KEHAGIAS, Thomas (Buschower Weg 41, Berlin, 13591, DE)
HEIDER, Ulrich (Freienwalder Strasse 5, Berlin, 13055, DE)
KEHAGIAS, Thomas (Buschower Weg 41, Berlin, 13591, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters, bei dem dem Leistungsschalter ein Einschaltbefehl mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die mindestens genauso lang ist wie die Summe einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit des Leistungsschalters, wobei die Einschaltzeit die Zeitspanne ist, die der ausge- schaltete Leistungsschalter (2) vom Empfang des elektrischen Signals EIN bis zur Realisierung des Einschaltzustandes benötigt, und die Ausschaltzeit die Zeitspanne ist, die der eingeschaltete Leistungsschalter (2) vom Empfang des elektrischen Sig- nals AUS bis zur Realisierung des Ausschaltzustandes benötigt, und bei dem innerhalb der realisierten Befehlsdauer mit dem Befehl EIN dem Leistungsschalter (2) vor Realisierung des Einschaltzustandes der Ausschaltbefehl mit mindestens der Ausschaltzeit gegeben wird, und analysiert wird, ob sich der Leistungsschalter (2) im ausgeschalteten Zustand befindet.
2. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leistungsschalter (2) ein Einschaltbefehl (10) mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die genauso lang ist wie die Summe der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit, und dass innerhalb der realisierten Befehlsdauer mit dem Befehl EIN dem Leistungsschalter (2) der Ausschaltbefehl mit genau der Ausschaltzeit gegeben wird.
3. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Eingabe des Einschaltbefehls (10) und vor der Eingabe des Ausschaltbefehls (11) in Versuchen die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit ermittelt wird und rechnerisch die notwendige minimale Verzögerungszeit (20) ermittelt wird, die bei serieller Eingabe des Einschaltbefehls (10) und des Ausschaltbefehls (11) zwischen diesen Befehlen liegen muss, um eine sichere Freiauslösung zu gewährleisten.
4. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit der zu realisierenden Befehlsdauer mit dem Befehl EIN und der Zeitpunkt des Ausschaltbefehls (11) und dessen Dauer rechnerisch ermittelt wird und dem Leistungsschalter (2) als Befehl mit entsprechender Dauer rechnergestützt eingegeben wird.
5. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Einschaltzeit, die Ausschaltzeit und die not- wendige Verzögerungszeit einer Rechnereinheit (3) zugeführt werden, die die zu realisierenden Befehlsdauern berechnet und dem Leistungsschalter (2) Befehle mit entsprechender Dauer eingibt .
6. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach Eingabe eines Befehls EIN oder AUS am Leistungsschalter (2) an den elektrisch betriebenen und die Einschaltung beziehungsweise Ausschaltung mechanisch bewirkenden Schaltmechanismen die Spannungsverläufe gemessen werden.
7. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach Eingabe eines Befehls EIN oder AUS am Leistungs- Schalter (2) an , den Kontakten die Dauer einer Kontaktberührung gemessen wird.
8. Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Nennspannung oder überspannung oder Unterspannung des Leistungsschalters (2) durchgeführt wird.
9. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist, wobei die Vorrichtung (1) zwei einstellbare Leistungsnetzteile umfasst, von denen jeweils eines mit einem elektromechanisch betätigbaren
Schaltmechanismus (210, 220) zum Zweck der separaten Auslösung des Einschaltvorganges und mit einem elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismus zum Zweck der separaten Auslösung des Ausschaltvorganges eines Leistungsschalters (2) e- lektrisch verbindbar ist.
10. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Messeinrichtung zur Messung der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit des Leistungsschalters (2) umfasst .
11. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) des Weiteren eine Rechnereinheit zur Be- rechnung von Befehlsdauern und Verzögerungen und zur Auswertung von Messergebnissen umfasst.
12. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsnetzteile (101, 102) hinsichtlich der den Impuls zur Betätigung der Schaltmechanismen erzeugenden Parameter Gleichspannung oder Wechselspannung, Wechselspannungsfrequenz, Impulsdauer und Impulsverzögerung einstellbar sind, wobei die Impulsdauer und Impulsverzögerung mit einer Genauigkeit von 1 ms einstellbar sind.
13. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Messgerät zur Messung der Spannungsverläufe (420) an den elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismen des Leistungsschalters (2) und/oder zur Messung der Zeitdauer der gegenseitigen Kontaktierung der Kontakte des Leistungsschalters (2) und/oder der Position der Kontakte während der Ein- und Ausschaltprozesse aufweist.
14. Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss eines Messgerätes zur Messung der Spannungsverläufe an den elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismen des Leistungsschalters (2) und/oder zur Messung der Zeitdauer der Kontaktierung der gegenseitigen Kontakte des Leistungsschalters (2) und/oder der Position der Kontakte während der Ein- und Ausschaltprozesse aufweist. |
Beschreibung
Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elek- tromechanisch betätigbaren Leistungsschalters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters und eine zur Durchführung des Verfahrens aus- gestaltete Vorrichtung.
Internationale Produktstandards für Leistungsschalter stellen die Forderung auf, dass ein Leistungsschalter aus nahezu jeder Schaltsituation bei Eingabe des Schaltbefehls AUS in den ausgeschalteten Zustand übergeht beziehungsweise in diesem verharrt, auch wenn gerade ein Einschaltvorgang abläuft. Der Einschaltvorgang muss bei Eingabe des Schaltbefehls AUS den Einschaltvorgang abbrechen und der Leistungsschalter muss unverzüglich in den ausgeschalteten Zustand zurückkehren, und zwar selbst dann, wenn der Einschaltbefehl aufrechterhalten wird. Dabei ist ein kurzzeitiges Berühren der Kontakte zulässig. Das heißt, der ausgeschaltete Zustand soll innerhalb kürzester Zeit selbst dann erreicht werden, wenn bereits eine gegenseitige Berührung der Schaltkontakte nach Eingabe eines Einschaltbefehls erfolgt ist. Derartige Forderungen sind zum Beispiel in den internationalen Standards EN/IEC 609 47-1, § 2.4.23 und in ANSI C37.100 definiert. Das heißt, es muss das Vermögen eines Leistungsschalters ermittelt werden, bei welcher zeitlichen Konstellation der Ein- und Ausgabebefehle beziehungsweise Kontaktstellung der Leistungsschalter noch zuverlässig ausschaltet.
Auf dem Gebiet der Funktionsprüfung von Leistungsschaltern sind bereits unterschiedliche Verfahren bekannt. Die DE 44 08 631 offenbart eine Einrichtung zur Funktionsüberwachung von Leistungsschaltern, die unter Einfluss von bestimm- ten Betriebszuständen bestimmte Betriebsparameter des Leistungsschalters überprüft. Das heißt, dass beim Einsatz dieser Einrichtung Daten über das Schaltverhalten des Leistungsschalters unter bestimmten Umwelteinflüssen gewonnen werden.
Das Dokument DE 41 31 828 Cl offenbart ein Verfahren zur ü- berprüfung der mechanischen Funktion eines Leistungsschalters. In diesem Verfahren wird die Verzögerung zwischen der Kontaktberührung und der Verklinkung einer Antriebseinrichtung für die Kontakte im eingeschalteten Zustand gemessen, um Aussagen über die Zeit zwischen der Realisierung des Stromflusses und einer sicheren Kontaktstellung in Einschaltposition treffen zu können.
Erst die Kenntnis dieser Zeitdauer zwischen Realisierung des Stromflusses und Arretierung beziehungsweise Verklinkung der Kontakte in Einschaltposition ermöglicht den sicheren Einsatz des Leistungsschalters unter Bedingungen, für die die Sicherstellung der Verklinkung der Kontakte im aneinander anliegenden Zustand unerlässlich ist.
Das japanische Dokument JP-63310463 beschreibt eine Einrichtung zur automatischen Betätigung und Funktionsprüfung von Tasten an Leistungsschaltern. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung Betätigungselemente auf, die mit einem mechanisch zu betätigenden Schalter in Wirkzusammenhang gebracht werden können. Mit der beschriebenen Einrichtung lässt sich die Zuverlässigkeit der Tastenbedienung von Leistungsschaltern ermitteln.
Mit den genannten Funktionsüberprüfungseinrichtungen beziehungsweise Funktionsüberprüfungsverfahren lassen sich Schalterzustände beziehungsweise Schalterverhalten unter bestimm- ten Eingabeparametern oder Umwelteinflüssen testen. Aussagen über das Freiauslöseverhalten von Leistungsschaltern können aber mit den bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen nicht getroffen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sich in einfacher Weise das Freiauslöseverhalten eines elektrome- chanisch zu betätigenden Leistungsschalters zuverlässig bei unterschiedlichen technischen Betriebsparametern ermitteln lässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch die das erfindungsgemäße Verfahren durchführende Vor- richtung, wie in Anspruch 9 beansprucht, gelöst.
Es wird ein Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters zur Verfügung gestellt, bei dem dem Leistungsschalter ein Ein- schaltbefehl mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die mindestens genauso lang ist wie die Summe einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit des Leistungsschalters, wobei die Einschaltzeit die Zeitspanne ist, die der ausgeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Signals EIN bis zur Realisierung des Einschaltzustandes - also auch bis zu einer Verklinkung im eingeschalteten Zustand - benötigt, und die Ausschaltzeit die Zeitspanne ist, die der eingeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Sig-
nals AUS bis zur Realisierung des Ausschaltzustandes- also auch bis zu einer Verklinkung im ausgeschalteten Zustand - benötigt. Erfindungsgemäß wird innerhalb der realisierten Befehlsdauer mit dem Befehl EIN dem Leistungsschalter vor Re- alisierung des Einschaltzustandes, also auch vor der Verklinkung im eingeschalteten Zustand, der Ausschaltbefehl mit mindestens der Einschaltzeit gegeben und danach analysiert, ob sich der Leistungsschalter im ausgeschalteten Zustand, also in verklinkter Position in der AUS-Stellung, befindet. Un- ter der Realisierung des Einschaltzustandes ist dabei zu verstehen, dass die Kontakte des Schalters in der EIN-Position verklinkt beziehungsweise dort eingerastet sind, dass die Anzeige des Schalters in der Position EIN steht und dass ein konstanter Stromfluss zwischen den Kontakten besteht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich festzustellen, ob der Leistungsschalter bei der Eingabe des Befehls AUS während der Ausführung des Befehls EIN in den ausgeschalteten Zustand übergeht oder ob der Leistungsschalter trotz Eingabe des Befehls AUS eingeschaltet wird. Eine kurzzeitige Berührung der Kontakte kann dabei trotz Eingabe des Befehls AUS erfolgen. Wesentlich ist dabei, dass der Schalter noch nicht den Schaltzustand EIN erreicht hat, das heißt, dass noch keine Verklinkung beziehungsweise Arretierung der Kontakte im EIN- Zustand erfolgte, so dass die Kontakte trotz Anlage an- einander in einem Zeitfenster von wenigen Millisekunden wieder voneinander lösbar sind. In den Grenzen der beanspruchten Zeitdauern lassen sich unterschiedliche Befehlsdauern realisieren, so dass festgestellt werden kann, in welcher Konstellation von Ein- und Ausschaltdauern der Leistungsschalter tatsächlich zuverlässig ausschaltet.
Um den für die Freiauslösung ungünstigsten Betriebsfall beziehungsweise Belastungsfall für einen zu prüfenden Leis-
tungsschalter zu simulieren ist vorgesehen, dass dem Leistungsschalter ein Einschaltbefehl mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die genauso lang ist wie die Summe der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit, und dass dem Leistungsschalter innerhalb der realisierten Befehlsdauer der Ausschaltbefehl mit genau der Dauer der Ausschaltzeit gegeben wird. Bei dieser Konstellation der Befehlsdauern ist die Gefahr am größten, dass der Leistungsschalter den ausgeschalteten Zustand trotz Eingabe des Schaltbefehls AUS nicht erreicht. Bei Rea- lisierung des AUS-Schaltzustandes und bei entsprechend geringer Einschaltzeit erfüllt der Leistungsschalter damit die höchsten Anforderungen an die Freiauslösung.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorteilhafterweise vorgese- hen, dass vor der Eingabe des Einschaltbefehls und vor der Eingabe des Ausschaltbefehls in Versuchen die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit des zu prüfenden Leistungsschalters ermittelt wird und rechnerisch die notwendige minimale Verzögerungszeit ermittelt wird, die bei serieller Eingabe des Ein- schaltbefehls und des Ausschaltbefehls zwischen diesen Befehlen liegen muss, um theoretisch eine sichere Ausschaltung zu gewährleisten. Die notwendige Verzögerungszeit muss deshalb ermittelt werden, weil die elektrisch betriebenen Schaltmechanismen zur Freigabe der Kontakte nach dem Erhalt eines je- weiligen Schaltbefehls unterschiedliche Trägheiten aufweisen können, so dass zum Beispiel bei relativ großer Trägheit eines Schaltmechanismus im Einschaltvorgang und kurzzeitiger Auslösung der Ausschaltung nach dem Einschaltvorgang es theoretisch sein könnte, dass die Energie für den Ausschaltvor- gang bereits freigesetzt wurde und auf den AUS-Schaltmecha- nismus übertragen wurde, bevor der mechanische Einschaltvorgang überhaupt begonnen hat. In dieser Situation erfolgt eine Ausschaltung vor der Einschaltung und es kann somit keine zu-
verlässige Ausschaltung realisiert werden, wenn nach Beendigung des Ausschaltvorgangs der Einschaltvorgang beendet wird und dies zu einer letztendlichen Einschaltung des Leistungsschalters führt. Die Kenntnis der notwendigen Verzögerungs- zeit zwischen den Ein- und Ausschaltbefehlen führt somit zu sichereren Ergebnissen im Prüfverfahren des Leistungsschalters und zur Verhinderung von einer Leerschaltung eines Federspeichers des Schaltmechanismus.
Es wird somit ein Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters zur Verfügung gestellt, bei dem dem Leistungsschalter ein Einschaltbefehl mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die mindestens genauso lang ist wie die Summe einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit des Leistungsschalters, wobei die Einschaltzeit die Zeitspanne ist, die der ausgeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Signals EIN bis zur Realisierung des Einschaltzustandes benötigt, und die Ausschaltzeit die Zeitspanne ist, die der eingeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Signals AUS bis zur Realisierung des Ausschaltzustandes benötigt. Erfindungsgemäß wird innerhalb der realisierten Befehlsdauer für den Einschaltbefehl EIN dem Leistungsschalter vor Realisierung des Einschaltzustandes der Ausschaltbefehl mit mindes- tens der Ausschaltzeit gegeben und danach analysiert, ob sich der Leistungsschalter im ausgeschalteten Zustand befindet, wobei vor der Eingabe des Einschaltbefehls und vor der Eingabe des Ausschaltbefehls in Versuchen die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit des zu prüfenden Leistungsschalters ermit- telt wird und rechnerisch die notwendige minimale Verzögerungszeit ermittelt wird, die bei serieller Eingabe des Einschaltbefehls und des Ausschaltbefehls zwischen diesen Befeh-
len liegen muss, um theoretisch eine sichere Ausschaltung zu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist des Weiteren derart vor- teilhaft ausgestaltet, dass die Zeit der zu realisierenden Befehlsdauer für den Schaltbefehl EIN und der Zeitpunkt des Ausschaltbefehls und dessen Dauer rechnerisch ermittelt wird und dem Leistungsschalter als Befehl mit entsprechender Dauer rechnergestützt eingegeben wird. Das heißt, dass die rechne- risch ermittelte Befehlsdauer für den Schaltbefehl EIN und der Ausschaltzeitpunkt und die Befehlsdauer für den Schaltbefehl AUS einer zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Rechner- und Speichereinheit eingegeben wird, die wiederum bei Realisierung des Schaltbefehls EIN diesen Befehl entspre- chend der errechneten Befehlsdauer aufrechterhält und zum berechneten Zeitpunkt den AUS-Befehl gibt.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die ermittelte Einschaltzeit, die Ausschaltzeit und die notwendige Verzö- gerungszeit einer Rechnereinheit zugeführt werden, die die zu realisierenden Befehlsdauern und -Zeitpunkte berechnet und dem Leistungsschalter Befehle mit entsprechender Dauer eingibt. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die zu realisierenden Schaltdauern in einem Rechner, der Teil einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, ermittelt werden und von diesem Rechner entsprechende Befehle mit rechnerisch ermittelter Dauer an den Schalter gegeben werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweils nach Eingabe eines Befehls EIN oder AUS am Leistungsschalter an den elektrisch betriebenen und die Einschaltung beziehungsweise Aus-
Schaltung mechanisch bewirkenden Schaltmechanismen die Spannungsverläufe gemessen werden. Mit diesem Verfahrensschritt kann festgestellt werden, welche Reaktionszeiten die angesprochenen Schaltmechanismen in Abhängigkeit von den Spannun- gen, die an den elektromagnetischen Betätigungselementen anliegen, die auf die Schaltmechanismen wirken, aufweisen.
Außerdem kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass jeweils nach Eingabe eines Befehls EIN oder AUS am Leistungs- Schalter an den Kontakten die Dauer einer Kontaktberührung gemessen wird. Die Dauer der Kontaktberührung ermöglicht Aussagen darüber, ob im Leistungsschalter bereits ein Stromfluss realisiert wurde und wie lange die Reaktionszeit des Leistungsschalters zur Verklinkung der Kontakte nach deren Anlage aneinander ist. Die gemessene Kontaktberührungszeit wird vorteilhafterweise ebenfalls in eine zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Rechnereinheit eingegeben. Sämtliche in die Rechnereinheit eingegebenen Daten lassen sich zu statistischen Auswertungen der Prüfverfahren in Rechnungen verwer- ten beziehungsweise einer externen Verwertung zuführen.
Es wird somit ein Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leistungsschalters zur Verfügung gestellt, bei dem dem Leistungsschalter ein Einschaltbefehl mit einer Befehlsdauer gegeben wird, die mindestens genauso lang ist wie die Summe einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit des Leistungsschalters, wobei die Einschaltzeit die Zeitspanne ist, die der ausgeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Signals EIN bis zur Realisierung des Einschaltzustandes benötigt, und die Ausschaltzeit die Zeitspanne ist, die der eingeschaltete Leistungsschalter vom Empfang des elektrischen Signals AUS bis zur Realisierung des Ausschaltzustandes benötigt. Erfin-
dungsgemäß wird innerhalb der realisierten Befehlsdauer dem Leistungsschalter vor Realisierung des Einschaltzustandes der Ausschaltbefehl mit mindestens der Ausschaltzeit gegeben und danach analysiert, ob sich der Leistungsschalter im ausge- schalteten Zustand befindet, wobei jeweils nach Eingabe eines Befehls EIN oder AUS am Leistungsschalter an den Kontakten die Dauer einer Kontaktberührung gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist derart ausgestaltet, dass es bei Nennspannung des Leistungsschalters oder auch bei ü- berspannung oder Unterspannung durchgeführt werden kann.
Es wird des Weiteren eine Vorrichtung zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens eines elektromechanisch betätigbaren Leis- tungsschalters zur Verfügung gestellt, die derart ausgestaltet ist, dass mit ihr das beanspruchte erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung des Freiauslöseverhaltens durchführbar ist. Diese Vorrichtung umfasst zwei einstellbare Leistungsnetzteile, von denen jeweils eines mit einem elektromecha- nisch betätigbaren Schaltmechanismus des Leistungsschalters zum Zweck der separaten Auslösung des Einschaltvorganges und mit einem elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismus des Leistungsschalters zum Zweck der separaten Auslösung des Ausschaltvorganges elektrisch verbindbar ist. Das heißt, dass mit den Leistungsnetzteilen den elektromechanisch betriebenen Schaltmechanismen des Leistungsschalters Ein- und Ausschaltbefehle mit erfindungsgemäßen Befehlsdauern gegeben werden.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung der- art ausgestaltet, dass sie mindestens eine Messeinrichtung zur Messung der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit des Leistungsschalters umfasst. Mittels dieser Messeinrichtung ist es möglich, mit der selben Vorrichtung, die auch zur Realisie-
rung der Ein- und Ausschaltprozesse eingesetzt wird, vor der Durchführung der Schaltprozesse die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit des Leistungsschalters zu ermitteln. Der Einsatz einer weiteren zur Ermittlung der Schaltzeiten bestimm- ten Einrichtung ist damit nicht mehr erforderlich. Diese Messeinrichtung ermittelt, wie lange der Leistungsschalter braucht, um in den eingeschalteten Zustand zu gelangen, wenn er im ausgeschalteten Zustand den Schaltbefehl EIN bekommt, sowie, wie viel Zeit benötigt wird, um in den ausgeschalteten Zustand zu gelangen, wenn er im eingeschalteten Zustand den Schaltbefehl AUS bekommt.
Vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung des Weiteren eine Rechnereinheit zur Berechnung von Befehls- dauern und Verzögerungen und zur Auswertung von Messergebnissen. Mittels dieser Rechnereinheit ist es möglich, dem Leistungsschalter automatisiert bestimmte Befehlsdauern und entsprechende Verzögerungen in Ein- beziehungsweise Ausschaltbefehlen mit einer Genauigkeit von 1 ms einzugeben und im Ver- fahren ermittelte Messergebnisse zu speichern und weiteren Auswertungen zur Verfügung zu stellen.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet, dass die Leistungsnetzteile hinsichtlich der den Impuls zur Betätigung der Schaltmechanismen erzeugenden Parameter Wechselspannung und Gleichspannung, Wechselspannungsfrequenz, Impulsdauer und Impulsverzögerung einstellbar sind, wobei auch die Impulsdauer und Impulsverzögerung mit einer Genauigkeit von 1 ms einstellbar sind. Das heißt, dass zur Prüfung unterschiedlicher Leistungsschalter die Parameter, die durch die Vorrichtung an den zu prüfenden Leistungsschaltern angelegt werden, wie zum Beispiel die Werte der Gleichspannung und der Wechselspannung und ihrer Fre-
quenz, sowie auch die Impulsdauer und die Impulsverzögerung der jeweiligen Einschaltbefehle einstellbar sind. Somit lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen von Schaltern einsetzen.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens ein Messgerät zur Messung der Spannungsverläufe an den elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismen des Leistungsschalters und/oder zur Messung der Zeitdauer der gegenseitigen Kontaktierung der Kontakte des Leistungsschalters und/oder der Position der Kontakte während der Ein- und Ausschaltprozesse. Das heißt, dass sämtliche erfindungsgemäßen Verfahrensschritte von einer Vorrichtung ausgeführt werden können. Sämtliche Messergebnisse können dabei einer vorrichtungsinternen Rechner- und Speichereinheit zur weiteren Verwertung zugeführt werden.
In einer alternativen Ausgestaltung dazu oder auch in einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss eines Messgerätes zur Messung der Spannungsverläufe an den elektromechanisch betätigbaren Schaltmechanismen des Leistungsschalters und/oder zur Messung der Zeitdauer der Kontaktierung der gegenseitigen Kontakte des Leistungsschalters und/oder der
Position der Kontakte während der Ein- und Ausschaltprozesse aufweist. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich die Anschlüsse zum Anschluss der Messeinrichtungen aufweist, so dass sie nach Be- darf um die Messeinrichtungen erweitert werden kann.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein die Auslösung eines Kontaktsystems verdeutlichendes Diagramm, bei dem der Drehwinkel einer Kontaktwelle über der Schaltdauer angetragen ist; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Einsatzes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Figur 1 ist in einem Diagramm schematisch der Drehwinkel einer Kontaktwelle in Abhängigkeit zur Zeit bei Eingabe eines Einschaltbefehls 10 und eines Ausschaltbefehls 11 dargestellt. Die Position 40 in Figur 1 zeigt dabei den maximalen Drehwinkel der Kontaktwelle an, in dem die Kontakte geschlossen sind, das heißt, in dem der Leistungsschalter 2 im einge- schalteten Zustand ist. Dem Leistungsschalter 2 wird zum
Zeitpunkt t 0 der Einschaltbefehl 10 gegeben. Nach einer durch die Massenträgheit von Schaltmechanismen bedingten Verzögerungszeit 20 zum Zeitpunkt ti bewegen sich die Kontakte des Leistungsschalters 2 aufeinander zu. Ab diesem Zeitpunkt ti beginnt der mögliche Zeitbereich für die Ausschaltung 30. Dabei entspricht der Verlauf des Drehwinkels der Kontaktwelle ungefähr der im Diagramm dargestellten Funktion. Zum Zeitpunkt t 2 wird dem Leistungsschalter 2 der Ausschaltbefehl 11 eingegeben, wie mit der bei t 2 angetragenen gestrichelten Li- nie angedeutet. Nach dem Ausschaltbefehl 11 ist der Drehwinkelverlauf wie in der Teilfunktion 60 dargestellt.
Wenn kein Ausschaltbefehl 11 zum Zeitpunkt t 2 erfolgen würde, würde sich der Drehwinkelverlauf bei weiterer Einschaltung gemäß der gestrichelt dargestellten Teilfunktion 70 herausstellen. Das heißt, dass zum Zeitpunkt t 4 die Kontaktwelle sich derart verdreht hat, dass die Kontakte aneinander anliegen und der Schalter eingeschaltet ist. Diese Einschaltphase
des Leistungsschalters 2 ist durch den Bereich des realisierten Einschaltzustandes 50, der zwischen den Zeitpunkten t 4 und t 5 liegt, dargestellt. Es ist offensichtlich, dass der Bereich des realisierten Einschaltzustandes 50 theoretisch unbegrenzt ist, wenn nicht im Zeitbereich für die Ausschaltung 30 tatsächlich ein Ausschaltbefehl 11 dem Leistungsschalter 2 eingegeben wurde. Aus Figur 1 ist insbesondere ersichtlich, dass nur dann sicher eine Ausschaltoperation bei vorhergehendem Einschaltbefehl 10 durchgeführt werden kann, wenn der Ausschaltbefehl 11 innerhalb eines bestimmten Zeitbereiches für die Ausschaltung 30 erfolgt. Vor diesem Zeitbereich für die Ausschaltung 30, das heißt in dem Bereich zwischen den Zeitpunkten to und ti, führt die Eingabe des Ausschaltbefehls 11 lediglich zu einer Leerschaltung, also zu einer Entladung oder einem Verbrauchen der Federspeicherenergie im Antrieb selbst.
Ebenfalls wäre eine Einleitung des Ausschaltbefehls 11 in einem Zeitfenster zwischen den Zeitpunkten t 4 und t 5 nicht da- hin gehend zielführend, dass der Leistungsschalter 2 ausgeschaltet werden würde, da in diesem Zeitbereich des realisierten Einschaltzustandes 50 bereits eine Verklinkung beziehungsweise Arretierung der Kontakte in der eingeschalteten Position realisiert ist. Die Eingabe des Ausschaltbefehls 11 in diesem Bereich des realisierten Einschaltzustandes 50 würde zwar ebenfalls letztendlich zu einer Ausschaltung des Leistungsschalters 2 führen, der Leistungsschalter 2 wäre a- ber bereits über einen mehrere Millisekunden abdeckenden Bereich eingeschaltet gewesen. Eine solch relativ lange Ein- schaltdauer kann aber nicht bei der Feststellung des Freiauslösevermögens des Leistungsschalters 2 verwertet werden.
Bei der Prüfung der elektrischen Freiauslösung eines Leistungsschalters 2 werden unter bestimmten Prüfbedingungen bestimmte Prüfschritte vollzogen, wobei zur Erfassung von zu prüfenden Parametern (Prüfparametern) bestimmte Abfragen zu jedem Prüfschritt erfolgen.
Die Prüfung läuft dabei zum Beispiel wie folgt ab:
Wenn ein Unterspannungsauslöser vorhanden ist, wird als ers- ter Prüfschritt der Unterspannungsauslöser des Leistungsschalters 2 erregt, um einen AUS-Schaltzustand des Leistungsschalters 2 zu gewährleisten.
Die am Unterspannungsauslöser angelegte Prüfspannung U P
ver- hält sich dabei zur Unterspannungsauslöser-Nennspannung U N
Es werden dabei die Schaltzustände der Hauptstrombahnen des Leistungsschalters 2 und die Schaltzustände der Hilfs- und Meldeschalter sowie die Zustandsanzeigen abgefragt.
Als zweiter Prüfschritt wird der Leistungsschalter 2 elektrisch mit einem Motor gespannt.
Die am Motor angelegte Prüfspannung U P
verhält sich dabei zur Motor-Nennspannung U N
Die Betätigung des Spannmechanismus erfolgt dabei so lange, bis der Spannmechanismus vollständig gespannt ist.
Es werden dabei ebenfalls die Schaltzustände der Hauptstrombahnen des Leistungsschalters 2 und die Schaltzustände der Hilfs- und Meldeschalter sowie die Zustandsanzeigen abgefragt .
Als dritter Prüfschritt wird die notwendige Verzögerungszeit 20, die zwischen den Ein- und Ausschaltbefehlen 10, 11 liegen muss, wie oben beschrieben ermittelt.
Die Prüfbedingungen der vorhergehenden Schritte können dabei aufrechterhalten bleiben.
Als vierter Prüfschritt wird der Schalter mittels eines Einschaltmagneten elektrisch eingeschaltet.
Die am Einschaltmagnet angelegte Prüfspannung U P
kann sich dabei zur Einschaltmagnet-Nennspannung U N
verhalten. Das heißt, die PrüfSpannung entspricht der Einschaltmagnet-Nennspannung .
Die am Einschaltmagnet angelegte Prüfspannung Up kann sich aber auch zur Einschaltmagnet-Nennspannung U N
oder
Up=O, 7x U N
verhalten, wobei diese Ober- und Untergrenzen des Verhältnisses von Prüf- und Nennspannung durch international existierende Prüfvorschriften definiert sind.
Die jeweils eingestellten Spannungen werden jeweils eine bestimmte Betätigungszeit aufrechterhalten. Es wird dabei geprüft, ob sich die Hauptkontakte 230 des Leistungsschalters 2 berühren.
Als fünfter Prüfschritt wird der Schalter nach Ablauf der ermittelten notwendigen Verzögerungszeit 20 mit dem Arbeitsstromauslöser ausgeschaltet.
Die dabei jeweils eingestellten PrüfSpannungen entsprechen den beim Einschaltvorgang eingestellten PrüfSpannungen. Auch während dieses Schrittes wird geprüft, ob sich die Hauptkontakte 230 des Leistungsschalters 2 berühren.
Als sechster Prüfschritt wird eine Auswertung der Prüfung vorgenommen. Es wird dabei als Parameter der Schaltzustand des Leistungsschalters 2 ermittelt. Zu diesem Zweck wird eine tatsächlich erfolgte Dauer der Berührung der Schaltkontakte mit einer zulässigen Berührungsdauer verglichen. Die zulässige Berührungsdauer ergibt sich aus der Trägheit der Ver- klinkungseinrichtung für den Schaltkontakt. Die tatsächlich realisierte Berührungsdauer muss dabei geringer sein als die Dauer vom Beginn einer Kontaktberührung bis zur Verklinkung der Kontakte in der EIN-Position.
Zur Erkennung des Verklinkungszustandes wird die Berührungsdauer der Kontakte verwertet und unterstützend dazu der Zustand der Hilfs- und Meldeschalter.
Als letzter Prüfschritt wird der Unterspannungsauslöser wieder entregt, es liegt dabei keine Spannung mehr am Unterspannungsauslöser an. Es wird hierbei ebenfalls der Schaltzustand der Hilfs- und Meldeschalter und die Schalterzustandsanzeigen abgefragt.
In Figur 2 ist der schematische Aufbau einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Vorrichtung in Kopplung mit dem zu prüfenden Leistungsschalter 2 dargestellt. Die erfindungsgemäße PrüfVorrichtung 1 ist an einen zu prüfenden Leistungsschalter 2 gekoppelt und des Weiteren mit einer Rechnereinheit 3 und einem Messsystem 4 verbunden. Die hierbei in einfacher Ausführungsform dargestellte Prüfvorrichtung 1 muss dabei nicht derart ausgestaltet sein, dass sie lediglich Anschlüsse zum Anschluss der Rechnereinheit 3 und des Messsystems 4 aufweist, sondern sie kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Rechnereinheit 3 und das Messsystem 4 in der Prüfvorrichtung 1 integriert sind. Die Prüfvorrichtung 1 umfasst zwei Leistungsnetzteile, nämlich das erste Leistungsnetzteil 101 und das zweite Leistungsnetzteil 102, die über jeweils einen ersten Kanal 110 und einen zweiten Kanal 120 mit jeweils einem ersten Trigger 111 und einem zweiten Trigger 121 an jeweils einen ersten Ausgang 112 und einen zweiten Ausgang 122 angeschlossen sind, die die Schnittstellen für die Informations- beziehungsweise Befehlsausgabe an den Leistungsschalter 2 bilden. Der Leistungsschalter 2 ist an den ersten Ausgang 112 und den zweiten Ausgang 122 jeweils mit einem ersten Schaltmechanismus 210 und einem zweiten Schaltmechanismus 220 angeschlossen. Die beiden Schaltmechanismen 210 und 220 des Leistungsschalters 2 sind elektromechanisch antreibbar. Das heißt, bei entsprechenden durch eines der Leistungsnetzteile 101 oder 102 generierten Signalen, welches über einen der Kanäle 110 oder 120 und ei-
nen der Trigger 111 und 121 über einen der Ausgänge 112 und 122 an eines der Schaltmechanismen 210 oder 220 gegeben wird, wird von diesen eine mechanische Bewegung zur öffnung beziehungsweise Schließung des Hauptkontaktes 230 im Leistungs- Schalter 2 angeregt. Neben dem Hauptkontakt 230 kann der Leistungsschalter 2 des Weiteren noch einen Melde- beziehungsweise Hilfskontakt aufweisen, der dazu dient, den jeweiligen Schaltzustand des Leistungsschalters 2 nach außen hin zu dokumentieren.
An den Hauptkontakt 230 des Leistungsschalters 2 ist wie in Figur 2 dargestellt des Weiteren eine Messeinrichtung 430 zur Messung der Position der Kontakte angeschlossen. Die Messeinrichtung zur Messung der Position der Kontakte 430 ist ein Bestandteil eines Messsystems, welches des Weiteren noch eine Messeinrichtung zur Messung der Zeitdauer der Kontaktierung 410 und eine Messeinrichtung zur Messung der Spannungsverläufe an den Schaltmechanismen 210 und 220 aufweist. Mittels der Messeinrichtung zur Messung der Zeitdauer der Kontaktie- rung 410, die an die beiden Trigger 111 und 121 der Prüfvorrichtung 1 angeschlossen ist, lässt sich feststellen, wie lange ein Ein- beziehungsweise Ausschaltbefehl dem Leistungsschalter 2 eingegeben wurde. Die damit gemessene Zeit lässt sich mit den Zeitdauern vergleichen, die rechnerisch als Ein- stellwerte für die Prüfvorrichtung 1 ermittelt wurden und mit den Zeitdauern, die vom Leistungsschalter 2 tatsächlich realisiert wurden. Die Messeinrichtung zur Messung der Spannungsverläufe 420 ist an die Verbindung der Prüfvorrichtung 1 mit dem Leistungsschalter 2 zwischen den Ausgängen 112 und 122 und den Schaltmechanismen 210 und 220 angeschlossen. Mittels dieser Messeinrichtung zur Messung der Spannungsverläufe 420 kann festgestellt werden, wie der Spannungsverlauf an einem jeden der Schaltmechanismen 210 und 220 nach Anlage einer
bestimmten Spannung durch die Leistungsnetzteile 101 und 102 erfolgt. Der Spannungsverlauf lässt Rückschlüsse auf die Reaktionszeit der Schaltmechanismen zu.
Sämtliche durch die Messeinrichtungen des Messsystems 4 ermittelten Werte lassen sich ebenfalls der Rechnereinheit 3 zur Archivierung beziehungsweise Auswertung zuführen. Die Rechnereinheit 3 ist über eine erste Schnittstelle 310 zur automatisierten Eingabe eines Einschaltbefehls an die Prüf- Vorrichtung 1 gekoppelt und über eine zweite Schnittstelle
320 zur automatisierten Eingabe eines Ausschaltbefehls 320 an die PrüfVorrichtung 1 gekoppelt.
Bezugszeichenliste
1 Prüfvorrichtung
2 Leistungsschalter 3 Rechnereinheit
4 Messsystem
10 Einschaltbefehl
11 Ausschaltbefehl 20 Verzögerungszeit
30 Zeitbereich für Ausschaltung
40 Maximaler Drehwinkel
50 Bereich des realisierten Einschaltzustandes
60 Drehwinkelverlauf nach Ausschaltung 70 Drehwinkelverlauf bei weiterer Einschaltung
101 erstes Leistungsnetzteil
102 zweites Leistungsnetzteil
110 erster Kanal 120 zweiter Kanal
111 erster Trigger
121 zweiter Trigger
112 erster Ausgang
122 zweiter Ausgang 210 erster Schaltmechanismus
220 zweiter Schaltmechanismus
230 Hauptkontakt
310 erste Schnittstelle
320 zweite Schnittstelle 410 Messeinrichtung zur Messung der Zeitdauer Kontaktie- rung
420 Messeinrichtung zur Messung der Spannungsverläufe
Messeinrichtung zur Messung der Position der Kontakte
Next Patent: RAIL SLEEPER