使开关设备安全工作的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于使一开关设备安全工作的方法和装置，所述开关设备具有至少一个可闭合和断开的主触点和至少一个控制磁体，所述主触点具有多个接触件与一活动触桥，所述控制磁体具有一活动衔铁，其中，所述衔铁和所述触桥处于有效连接，因而在进行接通或断开操作时可使相应的主触点闭合或断开，其中，所述方法包括下列步骤：ａ）识别所述衔铁在接通或断开操作后走过的一程差；ｂ）当识别出的程差低于一预定值，且在断开操作后已经过一特定持续时间时，通过一触发装置触发用于击开熔接主触点的构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述、用于使一开关设备安全工作的方法和一种根据权利要求9前序部分所述的相应的装置。
技术介绍
借助开关设备，尤其是低压开关设备，可通断供电设备和用电设备之间的电流路径及其工作电流。也就是说，通过用开关设备来通断电流路径可安全地打开和关闭连接在这些电流路径中的用电设备。低压电开关设备，例如接触器、断路器或紧凑型起动器，具有一个或多个用于通断电流路径、可由一个或多个控制磁体进行控制的主触点。这些主触点主要由一活动触桥和多个可连接用电设备和供电设备的固定接触件构成。需要使主触点闭合或断开时，可向控制磁体发送一相应的接通或断开信号，控制磁体随后便会通过其衔铁对活动触桥发生作用，使活动触桥进行一相对于固定接触件的相对运动，从而接通或断开需要控制的电流路径。为使接触件和触桥之间具有更好的接触，二者发生接触的位置上布置有采取相应设计的接触面。构成接触面的材料，例如银合金，同时涂覆在触桥和接触件彼此间会发生接触的位置上，并具有一定的厚度。每次通断操作都会使接触面的材料受到一定程度的耗损。影响耗损程度的因素有·随着通断操作次数的增多触点烧损或磨损程度加大；·变形程度加大；·受电弧影响而产生的程度渐长的触点腐蚀现象；或者·环境因素，例如蒸汽或悬浮物质等等。接触面材料受到耗损的结果是无法再安全地通断工作电流，从而导致出现电流中断、触点发热或触点熔接等现象。在此情况下，特别随着触点烧损程度的加大，涂覆在接触面上的材料的厚度会逐渐减小。这会使触桥和接触件的接触面间的接触行程变长，最终导致触点闭合时的接触力减小。其结果是，随着通断操作次数的增多无法再使触点安全闭合。由此而引起的电流中断或者接通时触点的剧烈颤动会导致触点发热，从而引起触点材料的熔化，而这又会导致主触点的接触面发生熔接。当开关设备的一主触点受到耗损或出现熔接现象时，就无法再用开关设备来安全地关闭用电设备。因此，当出现触点熔接现象时，即使在接收到断开信号的情况下，至少带有所述熔接主触点的电流路径仍保持在带电状态，其结果是用电设备并不完全从供电设备上断开。由于用电设备因此而处于不安全状态，因而此时的开关设备为一潜在的故障源。在此情况下，例如符合IEC 60 947-6-2规定的紧凑型起动器中的保护功能就会受到限制，这种紧凑型起动器的保护机构在进行通断操作时会像电磁驱动装置那样对同一个接触位置发生作用。因此，为达到使开关设备安全工作、从而保护用电设备及电气系统的目的，必须防止这种故障源的出现。
技术实现思路
本专利技术的目的是对所述故障源进行识别并作出相应反应。这个目的通过具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求9所述特征的装置而达成。通过本专利技术无需复杂方式就可以识别出在对开关设备进行断开操作时所出现的触点熔接现象，借此识别出开关设备的不安全工作状态，并对此作出相应的反应。根据本专利技术，为此目的识别衔铁在接通或断开操作后走过的一程差，当识别出的程差低于一预定值，且在断开操作后已经过一特定持续时间时，通过一触发装置触发用于击开熔接主触点(即闭合主触点)的构件。其中，所述预定值对应一测定的程差，在这一测定程差情况下，触桥在控制磁体断开的情况下仍与接触件相连，因而可接受熔接现象的存在。其中，可直接在衔铁上、或者在与衔铁处于有效连接的触桥上、或者在建立这一有效连接的构件上测定所述程差。对所述程差的识别例如可通过衔铁与触发杆之间的一连接而实现，这一连接例如通过一机械耦合装置而建立；当衔铁走过的程差未低于所述预定值时，所述机械耦合装置不会再对触发杆施加力的作用。当经过一预定的持续时间后衔铁走过的程差小于这个预定值时，可认为此时存在熔接现象，也就是开关设备处于不安全工作状态。通过触发用于击开熔接主触点的相应构件可击开及断开这些发生熔接的主触点。此外，通过采取进一步措施，例如断开开关设备和/或产生相应的报警信号，还可对开关设备的不安全工作状态进行显示。本专利技术的其他有利实施方式和优选改进方案可从从属权利要求中获得。附图说明下面借助附图对本专利技术及其有利实施例作进一步说明，其中图1为本专利技术的方法的一简化流程图；图2为本专利技术的装置的一第一实施方式；图3为本专利技术的装置的一第二实施方式；图4为本专利技术的装置的一第三实施方式；图5为本专利技术的装置的一第四实施方式； 图6、7为图2、图3所涉及的特征变量与时间相关的曲线图；图8为本专利技术装置的一第五实施方式，其中，在一开关设备的接通位置上具有一延时询问元件；图9为图8所示的第五实施方式，其中，所述延时询问元件处于开关设备的断开位置；以及图10为图8所示的第五实施方式，其中，所述延时询问元件处于开关设备的“熔接”位置。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的方法主要包括以下两个步骤步骤a)识别一衔铁或一与该衔铁(120)机械相连的组件在接通或断开操作后走过的一程差；以及步骤b)当识别出的程差低于一预定值，且在断开操作后已经过一特定持续时间时，通过一触发装置触发用于击开熔接主触点的构件。其中，本专利技术的方法基于这样一种想法，即，释放装置由于具有一预定的时间惯量而具有一响应时间，该响应时间在下文中被称为“必要触发时间”，进行正常开关操作时，这个响应时间大于一由完整的衔铁运动所确定的触发时间窗口。触发时间窗口在下文中用作断开时间的同义词。借此可确保只有在触点发生熔接的情况下，尤其是只有当衔铁由于触点熔接而只走过一较小的程差时，才在经过一由所述预定惯量确定的持续时间后触发所述构件。通过这样一种触发过程可解除相应构件的锁定，从而达到击开熔接主触点或触点的目的，所述相应构件为一例如为闭锁装置的压力储能器。此外可设置一其他开关元件，在触发上述构件的情况下，所述开关元件可阻止开关设备继续工作，直至其复位。此外，还可通过一显示器、一机械指示和复位元件、一信号触点或一数据总线对这种开关操作的限制进行显示和/或作出进一步处理。下面以一接触器为例对本专利技术的装置的不同实施方式进行详细说明。在开关设备因无故障而安全工作的情况下，当图2所示的控制磁体110被正常断开时，衔铁120会在磁力FM下降至低于一拉伸弹簧130的一反向弹簧释放力的值时朝断开方向移动。经过数毫米(例如2mm)的断开行程后，耦合在衔铁120上、图中未作详细图示的机械操纵元件会与开关设备主触点或触点的触桥相撞。通过衔铁120的进一步断开运动，触桥到达其最终的断开位置。在此情况下，从主触点闭合时的接通位置到主触点断开时的断开位置的总衔铁行程Δx可约为6mm。在断路器和接触器中，衔铁120从接通位置到断开位置的加速断开运动通常会达到0.5m/s和2m/s之间的一断开速度。在当前实施例中，当触点发生熔接时，衔铁的断开运动会在经过2mm的断开行程后突然减速。克服机械间隙并发生变形后，再经过可能为1毫米的断开行程后，衔铁运动会完全停止，因此，触点不发生熔接时的衔铁行程与触点发生熔接时的衔铁行程之间的差Δx约为3mm。这个程差Δx在触点不发生熔接的情况下例如在1.5ms(相当于v＝2m/s的速度)或6ms(相当于v＝0.5m/s的速度)内走完。如果将这个程差Δx视为机械触发窗口，则与之相应的触发时间窗口就为1.5ms或6ms。也就是说，延时触发机构必须满足下述条件，即当开关设备安全工作时，不在这一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使一开关设备安全工作的方法，所述开关设备具有至少一个可接通和断开的主触点和至少一个控制磁体（１１０），所述主触点具有多个接触件与一活动触桥，所述控制磁体具有一活动衔铁（１２０），其中，所述衔铁（１２０）和所述触桥处于一有效连接，在进行接通或断开操作时可使相应的主触点（１）闭合或断开，所述方法包括下列步骤：ａ）识别所述衔铁（１２０）或一与所述衔铁（１２０）机械相连的组件（５０２）在接通或断开操作后走过的一程差（△ｘ）；以及ｂ）当识别出的程差（△ｘ）低于一预定值，且在断开操作后已经过一特定持续时间时，通过一触发装置（１５０）触发用于击开熔接主触点的构件（１８０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-12-23 102004062270.11.一种使一开关设备安全工作的方法，所述开关设备具有至少一个可接通和断开的主触点和至少一个控制磁体(110)，所述主触点具有多个接触件与一活动触桥，所述控制磁体具有一活动衔铁(120)，其中，所述衔铁(120)和所述触桥处于一有效连接，在进行接通或断开操作时可使相应的主触点(1)闭合或断开，所述方法包括下列步骤a)识别所述衔铁(120)或一与所述衔铁(120)机械相连的组件(502)在接通或断开操作后走过的一程差(Δx)；以及b)当识别出的程差(Δx)低于一预定值，且在断开操作后已经过一特定持续时间时，通过一触发装置(150)触发用于击开熔接主触点的构件(180)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于击开熔接主触点的构件(180)包括一会被开锁的压力储能器。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过一用作触发装置的触发杆(150)进行所述触发，所述触发杆采取可旋转的安装方式，其一端与所述衔铁(120)处于有效连接，另一端与用于产生一反作用力(FF)的构件(170)处于有效连接。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过一铁磁槽孔链(160)实现对所述程差(Δx)的识别，所述铁磁槽孔链随所述衔铁(120)一起移动，且与所述触发杆(150)上的一磁体(151)处于有效连接，当所述衔铁(120)走过的程差(Δx)低于所述预定值时，所述铁磁槽孔链(160)会解除其与所述磁体(151)之间的一力连接(FM)。5.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过所述衔铁(120)和所述触发杆(150)之间的一连接(140)实现对所述程差(Δx)的识别，当所述衔铁(120)走过的程差(Δx)未低于所述预定值时，所述连接不会再对所述触发杆(150)施加力的作用。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成断开操作和经过所述特定持续时间后借助一用作触发装置的询问元件(501)测定所述衔铁和所述组件(502)走过的程差(Δx)，其中，当走过的程差(Δx)低于所述预定值时，所述询问元件(501)就触发用于击开熔接主触点的构件。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述询问元件(501)为一调节器，在完成断开操作和经过所述的特定持续时间后所述调节器受操作对所述衔铁和/或与所述衔铁相连的所述组件(502)的一位置(503)进行采样，其中，当走过的程差(Δx)未低于所述预定值时，所述调节器(501)的动作就会受到所述衔铁或与所述衔铁相连的所述组件的阻挡或至少受到其限制。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述调节器(501)的动作未受到阻碍的情况下，所述调节器(501)会促使与之处于机械有效连接、用于击开熔接主触点的构件(505-508)发生运动。9.一种用于使一开关设备安全工作的装置，其中，所述开关设备具有至少一个可接通和断开的主触点和至少一个控制磁体(110)，所述主触点具有多个接触件与一活动触桥，所述控制磁体具有一活动衔铁(...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特米特迈尔，诺伯特齐默尔曼，罗伯特阿登卡，彼得哈廷格，巴多科普曼，路德维格尼布勒，弗里茨波尔，阿尔夫瓦伯纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]