EP1218902B1 - Verfahren zur vergleichmässigung von gesamtabbränden eines elektromagnetischen schaltgeräts und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches schaltgerät - Google Patents

Verfahren zur vergleichmässigung von gesamtabbränden eines elektromagnetischen schaltgeräts und hiermit korrespondierendes elektromagnetisches schaltgerät Download PDF

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EP1218902B1
EP1218902B1 EP00982978A EP00982978A EP1218902B1 EP 1218902 B1 EP1218902 B1 EP 1218902B1 EP 00982978 A EP00982978 A EP 00982978A EP 00982978 A EP00982978 A EP 00982978A EP 1218902 B1 EP1218902 B1 EP 1218902B1
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EP
European Patent Office
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contact
phase
erosion
overall erosion
switching
Prior art date
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EP00982978A
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English (en)
French (fr)
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EP1218902A1 (de
Inventor
Norbert Elsner
Gerd Griepentrog
Reinhard Herbst
Reinhard Maier
Norbert Mitlmeier
Diethard Runggaldier
Christian Schreckinger
Bernhard Streich
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H9/563—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for multipolar switches, e.g. different timing for different phases, selecting phase with first zero-crossing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/0062—Testing or measuring non-electrical properties of switches, e.g. contact velocity

Definitions

  • the present invention relates to a method for equalization Intelabbrvolutionen a contact arrangement of a electromagnetic switching device, in particular a Contactor, with several contacts as well as a corresponding one electromagnetic switching device.
  • Electromagnetically actuated switching devices ie contactors and Relay
  • have a burn-up per switching operation below Called Wegabbrand.
  • multipole switchgear whose main contacts switch a three-phase system, in Often practice a different wear of their contacts on. This leads to a failure of the switching device, as well and one of the contacts becomes inoperative. This represents a significant limitation on the life of the Switching device. Because the other contacts would be often still functional for quite some time.
  • This phenomenon arises in that the contacts subjected to erosion to statistically not equally distributed times with respect to the switched switched phases.
  • causes of the synchronization effect On the one hand, a network-synchronous control or the intrinsic behavior of the switching device drive be (so-called car synchronization). Also mechanical Tolerances of the switching device can such a synchronization cause.
  • the object of the present invention is an operating method for electromagnetic switching device as well as a Corresponding electromagnetic switching device to provide, where always a uniform Burning the contacts is guaranteed.
  • the task is solved for the operating method by that determines the respective Intelabbrand for each contact is that the Intelabbrixe a drive circuit supplied and that the contact arrangement of the drive circuit depending on the calculated (accumulated) Monabbrixen is operated so that the total burns the contacts are approximated to each other.
  • the total erosion of a contact is the sum of the Wennabbrixe this contact.
  • the approximation of the total erosion of the contacts can be, for example be achieved in that the drive circuit one in a predetermined phase relationship to one of the three Phases of a three-phase system standing reference signal and a Control command to be supplied, that the contact arrangement of the drive circuit when supplying the drive command with a switching delay with respect to the reference signal is actuated and that the switching delay from the drive circuit is determined.
  • the method for approaching the total burn-up is special simple, if the drive circuit is in contact with the largest Monabbrand determined and the drive circuit the Switching delay determined in such a way that the Wennabbrand of Contact with the largest total erosion is minimized.
  • This functionality can then be stored in a memory table be so that given a total erosion by simple Addressing the memory table (look up) a suitable Switching delay can be determined.
  • the switching delay maintained after a redetermination of the switching delay will be until the difference between the largest total burnup and the smallest total erosion reaches a threshold or exceeds.
  • the total erosion of the contacts during the normal operation is that the contact arrangement of a movable contact carrier is actuated that when opening the contact arrangement, a reference time is detected, to which the contact carrier a reference position assumes that contact times are detected, to which the contacts open, and that from the differences of the Contact times with the reference time the total burnings be determined.
  • 1 is an electromagnetic switching device 1 as Contactor 1 is formed. It has a contact arrangement 2 with three contacts 3 - 5 on. About the contacts 3 - 5 is a Three-phase load 6 on three phases L1 - L3 of a three-phase system can be coupled or decoupled from the three phases L1-L3, when the switching device 1 is operated.
  • the contact arrangement 2 ie the opening or closing of the contacts 3 - 5, occur at the contacts 3 - 5 per switching operation Wennabbrixe on.
  • the three-phase network has, in addition to the three phases L1, L2, L3 a neutral conductor N on. 2 shows the voltage curves the phases L1 - L3 opposite the neutral conductor N over the Time t.
  • the phases L1 - L3 relative to each other a phase shift ⁇ of ⁇ 120 ° electrically.
  • the phase L2 to Phase L1 and phase L1 to phase L3 is + 120 ° electrical.
  • the contact arrangement 2 is shown in FIG 3 by means of a movable Contact carrier 7 actuated.
  • the contact carrier 7 is on an anchor 8 attached, the of an iron core 9 of a coil 10 is attracted when the coil 10 is energized becomes.
  • the contact carrier 7 becomes so shifted that the armature 8 indicated by dashed lines in Figure 3 Takes position.
  • the non-actuated state of the Contact carrier 7 by a return spring 11 in the shown Position held. In this position, the contacts 3 - 5 open.
  • the contact 3 a contact bridge 3 'and a Counter contact 3 "on.
  • the mating contact 3" is rigidly arranged.
  • the contact bridge 3 ' is movable with the Contact carrier 7 connected. This is shown in FIG 3 by the arrows at the contacts 3 - 5 indicated.
  • the contact bridge 3 ' is by means of a compression spring 11' spring-loaded.
  • the compression spring 11 ' has a considerable greater spring constant than the return spring 11. by virtue of the compression spring 11 'is the contact force with the the contact bridge 3 'with the contact closed 3 on the mating contact 3 ", essentially determined, and is particular regardless of total erosion G1 - G3, attached to the contacts 3 - 5 occur.
  • the armature When opening the contact arrangement 2, the armature first loosens 8 from the iron core 9. Then open the contacts 3 - 5. If the contacts 3 - 5 open, arises at each of the contacts 3 - 5 is a characteristic voltage pulse from contact timers 14 - 16 is detected. The detection of these voltage pulses defines contact times t1 - t3. The contact times t1 - t3 are thus determined by the opening of the contacts 3 - 5. In contrast to the contact force, which is essentially regardless of the total erosion G1 - G3 is, stand the Contact times t1 - t3 in a functional context to the total erosion G1 - G3. The contact times t1 - t3 are therefore transmitted to a Rescueabbrand adminsscrien 13.
  • the total burn-up detecting circuit 13 forms the differences the contact times t1 - t3 with the reference time t0. From these differences, the Intelabbrandangesscrien determined 13 the total burnings G1 - G3. Regarding details the Intelabbrandu is on the state of Technique according to DE 44 27 006 A1, DE 196 03 310 A1 and DE 196 03 319 A1.
  • the total burnup G1 - G3 will be a drive circuit 17 supplied with the Intelabbrand.ssciens 13 communicatively connected.
  • the reference signal generator 18 is with two of the phases L1 - L3 or one of the phases L1 - L3 and the neutral conductor N connected. He can therefore form a potential difference and determine therefrom a reference signal B which it supplies to the drive circuit 17 feeds.
  • the reference signal B is then in one predetermined phase reference to the three phases L1 - L3.
  • the reference signal generator 18 may change every sign change or any potential change from minus to plus the potential difference detected by him a reference signal B submit.
  • the drive circuit 17 is shown in FIG 5 in a step 19th a drive command S supplied.
  • the feeding of the control command S causes in a step 20, first an increment of a counter Z. Then it is waited in a step 21, until the next reference signal B from the reference signal generator 18th is transmitted.
  • the expiration of a switching delay T waited.
  • the contact arrangement 2 operated.
  • the Switching delay T recalculated.
  • the switching delay T is thereby controlled by the drive circuit 17 as a function of determines the total erosion G1 - G3 supplied to it in such a way that that the Automatabbrixe G1 - G3 of the contacts 3 - 5 each other be approximated.
  • the determination of the (new) switching delay T takes place in such a way that tested according to FIG. 6, first in a step 25 is, whether the counter Z reaches a minimum count Z0 Has.
  • the minimum counter Z0 is typically between 1 000 and 10,000, z. For example, at 3,000 to 5,000. Only if the meter reading Z exceeds the minimum count Z0, there is a Redefinition of the switching delay T. Otherwise, the Redetermination of the switching delay T from a blocking device 26 locked. The switching delay T becomes in this case So keep it.
  • a new determination of the switching delay T done is, then in a step 27, the Automatabbrixe G1 G3 of the contacts 3 - 5 from the total erosion detection device 13 queried. Then it is checked in a step 28, whether compared to the last determination of the switching delay T is the ratio of the total G1 - G3 erosion relative has changed to each other. If not, the others will Redetermination of the switching delay T aborted. thereupon is queried in a step 29, whether the difference between the largest overall erosion (eg G1) and the smallest total erosion (eg G3) reaches a threshold value S 'or exceeds.
  • the threshold value S ' is chosen such that it is well above the accuracy limit. For example the threshold value S 'can be 10 times the accuracy limit be. Only when the threshold value S 'is reached or is exceeded, the locking device 26 gives the others Redetermination of the switching delay T free. Otherwise it will the redetermination of the switching delay T from the blocking device 26 locked.
  • step 30 the contact with the largest Total erosion determined, z. B. the contact 3.
  • step 31 the switching delay T from the driving circuit 17 so determined that the Wennabbrand the contact with the largest total erosion, here the contact 3, is minimized.
  • the counter Z is set to zero.
  • the easiest way is to redetermine the switching delay T, when the drive circuit 17 assigned a memory table 33 is that taken the new switching delay T directly can be.
  • the content of the memory table 33 can in particular have been determined on the basis of series of tests in which the Wennabbrand the individual contacts 3 - 5 as a function of the moment of switching has been determined. If appropriate Storage of the test results is then given total erosion G1 - G3 by simply addressing the memory table 33 (look up) a suitable new switching delay T determinable.
  • a step 34 the contact with the average total erosion determined, z. B. the contact 4.
  • the Contact with the largest total erosion, here the contact 3 couples a first phase, here the phase L1, to the three-phase load 6 on or from her.
  • Contact with the middle Total burnup, here the contact 4 couples a second phase, here the phase L2, to the three-phase load 6 on or from her.
  • the second phase L2 has one with respect to the first phase L1 Phase offset ⁇ on.
  • This phase offset ⁇ is in one Step 35 determined.
  • the new switching delay T then becomes determined that the previous switching delay T in a step 36 is increased by the phase offset ⁇ .
  • the three-phase network is as clockwise Three-phase network formed, d. H. the phase L3 rushes the phase L2 and that of the phase L1 by 120 ° electrically after.
  • the drive circuit 17 is the total burnup detection circuit 13, the locking device 26, the memory table 33 and the counter Z shown as separate components. But you can also use a single microchip be integrated.
  • the operating method according to the invention is in principle both when coupling as well as when uncoupling the phases L1 - L3 applicable. But at least it is applied when coupling.
  • FIG 8 shows an exemplary result of the invention Operating method. To the right is in FIG 8 in relative Units the number of switching commands S applied, upwards the total erosion G1 - G3 of the contacts 3 - 5. As clearly it can be seen that the total burnup G1 - G3 almost increases evenly for all contacts 3 - 5 on. The life of the Contact arrangement 2 and thus of the switching device 1 in total is thus increased significantly.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergleichmäßigung von Gesamtabbränden einer Kontaktanordnung eines elektromagnetischen Schaltgeräts, insbesondere eines Schützes, mit mehreren Kontakten sowie ein hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät.
Derartige Verfahren und die korrespondierenden Schaltgeräte sind z. B. aus der DE 44 34 074 A1 und der US-A-5 440 180 bekannt.
Elektromagnetisch betätigte Schaltgeräte, also Schütze und Relais, weisen pro Schaltvorgang einen Abbrand auf, nachfolgend Schaltabbrand genannt. Dabei weisen mehrpolige Schaltgeräte, deren Hauptkontakte ein Drehstromsystem schalten, in der Praxis häufig eine unterschiedliche Abnutzung ihrer Kontakte auf. Dies führt zu einem Ausfall des Schaltgeräts, sowie sowie einer der Kontakte funktionsunfähig wird. Dies stellt eine erhebliche Einschränkung der Lebensdauer des Schaltgeräts dar. Denn die anderen Kontakte wären oftmals durchaus noch geraume Zeit funktionsfähig.
Diese als Synchronisationseffekt bezeichnete Erscheinung entsteht dadurch, daß die dem Abbrand unterworfenen Kontakte zu statistisch nicht gleichverteilten Zeitpunkten bezüglich der geschalteten Phasen geschaltet werden. Ursachen für den Synchronisationseffekt können einerseits eine netzsynchrone Ansteuerung oder aber das Eigenverhalten des Schaltgerätantriebs (sogenannte Autosynchronisation) sein. Auch mechanische Toleranzen des Schaltgeräts können eine derartige Synchronisation bewirken.
Zur Verminderung der Autosynchronisation können gleichstromgespeiste Antriebssysteme bzw. elektronisch geregelte Antriebssysteme für das Schaltgerät eingesetzt werden. Ferner wird in "Schaltsynchronisationseffekt bei AC-betätigten Schützen" (G. Griepentrog in VDE-Fachbericht 51, 14. Kontaktseminar, 24. - 26. 09.1997 in Karlsruhe) vorgeschlagen, die Antriebseinheit des Schaltgeräts, also die Antriebsspule, mit einer Kapazität zu beschalten. Fremdsynchronisationsvorgänge können dadurch jedoch nicht vermieden werden.
Im eingangs genannten Stand der Technik wird vorgeschlagen, die Schaltbefehle so zu verzögern, daß eine gleichmäßige Verteilung der Schaltwinkel erzeugt wird. Wenn jedoch mechanische Toleranzen vorhanden sind, ist auch dieses Verfahren nicht in der Lage, einen gleichmäßigen Abbrand aller Kontakte zu gewährleisten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Betriebsverfahren für elektromagnetisches Schaltgerät sowie ein hiermit korrespondierendes elektromagnetisches Schaltgerät zur Verfügung zu stellen, bei denen stets ein gleichmäßiger Abbrand der Kontakte gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird für das Betriebsverfahren dadurch gelöst, daß für jeden Kontakt der jeweilige Gesamtabbrand ermittelt wird, daß die Gesamtabbrände einer Ansteuerschaltung zugeführt werden und daß die Kontaktanordnung von der Ansteuerschaltung in Abhängigkeit von den ermittelten (kumulierten) Gesamtabbränden derart betätigt wird, daß die Gesamtabbrände der Kontakte einander angenähert werden.
Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe für das elektromagnetische Schaltgerät dadurch gelöst, daß es eine Gesamtabbrandermittlungsschaltung aufweist, mittels derer für jeden Kontakt der jeweilige Gesamtabbrand ermittelbar ist, daß die Gesamtabbrandermittlungsschaltung mit einer Ansteuerschaltung kommunikativ verbunden ist und daß die Kontaktanordnung von der Ansteuerschaltung in Abhängigkeit von den ermittelten Gesamtabbränden derart betätigbar ist, daß die Gesamtabbrände der Kontakte nivelliert werden.
Der Gesamtabbrand eines Kontakts ist dabei die Summe der Schaltabbrände dieses Kontakts.
Verfahren zur Ermittlung der Gesamtabbrände sind z. B. in der DE 44 27 006 A1, der DE 196 03 310 A1 und der DE 196 03 319 A1 beschrieben.
Die Annäherung der Gesamtabbrände der Kontakte kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Ansteuerschaltung ein in einem vorbestimmten Phasenbezug zu einer der drei Phasen eines Drehstromnetzes stehendes Bezugssignal und ein Ansteuerbefehl zugeführt werden, daß die Kontaktanordnung von der Ansteuerschaltung beim Zuführen des Ansteuerbefehls mit einer Schaltverzögerung bezüglich des Bezugssignals betätigt wird und daß die Schaltverzögerung von der Ansteuerschaltung bestimmt wird.
Das Verfahren zum Annähern der Gesamtabbrände ist besonders einfach, wenn die Ansteuerschaltung den Kontakt mit dem größten Gesamtabbrand ermittelt und die Ansteuerschaltung die Schaltverzögerung derart bestimmt, daß der Schaltabbrand des Kontakts mit dem größten Gesamtabbrand minimiert wird.
In diesem Fall findet also eine Regelung derart statt, daß der momentan am stärksten vom Gesamtabbrand betroffene Kontakt durch Verlagerung des Schaltwinkels entlastet wird, bis ein anderer Kontakt den momentan stärksten Gesamtabbrand aufweist. Hierdurch stellt sich zwangsläufig ein gleichmäßiger Gesamtabbrand an allen drei Kontakten ein.
Es ist möglich, bei bestimmten Schaltgerätetypen vorab Testreihen vorzunehmen und dadurch den Schaltabbrand der einzelnen Kontakte als Funktion des Schaltaugenblicks zu ermitteln.
Diese Funktionalität kann dann in einer Speichertabelle hinterlegt werden, so daß bei gegebenem Gesamtabbrand durch einfaches Adressieren der Speichertabelle (look up) eine geeignete Schaltverzögerung bestimmbar ist.
Noch besser ist es aber, wenn der Kontakt mit dem größten Gesamtabbrand eine erste und der Kontakt mit dem mittleren Gesamtabbrand eine zweite Phase an eine Drehstromlast an- bzw. von der Drehstromlast abkoppelt, die zweite Phase bezüglich der ersten Phase einen Phasenversatz aufweist und die Schaltverzögerung um den Phasenversatz erhöht wird.
Denn in diesem Fall ist keine Vorabkenntnis des Schaltgeräteverhaltens, insbesondere der Schaltabbrände, erforderlich. Es müssen also keine Testreihen vorgenommen werden. Das Verfahren ist auf alle Schütztypen anwendbar und adaptiert sich selbst.
Wenn die Schaltverzögerung nach einer Neubestimmung der Schaltverzögerung für eine vorbestimmte Anzahl von Ansteuerbefehlen beibehalten wird, arbeitet das Betriebsverfahren besonders zuverlässig und stabil.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß die Schaltverzögerung nach einer Neubestimmung der Schaltverzögerung beibehalten wird, bis die Differenz zwischen dem größten Gesamtabbrand und dem kleinsten Gesamtabbrand einen Schwellwert erreicht bzw. übersteigt.
Eine Möglichkeit, die Gesamtabbrände der Kontakte während des normalen Betriebs zu bestimmen, besteht beispielsweise darin, daß die Kontaktanordnung von einem bewegbaren Kontaktträger betätigt wird, daß beim Öffnen der Kontaktanordnung ein Referenzzeitpunkt erfaßt wird, zu dem der Kontaktträger eine Referenzposition einnimmt, daß Kontaktzeitpunkte erfaßt werden, zu denen die Kontakte öffnen, und daß aus den Differenzen der Kontaktzeitpunkte mit dem Referenzzeitpunkt die Gesamtabbrände ermittelt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
FIG 1
eine Lastschaltung mit einem elektromechanischen Schaltgerät,
FIG 2
ein Phasendiagramm,
FIG 3
einen Teil des elektromagnetischen Schaltgeräts von FIG 1,
FIG 4
einen Kontakt,
FIG 5
ein Flußdiagramm,
FIG 6
einen Ausschnitt von FIG 5,
FIG 7
einen Ausschnitt von FIG 6 und
FIG 8
einen Gesamtabbrandverlauf.
Gemäß FIG 1 ist ein elektromagnetisches Schaltgerät 1 als Schütz 1 ausgebildet. Es weist eine Kontaktanordnung 2 mit drei Kontakten 3 - 5 auf. Über die Kontakte 3 - 5 ist eine Drehstromlast 6 an drei Phasen L1 - L3 eines Drehstromnetzes ankoppelbar bzw. von den drei Phasen L1 - L3 abkoppelbar, wenn das Schaltgerät 1 betätigt wird. Beim Betätigen der Kontaktanordnung 2, also dem Öffnen bzw. Schließen der Kontakte 3 - 5, treten an den Kontakten 3 - 5 pro Schaltvorgang Schaltabbrände auf.
Das Drehstromnetz weist außer den drei Phasen L1, L2, L3 noch einen Neutralleiter N auf. FIG 2 zeigt die Spannungsverläufe der Phasen L1 - L3 gegenüber dem Neutralleiter N über der Zeit t. Gemäß FIG 2 weisen die Phasen L1 - L3 relativ zueinander einen Phasenversatz ϕ von ±120° elektrisch auf. Der Phasenversatz ϕ der Phase L3 zur Phase L2, der Phase L2 zur Phase L1 und der Phase L1 zur Phase L3 beträgt +120° elektrisch. Der Phasenversatz ϕ der Phase L3 zur Phase L1, der Phase L1 zur Phase L2 und der Phase L2 zur Phase L3 beträgt -120° oder +240° elektrisch. Da die Phasen L1 - L3 nur modulo 360° elektrisch bestimmt sind, ist der Phasenversatz ϕ der Phase L3 zur Phase L1, der Phase L1 zur Phase L2 und der Phase L2 zur Phase L3 auch als +240° elektrisch ausdrückbar.
Die Kontaktanordnung 2 wird gemäß FIG 3 mittels eines bewegbaren Kontaktträgers 7 betätigt. Der Kontaktträger 7 ist an einem Anker 8 befestigt, der von einem Eisenkern 9 einer Spule 10 angezogen wird, wenn die Spule 10 mit einem Strom beaufschlagt wird. In diesem Fall wird der Kontaktträger 7 so verschoben, daß der Anker 8 die in FIG 3 gestrichelt angedeutete Position einnimmt. Im nicht betätigten Zustand wird der Kontaktträger 7 durch eine Rückstellfeder 11 in der gezeigten Position gehalten. In dieser Position sind die Kontakte 3 - 5 offen.
Die Kontakte 3 - 5 sind gleich ausgebildet. Nachfolgend wird daher in Verbindung mit FIG 4 nur der Kontakt 3 näher beschrieben. Das zum Kontakt 3 Gesagte ist aber analog auch für die Kontakte 4 und 5 gültig.
Gemäß FIG 4 weist der Kontakt 3 eine Kontaktbrücke 3' und einen Gegenkontakt 3" auf. Der Gegenkontakt 3" ist starr angeordnet. Die Kontaktbrücke 3' hingegen ist beweglich mit dem Kontaktträger 7 verbunden. Dies ist in FIG 3 durch die Pfeile bei den Kontakten 3 - 5 angedeutet.
Die Kontaktbrücke 3' ist mittels einer Durchdruckfeder 11' federbelastet. Die Durchdruckfeder 11' weist eine erheblich größere Federkonstante als die Rückstellfeder 11 auf. Aufgrund der Durchdruckfeder 11' ist die Kontaktkraft, mit der die Kontaktbrücke 3' bei geschlossenem Kontakt 3 am Gegenkontakt 3" anliegt, im wesentlichen bestimmt. Sie ist insbesondere unabhängig von Gesamtabbränden G1 - G3, die an den Kontakten 3 - 5 auftreten.
Beim Öffnen der Kontaktanordnung 2 löst sich zunächst der Anker 8 vom Eisenkern 9. Danach öffnen die Kontakte 3 - 5. Wenn die Kontakte 3 - 5 öffnen, entsteht an jedem der Kontakte 3 - 5 ein charakteristischer Spannungspuls, der von Kontaktzeitgebern 14 - 16 erfaßt wird. Das Erfassen dieser Spannungspulse definiert Kontaktzeitpunkte t1 - t3. Die Kontaktzeitpunkte t1 - t3 sind also durch das Öffnen der Kontakte 3 - 5 bestimmt. Im Gegensatz zur Kontaktkraft, die im wesentlichen unabhängig von den Gesamtabbränden G1 - G3 ist, stehen die Kontaktzeitpunkte t1 - t3 in einem funktionalen Zusammenhang zu den Gesamtabbränden G1 - G3. Die Kontaktzeitpunkte t1 - t3 werden daher einer Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13 übermittelt.
Wenn sich der Anker 8 vom Eisenkern 9 löst, erzeugt dies in der Spule 10 ebenfalls einen Spannungspuls, der mittels eines Referenzzeitgebers 12 erfaßt wird und ebenfalls der Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13 übermittelt wird. Das Erfassen des Spannungspulses definiert einen Referenzzeitpunkt t0. Der Referenzzeitpunkt t0 ist also durch das Lösen des Ankers 8 vom Eisenkern 9 bestimmt, die Referenzposition durch die zum Referenzzeitpunkt t0 eingenommene Position des Kontaktträgers 7.
Die Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13 bildet die Differenzen der Kontaktzeitpunkte t1 - t3 mit dem Referenzzeitpunkt t0. Aus diesen Differenzen ermittelt die Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13 die Gesamtabbrände G1 - G3. Bezüglich Details der Gesamtabbrandermittlung wird auf den Stand der Technik gemäß der DE 44 27 006 A1, der DE 196 03 310 A1 und der DE 196 03 319 A1 verwiesen.
Es wird also für jeden Kontakt 3 - 5 ein eigener Gesamtabbrand G1 - G3 ermittelt. Die Gesamtabbrände G1 - G3 werden einer Ansteuerschaltung 17 zugeführt, die mit der Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13 kommunikativ verbunden ist.
Mit der Ansteuerschaltung 17 ist ferner ein Bezugssignalgeber 18 verbunden. Der Bezugssignalgeber 18 ist mit zwei der Phasen L1 - L3 oder einer der Phasen L1 - L3 und dem Neutralleiter N verbunden. Er kann daher eine Potentialdifferenz bilden und daraus ein Bezugssignal B ermitteln, das er der Ansteuerschaltung 17 zuführt. Das Bezugssignal B steht dann in einem vorbestimmten Phasenbezug zu den drei Phasen L1 - L3. Beispielsweise kann der Bezugssignalgeber 18 bei jedem Vorzeichenwechsel oder jedem Potentialwechsel von minus nach plus der von ihm erfaßten Potentialdifferenz ein Bezugssignal B abgeben.
Der Ansteuerschaltung 17 wird gemäß FIG 5 in einem Schritt 19 ein Ansteuerbefehl S zugeführt. Das Zuführen des Ansteuerbefehls S bewirkt in einem Schritt 20 zunächst ein Inkrementieren eines Zählers Z. Sodann wird in einem Schritt 21 abgewartet, bis das nächste Bezugssignal B vom Bezugssignalgeber 18 übermittelt wird. Nach dem Empfang des Bezugssignals B wird in einem Schritt 22 der Ablauf einer Schaltverzögerung T abgewartet. Sodann wird in einem Schritt 23 die Kontaktanordnung 2 betätigt. Schließlich wird in einem Schritt 24 die Schaltverzögerung T neu berechnet. Die Schaltverzögerung T wird dabei von der Ansteuerschaltung 17 in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Gesamtabbränden G1 - G3 derart bestimmt, daß die Gesamtabbrände G1 - G3 der Kontakte 3 - 5 einander angenähert werden.
Die Ermittlung der (neuen) Schaltverzögerung T erfolgt derart, daß gemäß FIG 6 zunächst in einem Schritt 25 geprüft wird, ob der Zähler Z einen Mindestzählerstand Z0 erreicht hat. Der Mindestzählerstand Z0 liegt typisch zwischen 1 000 und 10 000, z. B. bei 3 000 bis 5 000. Nur wenn der Zählerstand Z den Mindestzählerstand Z0 überschreitet, erfolgt eine Neubestimmung der Schaltverzögerung T. Ansonsten wird die Neubestimmung der Schaltverzögerung T von einer Sperreinrichtung 26 gesperrt. Die Schaltverzögerung T wird in diesem Fall also beibehalten.
Wenn eine Neubestimmung der Schaltverzögerung T erfolgen soll, werden sodann in einem Schritt 27 die Gesamtabbrände G1 - G3 der Kontakte 3 - 5 von der Gesamtabbrandermittlungseinrichtung 13 abgefragt. Sodann wird in einem Schritt 28 überprüft, ob sich gegenüber der letzten Ermittlung der Schaltverzögerung T das Verhältnis der Gesamtabbrände G1 - G3 relativ zueinander geändert hat. Wenn nicht, wird die weitere Neubestimmung der Schaltverzögerung T abgebrochen. Sodann wird in einem Schritt 29 abgefragt, ob die Differenz zwischen dem größten Gesamtabbrand (z. B. G1) und dem kleinsten Gesamtabbrand (z. B. G3) einen Schwellwert S' erreicht bzw. übersteigt. Der Schwellwert S' ist dabei derart gewählt, daß er deutlich über der Meßgenauigkeitsgrenze liegt. Beispielsweise kann der Schwellwert S' das 10fache der Meßgenauigkeitsgrenze sein. Nur wenn der Schwellwert S' erreicht bzw. überschritten wird, gibt die Sperreinrichtung 26 die weitere Neubestimmung der Schaltverzögerung T frei. Ansonsten wird die Neubestimmung der Schaltverzögerung T von der Sperreinrichtung 26 gesperrt.
Sodann wird in einem Schritt 30 der Kontakt mit dem größten Gesamtabbrand ermittelt, z. B. der Kontakt 3. Schließlich wird in einem Schritt 31 die Schaltverzögerung T von der Ansteuerschaltung 17 derart neu bestimmt, daß der Schaltabbrand des Kontakts mit dem größten Gesamtabbrand, hier des Kontakts 3, minimiert wird. Zuletzt wird in einem Schritt 32 der Zähler Z auf den Wert Null gesetzt.
Am einfachsten ist die Neubestimmung der Schaltverzögerung T, wenn der Ansteuerschaltung 17 eine Speichertabelle 33 zugeordnet ist, der die neue Schaltverzögerung T direkt entnommen werden kann. Der Inhalt der Speichertabelle 33 kann insbesondere aufgrund von Testreihen ermittelt worden sein, bei denen der Schaltabbrand der einzelnen Kontakte 3 - 5 als Funktion des Schaltaugenblicks ermittelt worden ist. Bei geeigneter Abspeicherung der Testergebnisse ist dann bei gegebenen Gesamtabbränden G1 - G3 durch einfaches Adressieren der Speichertabelle 33 (look up) eine geeignete neue Schaltverzögerung T bestimmbar.
Zuverlässiger ist es aber, wenn die neue Schaltverzögerung T nach dem Verfahren gemäß FIG 7 bestimmt wird.
Gemäß FIG 7 wird in einem Schritt 34 der Kontakt mit dem mittleren Gesamtabbrand ermittelt, z. B. der Kontakt 4. Der Kontakt mit dem größten Gesamtabbrand, hier der Kontakt 3, koppelt eine erste Phase, hier die Phase L1, an die Drehstromlast 6 an bzw. von ihr ab. Der Kontakt mit dem mittleren Gesamtabbrand, hier der Kontakt 4, koppelt eine zweite Phase, hier die Phase L2, an die Drehstromlast 6 an bzw. von ihr ab. Die zweite Phase L2 weist bezüglich der ersten Phase L1 einen Phasenversatz ϕ auf. Dieser Phasenversatz ϕ wird in einem Schritt 35 ermittelt. Die neue Schaltverzögerung T wird dann dadurch ermittelt, daß die bisherige Schaltverzögerung T in einem Schritt 36 um den Phasenversatz ϕ erhöht wird.
Gemäß Ausführungsbeispiel ist das Drehstromnetz als rechtsdrehendes Drehstromnetz ausgebildet, d. h. die Phase L3 eilt der Phase L2 und diese der Phase L1 um 120° elektrisch nach. In diesem Fall wird bei den Reihenfolgen größter/mittlerer/kleinster Gesamtabbrand an den Kontakten 3/4/5, 4/5/3 und 5/3/4 die Schaltverzögerung T um 120° elektrisch erhöht. Bei den Reihenfolgen 5/4/3, 4/3/5 und 3/5/4 wird die Schaltverzögerung T um 240° elektrisch erhöht.
Wenn umgekehrt das Drehstromnetz als linksdrehendes Drehstromnetz ausgebildet wäre, eilte die Phase L1 der Phase L2 und diese der Phase L3 um 120° elektrisch nach. In diesem Fall würde bei den Reihenfolgen größter/mittlerer/kleinster Gesamtabbrand an den Kontakten 5/4/3, 4/3/5 und 3/5/4 die Schaltverzögerung T um 120° elektrisch erhöht. Bei den Reihenfolgen 3/4/5, 4/5/3 und 5/3/4 würde die Schaltverzögerung T um 240° elektrisch erhöht.
Aufgrund der Erhöhung der Schaltverzögerung T ist es möglich, daß diese nunmehr größer als eine Periode T' (siehe FIG 2) des Drehstromnetzes ist. Dies wird in einem Schritt 37 überprüft. Gegebenenfalls wird dann in einem Schritt 38 die neue Schaltverzögerung T um eine Periode T' des Drehstromnetzes erniedrigt.
Durch das Erhöhen der Schaltverzögerung T um den Phasenversatz ϕ findet ein zyklisches Vertauschen der Schaltabbrände der Kontakte 3 - 5 statt. Bei nachfolgenden Schaltvorgängen wird nunmehr der Kontakt mit dem zuvor größten Gesamtabbrand dem geringsten Schaltabbrand unterworfen, der mit dem zuvor mittleren Gesamtabbrand dem größten Schaltabbrand und der mit dem zuvor kleinsten Gesamtabbrand dem mittleren Schaltabbrand.
Gemäß FIG 1 sind die Ansteuerschaltung 17, die Gesamtabbrandermittlungsschaltung 13, die Sperreinrichtung 26, die Speichertabelle 33 und der Zähler Z als separate Komponenten dargestellt. Sie können aber auch in einem einzigen Mikrochip integriert sein.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist prinzipiell sowohl beim Ankoppeln als auch beim Abkoppeln der Phasen L1 - L3 anwendbar. Mindestens aber wird es beim Ankoppeln angewendet.
FIG 8 zeigt ein beispielhaftes Ergebnis des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Nach rechts ist in FIG 8 in relativen Einheiten die Zahl der Schaltbefehle S aufgetragen, nach oben die Gesamtabbrände G1 - G3 der Kontakte 3 - 5. Wie deutlich ersichtlich ist, steigen die Gesamtabbrände G1 - G3 nahezu gleichmäßig für alle Kontakte 3 - 5 an. Die Lebensdauer der Kontaktanordnung 2 und damit des Schaltgeräts 1 insgesamt wird somit deutlich erhöht.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Vergleichmäßigung von Gesamtabbränden (G1-G3) einer Kontaktanordnung (2) eines elektromagnetischen Schaltgeräts (1), insbesondere eines Schützes (1), mit mehreren Kontakten (3 - 5),
    dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Kontakt (3 - 5) der jeweilige Gesamtabbrand (G1 - G3) ermittelt wird, daß die Gesamtabbrände (G1 - G3) einer Ansteuerschaltung (17) zugeführt werden und daß die Kontaktanordnung (2) von der Ansteuerschaltung (17) in Abhängigkeit von den ermittelten Gesamtabbränden (G1 - G3) derart betätigt wird, daß die Gesamtabbrände (G1 - G3) der Kontakte (3 - 5) einander angenähert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerschaltung (17) ein in einem vorbestimmten Phasenbezug zu einer der drei Phasen (L1 - L3) eines Drehstromnetzes stehendes Bezugssignal (B) und ein Ansteuerbefehl (S) zugeführt werden, daß die Kontaktanordnung (2) von der Ansteuerschaltung (17) beim Zuführen des Ansteuerbefehls (S) mit einer Schaltverzögerung (T) bezüglich des Bezugssignals (B) betätigt wird und daß die Schaltverzögerung (T) von der Ansteuerschaltung (17) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (17) den Kontakt (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) ermittelt und daß die Ansteuerschaltung (17) die Schaltverzögerung (T) derart bestimmt, daß ein Schaltabbrand des Kontakts (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) minimiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerung (T) einer Speichertabelle (33) entnommen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) eine erste und der Kontakt (4) mit dem mittleren Gesamtabbrand (G2) eine zweite Phase (L1, L2) an eine Drehstromlast (6) an- bzw. von der Drehstromlast (6) abkoppelt, daß die zweite Phase (L2) bezüglich der ersten Phase (L1) einen Phasenversatz (ϕ) aufweist und daß die Schaltverzögerung (T) um den Phasenversatz (ϕ) erhöht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerung (T) nach einer Neubestimmung der Schaltverzögerung (T) für eine vorbestimmte Anzahl (Z0) von Ansteuerbefehlen (S) beibehalten wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltverzögerung (T) nach einer Neubestimmung der Schaltverzögerung (T) beibehalten wird, bis die Differenz zwischen dem größten Gesamtabbrand (G1) und dem kleinsten Gesamtabbrand (G3) einen Schwellwert (S') erreicht bzw. übersteigt.
  8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (2) von einem bewegbaren Kontaktträger (7) betätigt wird, daß beim Öffnen der Kontaktanordnung (2) ein Referenzzeitpunkt (t0) erfaßt wird, zu dem der Kontaktträger (7) eine Referenzposition einnimmt, daß Kontaktzeitpunkte (t1 - t3) erfaßt werden, zu denen die Kontakte (3 - 5) öffnen, und daß aus den Differenzen der Kontaktzeitpunkte (t1 - t3) mit dem Referenzzeitpunkt (t0) die Gesamtabbrände (G1 - G3) ermittelt werden.
  9. Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz, mit einer Kontaktanordnung (2) mit mehreren Kontakten (3 - 5),
    dadurch gekennzeichnet, daß es eine Gesamtabbrandermittlungsschaltung (13) aufweist, mittels derer für jeden Kontakt (3 - 5) ein jeweiliger Gesamtabbrand (G1 - G3) ermittelbar ist, daß die Gesamtabbrandermittlungsschaltung (13) mit einer Ansteuerschaltung (17) kommunikativ verbunden ist und daß die Kontaktanordnung (2) von der Ansteuerschaltung (17) in Abhängigkeit von den ermittelten Gesamtabbränden (G1 - G3) derart betätigbar ist, daß die Gesamtabbrände (G1 - G3) der Kontakte (3 - 5) einander annäherbar sind.
  10. Schaltgerät nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerschaltung (17) ein in einem vorbestimmten Phasenbezug zu einer der drei Phasen (L1 - L3) eines Drehstromnetzes stehendes Bezugssignal (B) und ein Ansteuerbefehl (S) zuführbar sind, daß die Kontaktanordnung (2) von der Ansteuerschaltung (17) beim Zuführen des Ansteuerbefehls (S) mit einer Schaltverzögerung (T) bezüglich des Bezugssignals (B) betätigbar ist und daß die Schaltverzögerung (T) von der Ansteuerschaltung (17) bestimmbar ist.
  11. Schaltgerät nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß von der Ansteuerschaltung (17) der Kontakt (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) ermittelbar ist und daß die Schaltverzögerung (T) derart bestimmbar ist, daß der Schaltabbrand des Kontakts (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) minimierbar ist.
  12. Schaltgerät nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerschaltung (17) eine Speichertabelle (33) zugeordnet ist, der die Schaltverzögerung (T) entnehmbar ist.
  13. Schaltgerät nach Anspruch 10, 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß über den Kontakt (3) mit dem größten Gesamtabbrand (G1) eine erste und über den Kontakt (4) mit dem mittleren Gesamtabbrand (G2) eine zweite Phase (L1, L2) an eine Drehstromlast (6) an- bzw. von der Drehstromlast (6) abkoppelbar sind, daß die zweite Phase (L2) bezüglich der ersten Phase (L1) einen Phasenversatz (ϕ) aufweist und daß die Schaltverzögerung (T) um den Phasenversatz (ϕ) erhöhbar ist.
  14. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß es eine Sperreinrichtung (26) aufweist, mittels derer eine Neubestimmung der Schaltverzögerung (T) für eine vorbestimmte Anzahl (Z0) von Ansteuerbefehlen (S) sperrbar ist.
  15. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß es eine Sperreinrichtung (26) aufweist, mittels derer eine Neubestimmung der Schaltverzögerung (T) sperrbar ist, bis die Differenz zwischen dem größten Gesamtabbrand (G1) und dem kleinsten Gesamtabbrand (G3) einen Schwellwert (S') erreicht bzw. übersteigt.
  16. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß es einen bewegbaren Kontaktträger (7) aufweist, mittels dessen die Kontaktanordnung (2) betätigbar ist,
    daß es einen Referenzzeitgeber (12) aufweist, mittels dessen beim Öffnen der Kontaktanordnung (2) der Gesamtabbrandermittlungsschaltung (13) ein Referenzzeitpunkt (t0) übermittelbar ist, zu dem der Kontaktträger (7) eine Referenzposition einnimmt,
    daß es Kontaktzeitgeber (14 - 14) aufweist, mittels derer beim Öffnen der Kontaktanordnung (2) der Gesamtabbrandermittlungsschaltung (13) Kontaktzeitpunkte (t1 - t3) übermittelbar sind, zu denen die Kontakte (3 - 5) öffnen, und
    daß von der Gesamtabbrandermittlungsschaltung (13) aus den Differenzen der Kontaktzeitpunkte (t1 - t3) mit dem Referenzzeitpunkt (t0) die Gesamtabbrände (G1 - G3) ermittelbar sind.
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