对机械开关元件进行功能试验的方法技术

一种对机械开关元件，尤其是高压功率开关中的触发器进行功能试验的方法，在此方法中通过电流流过一带有线圈铁芯（２）的线圈（１）引起的磁效应来使线圈铁芯（２）产生运动，其中线圈（１）被施予一电脉冲，借助一监测装置来测量通过线圈（１）的电流变化曲线并对其求微分，其特征在于，一旦所测得的电流变化曲线的导数达到一确定值时，就切断电脉冲。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对机械开关元件，尤其是高压功率开关中的触发器进行功能试验的方法。在这种方法中，通过电流流过一线圈引起的磁效应来使线圈铁芯产生运动，其中线圈受一电脉冲作用，借助一监测装置来测量通过线圈的电流特性曲线并对其求微分。在一公知的用于对电开关装置的机械开关元件进行功能试验的方法中(参见“电业”)，94年度(1995)，第7期；Elektrizitaetswirtschaft，Jg.94(1995)，Heft7)。功能测试在静止状态下进行，也就是说，以确定的时间间隔往一负荷电路施加的测量脉冲很短，不能触发开关元件的运动。由此只能检测负荷电路的电导率，而不可能控制开关元件的机械可运动性。由US-PS 5270900公开了一种由一带铁芯的线圈构成的电磁开关元件，可利用它来开关阀门。导致阀门开启的铁芯运动是借助施加到线圈上的电脉冲来触发的。阀门的持续开启时间是一个计数器预先提供的。为了确定起动计数器的时刻，测量线圈中的电流变化曲线并对其求微分，在所测得电流的导数达到一个预先确定的值之后，起动计数器。在计数器终止工作后，所述阀借助开关元件又重新关闭。本专利技术的目的在于，创造一种本文前言所述类型的，，其中对开关元件的机械工作能力进行检验，而不会完全执行开关元件的开关过程。本专利技术的目的是这样实现的，即一旦所测得的电流变化曲线的导数达到一确定值时，就切断电脉冲。本专利技术的显著优点在于，借助线圈铁芯有限的运动可实现对开关元件的柔性控制，线圈的电感和磁通量由于铁芯的运动会发生变化。因而线圈中的电流随时间变化的曲线受(铁芯)运动影响。通过监视线圈中电流变化曲线对时间求导的导数，施加到线圈上的电脉冲的切断直接取决于铁芯的运动。为切断电脉冲所引入的且通过对线圈中的电流变化曲线求微分所得到的时间点仅仅取决于铁芯实际发生的运动。因而在特殊的工作条件下(例如温度升高)，铁芯的轻微运动会导致电脉冲相应地被提前切断。所以铁芯实际上走过的行程路段直至切断电脉冲前在很大程度上都与外部工作条件无关。这一点对于保证本专利技术方法能用于不同的条件下且不存在在检测过程中错误地触发高压功率开关中的一开关过程的危险而言，是很重要的。功能试验中的脉冲高度比实际触发过程中的脉冲高度低是有利的。这一点例如可通过在功能试验中在线圈前串联一串联电阻来实现。在本专利技术另一有利的技术方案中规定，一旦所测得的电流变化曲线的导数在电脉冲开始后首次发生正负号变化时，电脉冲就被切断。所测得的电流变化曲线的导数的正负号变化时刻是一个特别好的通过测量求得的时刻。因此该时刻特别适宜作为切断电脉冲的触发时刻。利用一恒压源作为电脉冲源也是有利的。恒压源是一容易用于产生电压脉冲的设备。比较有利的是，在切断电脉冲后，在线圈中产生一系列其脉冲宽度调制过的更宽的脉冲，它们对时间的电流平均值使线圈铁芯产生一控制运动。由此推杆受控制地运动直至闭锁装置，而不会引起去联锁，接下来可测得触发器的空行程。在实施用于功能试验的方法的装置的优选结构方案中，所述装置具有一提供电脉冲的脉冲发生器，一个用于对线圈中的电流变化曲线进行测量和求微分的监控装置，一个串接在后面的比较器，一个用于调节比较器阈值的装置以及一个一旦所测得的电流变化曲线的导数达到一确定值就切断电脉冲的控制装置。这样，控制装置获得了一个制造简单的结构。在不同方案的功能试验中，电磁触发器不需个别地符合当时所提供的条件。下面借助附图对本专利技术实施形式作进一步详细说明，附图中附图说明图1为按照本专利技术的方框图；图2A所示为线圈中电流的变化曲线和其时间导数；图2B所示为铁芯行程的变化曲线；图3A所示为馈入线圈中的电脉冲随时间变化的曲线；图3B所示为线圈中电流的变化曲线；图3C所示为铁芯行程的变化曲线；图3D所示为磁力的变化曲线；图4为测量触发行程的方法的方框图。按照图1，在一个未示出的高压功率开关中，由一个设置在线圈1中的铁磁芯2来构成电磁触发器，在铁磁芯2的一端侧3设置一个由非磁性材料制成的推杆4。如果借助一脉冲发生器5在线圈1上施加一电脉冲，则铁芯2和推杆4沿箭头6所示方向运动。在功能试验中，铁芯2和推杆4走过的行程受限制，以便防止高压功率开关中的元件7、8去联锁。为了实现这一点，借助一电流测量装置9来测量线圈中在施加电脉冲期间所流过的电流。借助一微分电流电路10求得所测电流变化曲线对时间求导的导数。电流变化曲线对时间求导的导数构成比较器11的第一输入值，借助一调节装置12将一阈值施加到比较器11的基准输入端。若馈入比较器11的第一数值达到阈值，比较器就发出一信号给一控制单元13，该控制单元本身发出一信号给脉冲发生器5，以便切断电脉冲。当一电脉冲于一时刻T0施加到一实际的线圈上时，线圈1中的电流变化曲线呈现如图2A所示的一相对于时间的变化曲线14。当在线圈1中设置一可移动铁芯2时，由于电脉冲于时刻T1触发铁芯2的运动，线圈中电流随时间变化的曲线从时刻T1开始不同于铁芯未运动的曲线。这一改变的，随时间变化的电流曲线在图2A中以曲线15示出。在图2B中示出铁芯2随时间走过的行程17，在时刻T2切断电脉冲后，铁芯2还要运动一段，然后被一复进簧18移回。与铁芯未运动的曲线14相比，曲线15在时间点T2达到一局部最大值。曲线15在此点的斜率为零，曲线15的导数16在时间点T2过零点。T2因此是通过测量可求得的曲线16上一个特别好的点。有利地利用这一点可求出切断施加到线圈上电脉冲的时刻。借助比较器11的调节装置12可间接确定位于T1和T2之间的或者T2之后的应当切断电脉冲的任一时刻。脉冲切断时刻可始终这样选择，即通过铁芯2和推杆4沿箭头6所示方向的运动，高压功率开关的元件7、8不会被去联锁。目前所述本专利技术可有利地用于测量机械开关元件，尤其是高压功率开关中触发器的行程。触发行程由空行程HL和工作行程HW组合而成。若施加一电脉冲给触发器线圈1，铁芯2和推杆4就首先运动到高压功率开关的元件7、8而不会作机械功，这期间走过的路程可表示为空行程HL。然后从此点开始，铁芯必须作机械功以便使元件7、8去联锁。这一直至完全去联锁的行驶路程表示为工作行程HW。为了测量空行程HL，推杆4有必要一直运动到与元件7接触为止。此时元件7、8不应去联锁。推杆4和铁芯2应当停留在这一位置。为测量工作行程HW，推杆4和铁芯2必须使元件7、8完全去锁并保留在去联锁位置，这就是说必须走完整个触发行程。按照所述专利技术，一旦所测得的电流变化曲线的导数达到一确定值，就切断电脉冲。这样保证了铁芯2和推杆4的有限运动。而一旦电脉冲被切断，铁芯2和推杆4由复进簧18的机械反作用力被带到一起始位置。如上所述，当电脉冲(如图2A所示)在时刻T2被切断时(见图3B)，电流变化曲线在铁芯一短的运动(震跳)之后呈指数下降。通过馈入其它确定长度的电脉冲(见图3A)，在公差范围内可调节出一锯齿状的电流变化曲线，其电流平均值大于或等于铁芯在此位置所需的止动电流值。当电流变化曲线超过一确定值时，人们切断电脉冲，而当低于一确定值时，又重新接通，这样就会得到一小幅度的锯齿状电流变化曲线。这种调节方式可称为双点式调节。例如可以选择起动电流，也就是使线圈铁芯产生运动的电流值作为调节的指令参数。由此防止铁芯驶回(见图3C)。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·巴尔泽，德特列夫·舒卡，罗科·冈萨雷斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：