閉合過(guò)程到閉合接觸部2a所需的持續(xù)時(shí)間變得更長(zhǎng)。
圖2示意性地針對(duì)燒損接觸系統(tǒng)2a (特性曲線6)和針對(duì)額定電流接 觸系統(tǒng)2n (特性曲線7)示出了在接通過(guò)程期間電流I的時(shí)間曲線。作為 參考時(shí)刻tr可以使用在驅(qū)動(dòng)裝置上的任意可再現(xiàn)的信號(hào)，例如在驅(qū)動(dòng)線 圏中由于在閉合開(kāi)關(guān)l時(shí)的接通指令而出現(xiàn)的電壓變化。然而，例如接通
指令本身、輔助接觸部的信號(hào)或者通過(guò)接通指令觸發(fā)的驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)或 者線團(tuán)中的電流變化可以祐^檢測(cè)并且用作用于確定參考時(shí)刻tr的信號(hào)。 在此重要的是，參考時(shí)刻可以再現(xiàn)。在觸發(fā)接通過(guò)程之后數(shù)毫秒，在燒損 接觸系統(tǒng)2a的接觸部在時(shí)刻ta閉合期間，出現(xiàn)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)1的燒損接觸部2a的電流。在又?jǐn)?shù)毫秒之后，在時(shí)刻tn，額定電流接觸系統(tǒng)2n的 接觸部也閉合，并且電流I由此也可以流過(guò)額定電流接觸系統(tǒng)2n的接觸 部。
為了在開(kāi)關(guān)1閉合時(shí)檢測(cè)參考時(shí)刻tr和時(shí)刻ta，如圖1中示意性示 出的那樣設(shè)置了傳感器9和10。在此，例如可以使用電壓測(cè)量設(shè)備作為 用于測(cè)量參考時(shí)刻tr的傳感器9。然而如果參考時(shí)刻tr的確定通過(guò)測(cè)量 電流或者通過(guò)確定未示出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置的限定的移動(dòng)位置來(lái)ii行時(shí)，也 可能容易地使用電流轉(zhuǎn)換器、輔助接觸部或者光勢(shì)壘作為傳感器9。由此， 參考時(shí)刻tr限定了閉合過(guò)程的開(kāi)始。通常使用電流轉(zhuǎn)換器10作為用于確 定時(shí)刻tr的傳感器10，該電流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)在閉合燒損接觸系統(tǒng)2a時(shí)的電 流。替代地，霍爾探頭或者羅果夫斯基(Rogowski)線團(tuán)也可以用作電 流傳感器10。電流傳感器10可以如圖1中所示地設(shè)置在線路區(qū)段3a上 或者線路區(qū)段3b上。
[25
通過(guò)傳感器9、 10確定的給定參考時(shí)刻tr和時(shí)刻ta的測(cè)量量被信號(hào) 檢測(cè)單元4檢測(cè)和處理。由此得到的信息如接觸部燒損的大小或者開(kāi)關(guān)1 的剩余壽命可以通過(guò)功率開(kāi)關(guān)1的顯示單元5而顯示給用戶。在也稱為開(kāi) 關(guān)的初始閉合過(guò)程的第一閉合過(guò)程中，由信號(hào)檢測(cè)單元4確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程 的參考時(shí)刻t^和在該開(kāi)關(guān)過(guò)程中在閉合燒損接觸部時(shí)的開(kāi)關(guān)時(shí)刻tal之 間的初始時(shí)間差ta「 tri。對(duì)于每個(gè)另外的閉合過(guò)程，信號(hào)檢測(cè)單元4由 瞬時(shí)參考時(shí)刻trx和瞬時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)刻tax確定瞬時(shí)時(shí)間差tax-trx。由信號(hào)檢 測(cè)單元4確定的瞬時(shí)時(shí)間差tax-trx和初始時(shí)間差ta「t^之間的偏差是 針對(duì)功率開(kāi)關(guān)1的接觸部上的燒損的度量。隨著開(kāi)關(guān)周期的次數(shù)增大，瞬 時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)刻tax向閾值tas的方向推移，如圖1中通過(guò)箭頭8所表明的那樣。 如果超過(guò)針對(duì)瞬時(shí)時(shí)間差tax — trx所定義的閾值tas(該閾值對(duì)應(yīng)于臨界的 燒損長(zhǎng)度)，則該狀態(tài)通過(guò)顯示單元用信號(hào)通知用戶。有利的是，借助超 過(guò)閾值tas而確定斷開(kāi)和閉合過(guò)程的次數(shù)，使得可以將關(guān)于開(kāi)關(guān)周期的剩 余次數(shù)的準(zhǔn)確信息告知用戶。有利的是，在第一次開(kāi)關(guān)過(guò)程之前，初始時(shí) 間差ta「tn作為開(kāi)關(guān)l的典型系統(tǒng)量已知，并且可以在使用功率開(kāi)關(guān)之 前通過(guò)信號(hào)檢測(cè)單元4輸入。通過(guò)這種方式，可以確定臨界的燒損長(zhǎng)度并 且由此將開(kāi)關(guān)1的剩余壽命直接作為典型系統(tǒng)量和瞬時(shí)時(shí)間差tax26
在另一實(shí)施形式中，僅僅考慮如下的用于確定燒損的測(cè)量在這些測(cè) 量中，已知的影響量例如功率開(kāi)關(guān)的停頓時(shí)間、溫度和驅(qū)動(dòng)能量處于限定 的范圍中。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，由這些影響量引起的波動(dòng)不會(huì)影響燒損確定， 并且于是可能進(jìn)行可靠的燒損確定。替代地，也可以通過(guò)^M嘗而消除已知 的相關(guān)性。
[271在另一實(shí)施形式中定義了多個(gè)閾值tas，在超過(guò)這些閾值時(shí)用信號(hào)通 知功率開(kāi)關(guān)1的相應(yīng)狀態(tài)。有利的是，針對(duì)功率開(kāi)關(guān)的'l^兩個(gè)狀態(tài)輸出 信號(hào)，即在閾值tas之上和閾值tas之下。在另一有利的實(shí)施形式中，針對(duì) 三個(gè)狀態(tài)輸出信號(hào)，即在第一閾值t^之下，在第二閾值tas2之上以;5Ufr 第 一和第二閾值之間。功率開(kāi)關(guān)1的相應(yīng)狀態(tài)通過(guò)顯示元件5顯示給用戶。
[28
有利的是，在確定接觸燒損時(shí)，通過(guò)測(cè)量流經(jīng)燒損接觸部2a的接通 電流或者通過(guò)測(cè)量接通電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)而確定第二時(shí)刻tai、 tax。在此， 在燒損接觸部2a的接觸部觸碰的情況下，在電,伸(Lichtbogenziehen) 期間或者在達(dá)到飽和電流時(shí)，確定所測(cè)量的接通電流。電流轉(zhuǎn)換器或者 Rogowski線圏被用作傳感器10用于測(cè)量接通電流I，其中在Rogowski 線圏的情況下，測(cè)量接通電流的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。在此，接觸部燒損的顯示通過(guò) 作為(特別是彩色的)光學(xué)和/或聲學(xué)的報(bào)警信號(hào)和/或無(wú)疑性信號(hào)來(lái)進(jìn)行。 這樣的優(yōu)點(diǎn)是，用戶始終被告知功率開(kāi)關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)。為了盡可能簡(jiǎn)單地 將功率開(kāi)關(guān)1的當(dāng)前狀態(tài)通知用戶，存在',一個(gè)報(bào)警區(qū)間8b和恰好一 個(gè)無(wú)疑性區(qū)間8a，并且報(bào)警區(qū)間8b和無(wú)疑性區(qū)間8a通過(guò)兩種不同的顏 色表示。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，功率開(kāi)關(guān)的每個(gè)當(dāng)前的狀態(tài)通過(guò)三種 不同的顏色通知用戶，其中這些顏色對(duì)應(yīng)于報(bào)警區(qū)間8b、無(wú)疑性區(qū)間8a 和位于其間的可疑區(qū)間。該多級(jí)顯示的優(yōu)點(diǎn)是，在燒損接觸部在進(jìn)一步的 開(kāi)關(guān)周期之后被燒損使得開(kāi)關(guān)達(dá)到臨界的功能能力之前，向用戶通知中間 狀態(tài)。由此，用戶被預(yù)先警告并且可以預(yù)先計(jì)劃修改開(kāi)關(guān)l。附圖標(biāo)記表
I 功率開(kāi)關(guān)
2a 燒損接觸系統(tǒng)，燒損接觸部
2n 額定電流接觸系統(tǒng)
3a, 3b 線路區(qū)段，線路
4 信號(hào)檢測(cè)單元
5 顯示單元
6 燒損接觸系統(tǒng)電流-時(shí)間曲線
7 額定電流接觸系統(tǒng)電流-時(shí)間曲線
8 時(shí)刻tax由于燒損的推移方向 8a 報(bào)警區(qū)間
8b 無(wú)疑性區(qū)間
9 傳感器，參考傳感器
10 電流傳感器
II 驅(qū)動(dòng)裝置
13 觸發(fā)元件
14 能量存儲(chǔ)器
15 力傳遞元件 ti^ 初始參考時(shí)刻
trx 在第x個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程之后的參考時(shí)刻
taj 初始開(kāi)關(guān)時(shí)刻
tax 在第x個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程之后的瞬時(shí)時(shí)刻
tas 閾值
tn 在額定電流接觸系統(tǒng)的接觸部閉合時(shí)的時(shí)刻
權(quán)利要求
1.一種功率開(kāi)關(guān)(1)，其包括燒損接觸系統(tǒng)(2a)和用于移動(dòng)燒損接觸部的至少之一的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置(11)，其中機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置(11)包括機(jī)械能量存儲(chǔ)器(14)、觸發(fā)元件(13)和至可移動(dòng)的燒損接觸部的力傳遞元件(15)，其中存在用于確定接觸部燒損的裝置，這些裝置包括
用于檢測(cè)參考時(shí)刻(tr1，...，trx)的傳感器(9)，其中力傳遞元件(15)在該參考時(shí)刻通過(guò)預(yù)先給定的位置；以及
用于檢測(cè)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)(1)的主電流和用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻(ta1，...，tax)的電流傳感器(10)，其中在該開(kāi)關(guān)時(shí)刻主電流表明燒損接觸系統(tǒng)(2a)的接觸部閉合或斷開(kāi)；以及
信號(hào)檢測(cè)單元(4)，用于根據(jù)時(shí)間差((tax-trx)-(ta1-tr1))確定燒損接觸部(2a)的燒損狀態(tài)，其中在功率開(kāi)關(guān)(1)的開(kāi)關(guān)過(guò)程中確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程的參考時(shí)刻(tr1)和該開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)時(shí)刻(ta1)之間的初始時(shí)間差(ta1-tr1)，其中針對(duì)另一開(kāi)關(guān)過(guò)程確定該開(kāi)關(guān)過(guò)程的參考時(shí)刻(trx)和該開(kāi)關(guān)過(guò)程的開(kāi)關(guān)時(shí)刻(tax)之間的瞬時(shí)時(shí)間差(tax-trx)，并且其中由瞬時(shí)時(shí)間差(tax-trx)與初始時(shí)間差(ta1-tr1)的偏差確定燒損接觸部(2a)的燒損狀態(tài)，以及
其中功率開(kāi)關(guān)包括用于確定測(cè)量信號(hào)的信號(hào)檢測(cè)單元(4)，該測(cè)量信號(hào)表明燒損接觸部的燒損狀態(tài)；和用于顯示接觸部燒損的顯示單元(5)，其中信號(hào)檢測(cè)單元(4)具有計(jì)算裝置，用于將測(cè)量信號(hào)與報(bào)警區(qū)間(8a)或者無(wú)疑性區(qū)間(8b)關(guān)聯(lián)，并且其中顯示單元(5)具有用于將報(bào)警信號(hào)以光學(xué)方式和/或聲學(xué)方式輸出的裝置，
其特征在于，
計(jì)算裝置設(shè)計(jì)用于將測(cè)量信號(hào)與報(bào)警區(qū)間(8a)、無(wú)疑性區(qū)間(8b)或者位于其間的可疑區(qū)間關(guān)聯(lián)，并且顯示單元(5)設(shè)計(jì)用于借助三種不同的顏色輸出三級(jí)信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的功率開(kāi)關(guān)(1 )，其特征在于，功率開(kāi)關(guān)(1)包括被配置為用于檢測(cè)工作M中的至少一個(gè)的裝置， 所述工作^t是機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的溫度和/或觸發(fā)元件(13 )的供給電壓和/ 或能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的功率開(kāi)關(guān)(1 )，其特征在于，M驅(qū)動(dòng)裝置(11)是彈性存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)裝置，其中觸發(fā)元件(13 )用 于松開(kāi)彈性能量存儲(chǔ)器(14)的卡鎖或者用于打開(kāi)液壓閥，以便在接通或 關(guān)斷過(guò)程中將力傳遞的方向反轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
1或者2所述的功率開(kāi)關(guān)(1 )，其特征在于，功率 開(kāi)關(guān)(1) l良電機(jī)開(kāi)關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的功率開(kāi)關(guān)(1),其特征在于，功率開(kāi)關(guān)(1) ;U1電機(jī)開(kāi)關(guān)。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種功率開(kāi)關(guān)，其具有信號(hào)檢測(cè)單元，用于確定該功率開(kāi)關(guān)的電弧接觸部的狀態(tài)。此外，功率開(kāi)關(guān)包括計(jì)算裝置和顯示單元，以便將信號(hào)檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)區(qū)間并且隨后顯示電弧接觸部的實(shí)際狀態(tài)。該顯示單元具有用于以光學(xué)方式和/或聲學(xué)方式輸出的裝置。優(yōu)選地，該接觸部的狀態(tài)通過(guò)三種不同的顏色來(lái)指示。
文檔編號(hào)G01R31/327GKCN201302605SQ200790000067
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年6月26日
發(fā)明者盧卡斯·策恩德, 古澤克·克日什托夫, 托馬斯·舍內(nèi)曼, 米夏埃爾·施塔內(nèi)克, 魯本·福格爾桑 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan