用于诊断电气开关装置的操作状态的方法和电气开关装置制造方法及图纸

一种用于诊断开关装置的操作状态的方法，开关装置包括可分离触头，所述可分离触头由电磁致动器驱动，所述电磁致动器包括连接到电子控制装置的线圈，以及测量线圈电压和线圈电流强度的传感器。所述方法包括以下步骤：a)通过电子控制装置接收(102)断开开关装置的命令；b)控制(104)电磁致动器使其打开；c)测量和记录(106)线圈电压和线圈电流值；d)通过对线圈电流和线圈电压的记录值以及线圈的电阻和电感值进行积分，计算并记录(112)通过线圈的磁通量值；e)根据数据表评估和记录(114)电磁致动器的芯部的位置，该数据表定义了芯部位置、磁通量和线圈电流之间的双射关系。磁通量和线圈电流之间的双射关系。磁通量和线圈电流之间的双射关系。

【技术实现步骤摘要】
用于诊断电气开关装置的操作状态的方法和电气开关装置


[0001]本专利技术涉及一种用于诊断电气开关设备的操作状态的方法以及用于实现这种方法的电气开关设备。
[0002]本专利技术更具体地涉及电接触器。

技术介绍

[0003]这样的电气开关设备包括具有线圈的电磁致动器并且配置为在断开状态和闭合状态之间切换，例如以便控制对电气负载的电力供应。通常，电触头包括固定触头和动触头，后者附接到致动器的可动部分，当合适的电流流过线圈时，该可动部分在线圈产生的磁场的作用下移动。为了保证电触头之间有足够的接触压力，在动触头与固定触头接触的时刻与致动器到达其稳定闭合位置的时刻之间，致动器的可动部分移动超过一段距离，称为超程。该超程对应于触头压缩。
[0004]在每个切换周期中，接触器在各种因素的作用下会发生磨损；例如，电触头在电触头断开时产生的电弧作用下磨损，接触器的磨损本身表现为触头压缩的损失。
[0005]期望能够在接触器操作时自动估计其磨损水平，以便能够在所述接触器的使用寿命期间提供适当的维护和/或检测故障的出现。
[0006]已知将位置传感器结合到电磁致动器中，以便直接测量致动器的可动部分的移动并由此推断触头压缩。然而，使用额外传感器会产生额外的成本，并且并不总是能够将新的传感器集成到现有接触器中。
[0007]EP
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2584575
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A1描述了一种基于在断开阶段流过致动器线圈的电流峰值之间的时间的测量来诊断磨损的方法。这种诊断方法只允许确定芯部的移动开始的时间和移动结束的时间。因此，该方法的一个缺点是它不允许确定断开阶段期间芯部的精确位置。这使得更难获得关于触头状态的可靠信息，从而更难获得关于接触器磨损状态的可靠信息。
[0008]本专利技术通过提供更精确的诊断方法来更具体地解决这些问题。

技术实现思路

[0009]为此，本专利技术涉及一种用于诊断电气开关设备的操作状态的方法。电气开关设备配置为联接到电导体并且包括：
[0010]‑
与电导体相关联并且由电磁致动器驱动的可分离触头，电磁致动器包括连接到电子控制装置的线圈，该控制装置配置为跨过线圈的端子施加线圈指令电压，
[0011]‑
传感器，配置为测量线圈电压和流过线圈的线圈电流的大小。
[0012]根据本专利技术，该方法包括以下步骤：
[0013]‑
接收断开开关设备的命令，开关设备最初处于闭合状态，断开命令由电子控制装置接收；
[0014]‑
接收到断开命令后，通过电子控制装置指令电磁致动器打开；
[0015]‑
当开关设备切换到断开状态时，测量并存储线圈电压和线圈电流的值；
[0016]‑
通过对线圈电流和线圈电压的存储值以及预先存储在电子控制装置中的线圈的电阻和电感的值的积分，计算并存储穿过线圈的磁通量值；
[0017]‑
基于存储的磁通量和线圈电流的值，根据电磁致动器的数据表特性评估和存储电磁致动器的芯部的位置，数据表预先存储在电子控制装置中，并且定义了芯部位置、磁通量和线圈电流之间的双射关系。
[0018]借助于本专利技术，基于对线圈电压和线圈电流的测量在整个断开阶段计算磁通量。根据数据表从中推导出可动芯部的位置值，该值与芯部位置、磁通量和线圈电流双射相关。因此，在断开阶段中，可动芯部的位置变化被自动、精确地确定，并且无需安装特定的新传感器，例如位置传感器。
[0019]根据本专利技术的一些有利但非强制性的方面，这样的诊断方法可以单独或以任何技术上允许的组合并入以下一个或多个特征：
[0020]‑
计算磁通量的步骤包括初始子步骤，称为自校正子步骤，随后是计算子步骤，自校正子步骤包括：在线圈电流高于低阈值的情况下，其本身严格高于被称为“堵转”电流的电流，低于该堵转电流，可动芯部被电磁致动器的返回构件排斥到断开位置，评估并存储磁通量的初始值，该值称为“初始通量”，以便当线圈电流降低到堵转电流以下时，在计算阶段中，通过对磁通量积分的计算考虑了初始通量的值；
[0021]‑
电子控制装置配置为，当开关设备处于闭合状态时，使线圈电压变化，使得线圈电流在低阈值和严格高于低阈值的高阈值之间变化，并且，在接收到断开命令后，当线圈电流高于或等于高阈值的80％，优选地高于95％，更优选地高于98％时，电子控制装置指令电磁致动器打开；
[0022]‑
使线圈电压周期性变化，例如通过斩波，线圈电流也在低阈值和高阈值之间周期性变化，并且，在接收到断开命令后，电子控制装置最迟在接收到断开命令后的预定持续时间结束时指令电磁致动器断开，预定持续时间等于线圈电压的一个周期；
[0023]‑
电子控制装置配置为计算称为“释放”时间的时间，该时间等于电子控制装置指令电磁致动器断开的时间与电磁致动器到达断开位置的时间之间经过的时间；
[0024]‑
该方法包括以下步骤：通过存储在电子控制装置中的开关设备的位置值相对于时间的推导，计算开关设备的移动速度轮廓和开关设备的加速度轮廓，并将开关设备的速度轮廓和加速度轮廓存储在电子控制装置中；
[0025]‑
该方法包括计算被称为“分离”速度的速度值的步骤，该速度等于当芯部处于称为“最大超程”位置的位置时芯部的移动速度，该位置对应于芯部从其闭合位置到其断开位置的移动，基本上等于2mm；以及
[0026]‑
该方法包括以下步骤：在开关设备的断开阶段，检测在芯部的移动开始和芯部到达断开位置的邻接处的时刻之间芯部速度的局部最小值。
[0027]本专利技术还涉及一种用于实现上述诊断方法的电气开关设备，该开关设备包括：
[0028]‑
可分离触头，通过电磁致动器在断开位置和闭合位置之间移动，该电磁致动器包括线圈和附接到可分离触头的可动芯部，开关设备具有限制涡流产生的结构；
[0029]‑
用于控制线圈端子之间的电压的指令电路，该电压被称为“线圈电压”，该指令电路包括被称为“释放”装置的装置，该装置可以被选择性地激活以使流过线圈的电流下降，该电流被称为“线圈电流”，线圈电压和释放装置根据指令电路的状态被激活或去激活；
[0030]‑
用于测量线圈电流和线圈电压的传感器；
[0031]‑
电子控制装置，配置为接收断开和闭合开关设备的命令，接收线圈电流和线圈电压的测量值，并控制指令电路的状态；
[0032]其中，所述开关设备配置为实施包括以下步骤的诊断方法：
[0033]a)接收断开开关设备的命令；
[0034]b)指令电磁致动器打开；
[0035]c)测量和存储线圈电压和线圈电流的值；
[0036]d)通过对线圈电流和线圈电压的存储值以及预先存储在电子控制装置中的线圈电阻和电感值的积分，计算和存储通过线圈的磁通量值；
[0037]e)根据电磁致动器的数据表特性评估和存储芯部的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于诊断开关设备(1)的操作状态的方法，所述设备(1)配置为联接到电导体(20)，并且包括：
‑
与所述电导体相关联并且由电磁致动器(30)驱动的可分离触头(24，28)，所述电磁致动器(30)包括连接到电子控制装置(40)的线圈(32)，所述控制装置配置为跨过所述线圈的端子施加线圈指令电压(U
BOB
)，
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传感器(Rsh，50)，配置为测量线圈电压(U
BOB
)和流过所述线圈的线圈电流(I
BOB
)的大小，其特征在于，该方法包括以下步骤：a)接收(102)断开开关设备的命令，所述开关设备最初处于闭合状态，断开命令由所述电子控制装置接收；b)接收到所述断开命令后，通过所述电子控制装置(40)指令(104)所述电磁致动器(30)打开；c)当所述开关设备(1)切换到断开状态时，测量并存储(106)线圈电压(U
BOB
)和线圈电流(I
BOB
)的值；d)通过对线圈电流和线圈电压的存储值与预先存储在所述电子控制装置中所述线圈的电阻(R
BOB
)和电感(L
BOB
)的值的积分，计算并存储(112)穿过所述线圈(32)的磁通量(φ)的值；e)基于存储的磁通量(φ)和线圈电流(I
BOB
)的值，根据所述电磁致动器的数据表特性评估和存储(114)所述电磁致动器(30)的芯部(34)的位置(x)，所述数据表预先存储在所述电子控制装置(40)中，并且定义了所述芯部(34)的位置(x)、磁通量(φ)和线圈电流(I
BOB
)之间的双射关系。2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算磁通量(φ)的步骤(112)包括初始子步骤(108)，称为自校正子步骤，随后是计算子步骤(110)，自校正子步骤包括：在线圈电流(I
BOB
)高于低阈值(I1)的情况下，评估并存储磁通量(φ)的初始值，该值称为“初始通量”(φ0)，使得当线圈电流(I
BOB
)降低到所述堵转电流(I
S
)以下时，在计算阶段(110)中，通过对磁通量(φ)积分的计算考虑了初始通量(φ0)的值，低阈值本身严格高于被称为“堵转”电流的电流(I
S
)，低于该堵转电流，所述可动芯部(34)被所述电磁致动器(30)的返回构件(36)排斥到断开位置。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电子控制装置(40)配置为，当所述开关设备(1)处于闭合状态时，使线圈电压(U
BOB
)变化，使得线圈电流(I
BOB
)在低阈值(I1)和严格高于所述低阈值的高阈值(I2)之间变化，并且其中，在接收到所述断开命令后，当线圈电流(I
BOB
)高于或等于所述高阈值(I2)的80％，优选地高于95％，更优选地高于98％时，所述电子控制装置指令所述电磁致动器(30)打开。4.根据权利要求3所述的方法，其中，使线圈电压(U
BOB
)周期性变化，例如通过斩波，线圈电流(I
BOB
)也在所述低阈值和高阈值(I1，I2)之间周期性变化，并且其中，在接收到所述断开命令后，所述电子控制装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：S德尔巴尔，R奥尔班，S福利克，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：