用於監測多觸點開關中觸點燒損的方法
2023-05-14 20:07:46 1
專利名稱：用於監測多觸點開關中觸點燒損的方法
技術領域：
本發明涉及用於監測多觸點開關中觸點燒損的方法。
DE 1000 3918 C1已知了一種這樣的方法。其中在每次負載切換時，即每次操作多觸點開關時，由負載電流的測量值和相應的標稱分級電壓求出相應被關斷觸點的開關電流，並由它求出相應的觸點燒損率。然後由這個燒損率求出多觸點開關的負載切換器的開關觸點和電阻觸點的累加體積燒損，並與預先存儲的邊界值相比較。
然而這種已公開的方法原理上僅可應用於這種多觸點開關其中一個雙臂的選擇器首先無功地預選一個所要切換到其上的新的線圈抽頭，並且接著一個獨立的負載切換器在一個選擇器臂的剛剛流過電流的抽頭和另一個臂的新的抽頭之間切換負載電流。然而對於負載選擇型的多觸點開關一其中沒有獨立的負載切換開關，選擇功能和開關功能通過運動開關觸點在一個步驟中完成—這種已知的方法是不適用的。
本發明的目的在於給出一種用於負載選擇型多觸點開關的方法。
上述任務由具有權利要求1和2所述特徵的方法完成。
下面首先說明本發明總體思路和本發明所述方法的設備方面的背景。
負載選擇型的多觸點開關的大量實現方式在現有技術中是已知的，它們原理上可分為兩種不同的類型，可按它們的轉換阻抗進行區分。不僅有具有(歐姆)轉換電阻的負載選擇器，而且也有具有轉換電抗的負載選擇器。
圖4以草圖示出一種已知的具有轉換電阻的負載選擇器，如申請人以型號OILTAPV銷售的負載選擇器。圖4參考示出了一個多級線圈，其線圈抽頭與負載選擇器的固定觸點FK-m-1，FK-m，FK-m+1電連接。此外負載選擇器具有一起運動的多個運動觸點，即一個開關觸點SK及位於其兩側的電阻觸點WK-A和WK-B，它們分別通過一個電阻Rü與負載線相連接。在從抽頭m切換到抽頭m+1時，首先電阻觸點WK-B離開固定觸點FK-m。由於負載電流IL繼續流過開關觸點SK，電阻觸點WK-B無電流地關斷，即不產生電弧。稍後開關觸點SK離開分級觸點FK-m，並且交換負載電流到電阻觸點WK-A上。這時產生的電弧產生在圖中固定觸點FK-m右邊稜角上的燒損。在下一步中電阻觸點WK-B切換到觸點FK-m+1上，從而基於激勵的分級電壓Us在兩個轉換電阻Rü上流過一個迴路電流。負載電流IL均勻分配並在兩個電阻觸點WK-A和WK-B上流過。負載電流最終交換到分級觸點FK-m+1上通過電阻觸點WK-A從分級觸點FK-m斷開而實現，由此產生電阻觸點WK-A上的燒損，並再一次產生圖中固定觸點FK-m右邊稜角上的燒損。一旦開關觸點SK與固定的分級觸點FK-m+1接觸並且負載電流IL被電阻觸點WK-B接收，則切換過程結束。如果從抽頭m+1切換回抽頭m，則切換過程完全反同進行。在此情況下燒損發生在開關觸點SK及電阻觸點WK-B上；此外燒損還發生在圖中分級觸點FK-m+1的左邊稜角上。
由於原理上在每個觸點上的燒損直接取決於相應被關斷電流的大小，在本發明的方法中重要的是求出所有參與一次切換的觸點的開關電流。為此在本發明所述方法中求出以下在每次切換中容易得到的量負載電流IL，實時的多觸點開關位置n，以及切換方向「更高」或「更低」，這意味著多觸點開關位置從n向n+1切換或者從n+1向n切換。在求出負載電流IL之後，以已知的方法求出開關觸點SK及電阻觸點WK-A和WK-B的開關電流。這已在本說明書開始處提到的DE 10003918 C1中公開。
SK上的電流ISK=ILParSek]]>WK上的電流lWK=US+lLRO/sres2RO]]>其中方向m→m+1IWK-A＝IWK方向m+1→mUS＝-US
IWK-B＝IWK這裡，ParSek是負載選擇器的並行扇區數，即單個開關觸點的並聯電路數，它們通常實現在多個相互水平重疊的平面上。US表示相應的標稱分級電壓，sres表示在多個並聯的電阻支路中電阻觸點WK-A和WK-B上得到的電流分配。Rü表示單個轉換電阻的大小。所有這些量是多觸點開關的參數，並且作為本方法的參數被確定和存儲。
圖5示出一個同樣由現有技術已知的具有轉換電抗(SVR)的負載選擇器。這種負載選擇器結構的多觸點開關至少已在美國應用於可調變壓器中作為所謂的「步進電壓調節器」。通常調節範圍為±16級中±10％，即每級5/8％。這裡一個轉換電抗用來替代轉換電阻。在從抽頭m切換到m+1時，運動的開關觸點SK-G離開固定的分級觸點FK-m，其中一半的負載電流轉換到圖中左邊支路上，並通過它同時在運動的開關觸點SK-G和圖中的分級觸點FK-m的右邊緣產生電弧燒損。開關觸點SK-G切換到新的分級觸點FK-m+1上，並從而抵達所謂的「橋接位置」，它在這種結構的負載選擇器中是一個穩定的工作位置。由分級電壓US產生的迴路電流在轉換電抗中不產生損耗，因為這兩個同樣大小的線圈部分是反極性纏繞的，並從而電抗在鐵芯中的感應互相抵消。在接著的向m+1方向的切換過程中，開關觸點SK-H離開固定的分級觸點FK-m，並且同時關斷迴路電流和一半負載電流；這在開關觸點SK-H上、並且再一次在圖中分級觸點的右邊緣上產生燒損。隨著開關觸點SK-H切換到觸點FK-m+1上，又抵達一個「非橋接位置」，並且完成從m到m+1的切換。在繼續在一個方向上切換時，「橋接位置」和「非橋接位置」交替出現。如上所述，「橋接位置」，即兩級之間的中間位置，它是一個穩定的工作位置，基於此事實，例如可以用一個9級的調節線圈和前接的換向器調整出33個不同的輸出電壓。這裡輸出電壓的級差為US/2。
在這種方式的具有轉換電抗的負載選擇器中總是只有一個關斷的開關觸點，即SK-G或SK-H，它按照切換方向施加不同的電流。
對稱分配支路的轉換電抗的大小使得在「橋接位置」上的迴路電流典型地為負載電流IL的35％或50％(pa＝35％或50％)。這裡迴路電流被視為純電感的。但是負載電流IL也可能對分級電壓US具有一個相移，這由相角cos表示。對於供電網cos典型值為0.8。這個量也可以百分數表示為功率因子「pf」(通常在美國如此表示)，例如pf＝80％。
在純感性電流IL時，pf＝0％，這是在最壞的情況下考慮的值。因此，切換電流表示為具有實部和虛部的複數量。
另外給出以下關係式迴路電流IC=ILpa100]]>歐姆分量R=pf100]]>電感分量X=1-R2]]>從而最終得到開關電流非橋接→橋接橋接→非橋接方向n→n+1ISK=IL2]]>ISK=IL2(R-jX)-jIC]]>方向n+1→nISK=IL2]]>ISK=IL2(R-jX)-jIC]]>在計算這些切換電流之後可求出在固定觸點和運動觸點上的燒損。
下面舉例詳細說明本發明。
圖1a和1b示出本發明第一個方法的流程圖。
圖2a至2d示出本發明第二個方法的流程圖。
圖3示出用於實施第二個方法的流程圖。
圖4和5示出按照現有技術的負載選擇器的原理電路，它們已在前面被說明。
應該注意，圖1a和1b同屬於一個圖；在其中示出本發明的第一個方法。僅僅由於圖幅大小的原因，此方法必須示在兩個分開的圖頁上。
同樣圖2a至2d同屬於一個圖；在其中示出本發明的第二個方法。同樣也只是由於圖幅的需要，說明此方法的圖總共分成4個分開的圖頁。在圖2b中作為「子程序」1或2示出的方法過程在圖頁2c或2d中詳細示出。
首先詳細說明圖1a和1b所示出的方法。此方法從具有歐姆轉接電阻的負載選擇器出發，這種負載選擇器在圖4中按現有技術示出。如上所述，在負載選擇器的某些位置上會發生觸點燒損。在這裡描述的方法中負載電流被測量，並且按照已經給出和解釋的關係式求出參與相應的級切換的觸點的開關電流。然後由這些電流按下式求出體積燒損AA＝a·Ib·s這裡a是與開關類型和觸點規格有關的燒損參數。值b表示一個與所用觸點材料有關的參數，其數量級在1.1…1.9範圍內。在許多情況下考慮一個安全裕量s是有意義的，它最好取作12％。方法的這一部分已被上面引用的DE 1000 3918 C1公開。
在某些開關類型中可能必須對固定觸點和運動觸點採用不同的參數a，因為例如一個觸點滾子可以具有不同於固定觸點角度的燒損特性。
以所述方法求得的容積燒損A被相應地相加，得到在前面的負載選擇器切換中同一觸點的累加總燒損GAm。由切換之前負載選擇器的位置，即位置n，和切換方向「更高」—即從n到n+1—或「更低」—即從n+1到n，可得到現在是哪些觸點實際上被開關。應用一個配置表來選擇所參與的觸點是有好處的，用此配置表列出多觸點開關位置n與相應被開關的固定觸點m之間的對應關係。一個這樣的矩陣可永久性地被存儲。
在本發明方法中對於所有發生在負載選擇器中的燒損觸點—不僅是固定觸點，也包括運動接點，不僅是左邊緣，也包括右邊緣—相應求出一個總燒損值GAm。這些值分別被永久存儲。
在每次分級切換之後，用所述的方法計算並存儲的所有觸點的累加總燒損值GAm分別與預先給定的可靠邊界值比較。如果比較的結果表明邊界值被達到或超過，則例如產生一個告警信息，在大約達到邊界值的90％時；當事先規定的總燒損邊界值100％地達到時也可以完全鎖閉負載選擇器。上面所述的方法，如圖1a和1b給出的方法適用於具有轉換電阻的負載選擇器。
圖2a至2d示出另一個本發明所述方法的簡要流程圖，此方法特別適用於符合圖5現有技術的具有轉換電抗的負載選擇器。用於計算方法所需物理量的各個關係式已在前面列出。不同於圖1a和1b所示第一個方法，圖2a至2d所示第二個方法中插入了附加的方法步驟。在輸入和永久性存儲所需多觸點開關參數和燒損參數、燒損邊界值、以及標稱分級電壓之後，還以所描述的方式計算變量R和X，其中如已說明的，其中R表示歐姆分量，而X表示電感分量。
此外在這個方法中還在測量負載電流IL之後求出迴路電流IC，如前面已說明的那樣。
在圖2a至2d所示方法中計算關斷的觸點的相應開關電流，接著計算燒損率和再後面對相應的容積燒損GA進行累加，這些步驟不僅僅分別按照切換方向「更高」或「更低」獨立進行。在這些方法步驟中，這些步驟取決於切換方向，還按照是否從一個非橋接位置切換到一個橋接位置進一步分開這些方法步驟。開關電流必須根據情況按照適用的關係式求出。
對於此方法應用一個事先永久性存儲的配置表(所謂的「查找表」)是特別有好處的，這樣可以通過簡單的方法找出在相應切換中被開關的固定觸點。用於實施圖2a至2d所示第二個方法的這種配置表的例子示於單獨的圖3中。
權利要求
1.用於監測多觸點開關中觸點燒損的方法，具有以下特徵·永久性地存儲每個可能的電路、即「級」的標稱分級電壓(US)的值，開關觸點和電阻觸點的可靠觸點燒損的邊界值，以及多觸點開關特定的性能參數a和b；·求出多觸點開關的實際位置n；·讀出所存儲的、與實際多觸點開關位置相對應的標稱分級電壓(US)的值；·在每次切換中，即在每次操作多觸點開關時測量負載電流(IL)；·求出相應切換的切換方向「更高」或「更低」；·根據切換方向求出被開關的、發生燒損的固定觸點；·藉助以下關係式以已知的方式計算被關斷的觸點的開關電流對於切換方向「更高」ISK=ILParSek]]>IWK-A=US+ILR0sres2R0]]>對於切換方向「更低」ISK=ILParSek]]>IWK-B=US+ILR0sres2R0]]>其中US＝-US其中ParSek為並行扇區數，Rü為轉換電阻值，以及sres為得到的電流分配，·按以下關係式根據切換方向計算開關觸點的相應燒損率(ASK)，相應電阻觸點的燒損率(Awk)，以及被關斷的固定觸點的燒損率對於切換方向「更高」ASK＝aSK·ISKb·sSKAWK＝aWK·IWK-Ab·sWKAFK＝aFK·(ISKb+IWK-Ab)·sFK對於切換方向「更低」ASK＝aSK·ISKb·sSKAWK＝aWK·IWK-Bb·sWKAFK＝aFK·(ISKb+IWK-Bb)·SFK·對相應的燒損率(ASK，AWK，AFK)進行累加，得到相應的總容積燒損(GASK，GAWK-A，GAWK-B，GA右FK-m，GA左FK-m)，永久性地存儲所有累加的總容積燒損，並將這些值與永久性存儲的相應邊界值進行比較，·在超過相應的邊界值或邊界值的一定百分比時產生告警信息。
2.用於監測多觸點開關中觸點燒損的方法，具有以下特徵·永久性地存儲每個可能的電路、即「級」的標稱分級電壓(US)的值，開關觸點和電阻觸點的可靠觸點燒損的邊界值，以及多觸點開關的特定性能參數a和b；·計算轉換電抗的歐姆分量R和電感分量X；·求出多觸點開關的實際位置n；·在每次切換中，即在每次操作多觸點開關時測量負載電流(IL)；·計算迴路電流IC作為負載電流IL的部分值；·求出相應切換的切換方向「更高」或「更低」；·根據切換方向求出被開關的、發生燒損的固定觸點；·確定是否從非橋接位置切換到橋接位置；·按以下關係式計算被關斷的觸點的開關電流；對於從非橋接位置到橋接位置的轉換ISK=IL2]]>對於從橋接位置到非橋接位置的切換ISK=IL2(R-jX)-jIc]]>或ISK=IL2(R-jX)+jIc]]>·按以下關係式根據切換方向計算開關觸點的相應燒損率(ASK)和關斷的固定觸點的相應燒損率(AFK)ASK＝aSK·ISKb·sSKAFK＝aFK·ISKb·sFK·對相應的燒損率(ASK，AFK)進行累加，得到相應的總容積燒損(GAH，GAG，GA右FK-m，GA左FK-m)，永久性地存儲所有累加的總容積燒損，並將這些值與永久性存儲的相應邊界值進行比較，·在超過相應的邊界值或邊界值的一定百分比時產生告警信息。
全文摘要
本發明涉及用於監測負載選擇器類型的多觸點開關中觸點燒損的方法，在此開關中通過運動的觸點在一個步驟中完成選擇功能和切換功能，它沒有分開的負載切換器。在本發明的方法中每次操作多觸點開關時測量負載電流。藉助於事先存儲的運行電路的標準分級電壓和關於在「更高」或「更低」方向上切換的信息，計算出被關斷的觸點的開關電流，由此求出燒損率並進行累加，得到相應的容積燒損。這個累加值與一個事先存儲的邊界值進行比較；在達到邊界值時產生告警信息或其它消息。
文檔編號H01H9/00GK1846142SQ200480025450
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月14日 優先權日2003年11月11日
發明者迪特爾·多納爾, 雷納·弗羅特思克爾 申請人:賴茵豪森機械製造公司