WO2013189527A1 - Monitoring an electromagnetic relay - Google Patents

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WO2013189527A1
WO2013189527A1 PCT/EP2012/061789 EP2012061789W WO2013189527A1 WO 2013189527 A1 WO2013189527 A1 WO 2013189527A1 EP 2012061789 W EP2012061789 W EP 2012061789W WO 2013189527 A1 WO2013189527 A1 WO 2013189527A1
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relay
current
coil
current signal
monitoring device
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PCT/EP2012/061789
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Martin KRUSS
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H01H2047/008—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with a drop in current upon closure of armature or change of inductance

Definitions

  • the invention relates to a switching arrangement with an electromagnetic relay, which has a relay coil, relay contacts and a relay armature operatively connected to the relay contacts, and with a monitoring device which is set up to monitor the functioning of the relay.
  • the invention also relates to a method for monitoring the serviceability of such an electromagnetic relay.
  • Electromagnetic relays In electrical equipment often electromagnetic relays are to perform con- trolled switching operations turned ⁇ sets. Electromagnetic relays usually consist of a relay coil and at least one pair of electrical Re ⁇ lais giftede. If an electric current is applied to the relay coil, the relay coil generates a magnetic field which sets a relay armature in motion, whereby - in the case of self-opening relays - a closing of the relay contacts is effected so that a current flow through the relay contacts is possible , If the current flowing through the relay coil is interrupted again, the movable part of the relay contacts, for example by means of a relay, is relayed
  • Electromagnetic relays are usually ⁇ sets there is, where one by means of a relatively low current from a driving circuit, a comparatively large current in a switching circuit or to be turned off.
  • the electromagnetic relay in this case forms an ne galvanic decoupling of the drive circuit and the switching circuit.
  • Electromagnetic relays will see, for example, in electrical protection devices used to monitor electrical power supply networks, to cause in case of failure (for example, egg ⁇ nes short circuit) in the electric power grid by closing the relay contacts of a so-called "command relay" triggering an electric power switch, and so the fault current to interrup ⁇ chen.
  • the use of electromagnetic relays in such safety-relevant areas it is extremely important to ensure proper operation of the relay at any time or to replace defective relay short term.
  • the service life of a relay is be ⁇ borders in principle, can be provided on a regular basis to exchange relay particularly safety-relevant authorities before a predicted maximum lifespan is reached.
  • a sol ⁇ cher anticipatory replacement of the relay is a purely static measure and bears no relation to the actual wear of the relay.
  • a monitoring of the relay can be made to detect the actual state of wear of the relay can.
  • Switching circuit for feedback of information about the state of the relay contacts must be exceeded. Except- which an error can this only be seen if it has already occurred, so the relay contacts have already taken ei ⁇ nen undesired condition. A predictive monitoring is not possible.
  • the invention is therefore based on the object to provide a switching ⁇ arrangement of the type mentioned above and a method to enable a predictive check the relay contacts and the relay armature to possibly occurred errors.
  • this object is achieved in that in the current path of the relay coil Stromommesssein ⁇ direction is provided, which is set up to measure a current flowing through the reel coil coil current and for outputting a coil current indicating current signal to the monitoring device, and the monitoring device for Monitoring the functionality of the relay
  • the invention is based on the recognition that the primary side influenced by the movement of the relay armature through the relay coil ⁇ flowing coil current typically becomes. Therefore, the monitoring device can make an indication of the functionality of the relay on the basis of the coil current indicating current signal. Since the influence of the coil current is caused by a movement of the relay armature is provided according to a vorteilhaf ⁇ th embodiment of the switching arrangement according to the invention, that the monitoring device is adapted to monitor the operation of the relay, the course of the current signal when switching on and / or off ⁇ of the relay - ie during the movement phases of the relay armature - to investigate.
  • the switching arrangement according to the invention can be provided according to a further advantageous embodiment of the monitoring device is adapted for monitoring the functioning of the relay on a ⁇ of the relay switch to examine the course of the current signal to determine whether this has a local minimum, and in the absence of the local minimum, to generate a first error signal indicating a failure of the relay.
  • the monitoring device can therefore make a statement as to whether the relay armature has reached its end position and, as expected, the switch-on process has expired.
  • the monitoring device is adapted to perform the check of the course of the current signal during a test period and to generate the first error signal if up to the end of the first test time the local minimum remains off ⁇ .
  • the monitoring device is set up to examine the course of the current signal, if after the occurrence of the local minimum another local minimum follows, and upon the occurrence of the further local minimum, generate a second error signal indicating a failure of the relay.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN switching arrangement stipulates that the monitoring device is configured to wait for a predetermined waiting period after the beginning of the turn ⁇ operation of the relay before it starts to monitor the functioning of the relay. As a result, fluctuations in the coil current in the initial phase of the switch-on process can be reliably excluded from the analysis by the monitoring device.
  • the monitoring means is adapted to monitor the functioning of the relay turning off the relay the course of the current signal thereupon sake ⁇ Chen, whether this has a local maximum, and from ⁇ remain the local maximum to generate a third error signal indicating a defect of the relay.
  • the monitoring of the functionality of the relay can also be checked during the switch-off of the relay coil become.
  • the magnetic field in the coil first builds up, which is reflected in a decreasing course of the coil current. If the magnetic field has become sufficiently weak, the relay armature can no longer be held in its switched-on position and begins to move in the direction of its rest position.
  • a coil current is again induced in the relay coil, which gradually degrades again only after the rest position of the relay armature has been reached, so that the course of the coil current has a local maximum at the time of reaching the rest position of the relay armature.
  • the surveil ⁇ monitoring device can therefore monitor the expected correct execution of the turn-off of the relay.
  • the switching arrangement in the current path of the relay coil has a measuring resistor through which the coil current when switching off the relay flows.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN switching arrangement provides furthermore that the monitoring device is configured to monitor a murmur of Stromsig ⁇ Nals turning off the relay and producing a deterioration of the relay contacts indicative wear signal when the noise of the current signal during a
  • Duration which is longer than a predetermined tolerance ⁇ duration, exceeds a predetermined threshold.
  • This embodiment is based on the recognition that an error occurring during the opening of the relay contacts switching spark generates a high frequency signal, which affects the primary ⁇ side of the relay to the relay coil and there induces a corresponding high-frequency noise signal.
  • the duration of the noise is regarded as the time duration during which the noise-specifically an amplitude of the superimposed noise signal-exceeds a predetermined threshold value.
  • the course of the current signal when switching on and / or switching off the relay is examined to monitor the functionality of the relay.
  • a noise behavior of the current signal is monitored and wear of the relay contacts is detected when the noise of the current signal for a time ⁇ duration that is longer than a predetermined Tolerance period exceeds a predetermined threshold.
  • Figure 1 shows an embodiment of a switching arrangement with an electromagnetic relay and a monitoring device for monitoring the functionality of the relay
  • FIG. 2 shows a first diagram illustrating a typical waveform of the coil current currency ⁇ rend of turning on the relay
  • FIG. 3 shows a second diagram for explaining a typical course of the coil current during the switching off of the relay.
  • the following remarks are made merely illustrative of a relay of the type "open", ie a relay output side closes its Kontak ⁇ te upon excitation of the relay coil.
  • the described procedure can res without learne- on relay type "opener” or changeover relay to ⁇ turned.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment of a switching arrangement 10 is shown in highly schematic representation.
  • Kunststoffan order 10 includes an electromagnetic relay 11 with ei ⁇ ner relay coil IIa, a relay armature IIb and schematically indicated relay contacts 11c for closing and interrupting a Wegstrompfades 12 not shown in detail, to which any electrical load can be connected sen.
  • the switching arrangement also comprises a
  • Voltage source 13 which serves to provide a turn-on voltage to be applied to the Re ⁇ laisspule IIa to turn on the relay 11, a current measuring device 14 in the form of any suitable current sensor and a monitoring device 15, which monitors the operation of the relay 11, in particular the relay contacts 11c and relay armature IIb.
  • the switching arrangement to a measuring resistor 16 which can be connected via a switching device 17 to the relay coil IIa and is used to detect the current flowing when switching off the relay 11 via the coil coil coil current.
  • Figure 2 shows a diagram with a typical curve 21 of the coil current during the switching of the relay 11.
  • a curve 22 of the contact voltage is shown in Figure 2, that is, the voltage via the relay ⁇ contacts 11c to a connected to the switching current load can be created.
  • ⁇ A switching voltage is applied via the voltage source 13 is a ⁇ A switching voltage to the relay coil. This causes to ⁇ nearest an increase in the coil current (current flow 21) ⁇ currency rend a first time period ⁇ until after the expiration of ⁇ a local maximum of the coil current is reached and the Re ⁇ laisanker the relay starts to move.
  • the place during egg ⁇ nes second period 2 of movement of the relay armature leads, as the voltage curve 22 of the contact stress it is clearly ⁇ , 11c to a closing of the relay contacts.
  • the moving relay armature IIb influences the magnetic field of the relay coil IIa, so that the coil current initially drops and strives for a local minimum. Closing ⁇ Lich the moving operation of the relay armature is finished after the period IIb 2; the relay armature IIb is in its end position and the relay contacts 11c in its closed position. The end of the movement of the relay armature IIb makes itself felt by reaching the local minimum 23 of the course 21 of the coil current.
  • the monitoring device 15 is supplied with a current signal emitted by the current measuring device and characterizing the coil current.
  • the monitoring device 15 can recognize the proper operation of the switch-on process by monitoring the course of the current signal in response to the occurrence of the local minimum 23.
  • This local minimum does not occur within a predetermined test period ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , so 15 outputs the surveil ⁇ monitoring device from a first error signal indicative of a malfunction of the relay.
  • the test time ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ can be determined by the maximum duration specified in the data sheet of relay 11
  • the monitoring device 15 is not activated until after expiration a predetermined waiting time T w begins with the investigation of the course of the current signal.
  • the waiting time T w should be dimensioned so short that only fluctuations at the beginning of the switch-on are excluded from the analysis, but there is no danger that the local Mini ⁇ mum 23 itself could be excluded.
  • the monitoring device 15 can also be set up to further examine the course of the current signal after detection of the local minimum 23, as to whether another (or more) local minimum occurs (not shown in FIG. 2). This could indicate unwanted repeated opening or incomplete closing of the relay contacts 11c. In this case, the excess would be monitoring device 15 a second error signal then erzeu ⁇ gen when it detects such a further local minimum. This form of further monitoring can be carried out, for example, during a connection period 3.
  • the magnetic field of the relay coil IIa begins to degrade, which is evident in the course of the coil current in the period T 4 . He ⁇ the magnetic field of the relay coil IIa then presents a mi- nimalen value, the relay armature IIb can not be held in its engaged position and begins to move toward the rest position.
  • the period of movement of relay armature IIb until its final switching position is indicated in Figure 3 as T 5 . During the period T 5 breaks through the opening of the switch contacts 11 c and the contact voltage, which can be seen on the course 32 of the contact voltage.
  • the monitoring device 15 can thus detect the proper course of the switch-off process on the course of the output from the current measuring device, the coil current characterizing current signal by monitoring the course of the current signal to the occurrence of the local maximum 33 out.
  • This local maximum does not occur within a predetermined second control time T Piaus, the surveil ⁇ monitoring means 15 outputs a third error signal indicating a malfunction of the relay.
  • the test time T Piaus can be based on the maximum duration of a switch-off of the relay 11, this is usually specified by the Relaisherstel ⁇ learning in the corresponding technical data sheets.
  • the monitoring device 15 also examines a noise behavior of the current signal when the relay 11 is switched off (shown schematically as a superimposed noise signal 34 in FIG. 3).
  • a noise behavior of the current signal when the relay 11 is switched off shown schematically as a superimposed noise signal 34 in FIG. 3.
  • the duration of a stronger superimposed noise signal allows conclusions to be drawn as to the duration of a switching spark which occurs when opening between the relay contacts 11c and which, due to its high-frequency properties, causes an influence on the coil current in the form of a superimposed noise signal. If the duration of the noise signal caused by the switching spark exceeds a predetermined tolerance period, the monitoring device 15 emits an aging signal which causes an advanced wear of the resonance signal. lais giftede displays, so that a replacement of the relay can be initiated.

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

The invention relates to a switching arrangement (10) having an electromagnetic relay (11) which comprises a relay coil (11a), relay contacts (11c) and a relay armature (11b) operatively connected to the relay contacts (11c), and which is equipped with a monitoring device (15) which is arranged for monitoring the functional capability of the relay (11). In order to provide such a switching arrangement which enables an anticipatory checking of the relay contacts (11c) and the relay armature (11b) for any faults, according to the invention a current measuring device (14) is provided in the current path of the relay coil (11a) and is arranged to measure a coil current flowing through the relay coil (11a) and to emit a current signal indicating the coil current to the monitoring device (15), and the monitoring device (15) uses the current signal for monitoring the functional capability of the relay (11). The invention also relates to a corresponding method for monitoring the functional capability of a relay.

Description

Beschreibung description
Überwachung eines elektromagnetischen Relais Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit einem elektromagnetischen Relais, das eine Relaisspule, Relaiskontakte und einen mit den Relaiskontakten in Wirkverbindung stehenden Relaisanker aufweist, und mit einer Überwachungseinrichtung, die zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais ein- gerichtet ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Ver¬ fahren zum Überwachen der Funktionstüchtigkeit eines solchen elektromagnetischen Relais. Monitoring of an electromagnetic relay The invention relates to a switching arrangement with an electromagnetic relay, which has a relay coil, relay contacts and a relay armature operatively connected to the relay contacts, and with a monitoring device which is set up to monitor the functioning of the relay. The invention also relates to a method for monitoring the serviceability of such an electromagnetic relay.
In elektrischen Geräten werden zur Durchführung von gesteuer- ten Schalthandlungen häufig elektromagnetische Relais einge¬ setzt. Elektromagnetische Relais bestehen üblicherweise aus einer Relaisspule und zumindest einem Paar elektrischer Re¬ laiskontakte. Wird an die Relaisspule ein elektrischer Strom angelegt, so wird in der die Relaisspule ein Magnetfeld er- zeugt, das einen Relaisanker in Bewegung setzt, wodurch - bei selbstöffnenden Relais - ein Schließen der Relaiskontakte bewirkt wird, so dass ein Stromfluss über die Relaiskontakte möglich ist. Wird der durch die Relaisspule fließende Strom wieder unterbrochen, so wird über den Relaisanker der beweg- liehe Teil der Relaiskontakte, beispielsweise mittels einerIn electrical equipment often electromagnetic relays are to perform con- trolled switching operations turned ¬ sets. Electromagnetic relays usually consist of a relay coil and at least one pair of electrical Re ¬ laiskontakte. If an electric current is applied to the relay coil, the relay coil generates a magnetic field which sets a relay armature in motion, whereby - in the case of self-opening relays - a closing of the relay contacts is effected so that a current flow through the relay contacts is possible , If the current flowing through the relay coil is interrupted again, the movable part of the relay contacts, for example by means of a relay, is relayed
Federeinrichtung, in seine Ausgangslage zurückbewegt, was ein Öffnen der Relaiskontakte bewirkt und den Stromfluss über diese unterbricht. Bei selbstschließenden Relais sind die Kontakte im stromlosen Zustand der Relaisspule geschlossen und im stromdurchflossenen Zustand geöffnet; Umschaltrelais schalten zwischen zwei Schaltzuständen um. Spring device, moved back to its initial position, which causes an opening of the relay contacts and interrupts the flow of current through them. For self-closing relay, the contacts are closed in the de-energized state of the relay coil and opened in the current-carrying state; Change-over relays switch between two switching states.
Elektromagnetische Relais werden üblicherweise dort einge¬ setzt, wo mittels eines vergleichsweise geringen Stromes aus einem Ansteuerstromkreis ein vergleichsweise größerer Strom in einem Schaltstromkreis ein- oder ausgeschaltet werden soll. Das elektromagnetische Relais bildet in diesem Fall ei- ne galvanische Entkopplung des Ansteuerstromkreises und des Schaltstromkreises . Electromagnetic relays are usually ¬ sets there is, where one by means of a relatively low current from a driving circuit, a comparatively large current in a switching circuit or to be turned off. The electromagnetic relay in this case forms an ne galvanic decoupling of the drive circuit and the switching circuit.
Elektromagnetische Relais werden beispielsweise in elektri- sehen Schutzgeräten zur Überwachung elektrischer Energieversorgungsnetze eingesetzt, um im Falle eines Fehlers (z.B. ei¬ nes Kurzschlusses) in dem elektrischen Energieversorgungsnetz durch Schließen der Relaiskontakte eines sogenannten „Kommandorelais" eine Auslösung eines elektrischen Leistungs- Schalters zu veranlassen und so den Fehlerstrom zu unterbre¬ chen. Beim Einsatz von elektromagnetischen Relais in solchen sicherheitsrelevanten Gebieten ist es von größter Wichtigkeit, die Funktionstüchtigkeit des Relais zu jedem Zeitpunkt zu gewährleisten bzw. defekte Relais kurzfristig austauschen zu können. Electromagnetic relays will see, for example, in electrical protection devices used to monitor electrical power supply networks, to cause in case of failure (for example, egg ¬ nes short circuit) in the electric power grid by closing the relay contacts of a so-called "command relay" triggering an electric power switch, and so the fault current to interrup ¬ chen. the use of electromagnetic relays in such safety-relevant areas it is extremely important to ensure proper operation of the relay at any time or to replace defective relay short term.
Da aufgrund von mechanischen Abnutzungen, insbesondere Kontaktabbrand, die Lebensdauer eines Relais prinzipiell be¬ grenzt ist, kann vorgesehen sein, Relais an besonders sicher- heitsrelevanten Stellen regelmäßig auszutauschen, bevor eine prognostizierte maximale Lebensdauer erreicht ist. Ein sol¬ cher vorauseilender Austausch des Relais stellt jedoch eine rein statische Maßnahme dar und steht in keinem Verhältnis zur tatsächlichen Abnutzung des Relais. As a result of mechanical wear, especially contact wear, the service life of a relay is be ¬ borders in principle, can be provided on a regular basis to exchange relay particularly safety-relevant authorities before a predicted maximum lifespan is reached. However, a sol ¬ cher anticipatory replacement of the relay is a purely static measure and bears no relation to the actual wear of the relay.
Alternativ kann eine Überwachung des Relais vorgenommen werden, um den tatsächlichen Abnutzungszustand des Relais erkennen zu können. Um eine Überwachung des Zustandes der Relaiskontakte vorzunehmen, bietet es sich zunächst an, ihren tat- sächlichen Zustand, d.h. geöffnet oder geschlossen, an dieAlternatively, a monitoring of the relay can be made to detect the actual state of wear of the relay can. In order to monitor the state of the relay contacts, it is first of all advisable to determine their actual state, i. open or closed, to the
Ansteuereinrichtung der Relaisspule zurückzukoppeln. Bei einer Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istzustand der Relaiskontakte wird auf einen Fehler in der Relaisansteuerung geschlossen. Eine solche Überwachung ist jedoch vergleichs- weise aufwändig, weil hierbei die von dem Relais erreichte galvanische Entkopplung zwischen Ansteuerstromkreis und Feedback control to couple the relay coil. In case of a deviation between the setpoint and the actual state of the relay contacts, an error in the relay control is concluded. However, such monitoring is comparatively complicated, because in this case the galvanic decoupling achieved between the control circuit and the relay
Schaltstromkreis zur Rückkopplung der Information über den Zustand der Relaiskontakte überschritten werden muss. Außer- dem lässt sich ein Fehler hierbei nur dann erkennen, wenn er bereits eingetreten ist, also die Relaiskontakte bereits ei¬ nen ungewünschten Zustand eingenommen haben. Eine vorausschauende Überwachung ist nicht möglich. Switching circuit for feedback of information about the state of the relay contacts must be exceeded. Except- which an error can this only be seen if it has already occurred, so the relay contacts have already taken ei ¬ nen undesired condition. A predictive monitoring is not possible.
Zudem wurden Bestrebungen unternommen, den Ansteuerstromkreis der Relaisspule möglichst fehlersicher auszugestalten. So ist z.B. aus der internationalen Patentanmeldung WO2009/062536 AI bekannt, eine Ansteuerschaltung für eine Relaisspule mit zwei Schalteinrichtungen, z.B. Transistoren, zu versehen und den durch die beiden Schalteinrichtungen und die Relaisspule verlaufenden Strompfad durch Prüfsignale zu testen, die derart kurz ausgebildet sind, dass sie keine Bewegung der Relaiskon¬ takte bewirken können. Mit dem bekannten Verfahren lässt sich zwar vorteilhaft der Ansteuerstromkreis für das Relais über¬ wachen, ein Fehler auf Seiten der Relaiskontakte, z.B. ein Verschmelzen der Relaiskontakte oder ein Festklemmen eines die Relaiskontakte bewegenden Relaisankers kann mit der be¬ kannten Überwachungsmethode jedoch nicht ausgeschlossen wer- den. In addition, attempts have been made to design the drive circuit of the relay coil as fail-safe as possible. For example, from the international patent application WO2009 / 062536 AI known to provide a drive circuit for a relay coil with two switching devices, eg transistors, and to test the current passing through the two switching devices and the relay coil current path by test signals that are so short that They can cause no movement of Relaiskon ¬ clocks. With the known method, the driving circuit for the relay can indeed advantageous watch over ¬, an error on the part of the relay contacts, for example, a fusion of the relay contacts or clamping a relay contacts moving relay armature can not be excluded with the be ¬ knew monitoring methodology advertising the ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalt¬ anordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren anzugeben, um eine vorausschauende Überprüfung der Relaiskon- takte und des Relaisankers auf ggf. aufgetretene Fehler zu ermöglichen . The invention is therefore based on the object to provide a switching ¬ arrangement of the type mentioned above and a method to enable a predictive check the relay contacts and the relay armature to possibly occurred errors.
Hinsichtlich der Schaltanordnung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Strompfad der Relaisspule eine Strommesssein¬ richtung vorgesehen ist, die zur Messung eines durch die Re- laisspule fließenden Spulenstroms und zur Abgabe eines den Spulenstrom angebenden Stromsignals an die Überwachungseinrichtung eingerichtet ist, und die Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais das With regard to the switching arrangement, this object is achieved in that in the current path of the relay coil Stromommesssein ¬ direction is provided, which is set up to measure a current flowing through the reel coil coil current and for outputting a coil current indicating current signal to the monitoring device, and the monitoring device for Monitoring the functionality of the relay
Stromsignal heranzieht. Current signal draws.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Bewegung des Relaisankers der primärseitig durch die Relais¬ spule fließende Spulenstrom in typischer Weise beeinflusst wird. Daher kann die Überwachungseinrichtung anhand des den Spulenstrom angebenden Stromsignals eine Angabe über die Funktionstüchtigkeit des Relais machen. Da die Beeinflussung des Spulenstroms durch eine Bewegung des Relaisankers hervorgerufen wird, ist gemäß einer vorteilhaf¬ ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltanordnung vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais den Verlauf des Stromsignals beim Einschalten und/oder Aus¬ schalten des Relais - also während der Bewegungsphasen des Relaisankers - zu untersuchen. The invention is based on the recognition that the primary side influenced by the movement of the relay armature through the relay coil ¬ flowing coil current typically becomes. Therefore, the monitoring device can make an indication of the functionality of the relay on the basis of the coil current indicating current signal. Since the influence of the coil current is caused by a movement of the relay armature is provided according to a vorteilhaf ¬ th embodiment of the switching arrangement according to the invention, that the monitoring device is adapted to monitor the operation of the relay, the course of the current signal when switching on and / or off ¬ of the relay - ie during the movement phases of the relay armature - to investigate.
Konkret kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Schaltanordnung vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais beim Ein¬ schalten des Relais den Verlauf des Stromsignals daraufhin zu untersuchen, ob dieser ein lokales Minimum aufweist, und bei Ausbleiben des lokalen Minimums ein erstes Fehlersignal zu erzeugen, das einen Defekt des Relais angibt. Concretely, the switching arrangement according to the invention can be provided according to a further advantageous embodiment of the monitoring device is adapted for monitoring the functioning of the relay on a ¬ of the relay switch to examine the course of the current signal to determine whether this has a local minimum, and in the absence of the local minimum, to generate a first error signal indicating a failure of the relay.
Beim Einschalten des Relais verringert nämlich die Bewegung des Relaisankers den Luftspalt und damit auch den magneti- sehen Widerstand in der Relaisspule. Dadurch erhöht sich der magnetische Fluss, so dass sich der Stromfluss des Spulen¬ stroms entsprechend reduziert. Beim Auftreffen des Relaisan¬ kers auf seine Endlage werden die Relaiskontakte und der Luftspalt in der Relaisspule geschlossen und es wird ein lo- kales Minimum des Stromflusses des Spulenstroms erreicht. Da¬ nach bauen sich das Magnetfeld und der Spulenstrom entlang einer üblichen Ladekurve auf. Die Überwachungseinrichtung kann daher anhand des Auftretens des lokalen Minimums eine Aussage darüber machen, ob der Relaisanker seine Endlage er- reicht hat und der Einschaltvorgang folglich erwartungsgemäß abgelaufen ist. In diesem Zusammenhang kann gemäß zudem vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Überprüfung des Verlaufs des Stromsignals während einer Prüfzeit durchzuführen und das erste Fehlersignal zu erzeugen, wenn bis zum Ablauf der ersten Prüfzeit das lokale Minimum aus¬ bleibt . When the relay is switched on, the movement of the relay armature reduces the air gap and thus also the magnetic resistance in the relay coil. This increases the magnetic flux, so that the current flow of the coil ¬ current is reduced accordingly. When hitting the Relaisan ¬ kers to its final position, the relay contacts and the air gap in the relay coil to be closed and it will reach a lo kales minimum of current flow in the coil current. Since ¬ by the magnetic field and the coil current to flow along a conventional charging curve build. Based on the occurrence of the local minimum, the monitoring device can therefore make a statement as to whether the relay armature has reached its end position and, as expected, the switch-on process has expired. In this connection may be in accordance also contemplated that the monitoring device is adapted to perform the check of the course of the current signal during a test period and to generate the first error signal if up to the end of the first test time the local minimum remains off ¬.
Um auch ein unvollständiges oder wiederholtes Schließen der Relaiskontakte beim Einschaltvorgang erkennen zu können, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltanordnung vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Verlauf des Stromsignals daraufhin zu untersuchen, ob nach dem Auftreten des lokalen Minimums ein weiteres lokales Minimum folgt, und beim Auftreten des weiteren lokalen Minimums ein zweites Fehlersignal zu erzeugen, das einen Defekt des Relais angibt. In order to be able to recognize an incomplete or repeated closing of the relay contacts during the switch-on process, according to a further advantageous embodiment of the switching arrangement according to the invention, it can be provided that the monitoring device is set up to examine the course of the current signal, if after the occurrence of the local minimum another local minimum follows, and upon the occurrence of the further local minimum, generate a second error signal indicating a failure of the relay.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Schaltanordnung sieht zudem vor, dass die Überwachungs- einrichtung dazu eingerichtet ist, nach Beginn des Einschalt¬ vorgangs des Relais eine vorbestimmte Wartezeit abzuwarten, bevor sie mit der Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais beginnt. Hierdurch können Schwankungen des Spulenstroms in der Anfangsphase des Einschaltvorgangs von der Analyse durch die Überwachungseinrichtung sicher ausgeschlossen werden. A further advantageous embodiment of the invention shown SEN switching arrangement also stipulates that the monitoring device is configured to wait for a predetermined waiting period after the beginning of the turn ¬ operation of the relay before it starts to monitor the functioning of the relay. As a result, fluctuations in the coil current in the initial phase of the switch-on process can be reliably excluded from the analysis by the monitoring device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltanordnung kann zudem vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais beim Ausschalten des Relais den Verlauf des Stromsignals daraufhin zu untersu¬ chen, ob dieser ein lokales Maximum aufweist, und bei Aus¬ bleiben des lokalen Maximums ein drittes Fehlersignal zu er- zeugen, das einen Defekt des Relais angibt. According to a further advantageous embodiment of the switching arrangement according to the invention can also be provided that the monitoring means is adapted to monitor the functioning of the relay turning off the relay the course of the current signal thereupon investi ¬ Chen, whether this has a local maximum, and from ¬ remain the local maximum to generate a third error signal indicating a defect of the relay.
Hierdurch kann die Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais auch beim Ausschaltvorgang der Relaisspule überprüft werden. Typischerweise baut sich nämlich beim Ausschalten eines Relais zunächst das Magnetfeld in der Spule ab, was sich an einem abnehmenden Verlauf des Spulenstroms zeigt. Ist das Magnetfeld ausreichend schwach geworden, kann der Relaisanker nicht mehr in seiner eingeschalteten Stellung gehalten werden und beginnt sich, in Richtung seiner Ruhelage zu bewegen. Durch die Bewegung des Relaisankers wird jedoch erneut ein Spulenstrom in der Relaisspule induziert, der sich erst nach Erreichen der Ruhelage des Relaisankers allmählich wieder ab- baut, so dass der Verlauf des Spulenstroms zum Zeitpunkt des Erreichens der Ruhelage des Relaisankers ein lokales Maximum aufweist. Anhand dieses lokalen Maximums kann die Überwa¬ chungseinrichtung daher den erwartungsgemäßen Ablauf des Abschaltvorgangs des Relais überwachen. As a result, the monitoring of the functionality of the relay can also be checked during the switch-off of the relay coil become. Typically, when a relay is switched off, the magnetic field in the coil first builds up, which is reflected in a decreasing course of the coil current. If the magnetic field has become sufficiently weak, the relay armature can no longer be held in its switched-on position and begins to move in the direction of its rest position. However, due to the movement of the relay armature, a coil current is again induced in the relay coil, which gradually degrades again only after the rest position of the relay armature has been reached, so that the course of the coil current has a local maximum at the time of reaching the rest position of the relay armature. On the basis of this local maximum, the surveil ¬ monitoring device can therefore monitor the expected correct execution of the turn-off of the relay.
Da die Relaisspule zum Ausschalten stromlos geschaltet wird, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform in diesem Zusammenhang zudem vorgeschlagen, dass die Schaltanordnung im Strompfad der Relaisspule einen Messwiderstand aufweist, über den der Spulenstrom beim Ausschalten des Relais fließt. Since the relay coil is switched to de-energize for switching off, it is also proposed according to an advantageous embodiment in this context that the switching arrangement in the current path of the relay coil has a measuring resistor through which the coil current when switching off the relay flows.
Hierdurch wird eine Messung des Spulenstroms durch die Strommesseinrichtung ermöglicht. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Schaltanordnung sieht zudem vor, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Rauschen des Stromsig¬ nals beim Ausschalten des Relais zu überwachen und ein eine Abnutzung der Relaiskontakte angebendes Abnutzungssignal zu erzeugen, wenn das Rauschen des Stromsignals während einerAs a result, a measurement of the coil current is made possible by the current measuring device. A further advantageous embodiment of the invention shown SEN switching arrangement provides furthermore that the monitoring device is configured to monitor a murmur of Stromsig ¬ Nals turning off the relay and producing a deterioration of the relay contacts indicative wear signal when the noise of the current signal during a
Zeitdauer, die länger ist als eine vorgegebene Toleranzzeit¬ dauer, einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Duration, which is longer than a predetermined tolerance ¬ duration, exceeds a predetermined threshold.
Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein beim Öffnen der Relaiskontakte auftretender Schaltfunken ein hochfrequentes Signal erzeugt, das sich auf der Primär¬ seite des Relais auf die Relaisspule auswirkt und dort ein entsprechend hochfrequentes Rauschsignal induziert. Durch die Überwachung der Dauer des Rauschens des Stromsignals kann da¬ her auf die Dauer des Schaltfunkens und damit auf eine Abnut¬ zung der Schaltkontakte geschlossen werden, da mit steigender Abnutzung der Schaltkontakte die Dauer des Schaltfunkens ebenfalls ansteigt. Übersteigt die Dauer des Rauschens - und damit die Dauer des Schaltfunkens - eine vorgegebene (z.B. durch Schaltversuche für jeden Relaistyp festzulegende) Tole¬ ranzzeitdauer, wird das Abnutzungssignal erzeugt. Hierbei wird die Dauer des Rauschens als diejenige Zeitdauer angese- hen, während der das Rauschen - konkret eine Amplitude des überlagerten Rauschsignals - einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Als Ergebnis dieser Analyse kann ein rechtzei¬ tiger Austausch der Relaisbaugruppe veranlasst werden. Die oben genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren zum Überwachen der Funktionstüchtigkeit eines elektromagnetischen Relais, das eine Relaisspule, Re¬ laiskontakte und einen mit den Relaiskontakten in Wirkverbindung stehenden Relaisanker aufweist, gelöst, bei dem mittels einer im Strompfad der Relaisspule liegenden Strommessseinrichtung ein durch die Relaisspule fließender Spulenstrom gemessen und ein den Spulenstrom angebendes Stromsignals abge¬ geben wird und das Stromsignal zur Überwachung der Funktions¬ tüchtigkeit des Relais herangezogen wird. This embodiment is based on the recognition that an error occurring during the opening of the relay contacts switching spark generates a high frequency signal, which affects the primary ¬ side of the relay to the relay coil and there induces a corresponding high-frequency noise signal. By the Monitoring the duration of the noise of the current signal can be concluded that the duration of the Schaltfunkens and thus a Abnut ¬ wetting of the switching contacts there ¬ ago, with increasing wear of the switch contacts the duration of the Schaltfunkens also increases. Exceeds the duration of the noise - and thus the duration of the switching spark - a predetermined (eg to be determined by switching experiments for each relay type) Tole ¬ ranzzeitdauer, the wear signal is generated. In this case, the duration of the noise is regarded as the time duration during which the noise-specifically an amplitude of the superimposed noise signal-exceeds a predetermined threshold value. As a result of this analysis, a rechtzei ¬ term replacement of the relay module can be initiated. The above object is achieved with respect to the method by a method for monitoring the operation of an electromagnetic relay having a relay coil, Re ¬ laiskontakte and a standing with the relay contacts operatively connected relay armature, in which by means of a lying in the current path of the relay coil current measuring device measured by the relay coil current flowing the coil current and is abge ¬ enter the coil current indicative of the current signal and the current signal is used for monitoring the function ¬ efficiency of the relay.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais der Verlauf des Stromsignals beim Einschalten und/oder Ausschalten des Relais untersucht wird. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention it can be provided that the course of the current signal when switching on and / or switching off the relay is examined to monitor the functionality of the relay.
Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zur Überwa¬ chung der Funktionstüchtigkeit des Relais beim Einschalten des Relais der Verlauf des Stromsignals daraufhin untersucht wird, ob dieser ein lokales Minimum aufweist, und bei Aus- bleiben des lokalen Minimums ein Defekt des Relais erkannt wird . Um auch beim Ausschalten des Relais eine Überwachung vornehmen zu können, kann zudem vorgesehen sein, dass zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais beim Ausschalten des Relais der Verlauf des Stromsignals daraufhin untersucht wird, ob dieser ein lokales Maximum aufweist, und auch beiConcretely, it can be provided for example that is being studied for surveil ¬ monitoring the functionality of the relay on the relay of the course of the current signal to determine whether this has a local minimum, and training of the local minimum remain a defect of the relay is detected. In order to be able to monitor even when the relay is switched off, it can also be provided that the course of the current signal is then examined to monitor the functionality of the relay when the relay is switched off, whether it has a local maximum and also at
Ausbleiben des lokalen Maximums ein Defekt des Relais erkannt wird . Failure of the local maximum a defect of the relay is detected.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird zudem vorgeschlagen, dass beim Ausschalten des Relais ein Rauschverhalten des Stromsignals überwacht wird und eine Abnutzung der Relaiskontakte erkannt wird, wenn das Rauschen des Stromsignals während einer Zeit¬ dauer, die länger ist als eine vorgegebene Toleranzzeitdauer, einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. According to a further advantageous embodiment of the inventive method is also proposed that when switching off the relay, a noise behavior of the current signal is monitored and wear of the relay contacts is detected when the noise of the current signal for a time ¬ duration that is longer than a predetermined Tolerance period exceeds a predetermined threshold.
Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner vorteilhaften Ausführungsformen wird auf die zu der erfindungsgemäßen Schaltanordnung erläuterten Vorteile verwiesen. With regard to the advantages of the method according to the invention and its advantageous embodiments, reference is made to the advantages explained for the switching arrangement according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert. Hierzu zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to a Ausführungsbei ¬ game. Show this
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltanordnung mit einem elektromagnetischen Relais und einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Funktionstüchtigkeit des Relais; Figure 1 shows an embodiment of a switching arrangement with an electromagnetic relay and a monitoring device for monitoring the functionality of the relay;
Figur 2 ein erstes Diagramm zur Erläuterung eines typischen Verlaufs des Spulenstroms wäh¬ rend des Einschaltens des Relais; und 2 shows a first diagram illustrating a typical waveform of the coil current currency ¬ rend of turning on the relay; and
Figur 3 ein zweites Diagramm zur Erläuterung eines typischen Verlaufs des Spulenstroms während des Ausschaltens des Relais. Die folgenden Ausführungen werden lediglich beispielhaft für ein Relais des Typs „Schließer" gemacht, also einem Relais, das bei Anregung der Relaisspule ausgangsseitig seine Kontak¬ te schließt. Die beschriebene Vorgehensweise kann ohne weite- res auch auf Relais des Typs „Öffner" oder Umschaltrelais an¬ gewandt werden. 3 shows a second diagram for explaining a typical course of the coil current during the switching off of the relay. The following remarks are made merely illustrative of a relay of the type "open", ie a relay output side closes its Kontak ¬ te upon excitation of the relay coil. The described procedure can res without weite- on relay type "opener" or changeover relay to ¬ turned.
In Figur 1 ist in höchstschematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schaltanordnung 10 gezeigt. Die Schaltan- Ordnung 10 umfasst ein elektromagnetisches Relais 11 mit ei¬ ner Relaisspule IIa, einem Relaisanker IIb und schematisch angedeuteten Relaiskontakten 11c zum Schließen und Unterbrechen eines im Weiteren nicht näher dargestellten Schaltstrompfades 12, an den eine beliebige elektrische Last angeschlos- sen sein kann. Die Schaltanordnung umfasst außerdem eineIn FIG. 1, an exemplary embodiment of a switching arrangement 10 is shown in highly schematic representation. Schaltan order 10 includes an electromagnetic relay 11 with ei ¬ ner relay coil IIa, a relay armature IIb and schematically indicated relay contacts 11c for closing and interrupting a Schaltstrompfades 12 not shown in detail, to which any electrical load can be connected sen. The switching arrangement also comprises a
Spannungsquelle 13, die zur Bereitstellung einer an die Re¬ laisspule IIa zum Einschalten des Relais 11 anzulegenden Einschaltspannung dient, eine Strommesseinrichtung 14 in Form eines beliebigen geeigneten Stromsensors und eine Überwa- chungseinrichtung 15, die zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais 11, insbesondere der Relaiskontakte 11c und des Relaisankers IIb, eingerichtet ist. Außerdem weist die Schaltanordnung einen Messwiderstand 16 auf, der über eine Umschalteinrichtung 17 mit der Relaisspule IIa verbunden werden kann und zur Erfassung des beim Ausschalten des Relais 11 über die Relaisspule fließenden Spulenstroms dient. Voltage source 13, which serves to provide a turn-on voltage to be applied to the Re ¬ laisspule IIa to turn on the relay 11, a current measuring device 14 in the form of any suitable current sensor and a monitoring device 15, which monitors the operation of the relay 11, in particular the relay contacts 11c and relay armature IIb. In addition, the switching arrangement to a measuring resistor 16 which can be connected via a switching device 17 to the relay coil IIa and is used to detect the current flowing when switching off the relay 11 via the coil coil coil current.
Die Funktionsweise der Überwachungseinrichtung 15 soll im Folgenden unter Hinzunahme der Figuren 2 und 3 näher erläu- tert werden. The mode of operation of the monitoring device 15 will be explained in more detail below with the aid of FIGS. 2 and 3.
Hierzu zeigt Figur 2 ein Diagramm mit einem typischen Verlauf 21 des Spulenstroms während des Einschaltens des Relais 11. Außerdem ist in Figur 2 ein Verlauf 22 der Kontaktspannung dargestellt, also derjenigen Spannung, die über die Relais¬ kontakte 11c an eine mit dem Schaltstrompfad verbundene Last angelegt werden kann. Zum Zeitpunkt t=0 wird über die Spannungsquelle 13 eine Ein¬ schaltspannung an die Relaisspule angelegt. Dies bewirkt zu¬ nächst einen Anstieg des Spulenstromes (Stromverlauf 21) wäh¬ rend eines ersten Zeitraums ΤΊ, bis nach Ablauf von ΤΊ ein lokales Maximum des Spulenstromes erreicht ist und der Re¬ laisanker des Relais sich zu bewegen beginnt. Die während ei¬ nes zweiten Zeitraums 2 erfolgende Bewegung des Relaisankers führt, wie am Spannungsverlauf 22 der Kontaktspannung er¬ sichtlich ist, zu einem Schließen der Relaiskontakte 11c. Gleichzeitig beeinflusst der sich bewegende Relaisanker IIb das Magnetfeld der Relaisspule IIa, so dass der Spulenstrom zunächst abfällt und einem lokalen Minimum zustrebt. Schlie߬ lich ist nach Ablauf des Zeitraums 2 der Bewegungsvorgang des Relaisankers IIb abgeschlossen; der Relaisanker IIb be- findet sich in seiner Endlage und die Relaiskontakte 11c in ihrer geschlossenen Stellung. Das Ende der Bewegung des Relaisankers IIb macht sich durch das Erreichen des lokalen Minimums 23 des Verlaufs 21 des Spulenstroms bemerkbar. Der Überwachungseinrichtung 15 wird ein von der Strommesseinrichtung abgegebenes, den Spulenstrom charakterisierendes Stromsignal zugeführt. Am Verlauf des Stromsignals kann die Überwachungseinrichtung 15 folglich den ordnungsgemäßen Ablauf des Einschaltvorgangs erkennen, indem sie den Verlauf des Stromsignals auf das Auftreten des lokalen Minimums 23 hin überwacht. Tritt dieses lokale Minimum nicht innerhalb einer vorgegebenen Prüfzeit ΤΡ, βίη auf, so gibt die Überwa¬ chungseinrichtung 15 ein erstes Fehlersignal ab, das einen Defekt des Relais anzeigt. Die Prüfzeit ΤΡ, βίη kann sich an der maximalen im Datenblatt des Relais 11 angegebenen Dauer desFor this purpose, Figure 2 shows a diagram with a typical curve 21 of the coil current during the switching of the relay 11. In addition, a curve 22 of the contact voltage is shown in Figure 2, that is, the voltage via the relay ¬ contacts 11c to a connected to the switching current load can be created. At time t = 0 is applied via the voltage source 13 is a ¬ A switching voltage to the relay coil. This causes to ¬ nearest an increase in the coil current (current flow 21) ¬ currency rend a first time period ΤΊ until after the expiration of ΤΊ a local maximum of the coil current is reached and the Re ¬ laisanker the relay starts to move. The place during egg ¬ nes second period 2 of movement of the relay armature leads, as the voltage curve 22 of the contact stress it is clearly ¬, 11c to a closing of the relay contacts. At the same time, the moving relay armature IIb influences the magnetic field of the relay coil IIa, so that the coil current initially drops and strives for a local minimum. Closing ¬ Lich the moving operation of the relay armature is finished after the period IIb 2; the relay armature IIb is in its end position and the relay contacts 11c in its closed position. The end of the movement of the relay armature IIb makes itself felt by reaching the local minimum 23 of the course 21 of the coil current. The monitoring device 15 is supplied with a current signal emitted by the current measuring device and characterizing the coil current. As a result of the course of the current signal, the monitoring device 15 can recognize the proper operation of the switch-on process by monitoring the course of the current signal in response to the occurrence of the local minimum 23. This local minimum does not occur within a predetermined test period Τ Ρ, βί η, so 15 outputs the surveil ¬ monitoring device from a first error signal indicative of a malfunction of the relay. The test time Τ Ρ , βί η can be determined by the maximum duration specified in the data sheet of relay 11
Einschaltvorganges orientieren, diese wird normalerweise von den Relaisherstellern in den entsprechenden technischen Datenblättern angegeben. Um Schwankungen des Verlaufs des Stromsignals zu Beginn des Einschaltvorgangs nicht in die Auswertung der Überwachungs¬ einrichtung 15 einfließen zu lassen, kann zudem vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung 15 erst nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit Tw mit der Untersuchung des Verlaufs des Stromsignals beginnt. Die Wartezeit Tw sollte dabei derart kurz bemessen sein, dass lediglich Schwankungen zu Beginn des Einschaltvorgangs aus der Analyse ausgeschlossen werden, nicht aber die Gefahr besteht, dass das lokale Mini¬ mum 23 selbst ausgeschlossen werden könnte. This is normally specified by the relay manufacturers in the relevant technical data sheets. In order not to allow fluctuations in the course of the current signal at the beginning of the switch-on process to be included in the evaluation of the monitoring device 15, it can also be provided that the monitoring device 15 is not activated until after expiration a predetermined waiting time T w begins with the investigation of the course of the current signal. The waiting time T w should be dimensioned so short that only fluctuations at the beginning of the switch-on are excluded from the analysis, but there is no danger that the local Mini ¬ mum 23 itself could be excluded.
Darüber hinaus kann die Überwachungseinrichtung 15 auch dazu eingerichtet sein, nach der Erkennung des lokalen Minimums 23 den Verlauf des Stromsignals weiter zu untersuchen, ob ein weiteres (oder mehrere weitere) lokales Minimum auftritt (nicht in Figur 2 gezeigt) . Dies könnte auf ein ungewolltes wiederholtes Öffnen oder ein unvollständiges Schließen der Relaiskontakte 11c hindeuten. In diesem Fall würde die Über- wachungseinrichtung 15 ein zweites Fehlersignal dann erzeu¬ gen, wenn sie ein solches weiteres lokales Minimum erkennt. Diese Form der weitergehenden Überwachung kann beispielsweise während einer Anschlusszeitdauer 3 durchgeführt werden. Figur 3 zeigt schließlich ein Diagramm, in dem ein Verlauf 31 des Spulenstroms und ein Verlauf 32 der Kontaktspannung während des Ausschaltvorgangs des Relais 11 dargestellt sind. Zum Zeitpunkt t=0 beginnt der Ausschaltvorgang, indem die Relaisspule IIa von der Spannungsquelle 13 über die Umschalt- einrichtung 17 getrennt wird. Gleichzeitig wird ein Strompfad über den Messwiderstand 16 geschlossen, über den der Spulenstrom während des Ausschaltvorgangs fließt, so dass eine Er¬ fassung des Spulenstroms über die Strommesseinrichtung 14 möglich ist. In addition, the monitoring device 15 can also be set up to further examine the course of the current signal after detection of the local minimum 23, as to whether another (or more) local minimum occurs (not shown in FIG. 2). This could indicate unwanted repeated opening or incomplete closing of the relay contacts 11c. In this case, the excess would be monitoring device 15 a second error signal then erzeu ¬ gen when it detects such a further local minimum. This form of further monitoring can be carried out, for example, during a connection period 3. Finally, FIG. 3 shows a diagram in which a curve 31 of the coil current and a curve 32 of the contact voltage during the switch-off operation of the relay 11 are shown. At the time t = 0, the switch-off process begins by disconnecting the relay coil IIa from the voltage source 13 via the switchover device 17. At the same time, a current path is closed via the sensing resistor 16, through which the coil current flows during the turn-off operation, so that a He ¬ version of the coil current via the current measurement device 14 is possible.
Aufgrund der nicht mehr anliegenden Einschaltspannung beginnt sich das Magnetfeld der Relaisspule IIa abzubauen, was am Verlauf des Spulenstroms im Zeitraum T4 ersichtlich ist. Er¬ reicht das Magnetfeld der Relaisspule IIa daraufhin einen mi- nimalen Wert, so kann der Relaisanker IIb nicht mehr in seiner eingeschalteten Stellung gehalten werden und beginnt, sich in Richtung der Ruhelage zu bewegen. Der Zeitraum der Bewegung des Relaisankers IIb bis zu seiner endgültigen Aus- schaltstellung ist in Figur 3 als T5 angegeben. Während des Zeitraums T5 bricht durch das Öffnen der Schaltkontakte 11c auch die Kontaktspannung ein, was am Verlauf 32 der Kontaktspannung erkennbar ist. Durch die Bewegung des Relaisankers IIb wird erneut ein Spulenstrom in der Relaisspule IIa indu¬ ziert, so dass der Verlauf des Spulenstroms auf ein lokales Maximum 33 hinsteuert, das mit Erreichen der Ruhelage des Re¬ laisankers IIb erreicht ist. Danach baut sich der Spulenstrom nach dem Ende des Zeitraums T5 allmählich wieder ab, das Re- lais 11 befindet sich in seiner ausgeschalteten Stellung. Due to the no longer applied turn-on voltage, the magnetic field of the relay coil IIa begins to degrade, which is evident in the course of the coil current in the period T 4 . He ¬ the magnetic field of the relay coil IIa then presents a mi- nimalen value, the relay armature IIb can not be held in its engaged position and begins to move toward the rest position. The period of movement of relay armature IIb until its final switching position is indicated in Figure 3 as T 5 . During the period T 5 breaks through the opening of the switch contacts 11 c and the contact voltage, which can be seen on the course 32 of the contact voltage. By the movement of the relay armature IIb a coil current in the relay coil IIa is indu ¬ sheet again, so that the course of the coil current is heading on a local maximum 33 which is achieved by reaching the stop position of the Re ¬ laisankers IIb. Thereafter, the coil current gradually degrades after the end of the period T 5 , the relay 11 is in its off position.
Die Überwachungseinrichtung 15 kann am Verlauf des von der Strommesseinrichtung abgegeben, den Spulenstrom charakterisierenden Stromsignals folglich den ordnungsgemäßen Ablauf des Ausschaltvorgangs erkennen, indem sie den Verlauf des Stromsignals auf das Auftreten des lokalen Maximums 33 hin überwacht. Tritt dieses lokale Maximum nicht innerhalb einer vorgegebenen zweiten Prüfzeit TPiaus auf, so gibt die Überwa¬ chungseinrichtung 15 ein drittes Fehlersignal ab, das einen Defekt des Relais anzeigt. Die Prüfzeit TPiaus kann sich an der maximalen Dauer eines Ausschaltvorgangs des Relais 11 orientieren, diese wird normalerweise von den Relaisherstel¬ lern in den entsprechenden technischen Datenblättern angegeben . The monitoring device 15 can thus detect the proper course of the switch-off process on the course of the output from the current measuring device, the coil current characterizing current signal by monitoring the course of the current signal to the occurrence of the local maximum 33 out. This local maximum does not occur within a predetermined second control time T Piaus, the surveil ¬ monitoring means 15 outputs a third error signal indicating a malfunction of the relay. The test time T Piaus can be based on the maximum duration of a switch-off of the relay 11, this is usually specified by the Relaisherstel ¬ learning in the corresponding technical data sheets.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung 15 beim Ausschalten des Relais 11 auch ein Rauschverhalten des Stromsignals untersucht (in Figur 3 schematisch als überlagertes Rauschsignal 34 dargestellt) . Die Dauer ei- nes stärkeren überlagerten Rauschsignals lässt nämlich einen Rückschluss auf die Dauer eines Schaltfunkens zu, der beim Öffnen zwischen den Relaiskontakten 11c auftritt, und der aufgrund seiner hochfrequenten Eigenschaften eine Beeinflussung des Spulenstromes in Form eines überlagerten Rauschsig- nals bewirkt. Übersteigt die Dauer des von dem Schaltfunken hervorgerufenen Rauschsignals einen vorgegebenen Toleranzzeitraum, so gibt die Überwachungseinrichtung 15 ein Alterungssignal ab, das eine fortgeschrittene Abnutzung der Re- laiskontakte anzeigt, so dass ein Austausch des Relais veranlasst werden kann. Finally, it can be provided that the monitoring device 15 also examines a noise behavior of the current signal when the relay 11 is switched off (shown schematically as a superimposed noise signal 34 in FIG. 3). In fact, the duration of a stronger superimposed noise signal allows conclusions to be drawn as to the duration of a switching spark which occurs when opening between the relay contacts 11c and which, due to its high-frequency properties, causes an influence on the coil current in the form of a superimposed noise signal. If the duration of the noise signal caused by the switching spark exceeds a predetermined tolerance period, the monitoring device 15 emits an aging signal which causes an advanced wear of the resonance signal. laiskontakte displays, so that a replacement of the relay can be initiated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltanordnung (10) mit einem elektromagnetischen Relais (11), das eine Relaisspule (IIa), Relaiskontakte (11c) und einen mit den Relaiskontakten (11c) in Wirkverbindung stehenden Relaisanker (IIb) aufweist, und mit einer Überwachungs¬ einrichtung (15), die zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) eingerichtet ist; 1. Switching arrangement (10) having an electromagnetic relay (11) which has a relay coil (IIa), relay contacts (11c) and a relay contact (11c) in operative connection relay armature (IIb), and with a monitoring device ¬ (15 ) arranged to monitor the operation of the relay (11);
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- im Strompfad der Relaisspule (IIa) eine Strommessseinrich¬ tung (14) vorgesehen ist, die zur Messung eines durch die Relaisspule (IIa) fließenden Spulenstroms und zur Abgabe eines den Spulenstrom angebenden Stromsignals an die Überwachungs¬ einrichtung (15) eingerichtet ist; und in the current path of the relay coil (IIa) a current measuring device (14) is provided which is set up to measure a coil current flowing through the relay coil (IIa) and to deliver a current signal indicative of the coil current to the monitoring device (15); and
- die Überwachungseinrichtung (15) zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) das Stromsignal heranzieht. - The monitoring device (15) for monitoring the operativeness of the relay (11) uses the current signal.
2. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 1, 2. Switching arrangement (10) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) den Ver¬ lauf des Stromsignals beim Einschalten und/oder Ausschalten des Relais (11) zu untersuchen. - The monitoring device (15) is arranged to examine the ver ¬ run of the current signal when switching on and / or off the relay (11) to monitor the functioning of the relay (11).
3. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 2, 3. switching arrangement (10) according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) beim Einschalten des Relais (11) den Verlauf des Stromsignals dar- aufhin zu untersuchen, ob dieser ein lokales Minimum (23) aufweist, und bei Ausbleiben des lokalen Minimums (23) ein erstes Fehlersignal zu erzeugen, das einen Defekt des Relais (11) angibt.  - The monitoring device (15) is set up to monitor the operation of the relay (11) when switching on the relay (11) the course of the current signal on whether this has a local minimum (23), and in the absence of the local minimum (23) to generate a first error signal indicating a defect of the relay (11).
4. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 3, 4. Switching arrangement (10) according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, die Untersuchung des Verlaufs des Stromsignals während einer Prüfzeit durchzuführen und das erste Fehlersignal zu erzeu¬ gen, wenn bis zum Ablauf der Prüfzeit das lokale Minimum (23) ausbleibt . - The monitoring device (15) is adapted to the investigation of the course of the current signal during a Perform test period and the first error signal to erzeu ¬ gen, if up to the end of the test period the local minimum (23) fails.
5. Schaltanordnung (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 5. Switching arrangement (10) according to one of claims 3 or 4, characterized in that a
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, den Verlauf des Stromsignals daraufhin zu untersuchen, ob nach dem Auftreten des lokalen Minimums (23) ein weiteres lokales Minimum folgt, und beim Auftreten des weiteren lokalen Minimums ein zweites Fehlersignal zu erzeugen, das einen Defekt des Relais (11) angibt.  - The monitoring device (15) is arranged to examine the course of the current signal to determine whether after the occurrence of the local minimum (23) another local minimum follows, and to generate a second error signal when the further local minimum, which is a defect of the relay (11) indicates.
6. Schaltanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 6. Switching arrangement (10) according to any one of claims 2 to 5, d a d e r c h e c e n e c i n e that t
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, nach Beginn des Einschaltvorgangs des Relais (11) eine vorbe¬ stimmte Wartezeit abzuwarten, bevor sie mit der Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) beginnt. - The monitoring device (15) is adapted to wait after the start of the switch-on of the relay (11) a vorbe ¬ voted waiting time before it begins with the monitoring of the functionality of the relay (11).
7. Schaltanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 7. The switching arrangement (10) according to claim 2, wherein:
- die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) beim Ausschalten des Relais (11) den Verlauf des Stromsignals dar¬ aufhin zu untersuchen, ob dieser ein lokales Maximum (33) aufweist, und bei Ausbleiben des lokalen Maximums (33) ein drittes Fehlersignal zu erzeugen, das einen Defekt des Relais (11) angibt. - The monitoring device (15) is set up to monitor the operation of the relay (11) when turning off the relay (11) the course of the current signal to ¬ whether to have a local maximum (33), and in the absence of the local maximum (33) to generate a third error signal indicating a defect of the relay (11).
8. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 7, 8. Switching arrangement (10) according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- die Schaltanordnung (10) im Strompfad der Relaisspule (IIa) einen Messwiderstand (16) aufweist, über den der Spulenstrom beim Ausschalten des Relais (11) fließt.  - The switching arrangement (10) in the current path of the relay coil (IIa) has a measuring resistor (16) through which the coil current when switching off the relay (11) flows.
9. Schaltanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Überwachungseinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, ein Rauschverhalten des Stromsignals beim Ausschalten des Relais (11) zu untersuchen und ein eine Abnutzung der Relaiskontakte (11c) angebendes Abnutzungssignal zu erzeugen, wenn ein Rau- sehen des Stromsignals während einer Zeitdauer, die länger ist als eine vorgegebene Toleranzzeitdauer, einen vorgegebe¬ nen Schwellenwert übersteigt. 9. switching arrangement (10) according to one of claims 2 to 8, characterized in that - The monitoring device (15) is adapted to investigate a noise behavior of the current signal when turning off the relay (11) and to generate a wear of the relay contacts (11c) indicating wear signal when a rough look the current signal during a period of time, the longer is than a predetermined tolerance time period exceeds a pre give ¬ NEN threshold.
10. Verfahren zum Überwachen der Funktionstüchtigkeit eines elektromagnetischen Relais (11), das eine Relaisspule (IIa),A method for monitoring the operation of an electromagnetic relay (11) comprising a relay coil (IIa),
Relaiskontakte (11c) und einen mit den Relaiskontakten (11c) in Wirkverbindung stehenden Relaisanker (IIb) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Relay contacts (11c) and one with the relay contacts (11c) operatively connected to the relay armature (IIb), d a d u r c h e c e n e s in that e
- mittels einer im Strompfad der Relaisspule (IIa) liegenden Strommessseinrichtung (14) ein durch die Relaisspule (IIa) fließender Spulenstrom gemessen und ein den Spulenstrom angebendes Stromsignals abgegeben wird; und  - Measured by means of a in the current path of the relay coil (IIa) current measuring device (14) through the relay coil (IIa) flowing coil current and a current indicating the coil current signal is emitted; and
- das Stromsignal zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) herangezogen wird.  - The current signal is used to monitor the functionality of the relay (11).
11. Verfahren nach Anspruch 10, 11. The method according to claim 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) der Verlauf des Stromsignals beim Einschalten und/oder Aus- schalten des Relais (11) untersucht wird.  - To monitor the functioning of the relay (11) the course of the current signal when switching on and / or off the relay (11) is examined.
12. Verfahren nach Anspruch 11, 12. The method according to claim 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) beim Einschalten des Relais (11) der Verlauf des Stromsignals daraufhin untersucht wird, ob dieser ein lokales Minimum (23) aufweist, und bei Ausbleiben des lokalen Minimums (23) ein Defekt des Relais (11) erkannt wird.  - To monitor the operation of the relay (11) when switching on the relay (11) the course of the current signal is then examined whether this has a local minimum (23), and in the absence of the local minimum (23) a defect of the relay (11 ) is recognized.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, 13. The method according to claim 11 or 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Relais (11) beim Ausschalten des Relais (11) der Verlauf des Stromsignals daraufhin untersucht wird, ob dieser ein lokales Maximum (33) aufweist, und auch bei Ausbleiben des lokalen Maximums (33) ein Defekt des Relais (11) erkannt wird. - To monitor the functioning of the relay (11) when switching off the relay (11), the course of the current signal is then examined whether it has a local maximum (33), and even if the local maximum (33) fails, a defect of the relay (11) is detected.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 14. The method according to any one of claims 11 to 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- beim Ausschalten des Relais (11) ein Rauschverhalten des Stromsignals untersucht wird und eine Abnutzung der Relais¬ kontakte (11c) erkannt wird, wenn ein Rauschen des Stromsig- nals während einer Zeitdauer, die länger ist als eine vorge¬ gebene Toleranzzeitdauer, einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt . - turning off the relay (11) a noise performance of the current signal is examined and a deterioration of the relay ¬ contacts (11c) is detected when a noise of the current signal during a time period which is longer than a pre-¬ passed tolerance period, a predetermined Exceeds threshold.
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