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Val.uumschaltgerät mit einer Einrichtung zur Uberwachtzg der
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Schaltstücke Die Erfindung befaßt sich mit einem Vakuumschaltgerät,
das mit einer Einrichtung zur Überwachung der Abnutzung der Schaltstücke versehen
ist.
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Es ist bereits bekann, den Abbrand der Scha7tstücke von Vakuumschaltgefäßen
durch ein Koppelglied anzuzeigen, das eine Kontaktkraftfeder und zwei relativ zueinander
verschiebbare Teile aufweist (DT-OS 24 05 149). Diese mechanische Anzeige bringt
es mit sich, daß die Ablesung erschwert sein kann, weil sie stets an den Antriebsteilen
des Schaltgerätes angeordnet sein muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Uberwachungseinrichtung
zu schaffen, die freizügig an einer gut sichtbaren Stelle eines Schaltgerätes angebracht
werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist hierzu eine Zählschaltung vorgesehen, an die
eine dem über die Schaltstücke beim Abschalten fließenden Strom proportionale elektrische
Größe angelegt ist. Die Zählschaltung bzw. ihr Anzeigeteil lassen sich an jeder
geeigneten Stelle des Schaltgerätes anbringen, Weil zu ihrem Betrieb nur eine leicht
verlegbare elektrische Verbindung benötigt wird.
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Die Zählschaltung kann elektromechanisch oder elektronisch wirken.
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Besonders vorteilhaft ist es jedoch, als Zählschaltung eine elektrochemische
Anordnung nach Art eines Coulometers zu verwenden.
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In diesen Geräten befindet si.ch eine Quecksilbersäule, die durch
einen Elektrolyten unterbrochen ist. Je nach der über die Anordnung fließenden Strommenge
verschiebt sich der mit dem Elektrolyten gefüllte Zwischenraum entsprechend. der
Wanderungsrfchtung des Quecksilbers. Coulometer dieser Art sind an sich bekannt
(Zeitschrift "Elek-troni'", 1973, Heft 12, Seiten 445 bis 447) und dienen als Betriebszeitmesser
oder als Stromzeitintegratoren.
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Die dem Strom proportionale elektrische Größe kann der Spannwngsabfall
an einem Teil des Trägerbolzenc eines Vakuumschaltgefäßes sein. Es ist zwecl-mäßig,
hierfür einen außerhalb des Vakuums liegenden Teil eines Trägerbolzens zu wdhlen,
damit die elektrischen Anschlüsse ohne konstruktive Änderung des Vakuumschaltgefäßes
hergestellt werden können.
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Für d,e Überwachung des Abbrandes der Schaltstücke kommt es daran
an, die jeweils während der Abschaltvorgä.nge fließenden und daher mit einer Lichtbogenbildung
verbundenen Ströme zu erfassen. Hierzu kann In dem Stromkreis der Zählschaltung
ein in Alzhangigkeit von der Stellung des beweglichen Schaltstückes betätigbarer
Schalter angeordnet sein, der den Stromkreis der Zählschaltung bei der Trennung
der Schaltstücke schließt. Auf diese Weise werden die bei geschlossenen Schaltstücken
fließenden Ströme von der Erfassung ausgeschlossen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch die Anvendlmg eines Coulometers zur Bestimmung
der Abnutzung der Schaltstücke eines Vakuumschaltgefäßes.
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In den Fig. 2a, 2b und 2c bis 4a, 4b und 4c sind die Vorgänge bei
der Abschaltung eines Vakuumschaltgefäßes zu drei verschiedenen Zeitpunkten dargestellt.
Dabei zeigt jeweils die Teilfigur a die mechanische Stellung der Teile, während
die Teilfiguren b und c die elektrischen Vorgänge im Last- bzw. Zählstromkreis veranschaulichen.
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In der Fig. 1 ist schematisch ein Vakuumschaltgerät 1 dargestellt,
das ein Schaltgefäß 2 mit Schaltstücken 8 und 9 sowie eine Antriebsvorrichtung 3
umfaßt. Die Antriebsvorrichtung 3 wirkt in nicht näher dargestellter Weise auf den
Trägerbolzen 4 des beweglichen Schaltstückes 8 des Schaltgefäßes 2 ein. Beispielsweise
kann die Antriebsvorrichtung 3 mit Federkraft arbeiten und kann von Hand elektromagnetisch
oder elektromotorisch betätigbar sein. Ferner können der Antriebsvorrichtung 3 Auslöseorgane
zugeordnet sein, die in Abhängigkeit von den über das Schaltgefäß 2 und dessen Zuleitungen
5 und 6 fließenden Ströme wirken.
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In der Zuleitung 5 des Schaltgefäßes 2 befindet sich ein Meßwiderstand
7, der Jedoch kein. gesondertes Bauelement zu sein braucht, sondern z. B. durch
einen Teil des Trägerbolzens 4 des beweglichen Schaltstückes gebildet sein kann.
Ebenso kann ein bestimmter Abschnitt der Zuleitung 5 als Meßwiderstand benutzt werden.
Die an dem Meßrinerstand 7 anliegende Spannung wird über einen Schalter 10 und eine
Gleichrichterbrückenschaltung 11 einem Coulometer 12 zugeführt. Der Schalter 10
wird ebensoWwie das bewegliche Schaltstück des Schaltgefäßes 2 von der Antriebsvorrichtung
3 betätigt. Hierbei besteht eine Abhängigkeit derart, daß der Schalter 10 bei der
Trennung der Schaltstücke geschlossen wird und mindestens bis zur Beendigung des
Schaltvorganges geschlossen bleibt. Somit wird der gesamte Strom erfaßt, der während
eines Abschaltvorganges über die Schaltstücke fließt. Die diesem Strom proportionale
Spannung, die an dem Meßwiderstand 7 abgegriffen wird, gelangt dann über die Gleichrichterbrückenschaltung
11 und den Schalter 10 zu dem Coulometer 12. Dieses zeigt ein Stromzeitintegral
an, wobei durch die Gleichrichterbrückenschaltung 11 dafür gesorgt ist, daß die
Integration unabhängig davon erfolgt, ob der Schaltvorgang In einer positiven oder
einer negativen Halbwelle des Wechselstromes stattfindet.
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Weitere Einzelheiten des Zählvorganges sind aus den Fig. 2a, 2b und
2c bis 4a, 4b und 4c ersichtlich. In der Fig. 2a sind ein feststehendes Schaltstück
20 mit einem Trägerbolzen 21 und ein bewegliches Schaltstück 22 gezeigt, dessen
Trägerbolzen 23 unter
der Wirkung einer Kontaktkraftf eder 24 steht,
die sich mit ihrem anderen Er;de an einer Antriebsstange 25 abstützt. Diese umgreift
mit Mitnehmern 26 das Ende des Trägerbolzens 23 derart, daß bei der Aufwärtsbewegung
der Antriebs stange 25 die Mitnehmer 26 nacheinem gewissen Leerhub an einem entsprechenden
Anschlag 27 des Trägerbolzens 23 angreifen und die Trennung der Schaltstücke 20
und 22 bewirken.
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Als Meßwiderstand dient ein Teil des Trägerbolzens 23, wie in der
Fig. 2a durch das in den Trägerbolzen eingezeichnete Symbol eines Widerstandes angedeutet
ist. Die an diesem abgreifbare Spannung wird über einen Schalter 30 einer Zählschaltung
31 zugefiihrt. Der Schalter 30 besitzt eine in Richtung der geschlossenen Stellung
wirkende Federspannung.
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Mit der Antriebsstange 25 ist ein weiterer Mitnehmer 32 verbunden,
der mit dem Schalter 30 zusammenwirkt. In der in Fig. 2a gezeigten Stellung, in
der die Schaltstücke 20 und 22 geschlossen sind und diese hunter der Wirkung der
Kontaktkraftf eder 24 stehen, ist der Schalter 30 durch den Mitnehmer 32 geöffnet.
Es sei angel nommen, daß ausgehend von der gezeigten Stellung die Ausschaltbewegung
beginnt. Dieser Zeitpunkt ist in der Fig. 2b, die den Verlauf des Stromes 1p über
die Zuleitungen 5 und 6 und damit auch über die Schaltstücke 20 und 22 darstellt,
mit t1 bezeiclmet Über die Zählschaltung 31 fließt noch kein Strom i2, da der Schalter
30 noch geöffnet ist, wie die Fig. 2c zeigt.
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In der Fig. Da hat die Antriebsstange 25 die Stellung erreicht, in
der ihre Mitnehmer 26 an dem Anschlag 27 des Trägerbolzens 23 aufsetzen. In dieser
Stellung ist der Schalter 30 geschlossen, so daß nem der an dem Widerstand, d. h.
dem Trägerbolzen 23, entstehende Spannungsabfall der Zählschaltung 31 zugeführt
wirdv Dieser Augenblick ist in der Fig. 3b mit t2 bezeichnet. Aus der Fig. 3c ist
erkennbar, daß in der Zählschaltung 31 der Strom i auf einen dem gerade vorhandenen
Scheitelwert proportionalen Wert springt.
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In der Fig. 4a hat die Antriebsstange 25 ihre EndstelLung erreicht.
Dementsprechend sind die Schaltstücke 20 und 22 voneinander getrennt,und der Schalter
30 ist weiterhin geschlossen.
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Nimmt man an, daß der S-trom 1p bis zum natürlichen Nulldurchgang
der Halbwelle des Wechseistromes bestanden hat, so ist ein entsprechender proportionaler
Strom z über die Zählschaltung 31 geflossen (Fig 4c). Die Zählschaltung erfaßt daher
die für die Abnutzung der Schaltstücke 20 und 22 wesentliche Größe, nämlich das
die Schaltstücke beanspruchende Stromzeitintegral. Anhand von Versuchen lassen sich
Erfahrenswerte angeben, welches Strom zeitintegral bestimmte Schaltgefäße bzw. Schaltstücke
ertragen, ohne ihre Schaltfähigkeit einzubüßen. Dementsprechend kann die Zählschaltung
bzw. ihr Anzeigeteil mit einer Markierung versehen werden, die der voraussichtlichen
Lebensdauer der Schaltgefäße entspricht.
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4 Ansprüche 4 Figuren
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