一种方法，用于诊断包括可分离触头的开关的操作状态，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，以及配置为测量线圈电压和线圈电流强度的传感器。该方法包括以下步骤：a)通过电子控制装置接收(102)闭合命令；b)控制(104)电磁致动器使其闭合；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，该数据表被预先记录在电子控制装置中，并且定义了芯部位置、磁通量和线圈电流之间的双射关系。系。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，使用传感器会产生额外的成本，并且并不总是能够将传感器集成到接触器中。
[0007]WO
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03/054895
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A1描述了一种基于电磁致动器的可动芯部在闭合阶段的行程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闭合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开关设备的操作状态的方法，该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，该控制装置配置为在线圈的端子之间施加线圈指令电压，和
[0011]‑
配置为测量流过线圈的线圈电流的大小和线圈电压的传感器。
[0012]根据本专利技术，该方法包括以下步骤：
[0013]‑
接收闭合开关设备的命令，开关设备最初处于断开状态，闭合命令由电子控制装置接收；
[0014]‑
接收到闭合命令后，通过电子控制装置指令电磁致动器闭合；
[0015]‑
当开关设备切换到闭合状态时，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值的积分，计算并存储通过线圈的磁通量值；
[0017]‑
基于存储的磁通量和线圈电流值，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，基于线圈电压和线圈电流的测量值在整个闭合阶段计算磁通量。根据数据表从中推导出可动芯部的位置值，该值与芯部的位置、线圈通量和线圈电流双射相关。因此，在闭合阶段中，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，这是经济的。
[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：假设线圈电流低于被称为“堵转”(stall)电流的电流，低于该电流，可动芯部被电磁致动器的返回构件保持在断开位置，评估并存储磁通量的初始值，该值称为“初始通量”，使得当线圈电流升高到启动电流以上时，在计算阶段中，通过对磁通量积分的计算考虑了初始磁通量的值；
[0021]‑
在指令电磁致动器关闭的步骤中，优选地当线圈电流达到启动电流值的50％时，更优选地在达到启动电流值时，电子控制装置指令电磁致动器关闭；
[0022]‑
该方法包括以下步骤：根据存储在电子控制装置中的位置曲线计算电磁致动器的闭合时间，闭合时间等于电子控制装置指令电磁致动器闭合的时刻以及电磁致动器到达稳定闭合位置的时刻之间的时间差；
[0023]‑
该方法包括以下步骤：通过关于存储在电子控制装置中的位置曲线的时间推导，计算开关设备的移动速度曲线和开关设备的加速度曲线，以及将速度曲线和加速度曲线存储在电子控制装置中；
[0024]‑
该方法包括以下步骤：根据开关设备的速度曲线计算芯部的最小压缩速度，最小压缩速度等于在闭合阶段中芯部移动的终端段中的芯部速度的最小值；
[0025]‑
该方法通过电流传感器检测与开关设备的每个极相关联的每个触头的精确闭合时间，该方法结合存储在电子控制装置中的速度曲线和每个触头的精确闭合时间来评估每个触头的闭合速度；和
[0026]‑
与每个极的动触头相关联的压缩通过将芯部的位置曲线与每个触头精确闭合时间相结合来评估，每个动触头的压缩等于芯部在其稳定闭合位置的最终位置与在所讨论的触头精确闭合时间的芯部位置之间的差。
[0027]本专利技术还涉及一种用于实施如上所述的诊断方法的电气开关设备，该开关设备配置为联接到电导体并且包括：
[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)接收闭合命令；
[0034]b)指令电磁致动器闭合；
[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)基于存储的磁通量值和线圈电流值，根据电磁致动器的数据表特性评估和存储芯部的位置，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。
[0038]有利地，开关设备包括电本文档来自技高网...
【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，所述开关设备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)，配置为测量流过所述线圈的线圈电流(I
BOB
)的大小和线圈电压(U
BOB
)，其特征在于，该方法包括以下步骤：a)接收(102)闭合所述开关设备的命令，所述开关设备最初处于断开状态，闭合命令由所述电子控制装置接收；b)在接收到所述闭合命令后，通过所述电子控制装置(40)指令(104)所述电磁致动器(30)闭合；c)当所述开关设备(1)切换到闭合状态时，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的所述线圈的电阻(R
BOB
)和电感(L
BOB
)的值进行积分，计算并存储(112)穿过所述线圈(32)的磁通量(φ)的值；e)基于磁通量(φ)和线圈电流(I
BOB
)的存储值，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)和所述线圈电流(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
)低于被称为“启动”电流(I
D
)的电流的情况下，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
)增加到所述启动电流(I
D
)以上时，在计算阶段(110)中，通过对磁通量(φ)积分进行的计算考虑了初始通量(φ0)的值，低于该启动电流，所述可动芯部(34)通过所述电磁致动器(30)的返回构件(36)保持在断开位置。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在指令所述电磁致动器(30)闭合的步骤(104)中，当线圈电流(I
BOB
)达到启动电流(I
D
)的值的50％，优选地20％，更优选地10％时，所述电子控制装置(40)指令所述电磁致动器(30)闭合。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括步骤(118)，该步骤包括从存储在所述电子控制装置(40)中的位置(x)的轮廓计算所述电磁致动器(30)的闭合时间，所述闭合时间等于所述电子控制装置(40)指令所述电磁致动器(30)闭合(104)的时间与所述电磁致动器(30)到达其稳定闭合位置的时间之间的时间差。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括步骤(116)，该步骤包括通过存储在所述电子控制装置(40)中的位置(x)轮廓相对于时间的推导，计算所述开关设备(1)的移动速度(v)的轮廓和所述开关设备的加速度(a)的轮廓，并且将将速度(v)和加速度(a)轮廓存储在所述电子控制装置(40)中。6.根据前述...
【专利技术属性】
技术研发人员：S德尔贝尔，R奥尔班，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：
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