用于确定开关装置剩余寿命的方法和设备制造方法及图纸

一种用于确定一个开关装置剩余寿命的方法，该开关装置具有开关触头，它们被一开关机构置于接通位置或断开位置，其中，为了在接通位置施加一预定的接触力由一接触力弹簧产生一个推压力，以及，该开关装置的寿命一方面由开关触头的烧损和另一方面由开关机构的机械磨损决定，其中，通过检测在该开关装置的传动装置中所述推压力的变化可尤其确定所述开关触头的烧损状况，其特征为：　　　　－在开关装置的接通过程中检测推压力变化；以及　　　　－在接通过程通过检测推压力变化一方面确定开关触头的烧损以及另一方面确定开关机构的机械磨损。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【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按权利要求1前序部分所述用于确定一开关装置剩余寿命的方法。此外，本专利技术还涉及一种按权利要求10前序部分所述的相关设备。对于开关设备的工作可靠性重要的是，了解触头的剩余寿命，以便及时采取维护措施，例如对于接触器通过更换触头避免工作故障。迄今按已知的方法是分析断开过程期间的时间顺序。对于接触器，尤其是空气接触器，发展了一种方法用于识别因触头烧损所造成的剩余寿命，其中，通过测量在衔铁打开(由线圈电压内特性曲线峰值表征)与触头断开(由出现触头间距电压表征)之间的时间间隔，确定触头烧损并因而测定剩余寿命。作为判断触头烧损的替代准则，尤其是所述检测推压力变化的方法在欧洲专利EP0694937B1中获得了保护。在EP0878016B1、EP0878015B1和EP1002325B1中介绍了专门应用在开关装置中的方法。其中无例外地针对在断开过程，亦即在通过电磁传动装置断开开关触头时检测推压力变化，由此具体确定在开关触头上的烧蚀，并因而确定开关的剩余寿命。由此出发，本专利技术的目的是提供一种方法和相关的设备，其中，除了触头烧损外，还可以在一定的条件下兼带考虑到开关机构的磨损。另外，还可以用检测到的测量值监测和控制接通运动。上述目的在一种按权利要求1前序部分所述的方法中按本专利技术权利要求1特征部分所述特征达到。在权利要求10中则提供了一种相关的设备。按照本专利技术的方法和相关设备的进一步发展是从属权利要求的内容。按本专利技术现在推压力变化的检测专门在接通过程中进行，也就是在通过电磁传动装置闭合开关触头时进行。在相关的设备中为此目的在电磁传动装置的衔铁上按力传递接触地连接一个位置传感器。按本专利技术比较有利的是，不仅触头烧损可考虑作为主要的确定开关装置剩余寿命的参数，而是也可以附带将开关机构的磨损也考虑进去。尤其当开关是真空接触器时这样做可有重要意义。这是因为在空气接触器中触头行程比较大(达10mm)，并因此由于开关机构中各运动部件磨损引起的间隙，按百分比几乎没有什么份量，而在真空接触器中它却可以成为一个不可忽略的份量。造成后者的原因是，与空气开关相比在真空开关中的触头行程较小(在2mm以下)，因此通过触头闭合力会容易在旋转支点等地方出现磨损现象，所述触头闭合力通过开关机构和一个只能借助杠杆实现力转向和力传动的装置施加而产生。下面借助附图所示实施方式对本专利技术的其他细节和优点予以详细说明。附图中附图说明图1表示用于在接通过程中计算触头闭合位置的曲线图；图2表示用于一个开关装置的电磁传动装置和一个位置传感器；图3表示图2所示用于确定各位置时刻的位置传感器的具体结构；图4表示用于确定一空气接触器各位置时刻的触头闭合位置x3、x3neu的对于图3所示结构的具体化设计；以及图5表示用于计算确定一个开关装置的触头寿命的流程图。下面说明的用于确定开关触头剩余寿命的方法，主要包括按时间检测接触器传动装置的衔铁和/或开关传动装置规定部件预定的不连续的位置以及确定该部件在这些预定位置上的速度和(平均)加速度，对所述部件要进行位置测量。此外还包括测量在开关触头闭合运动期间开关触头的接通时刻和确定相对于这些所检测到的不连续位置的触头闭合位置。为此，图1示意表示开关装置的一个构件的行程-时间曲线1，该构件的行程与触头行程一致，但该构件的行程也可以或通过一个恒定的系数或通过一个预定的函数与触头行程在数学上逻辑关联。为了确定剩余寿命检测至少四个时刻，其中之一，例如t3，表示触头闭合时刻，而另一些，例如t1、t2和t4表示一个或多个位置传感器的位置时刻。这些时刻中的至少两个，例如t1和t2，可以是两个邻近位置的时间值，由它们通过公式V＝(x2-x1)/(t2-t1) (1)可以推导出构件的速度值。由于被监测的构件在接通过程期间通常实施加速度运动，所以除了速度V外，对于至少一个时间间隔例如Δt＝t4-t1或Δt＝t4-t2确定一个恒定的加速度的平均值。由所确定的速度和加速度值，以及由位置传感器彼此的相对位置和它们的位置时刻，可以对于触头闭合时刻t3通过简单的数学关系确定正在闭合的触头的位置。在表示确定速度用的行程距离终端的位置x2与沿构件闭合方向位于触头闭合位置后的位置x4之间的那个尚不知道的触头闭合位置是未知的。显然，位置x1与x4之间的行程距离选择得越窄，触头闭合位置x3可以确定得越准确。在理想的情况下，位置x1和x4选择为，使它们肯定能将因触头和/或机构磨损而改变的触头闭合位置包括在它们之间，同时在它们之间的行程距离却不会明显地大于在触头寿命开始和结束时触头闭合位置之差。为了完成位置/时间检测提供了多种不同的方法，对此下面进一步详细说明开关传动装置的结构。图2表示一种已知的用于一开关装置的磁传动装置，它总体上用100标示。它按已知的方式由E形磁轭和电磁线圈及衔铁组成。在图2中所示的开关例如是一个接触器。它可以是一个空气接触器，但同样可以是一个真空接触器，在后一情况下传动装置在接触器运动触头上的铰接比较复杂。图2用101表示磁轭，磁轭101上装两个励磁用的电磁线圈102和102′。磁轭的极面用103和103′表示。为磁轭101配设一个衔铁110，当电磁传动装置通过电磁线圈励磁时它被磁轭吸引。图2表示衔铁110的全断开位置。衔铁上装设一个用于运动触头141的支座130，在图2中支座130可沿垂直方向运动。当传动装置接通运动时，运动触头141被置于与固定触头151的闭合位置。图2中在衔铁面朝磁轭的另一侧与衔铁110力传递接触地装设有一位置传感器120。该位置传感器120主要用于在衔铁运动时检测规定的位置时刻，在另一些附图中将对此作详细说明。图3表示电磁传动装置和位置传感器120的一种具体实施形式，它的优点在于其简单、坚固以及在检测预定位置时的精确性。由图3可以看出，可设计预定的有待检测的位置的数量可以大大超过三个位置亦即(x1、x2和x4)的最低数。位置传感器120设计为圆柱杆，它通过一弹簧125以适度的弹簧力压靠在衔铁110上并可在一相关的外壳内运动。在电磁传动装置100的断开状态，位置传感器120贴靠在衔铁110上，因此当衔铁110做接通运动时位置传感器随着运动并在其上作用有加速度力，但没有冲击力。位置传感器的圆柱外表面沿轴向分成多个导电和不导电的表面段。因为所有表面段的外径是一致的以及它们没有分界缝地互相连接，所以人们得到的是一个由沿轴向交替的导电和不导电分段组成的光滑圆柱表面。一个这种导电分段可例如是一个良好导电的金属环，它的高度例如可为1mm或更小。位置的检测可以通过一些外部接触元件与此金属环的电触头接通进行。为了将通过接触元件与环之间的磨擦引起的机械磨损保持为低水平，触头接通可取代滑拖接触地以滚动接触实现。在此测量触头上连接一个测量电路，它由接触信号(通/断)导出一个电压信号(通/断)。若例如构件瞬时闭合速度值为1m/s，则测量触头在经过1mm高的金属环时提供电压信号的转换脉冲波前沿(Schaltflanken)的时刻，它有1毫秒的时间间隔。也就是说可以在表面段的每个分段边界处提取一个时间信号。因此按图3的位置传感器120提供一个交变的矩形电压信号，它在时间上与掠过圆柱外表面分段在测量触头处产生的导电信号一致。图4相应于图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定一个开关装置剩余寿命的方法，该开关装置具有开关触头，它们被一开关机构置于接通位置或断开位置，其中，为了在接通位置施加一预定的接触力由一接触力弹簧产生一个推压力，以及，该开关装置的寿命一方面由开关触头的烧损和另一方面由开关机构的机械磨损决定，其中，通过检测在该开关装置的传动装置中所述推压力的变化可尤其确定所述开关触头的烧损状况，其特征为-在开关装置的接通过程中检测推压力变化；以及-在接通过程通过检测推压力变化一方面确定开关触头的烧损以及另一方面确定开关机构的机械磨损。2.按照权利要求1所述的方法，其特征为为了检测推压力，随时间确定该开关装置的开关机构中各运动部件的预定位置。3.按照权利要求1所述的方法，其特征为为了检测推压力，一方面确定所述开关机构中各运动部件的速度和/或加速度，以及在开关触头的闭合运动期间测量所述开关触头的接通时刻。4.按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征为在所述接通过程中调整所述运动部件的速度。5.按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征为存在一个或多个位置传感器，借助它们确定至少三个有关三个位置的时刻。6.按照权利要求5所述的方法，其特征为由其中两个位置和相关的时刻确定一个/多个触头的闭合速度。7.按照权利要求5所述的方法，其特征为由第三个位置的第三时刻确定所述闭合速度的增大或减小。8.按照上述任一项权利要求所述的方法，其特征为根据触头闭合时间计算触头位置。9.按照权利要求8所述的方法，其特征为根据触头位置的改变确定所述推压力的变化。10.一种实施按照权利要求1至9之一所述方法的设备，其中，所述开关装置是一个接触器，所述运动触头被一个由衔铁、磁轭和电磁线圈组成的电磁传动装置的衔铁置于接通或断开位置，其特征为在衔铁(110...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特·埃尔斯纳，莱茵哈德·梅尔，弗里茨·波尔，伯恩哈德·斯特赖克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：