WO2009135519A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators Download PDF

Info

Publication number
WO2009135519A1
WO2009135519A1 PCT/EP2008/003931 EP2008003931W WO2009135519A1 WO 2009135519 A1 WO2009135519 A1 WO 2009135519A1 EP 2008003931 W EP2008003931 W EP 2008003931W WO 2009135519 A1 WO2009135519 A1 WO 2009135519A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching
actuator
current
calibrated
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003931
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Ermisch
Uwe Hering
Ralf-Reiner Volkmar
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2008/003931 priority Critical patent/WO2009135519A1/de
Publication of WO2009135519A1 publication Critical patent/WO2009135519A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1877—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings controlling a plurality of loads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H2047/009—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with self learning features, e.g. measuring the attracting current for a relay and memorising it

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a magnetic actuator, in particular of a contactor or relay, wherein at least one parameter of the actuator detected and the actuator is switched by means of at least one switching module.
  • Magnetic actuators are used, for example, for moving contacts of low, medium or high voltage switchgear.
  • a magnetic flux of the magneti- see actuator is electronically controlled and controlled.
  • a bistable magnetic actuator a movable magnetic core, which is coupled via a lever mechanism to movable switch poles, moved from a stable end position to another stable end position.
  • the switching devices to be switched by means of a movement of such a magnetic actuator usually have high switching speeds of approximately 1 m / s and require electronic switching control with switching times which can be reproduced very accurately in the millisecond range.
  • the drive device for driving a magnetic actuator or an electrical switching device having an armature, known.
  • the drive device comprises a receiving device for receiving or detecting a movement size regarding the armature and / or a contact associated therewith, and a regulating device for controlling or regulating the acceleration of the armature or of the contact, wherein the
  • Acceleration control can be carried out on the basis of a setpoint curve "speed over position" by setting a current acceleration value so that, while maintaining the acceleration value, a predetermined point on the setpoint curve is achieved.
  • the switching properties of the magnetic actuator depend on various geometry and material-related and electrical parameters, such as coil resistance, coil wire length, temperature, magnetic material properties. Manufacturing and manufacturing tolerances are also given tolerances, such as wire diameter tolerances, tolerances of the iron circuit, parasitic air gap losses, tolerances of Heidelberggeratekinematik and the Heidelbergbau- group.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus for controlling a magnetic actuator, which enables switching of the actuator with the highest possible reproducibility.
  • the object erfmdungsgelect is achieved by the features specified in claim 1.
  • the object is achieved by the features specified in claim 10.
  • a switching current characteristic impressed on one or more coils of the actuator is detected as a parameter, with reference to FIG Switching periods for switching on and / or switching off of the switching device are determined and calibrated in the switching current profile and the operation of the magnetic actuator during operation is controlled on the basis of the calibrated switching periods and the switching current curves determined for them.
  • switching current is understood in particular to be a coil current to be impressed into the coil / n.
  • on and off switching periods of the switching device can be minimized and thus the switching speed can be increased.
  • the switching periods of HeidelberggerateNOWe in very narrow Areas can be kept and reproduced with a high repeatability. Due to the adjustability of the switching periods, the reliability can be increased.
  • the actuator those impressed switching current values of the detected switching current waveform, in particular of ON or OFF circuits, determined in which a predetermined switching time for the HeidelberggerateWallete is maintained with a predetermined reproducibility.
  • a possible embodiment of the invention provides that it is specified as reproducibility that switching time deviations relative to the current zero crossing of the mains voltage or another application-specific phase position amount to at most +/- 0.5 ms, preferably +/- 0.1 ms.
  • switching time deviations relative to the current zero crossing of the mains voltage or another application-specific phase position amount to at most +/- 0.5 ms, preferably +/- 0.1 ms.
  • the switching module of the magnetic actuator is controlled such that after the expiry of the determined calibrated switching period, that is, the time between a logical switching command "Betatigen" and a close or open the contacts of the switching device just a current zero ⁇ passage of the mains voltage or another application-specific phase position is present on a line to be switched between supplying network and electrical consumer.
  • the switching module of the magnetic actuator is controlled such that after the expiry of the determined calibrated switching period, that is, the time between a logical switching command "Betatigen" and a close or open the contacts of the switching device just a current zero ⁇ passage of the mains voltage or another application-specific phase position is present on a line to be switched between supplying network and electrical consumer.
  • the determined switching time for the Einprag- or current flow duration of the coils ie the turn-on or opening coil, without a Endlagenerkennung set of parameterizable times or durations, which at least a programmable duration of a switch-on or switch-off for controlling the coils, a parameterizable Duration for a Abkommut réelle the coil current and / or a parameterizable switching time of a Polwenders are composed.
  • the determined switching time duration is at least one duration of a switch-on or switch-off pulse for controlling the coils, the duration or length of the switch-on or switch-off pulse being determined by the end position signal, and at least one parameterizable follow-up time, such as a parameterizable duration for a Abkommut réelle of the coil current and / or a parameterizable switching time of a Polwenders together.
  • the control of the switching current to be impressed i. its current amplitude and its current duration and thus a switching current waveform, time-dependent executed.
  • the time-dependent switching current values are preferably stored and used to control the coils during operation.
  • currently detected switching current values and / or a currently detected switching current profile are determined and compared with stored switching current values assigned to the calibrated switching periods and / or stored switching current curves, which serve as desired values or desired value curves. Based on the comparison of réelleoniagende switching current is then controlled. As a result, a high repeat accuracy of the switching periods is possible.
  • the specification of switching current values in particular in current waveforms, can be used to determine and predetermine a time-dependent movement and / or speed curve profile for uni- and bipolar and, within limits, also bistable magnetic actuators, ie used in a control system.
  • the control of the switching current to be impressed is carried out as a function of the switching position, in particular as a function of end-position signals of limit switches coils.
  • This makes it possible, for example, in a unipolar magnetic actuator that in addition to the ON or OFF circuit, a so-called SPAR- / RUHE- circuit can be realized, that is, when the ON circuit is switched, the switching or coil current from the ON-switching Stream lowered to exnen adjustable lower HOLD stream.
  • At least one design and / or control variable, in particular future magnetic actuators for. B. switching time, Wegzextdauer, switching current of the respective magnetic actuator adapted.
  • the ascertained, calibrated switching periods are recalibrated on the basis of current or continuously detected switching current values.
  • the switching time periods in dependence on a temperature profile, of which the switching periods are proportionally dependent are determined.
  • the determined switching time durations for the switching coils can also be parameterized and specified in an application-specific manner. For this purpose, preferably by means of current and / or voltage measurements of the mains current or the mains voltage different phase positions and associated switching times and switching periods can be determined and parameterized.
  • Fig. 1 shows schematically a device for controlling a magnetic coil comprising two coils with a control unit, two switching modules and a calibration
  • Fig. 2 to 4 schematically different exemplary embodiments of a device for controlling a unipolar or bipolar magnetic actuator with: or without Polwender.
  • Figure 1 shows a device 1 for controlling a magnetic actuator 2, z. B. a relay or protection.
  • the magnetic actuator 2 is for example a unipolar, bipolar or bistable magnetic drive with permanent magnetic end position locking for a switching device, eg. B. a medium-voltage circuit breaker.
  • One of the coils Ll serves as a turn-on coil and the other coil L2 serves as a switch-off coil.
  • the magnetic actuator 2 is a bistable magnetic drive, which two coils Ll and L2 (eg, protection or relay coils) wound in a conventional manner around a magnetic core, not shown, for actuating an armature not shown in the magnetic core.
  • Ll and L2 eg, protection or relay coils
  • the device 1 per coil Ll, L2 includes an associated switching module 3.
  • the respective switching module 3 is in a conventional manner with a semiconductor switch circuit T, z. B. one or more MOSFETs or IGBTs, a charging diode D and an energy storage K executed.
  • the energy storage K is supplied via a switching power supply 13 with DC voltage U 3 .
  • a control unit 4 is provided, via which the control unit 4 switching commands ON, OFF via a data transmission unit 8, by a not shown closer Schutzgerat, z. As a fuse, or a Leitgerat, z. As a control center, obtained.
  • the data transmission unit 8 can be designed as a simple cable connection, a data bus or a radio connection.
  • the switching modules 3, in particular their inputs E and outputs A, are connected via connecting elements 10, z. B. Jardinverbin- fertilize, connected to inputs E and outputs A of the control unit 4.
  • an end position detection by means of limit switches 12 is provided for each coil L1, L2, which is connected to the control unit 4 as a message input M.
  • control unit 4 comprises a calibration module 14.
  • calibration module 14 may be designed separately and be coupled to the control unit 4 via the interface 6.
  • the calibration module 14 is determined during operation of the door 2 a actuaries to the coils Ll, L2 respectively ein rempligender switching current flow I L i (t), IL 2 (t).
  • outputs A are provided on the respective switching module 3, to which measuring modules for detecting the coil currents I Li , I L2 can be connected, the measurement results of the control unit 4 can be fed.
  • a current sensor S is arranged in the respective source output 15, the signal of which is fed via the output A of the switching module 3 to the control unit 4.
  • a storage unit of calibration module 14 can be stored and the controller 4 are fed in accordance with the basis of which it is the Control unit 4 in a conventional manner, the coils Ll, L2 controls, in which a controlled switch-on by appropriate Stromempragung with a switching current I L i, I L2 and control of the holding current and a controlled turn-off done.
  • this switching current values I LI (MOM), I L2 (mom) and / or a currently detected switching current waveform I LI (t mom), I L2 (t mom) is determined and stored with one behind, the calibrated switching time durations T L i, T L2 associated switching current values I L i (n), I L2 ( ⁇ ) and / or stored switching current I L i (t), l L2 (t), which serve as setpoints or setpoint curves compared. Based on the comparison of the plausibleprgende switching current I L i, I L2 is then controlled.
  • an over-excitation by means of energy storage in a further capacitor for the switch-on can be provided.
  • the control unit 4 for calibrating the switching periods T L i, T L2 of - Art designed that this after a predetermined number of circuits, eg. B. 50 or 100 ON or OFF circuits, the actuator 2, those impressed Schaitsiromlus I L i (n), I L2 (n) of the detected switching current waveform I L i (t), I L2 (t) determined in which the determined switching time duration T L i, T L2 a predetermined set switching time duration setpoint T L i, setpoint T L 2 comply with a predetermined reproducibility.
  • switching time deviations dT relative to the current zero passage of the mains voltage U of the associated switching device are at most +/- 0.5 ms, preferably +/- 0.1 ms.
  • the switching times kT L i, kT L2 are determined as the calibrated switching time periods kT L , which ensure a required high reproducibility.
  • a current injection is possible "at which temperature Fluxes within the operating temperature range of the coils Ll, L2 and the magnet, z. From -25 ° C to + 70 ° C, have no influence on the calibrated switching time durations kT L1 , kT L2 on which the control is based and their reproducibility.
  • the schaltzeitabhangigen that is calibrated to the determined switching periods of time kT L ⁇ , kT L2 associated and determined switching current values LLI (kT L i), l L2 (kT L 2) together with the determined calibrated switching periods of time kT Li, kT L2 preferably in the calibration module 14 in a storage unit, not shown, for. B. m an n-dimensional table, stored and read to control the impressing switching current I L1 , I L2 in the operation of the actuator 2 of the control unit 4 and used.
  • the control of the coils L1, L2 can be varied by the control unit 4.
  • B. Abkommutierungsdauer the switching current of the switching coil Ll or L2 duration of the Polwenders 16 includes.
  • the stored calibrated switching periods kT Li , kT L2 with the associated calibrated switching current values I L i (kT L1 ), I L2 (kT L2 ) are read out and used for control when switching on and / or switching off.
  • At least one control current conductor curve can be determined, where then optionally time-dependent movement and / or velocity curve profiles for the actuator 2 can be determined can be used in an extended control of the actuator 2.
  • FIGS. 2 to 4 show various exemplary embodiments of a device 1 for controlling a unipolar or bipolar magnetic actuator 2 with or without pole reverser 16.
  • the device 1 in the exemplary embodiment according to FIG. 2 can be provided with a single switching module 3 for controlling the coils L1, L2 (a turn-on coil and a turn-off coil) which are connected in parallel or in series or in anti-parallel and in series.
  • the switching module 3 is followed by a pole reverser 16, which reverses the current flow direction of the impressing switching current I L i, I L2 .
  • This device 1 serves z. B. the control of permanently magnetically locked monostable (unipolar) actuators 2.
  • Figure 3 shows an alternative embodiment with two switching modules 3 and two Polwendern 16 and an optionally switchable calibration module 14, wherein a switching module 3 and a Polwender 16 one of the coils Ll or L2 are assigned. That is, the switch-on coil and the opening coil of the actuator 2 are respectively from the associated switching module 3 with activated calibration module 14, with calibrated switching time kT L1 , kT L2 and associated calibrated switching current values L L (kT L i), l L2 ( kT L2 ) separately controlled.
  • the calibration module 14 is deactivated, the control of the coils L1, L2 takes place in a conventional manner.
  • Figure 4 shows a simple device 1 without Polwender 16 for different modes of operation for coil drive with two power or switching modules 3 for separate control of the coils Ll and L2 and an activatable calibration module 14 for controlling the coils Ll, L2 by means of calibrated switching time periods kT L1 , kT L2 with the calibration module 14 activated or in a conventional manner with the calibration module 14 deactivated.
  • different modes can be realized in the coil drive.
  • four operating modes with one end position detection and four operating modes without a limit position detection by means of the control unit 4 can be executed.
  • two further operating modes can be realized.
  • the switching pulses for the coils L1, L2 can be triggered jointly or separately by switch-on or switch-off commands.
  • the switching pulse of the respective coil Ll, L2 whose coil current I L i, I L2 is to compensate for the magnetic field can be switched on delayed.
  • I L i I L2 coil currents I L i (kT L1 ), I L2 (kT L2 ) switching current values

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Aktuators (2), insbesondere für ein Schaltgerät, bei welchem mindestens ein Parameter des Aktuators (2) erfasst und der Aktuator (2) mittels mindestens eines Schaltmoduls (3) geschaltet wird. Erfindungsgemäß wird als Parameter ein auf ein oder mehrere Spulen (L1, L2 ) des Aktuators (2) einprägender Schaltstromverlauf (IL1(t), IL2(t) ) erfasst, wobei anhand von im Schaltstromverlauf (IL1(t), lL2(t) ) ermittelten Schaltstromwerten (IL1(n), IL2(n) ) Schaltzeitdauern (TL1, TL2) zum Einschalten und/oder Ausschalten des Schaltgerätes kalibriert werden und anhand der kalibrierten Schaltzeitdauern (kTL1, kTL2) und der zu diesen ermittelten Schaltstromverläufen (IL1(t), IL2(t) ) für die Einprägdauer der magnetische Aktuator (2) im Betrieb gesteuert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Aktuators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Aktuators, insbesondere von einem Schütz oder Relais, wobei mindestens ein Parameter des Aktuators erfasst und der Aktuator mittels mindestens eines Schaltmoduls geschaltet wird.
Magnetische Aktuatoren werden beispielsweise verwendet zur Bewegung von Kontakten von Nieder-, Mittel- oder Hochspan- nungs-Schaltgeräten . Dabei wird ein Magnetfluss des magneti- sehen Aktuators elektronisch kontrolliert und gesteuert. Beispielweise wird bei einem bipolaren oder bistabilen magnetischen Aktuator ein beweglicher Magnetkern, der über einen Hebelmechanismus an bewegliche Schalterpole gekoppelt ist, von einer stabilen Endlage in eine weitere stabile Endlage be- wegt . Ein solcher bistabiler magnetischer Aktuator umfasst einen Magnetkern mit einem beweglichen Anker, wobei der Magnetkern mit zwei Wicklungen versehen ist. Zur Betätigung eines solchen magnetischen Aktuators wird ein Stromstoß durch eine der beiden Spulen (= Wicklungen) erzeugt, der einen für eine Ankerbewegung notwendigen magnetischen Fluss bewirkt.
Die mittels einer Bewegung eines solchen magnetischen Aktuators zu schaltenden Schaltgeräte weisen üblicherweise hohe Schaltgeschwindigkeiten von ca. 1 m/s auf und benötigen eine elektronische Schaltsteuerung mit sehr genau reproduzierbaren Schaltzeitdauern im Millisekundenbereich.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Steuerungen von magnetischen Aktuatoren bekannt.
Beispielsweise ist aus der DE 103 32 595 B4 eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines magnetischen Aktuators oder eines elektrischen Schaltgeräts, das einen Anker aufweist, bekannt. Dabei umfasst die Ansteuervorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme oder Erfassung einer Bewegungsgroße bezuglich des Ankers und/oder eines damit verbundenen Kontakts und eine Regelungseinrichtung zum Steuern oder Regeln der Beschleunigung des Ankers bzw. des Kontakts, wobei die
Beschleunigungsregelung anhand einer Sollwertkurve "Geschwindigkeit über Position" durchfuhrbar ist, indem ein aktueller Beschleunigungswert so eingestellt wird, dass unter Beibehaltung des Beschleunigungswerts ein vorgegebener Punkt auf der Sollwertkurve erreicht wird.
Weitere elektronische Steuerungsverfahren sind beispielsweise aus der WO 96/32734, DE 197 26 562 Al, EP 1 005 537 Bl oder EP 1 111 639 Bl, EP 1 172 833 Bl oder US 2006 0001497 Al be- kannt .
Die Schalteigenschaften des magnetischen Aktuators hangen dabei von verschiedenen geometrie- und materialbezogenen sowie elektrischen Parametern, wie Spulenwiderstand, Spulendraht- lange, Temperatur, magnetische Materialkennwerte, ab. Ferti- gungs- und herstellungsbedingt sind darüber hinaus Toleranzen gegeben, wie beispielsweise Drahtdurchmessertoleranzen, Toleranzen des Eisenkreises, parasitäre Luftspaltverluste, Toleranzen der Schaltgeratekinematik und der Schaltkontaktbau- gruppe .
Bei einem neuen magnetischen Aktuator ist bedingt durch die genannten Fertigungstoleranzen und gegebenenfalls aufgebrachter Oberflachenschutzmittel, wie Rostschutzmittel, zwar ein Kraftschluss, aber noch kein vollständiger Formschluss von
Kontaktflachen der Anker- bzw. Polflachen beim Schalten gegeben. Somit ist beim Schalten eine hohe Reproduzierbarkeit der Schaltzeitdauern der Schaltgeratekontakte nicht möglich, so dass es zu einem mechanischen Prellen beim Aufeinandertreffen der Ankerflachen und somit an den Schaltgeratekontakten zu einem Auftreten von Lichtbogen und zu einem Einschalt- oder Ausschaltbrand bei den bekannten Steuerungsverfahren kommen kann, wodurch die elektrische Lebensdauer reduziert wird. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Aktua- tors anzugeben, welches ein Schalten des Aktuators mit einer möglichst hohen Reproduzierbarkeit ermöglicht.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfmdungsgemaß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelost. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemaß durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelost.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteranspru- che .
Beim erfindungsgemaßen Verfahren zur Steuerung eines magnetischen Aktuators, insbesondere für ein Schaltgerat, bei welchem mindestens ein Parameter des Aktuators erfasst und der Aktuator mittels mindestens eines Schaltmoduls geschaltet wird, wird als Parameter ein auf ein oder mehrere Spulen des Aktuators eingeprägter Schaltstromverlauf erfasst, wobei anhand von im Schaltstromverlauf ermittelten Schaltstromwerten Schaltzeitdauern zum Einschalten und/oder Ausschalten des Schaltgerates ermittelt und kalibriert werden und anhand der kalibrierten Schaltzeitdauern und der zu diesen ermittelten Schaltstromverlaufen für die Einpragdauer der magnetische Aktuator im Betrieb gesteuert wird.
Hierdurch ist sichergestellt, dass Schaltgerate mit unipolarem, bipolarem und/oder bistabilem magnetischen Aktuator (auch Magnetantrieb genannt) dauerhaft und somit im fortlaufenden Betrieb mit kalibrierten Betriebsparametern, wie z. B. mit kalibrierten Schaltzeitdauern und zugehörigen Schaltstromwerten, angesteuert werden können. Unter Schaltstrom wird dabei insbesondere ein in die Spule/n einzuprägender Spulenstrom verstanden. Dabei können Ein- und Aus-Schaltzeitdauern des Schaltgerates minimiert und somit die Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Ferner ist sichergestellt, dass die Schalt Zeitdauern der Schaltgeratekontakte in sehr engen Bereichen gehalten und mit einer hohen Wiederholgenauigkeit reproduziert werden können. Durch die Einstellbarkeit der Schaltzeitdauern kann die Betriebssicherheit erhöht werden.
Zweckmaßigerweise werden insbesondere bei einem neuen Aktua- tor nach einer vorgebbaren Anzahl von Schaltungen, z. B. 50 oder 100 Schaltungen, des Aktuators diejenigen eingeprägten Schaltstromwerte des erfassten Schaltstromverlaufs, insbesondere von EIN- oder AUS-Schaltungen, ermittelt, bei welchen eine vorgegebene Schaltzeit für die Schaltgeratekontakte mit einer vorgegebenen Reproduzierbarkeit eingehalten wird.
Eine mögliche Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, dass als Reproduzierbarkeit vorgegeben wird, dass Schaltzeitabwei- chungen relativ zum Stromnulldurchgang der Netzspannung oder einer anderen anwendungsspezifischen Phasenlage höchstens +/- 0.5 ms, bevorzugt +/- 0.1 ms betragen. Somit kann ein Schließen oder Offnen der Kontaktflache des Schaltgerates im Stromnulldurchgang oder zumindest nahe einem Stromnulldurch- gang oder in einer anderen anwendungsspezifischen Phasenlage erfolgen, so dass Einschalt- oder Ausschaltstrome sicher begrenzt sind.
Dabei wird mittels des Schaltmoduls der magnetische Aktuator derart gesteuert, dass nach Ablauf der ermittelten kalibrierten Schalt Zeitdauer , dass heißt der Zeitdauer zwischen einem logischen Schaltbefehl "Betatigen" und einem Schließen oder Offnen der Kontakte des Schaltgerates gerade ein Stromnull¬ durchgang der Netzspannung oder eine andere anwendungsspezi- fische Phasenlage auf eine zu schaltende Leitung zwischen versorgendem Netz und elektrischem Verbraucher vorliegt. Durch eine derart genaue Reproduzierbarkeit von Schaltzeit¬ punkten durch Kalibrierung von Schaltzeitdauern in sehr engen Grenzen ist ein äußerst geringer Einschalt- oder Ausschalt- ström gegeben, so dass an den Schaltgeratekontakten Lichtbogen weitgehend vermieden sind. Dabei setzt sich die ermittelte Schaltzeitdauer für die Einprag- oder Stromflussdauer der Spulen, d.h. der Einschaltoder Ausschaltspule, ohne eine Endlagenerkennung aus para- metrierbaren Zeiten oder Dauern zusammen, welche zumindest aus einer parametrierbaren Dauer eines Einschalt- oder Ausschaltimpuls zur Ansteuerung der Spulen, einer parametrierbaren Dauer für eine Abkommutierung des Spulenstroms und/oder einer parametrierbaren Schaltzeit eines Polwenders zusammengesetzt sind.
Bei einer Steuerung mit Endlagenerkennung setzt sich die ermittelte Schalt Zeitdauer zumindest aus einer Dauer eines Einschalt- oder Ausschaltimpuls zur Ansteuerung der Spulen, wobei die Dauer oder Lange des Einschalt- oder Ausschaltimpul- ses durch das Endlagensignal bestimmt wird, und mindestens einer parametrierbaren Nachlaufzeit , wie einer parametrierbaren Dauer für eine Abkommutierung des Spulenstroms und/oder einer parametrierbaren Schaltzeit eines Polwenders zusammen.
Mit anderen Worten: Zur Einhaltung der ermittelten Schaltzeitdauern wird die Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms, d.h. dessen Stromamplitude und dessen Stromdauer und somit ein Schaltstromverlauf, zeitabhängig ausgeführt. Durch eine derartige zeitabhängige Einstellbarkeit von Stromampli- tude und Stromdauer für die Schaltspulen und Blockieren von weiteren Ein- oder Ausschaltbefehlen vor Ablauf der ermittelten Schaltzeitdauer wird die Betriebssicherheit erhöht.
Vorzugsweise werden die zeitabhängig ermittelten Schaltstrom- werte gespeichert und zur Steuerung der Spulen im Betrieb genutzt. Dabei werden im Betrieb aktuell erfasste Schaltstromwerte und/oder ein aktuell erfasster Schaltstromverlauf bestimmt und mit hinterlegten, den kalibrierten Schaltzeitdauern zugeordneten Schaltstromwerten und/oder hinterlegten Schaltstromverläufen, welche als Sollwerte bzw. Sollwertkurven dienen, verglichen. Anhand des Vergleichs wird dann der einzuprägende Schaltstrom gesteuert. Hierdurch ist eine hohe Wiederholgenauigkeit der Schaltzeitdauern ermöglicht. Durch die Vorgabe von Schaltstromwerten insbesondere in Stromverlaufskurven kann darüber hinaus ein zeitabhängiges Bewegungs- und/oder Geschwindigkeitskurvenprofil sowohl für uni- als auch bipolaren und in Grenzen auch bistabilen magnetischen Aktuatoren bestimmt und vorgegeben, d.h. bei einer Steuerung verwendet, werden.
Zweckmaßigerweise wird die Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms in Abhängigkeit von der Schaltlage, insbesondere in Abhängigkeit von Endlagensignalen von Endlagenschalter Spulen ausgeführt. Hierdurch ist beispielsweise bei einem unipolaren magnetischen Aktuator ermöglicht, dass zusatzlich zur EIN- oder AUS-Schaltung eine so genannte SPAR-/RUHE- Schaltung realisierbar ist, dass heißt, bei erfolgter EIN- Schaltung wird der Schalt- oder Spulenstrom vom EIN-Schalt- strom auf exnen einstellbaren geringeren HALTE-Strom abgesenkt .
In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung wird anhand der ermittelten Schaltstromwerte mindestens eine Auslegungs- und/oder Steuergroße, insbesondere zukunftiger magnetischen Aktuatoren, z. B. Schaltzeitpunkt , Schaltzextdauer, Schalt- strom des betreffenden magnetischen Aktuators angepasst.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die ermittelten, kalibrierten Schaltzeitdauern anhand von aktuell oder fortlaufend er- fassten Schaltstromwerten nachkalibriert werden. Hierdurch werden wahrend der Betriebsdauer des magnetischen Aktuators sich aufgrund von Verschleiß, z. B. verformte PoI- /Ankerflachen, ändernde Betriebsgroßen und/oder Parameter berücksichtigt, so dass weiterhin eine hohe Reproduzierbarkeit von Schaltvorgangen durch Spulensteuerung mittels sehr genauer kalibrierter und nachkalibrierter Schaltzeitdauer ermöglicht ist.
Zusatzlich kann aufgrund der Abhängigkeit der Schaltzeit von verschiedenen Betriebsparametern, wie Temperaturdifferenz der Spule/n, Spulenwiderstand, Spuleninduktivitat und Spulenspan- nung, die keinen konstanten Wert aufweisen und somit zeitlich variieren können, die Schaltzeitdauern in Abhängigkeit von einem Temperaturverlauf, von welchem die Schaltzeitdauern proportional abhangig sind, bestimmt werden.
Auch können die ermittelten Schaltzeitdauern für die Schaltspulen anwendungsspezifisch parametriert und vorgegeben werden. Hierzu sind vorzugsweise mittels Strom- und/oder Spannungsmessungen des Netzstroms bzw. der Netzspannung verschie- dene Phasenlagen und zugehörige Schaltzeitpunkte sowie Schaltzeitdauern ermittelbar und parametrierbar .
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Steuerung eines zwei Spulen umfassenden magnetischen Aktuators mit einer Steuereinheit, zwei Schaltmodulen und einem Kalibriermodul, Fig. 2 bis 4 schematisch verschiedene Ausfuhrungsbeispiele für eine Vorrichtung zur Steuerung eines unipolaren oder bipolaren magnetischen Aktuators mit: oder ohne Polwender .
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Steuerung eines magnetischen Aktuators 2, z. B. eines Relais oder Schutzes. Der mag- netische Aktuator 2 ist beispielsweise ein unipolarer, bipolarer oder bistabiler Magnetantrieb mit permanentmagnetischer Endlagenverriegelung für ein Schaltgerät, z. B. einen Mit- telspannungs-Leistungsschalter . Dabei dient eine der Spulen Ll als Einschaltspule und die andere Spule L2 als Aus- schaltspule.
Im Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1 ist der magnetische Aktuator 2 ein bistabiler Magnetantrieb, welcher zwei Spulen Ll und L2 (z. B. Schutz- oder Relaisspulen), welche um einen nicht dargestellten Magnetkern in herkömmlicher Weise gewickelt sind, zur Betätigung eines nicht naher dargestellten Ankers in dem Magnetkern umfasst.
Zur Betätigung des Aktuators 2 umfasst die Vorrichtung 1 je Spule Ll, L2 ein zugehöriges Schaltmodul 3. Das jeweilige Schaltmodul 3 ist dabei in herkömmlicher Art und Weise mit einer Halbleiterschalterschaltung T, z. B. ein oder mehrere MOSFETs oder IGBTs, einer Ladediode D und einem Energiespeicher K ausgeführt. Der Energiespeicher K wird über ein Schaltnetzteil 13 mit Gleichspannung U3 versorgt.
Zur Steuerung der Schaltmodule 3 ist eine Steuereinheit 4 vorgesehen, über welche die Steuereinheit 4 Schaltbefehle EIN, AUS über eine Datenubertragungseinheit 8, von einem nicht naher dargestellten Schutzgerat, z. B. einer Sicherung, oder einem Leitgerat, z. B. einer Steuerzentrale, erhalt. Dabei kann die Datenubertragungseinheit 8 als eine einfache Kabelverbindung, ein Datenbus oder eine Funkverbindung ausgebildet sein.
Die Schaltmodule 3, insbesondere deren Eingange E und Ausgange A, sind über Verbindungselemente 10, z. B. Kabelverbin- düngen, mit Eingangen E und Ausgangen A der Steuereinheit 4 verbunden .
Zur Überwachung der Endlage des magnetischen Aktuators 2 ist je Spule Ll, L2 eine Endlagenerkennung mittels Endlagenschal- tern 12 vorgesehen, die als Meldeeingang M mit der Steuereinheit 4 verbunden ist.
Im Normalbetrieb des magnetischen Aktuators 2 werden zur Bestromung der Spulen Ll, L2 Stromsequenzen SQ erzeugt, wel- che als Eingange E den Schaltmodulen 3 zur Steuerung des jeweiligen Spulenstroms ILi, IL2 zugeführt werden. Dabei sind für verschiedene Arten von magnetischen Aktuatoren 2, z. B. Schutz oder Relais, und/oder für verschiedene Betriebsarten, die nachfolgend naher beschrieben werden, verschiedene Stromsequenzen SQ hinterlegt.
Erfindungsgemaß umfasst die Steuereinheit 4 ein Kalibriermo- dul 14. Alternativ kann das Kalibriermodul 14 separat ausgebildet sein und über die Schnittstelle 6 an die Steuereinheit 4 gekoppelt sein.
Mittels des Kalibriermoduls 14 wird im Betrieb des Aktua- tors 2 ein auf die Spulen Ll, L2 jeweils einprägender Schaltstromverlauf ILi(t), lL2(t) ermittelt. Zur Erfassung des Schaltstromverlaufs iLi(t), ∑L2(t) sind Ausgange A am jeweiligen Schaltmodul 3 vorgesehen, an welche Messmodule zur Erfassung der Spulenstrome ILi, IL2 ansteckbar sind, wobei die Messergebnisse der Steuereinheit 4 zufuhrbar sind.
Im Ausfuhrungsbeispiel ist im jeweiligen Source-Abgang 15 ein Stromsensor S angeordnet, dessen Signal über den Ausgang A des Schaltmoduls 3 der Steuereinheit 4 zugeführt wird.
Anhand von im jeweiligen Schaltstromverlauf ILi(t), IL2(t) ermittelten Schaltstromwerten ILi(n), IL2(Π) werden Scnaitzeit- dauern TLi, TL2 für eine jeweilige Einpragdauer des betreffenden Schaltstroms ILi, IL2 beim Einschalten und/oder Ausschal- ten kalibriert. Anhand dieser kalibrierten Schaltzeitdau- ern kTL1, kTL2 wird dann das jeweilige Schaltmodul 3 mittels der Steuereinheit 4 entsprechend gesteuert.
Die jeweils ermittelten kalibrierten Schalt Zeitdauern TLX, TL2 und die zu diesen ermittelten Schaltstromverlaufe ∑Li(t), IL2(t) sind zweckmaßigerweise m einer Speichereinheit des Kalibriermoduls 14 speicherbar und werden der Steuereinheit 4 entsprechend zugeführt, anhand derer dann die Steuereinheit 4 in herkömmlicher Art und Weise die Spulen Ll, L2 ansteuert, bei welcher ein gesteuerter Einschaltvorgang durch entsprechende Stromempragung mit einem Schaltstrom ILi, IL2 und Regelung des Haltestroms sowie ein gesteuerter Ausschaltvorgang erfolgen . Im Detail werden im Betrieb aktuell erfasste Schaltstromwerte ILI (mom) , IL2 (mom) und/oder ein aktuell erfasster Schaltstromverlauf ILI (tmom) , lL2(tmom) bestimmt und mit hinter- legten, den kalibrierten Schaltzeitdauern TLi, TL2 zugehörigen Schaltstromwerten ILi(n), IL2(Π) und/oder hinterlegten Schaltstromverlaufen ILi(t), lL2(t), welche als Sollwerte bzw. Sollwertkurven dienen, verglichen. Anhand des Vergleichs wird dann der einzuprägende Schaltstrom ILi, IL2 gesteuert.
Zusatzlich zur Stromerregung kann auch eine Ubererregung mittels Energiespeicherung in einem weiteren Kondensator für den Einschaltvorgang vorgesehen sein.
Insbesondere im Betrieb eines neuen Aktuators 2 nach dessen Fertigung zum so genannten Einfahren des Aktuators 2, um neben einem Kraftschluss einen Formschluss der PoI- /Kontaktflachen des Aktuators 2 zu erreichen, ist die Steuereinheit 4 zur Kalibrierung der Schaltzeitdauern TLi, TL2 der- art ausgebildet, dass diese nach einer vorgebbaren Anzahl von Schaltungen, z. B. 50 oder 100 EIN- oder AUS-Schaltungen, des Aktuators 2 diejenigen eingeprägten Schaitsiromwerte ILi(n), IL2(n) des erfassten Schaltstromverlaufs ILi(t), IL2(t) ermittelt, bei welchen die ermittelte Schaltzeitdauer TLi, TL2 eine vorgegebene Soll-Schaltzeitdauer Soll-TLi, Soll-TL2 mit einer vorgegebenen Reproduzierbarkeit einhalten.
Als hinreichend genaue Reproduzierbarkeit wird dabei vorgegeben, dass Schaltzeitabweichungen dT relativ zum Stromnull- durchgang der Netzspannung U des zugehörigen Schaltgerates höchstens +/- 0.5 ms, bevorzugt +/- 0.1 ms betragen.
Durch eine derartige Auswertung von ermittelten Schaltstromwerten ILi(n), IL2(n) aus dem erfassten Schaltstromverlauf ILi(t), lL2(t) werden als kalibrierte Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 diejenigen Schaltzeiten ermittelt, welche eine erforderliche hohe Reproduzierbarkeit sicherstellen. Somit ist auch eine Stromeinpragung ermöglicht, «bei welcher Temperaturein- flusse innerhalb des Betriebstemperaturbereiches der Spulen Ll, L2 und des Magneten, z. B. von -25°C bis +70°C, keinen Emfluss auf die der Steuerung zugrunde liegenden kalibrierten Schaltzeitdauern kTL1, kTL2 und deren Reprodu- zierbarkeit haben. Die schaltzeitabhangigen, d.h. zu den ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern kTLχ, kTL2 zugehörigen und ermittelten Schaltstromwerte lLi(kTLi), lL2(kTL2) werden zusammen mit den ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 bevorzugt im Kalibriermodul 14 in einer nicht dargestellten Speichereinheit, z. B. m einer n-dimensionalen Tabelle, gespeichert und zur Steuerung des einprägenden Schaltstroms IL1, IL2 im Betrieb des Aktuators 2 von der Steuereinheit 4 ausgelesen und genutzt.
Bei der Kalibrierung und der Ermittlung der kalibrierten Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 kann die Ansteuerung der Spulen Ll, L2 von der Steuereinheit 4 variiert werden.
Dabei kann eine derart einfache Basiskalibπerung für eine dauerhafte und zuverlässige Reproduzierbarkeit der Schaltzeitdauern TLi, TL2 gegebenenfalls nicht ausreichend sein. Je nach Anwendungsfall kann die Steuerung des Aktuators 2 daher von weiteren Parametern abhangig erfolgen.
So kann die Steuerung des einprägenden Schaltstroms IL1, Ih2 in Abhängigkeit von der Schaltlage, insbesondere in Abhängigkeit von Endlagensignalen der Endlagenschalter 12 des Aktuators 2 ausgeführt werden. Bedingt durch die meist direkte mechanische Kopplung (= mechanische Zwangsfuhrung) der Endla- genschalter 12 mit dem Aktuator 2 eignet sich die daraus resultierende Meldung nicht allein für eine zeitliche Steuerung des Aktuators 2 anhand der identifizierten Endlage EIN oder AUS, da der Schalt- oder Spulenstrom IL1, IL2 zu früh abge¬ schaltet werden wurde.
Die Steuerung der Spulen Ll, L2 mittels der Steuereinheit 4 wird bei einer vorhandenen Endlagenerkennung zusatzlich mit einer Zeitsteuerung kombiniert. Das heißt beispielsweise, dass trotz identifizierter Endlage EIN oder AUS der Schaltstrom ILi, IL2 für eine vorgegebene Zeitdauer (= parametπer- bare NachlaufZeitdauer) weiter eingeprägt wird, wobei die maximale Zeitdauer der ermittelten kalibrierten Schaltzeitdau- ern kTL1, kTL2 entspricht, welche die NachlaufZeitdauer, wie z. B. Abkommutierungsdauer des Schaltstroms der Schaltspule Ll oder L2, Zeitdauer des Polwenders 16, einschließt.
Mit anderen Worten: Zur Einhaltung der Wiederholbarkeit der Schaltvorgange beim Einschalten und/oder beim Ausschalten wird die Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms ILi, IL2 endlagen- und/oder zeitabhängig anhand der ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 einschließlich von pa- rametrierbaren NachlaufZeitdauern durchgeführt. Dabei werden beim Einschalten und/oder Ausschalten die gespeicherten kalibrierten Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 mit den zugehörigen kalibrierten Schaltstromwerten ILi(kTL1), IL2(kTL2) ausgelesen und zur Steuerung verwendet.
Des Weiteren kann anhand der ermittelten kalibrierten Schaltstromwerte lLi(kTLi), IL2(kTL2) mindestens eine Steuerstromver- laurskurve ermittelt, annand derer dann gegebenenfalls zeitabhängige Bewegungs- und/oder Geschwindigkeitskurvenprofile für den Aktuator 2 ermittelt werden können, welche bei einer erweiterten Steuerung des Aktuators 2 genutzt werden können.
Auch können anhand von fortlaufend ermittelten, aktuellen Schaltstromwerte ILi(n), IL2(π) mindestens eine Auslegungs- und/oder Steuergroße sowie fertigungsbedingte Toleranzgroße, insbesondere Schaltzeitpunkte sowie die ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern kTLi, kTL2 des magnetischen Aktuators 2 angepasst und nachkalibriert werden, wodurch über die gesamte Lebensdauer des Aktuators 2 eine sehr genaue Wiederholbarkeit von Schaltvorgangen ermöglicht ist.
Figuren 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausfuhrungsbeispiele für eine Vorrichtung 1 zur Steuerung eines unipolaren oder bipolaren magnetischen Aktuators 2 mit oder ohne Polwender 16. Dabei kann die Vorrichtung 1 im Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 ein einzelnes Schaltmodul 3 zur Steuerung der Spulen Ll, L2 (einer Einschaltspule und einer Ausschaltspule), die parallel oder in Reihe oder antiparallel und in Reihe geschaltet sind, vorgesehen sein. Dem Schaltmodul 3 ist in diesem Ausfuhrungsbeispiel ein Polwender 16 nachgeschaltet, der die Stromflussrichtung des einprägenden Schaltstroms ILi, IL2 umkehrt. Diese Vorrichtung 1 dient z. B. der Ansteuerung per- manentmagnetisch verriegelter monostabiler (unipolarer) Aktu- atoren 2.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausfuhrungsform mit zwei Schaltmodulen 3 und zwei Polwendern 16 sowie einem wahlweise zuschaltbarem Kalibriermodul 14, wobei ein Schaltmodul 3 und ein Polwender 16 einer der Spulen Ll oder L2 zugeordnet sind. Das heißt, die Einschaltspule und die Ausschaltspule des Ak- tuators 2 werden jeweils vom zugehörigen Schaltmodul 3 bei aktiviertem Kalibriermodul 14, mit kalibrierten Schaltzeit- dauern kTL1, kTL2 und zugehörigen kalibrierten Schaltstromwerten lLi(kTLi), lL2(kTL2) separat gesteuert. Bei deaktiviertem Kalibriermodul 14 erfolgt die Steuerung der Spulen Ll, L2 in herkömmlicher Art und Weise.
Figur 4 zeigt eine einfache Vorrichtung 1 ohne Polwender 16 für verschiedene Betriebsweisen zur Spulenansteuerung mit zwei Leistungs- oder Schaltmodulen 3 zur separaten Steuerung der Spulen Ll und L2 und einem aktivierbaren Kalibriermodul 14 zur Steuerung der Spulen Ll, L2 mittels kalibrierter Schaltzeitdauern kTL1, kTL2 bei aktiviertem Kalibriermodul 14 oder in herkömmlicher Weise bei deaktiviertem Kalibriermodul 14.
Unabhängig vom Aufbau der Vorrichtung 1 können verschiedene Betriebsarten bei der Spulenansteuerung realisiert werden. So können beispielsweise jeweils vier Betriebsarten mit einer Endlagenerkennung und vier Betriebsarten ohne eine Endlagenerkennung mittels der Steuereinheit 4 ausgeführt werden. Auch können zusatzlich zu den bereits in den Figuren 2 bis 4 beschriebenen sechs Betriebsarten zwei weitere Betriebsarten realisiert werden. Dabei ist ein Schaltmodul 3 zur Ansteue- rung von parallel geschalteten Spulen Ll, L2 ohne Polwender 16 und ohne Kalibriermodul 14, wobei bei einer Betriebsart eine oder bei der anderen keine Endlagenerkennung der jeweiligen Spule Ll, L2 bei der Steuerung berücksichtigt wird.
Je nach Anwendungsfall können die Schaltimpulse für die Spulen Ll, L2 gemeinsam oder getrennt durch Einschalt- oder Ausschaltbefehle getriggert werden. Alternativ kann der Schaltimpuls der jeweiligen Spule Ll, L2, deren Spulenstrom ILi, IL2 das Magnetfeld kompensieren soll, verzögert eingeschaltet werden.
Be zugs zeichenl i ste
1 Vorrichtung
2 Aktuator
3 Schaltmodul
4 Steuereinheit
8 Datenübertragungseinheit
10 Verbindungselemente
12 Endlagenschalter
13 Schaltnetzteil
14 Kalibriermodul
15 Source-Abgang
16 Polwender
A Ausgänge dT Schalt zeitabweichungen
D Ladediode
E Eingänge
ILi, IL2 Spulenströme ILi(kTL1), IL2(kTL2) Schaltstromwerte
ILI(Π) , IL2(Π) Schaltstromwerte iLi(t), ∑L2(t) Schaltstromverlauf
K Kondensator kTLi, kTL2 kalibrierte Schaltzeitdauer Ll, L2 Spulen
S Stromsensor
SOII-TLI, Soll-TL2 Soll-Schaltzeitdauer
SQ Stromsequenzen
T Halbleiterschaltung TLi, TL2 Schaltzeitdauer
U Netzspannung
U3 Gleichspannung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines magnetischen Aktua- tors (2), insbesondere für ein Schaltgerat, bei welchem min- destens ein Parameter des Aktuators (2) erfasst und der Aktu- ator (2) mittels mindestens eines Schaltmoduls (3) geschaltet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Parameter ein auf ein oder mehrere Spulen (Ll, L2) des Aktuators (2) einprägender Schaltstromverlauf (Ii,i(t), IL2(t)) erfasst wird, wobei anhand von im Schaltstromverlauf (iLi(t), lL2(t)) ermittelten Schaltstromwerten (ILi(n), IL2(π)) Schalt- zeitdauern (TLi, TL2) zum Einschalten und/oder Ausschalten des Schaltgerates kalibriert werden und anhand der kalibrierten Schaltzeitdauern (kTLi, kTL2) und der zu diesen ermittelten Schaltstromverlaufen (ILi(t), IL2(t)) für eine Einpragdauer der magnetische Aktuator (2) im Betrieb gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach einer vorgebbaren Anzahl von Schaltungen des Aktuators (2) diejenigen eingeprägten Schaltstromwerte (lLi(n), IL2(n)) des erfassten Schaltstromverlaufs ermittelt werden, bei welchen die ermittelten Schaltzeitdauern (TLi, TL2) eine vorgegebene Soll-Schaltzeit (Soll-TL1, Soll-TL2) mit einer vorgegebenen Reproduzierbarkeit einhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Reproduzierbarkeit vorgegeben wird, dass Schaltzeitabwei- chungen (dTLi, dTL2) relativ zum Stromnulldurchgang der Netzspannung des Schaltgerates höchstens +/- 0.5 ms, bevorzugt +/- 0.1 ms betragen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die schaltzeitabhangig ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern (kTLi, kTL2) und zugehörige kalibrierte Schaltstrom- werte (kILi, kl1,2) gespeichert und zur Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms (ILI/ IL2) im Betrieb genutzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms (ILI, IL2) in Abhängigkeit von der Schaltlage, insbesondere in Abhängigkeit von Endlagensignalen von Endlagenschalter (12) des Aktua- tors (2) ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerung des einzuprägenden Schaltstroms (ILI, ILΣ) zeitabhängig ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Einschalten und/oder beim Ausschalten jeweils mindestens eine Zeitdauer, insbesondere die kalibrierte Schaltzeit- dauer (kTLi, kTL2) einschließlich einer parametrierbaren Dauer eines Einschalt- oder Ausschaltimpuls der Spulen (Ll, L2), einer parametrierbaren NachlaufZeitdauer für den einzuprägenden Schaltstrom (ILI, IL2) und/oder einer parametrierbaren Schaltzeit eines Polwenders (16), vorgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass anhand der ermittelten kalibrierten Schaltstromwerte (ILi(n), IL2(n)) mindestens eine Auslegungs- und/oder Steuergroße, insbesondere Schaltzeitpunkte, Schaltzeitdauern, Schaltstrom, des magnetischen Aktuators (2) angepasst wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die kalibrierten Schaltzeitdauern (kTLi, kTL2) anhand von ak¬ tuell oder fortlaufend erfassten Schaltstromwerten (ILi(n), IL2(n)) nachkalibriert werden.
10. Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Aktua- tors (2), insbesondere für ein Schaltgerat, umfassend mindestens eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Parameters des Aktuators und eine Steuereinheit (4) zur Steuerung min- destens eines Schaltmoduls (3) des magnetischen Aktuators (2) anhand des erfassten Parameters, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass und Kalibrierung eines oder mehrerer auf ein oder mehrere Spulen (Ll, L2 ) des Aktuators (2) einpragenden/r Schaltstrom- verlauf (∑Li(t) oder IL2(t)) bzw. Schaltstromverlaufe (Ii,i(t) und IL2(t)) und zugehöriger Schaltstromwerte (ILi(n), IL2(n)) sowie zugehöriger Schaltzeitdauern (TLi, TL2) vorgesehen ist, wobei die ermittelten kalibrierten Schaltzeitdauern (kTLi, kTL2) der Steuereinheit (4) zufuhrbar sind, die anhand der kalibrierten Schaltzeitdauern (kTLi, kTL2) und der zu diesen ermittelten Schaltstromverlaufen (ILi(t) und IL2(t)) den magnetischen Aktuator (2) steuert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass je Spule (Ll, L2 ) ein separates Schaltmodul (3) oder ein gemeinsames Schaltmodul (3) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kalibriermodul (14) in die Steuereinheit (4) integriert ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kalibriermodul (14) als eine separate Baueinheit ausgebildet ist, die über eine Schnittstelle (6) an die Steuereinheit (4) gekoppelt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kalibriermodul (14) eine Speichereinheit aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Stromsensor (15) im jeweiligen Schaltmodul (3) integriert ist.
PCT/EP2008/003931 2008-05-09 2008-05-09 Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators WO2009135519A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/003931 WO2009135519A1 (de) 2008-05-09 2008-05-09 Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/003931 WO2009135519A1 (de) 2008-05-09 2008-05-09 Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009135519A1 true WO2009135519A1 (de) 2009-11-12

Family

ID=40340626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/003931 WO2009135519A1 (de) 2008-05-09 2008-05-09 Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009135519A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2693456A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-05 ABB Technology AG Spulenaktuator für eine Schaltvorrichtung und zugehöriges Korrekturverfahren
EP2852249A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-25 BSH Hausgeräte GmbH Kochmuldenvorrichtung
EP2983189A1 (de) * 2014-08-06 2016-02-10 Whirlpool Corporation Verfahren, vorrichtung und herstellungsartikel zur regulierung von relaisspulenschalten
CN106329706A (zh) * 2016-10-11 2017-01-11 江苏金智科技股份有限公司 一种提供断路器分合闸时间智能修正功能的厂用电源快速切换装置
EP3032560B1 (de) 2012-05-07 2017-04-05 S & C Electric Co. Bistabile aktuatorvorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3942836A1 (de) * 1989-12-23 1991-06-27 Daimler Benz Ag Verfahren zur bewegungs- und lagezustandserkennung eines durch magnetische wechselwirkung zwischen zwei endpositionen beweglichen bauteiles eines induktiven elektrischen verbrauchers
DE10332595A1 (de) * 2003-07-17 2005-02-24 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern elektrischer Schaltgeräte
DE10347056A1 (de) * 2003-10-07 2005-05-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung eines Magnetventils
US6923161B2 (en) * 2002-03-28 2005-08-02 Siemens Vdo Automotive Corporation Fuel injection timer and current regulator
US20060001497A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Minteer Timothy M Magnetic actuator trip and close circuit and related methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3942836A1 (de) * 1989-12-23 1991-06-27 Daimler Benz Ag Verfahren zur bewegungs- und lagezustandserkennung eines durch magnetische wechselwirkung zwischen zwei endpositionen beweglichen bauteiles eines induktiven elektrischen verbrauchers
US6923161B2 (en) * 2002-03-28 2005-08-02 Siemens Vdo Automotive Corporation Fuel injection timer and current regulator
DE10332595A1 (de) * 2003-07-17 2005-02-24 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern elektrischer Schaltgeräte
DE10347056A1 (de) * 2003-10-07 2005-05-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung eines Magnetventils
US20060001497A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Minteer Timothy M Magnetic actuator trip and close circuit and related methods

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3032560B1 (de) 2012-05-07 2017-04-05 S & C Electric Co. Bistabile aktuatorvorrichtung
EP2693456A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-05 ABB Technology AG Spulenaktuator für eine Schaltvorrichtung und zugehöriges Korrekturverfahren
WO2014019798A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 Abb Technology Ag Coil actuator for a switching device and related correction method
EP2852249A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-25 BSH Hausgeräte GmbH Kochmuldenvorrichtung
EP2983189A1 (de) * 2014-08-06 2016-02-10 Whirlpool Corporation Verfahren, vorrichtung und herstellungsartikel zur regulierung von relaisspulenschalten
US9679728B2 (en) 2014-08-06 2017-06-13 Whirlpool Corporation Methods, apparatus and articles of manufacture to regulate relay coil switching
CN106329706A (zh) * 2016-10-11 2017-01-11 江苏金智科技股份有限公司 一种提供断路器分合闸时间智能修正功能的厂用电源快速切换装置
CN106329706B (zh) * 2016-10-11 2020-04-10 江苏金智科技股份有限公司 一种提供断路器分合闸时间智能修正功能的厂用电源快速切换装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69914054T2 (de) Standardeinrichtung zur Steuerung eines Elektromagneten zum Öffnen oder Schliessen eines Schutzschalters
EP1014395B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermindern der Geräuschentwicklung bei elektromagnetisch betätigten Vorrichtungen
WO2007079767A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schaltgerätes
EP0006843B2 (de) Magnetventil mit elektronischer Steuerung
DE3152626C1 (de) Elektronische Schaltungsanordnungen zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Bauelementes
DE4406250A1 (de) Elektronische Zustandsanzeige für elektromagnetisches Schaltschütz
WO2009135519A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines magnetischen aktuators
EP3440687B1 (de) Schaltvorrichtung zum führen und trennen von elektrischen strömen
EP3605579B1 (de) Verfahren zum nullpunktschalten eines relais
DE102007063479A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines eine Endlage eines Elektromagneten anzeigenden Signals
EP3111454A1 (de) Elektrischer schalter mit elektromagnetischem aktuator
EP1234316B1 (de) Elektromagnetisches schaltgerät mit gesteuertem antrieb sowie zugehörig ein verfahren und eine schaltung
EP1089308B1 (de) Anordnung zum Ein- und Ausschalten elektrischer Lastkreise
EP2775502B1 (de) Schaltgerät zum Schalten eines Kondensators
DE19522582C2 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Elektromagneten
DE102018102503B3 (de) Schalteinheit mit einem elektrischen Relais und einer Relaisansteuerungseinheit sowie Verfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Relais
EP0865660B1 (de) Ansteuergerät für schaltgeräte
EP0408963B1 (de) Verfahren zur Steuerung der Ankerbewegung von Schaltmagneten
WO2003005389A1 (de) Elektrodynamischer linearantrieb
DE102011077387A1 (de) Schaltungsanordnung zum Schalten eines Stromes und Verfahren zum Betreiben derselben
EP3920202A1 (de) Schaltanordnung und verfahren zur bestimmung des genauen schaltzeitpunktes eines elektromechanischen relais
EP0879475B1 (de) Elektronische schaltmagnetansteuerung zum halten eines schützes
DE10305465B3 (de) Elektromagnetischer Antrieb für Schaltgeräte
DE102019109176A1 (de) Verfahren zum Schließen eines Schaltschützes und Schaltschütz mit Temperaturkompensation
EP0880787A1 (de) Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08758565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08758565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1