專利名稱：用于監(jiān)測(cè)多觸點(diǎn)開關(guān)中觸點(diǎn)燒損的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)多觸點(diǎn)開關(guān)中觸點(diǎn)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(fù)載切換時(shí)，即每次操作多觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)，由負(fù)載電流的測(cè)量值和相應(yīng)的標(biāo)稱分級(jí)電壓求出相應(yīng)被關(guān)斷觸點(diǎn)的開關(guān)電流，并由它求出相應(yīng)的觸點(diǎn)燒損率。然后由這個(gè)燒損率求出多觸點(diǎn)開關(guān)的負(fù)載切換器的開關(guān)觸點(diǎn)和電阻觸點(diǎn)的累加體積燒損，并與預(yù)先存儲(chǔ)的邊界值相比較。
然而這種已公開的方法原理上僅可應(yīng)用于這種多觸點(diǎn)開關(guān)其中一個(gè)雙臂的選擇器首先無功地預(yù)選一個(gè)所要切換到其上的新的線圈抽頭，并且接著一個(gè)獨(dú)立的負(fù)載切換器在一個(gè)選擇器臂的剛剛流過電流的抽頭和另一個(gè)臂的新的抽頭之間切換負(fù)載電流。然而對(duì)于負(fù)載選擇型的多觸點(diǎn)開關(guān)一其中沒有獨(dú)立的負(fù)載切換開關(guān)，選擇功能和開關(guān)功能通過運(yùn)動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)在一個(gè)步驟中完成—這種已知的方法是不適用的。
本發(fā)明的目的在于給出一種用于負(fù)載選擇型多觸點(diǎn)開關(guān)的方法。
上述任務(wù)由具有權(quán)利要求1和2所述特征的方法完成。
下面首先說明本發(fā)明總體思路和本發(fā)明所述方法的設(shè)備方面的背景。
負(fù)載選擇型的多觸點(diǎn)開關(guān)的大量實(shí)現(xiàn)方式在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，它們?cè)砩峡煞譃閮煞N不同的類型，可按它們的轉(zhuǎn)換阻抗進(jìn)行區(qū)分。不僅有具有(歐姆)轉(zhuǎn)換電阻的負(fù)載選擇器，而且也有具有轉(zhuǎn)換電抗的負(fù)載選擇器。
圖4以草圖示出一種已知的具有轉(zhuǎn)換電阻的負(fù)載選擇器，如申請(qǐng)人以型號(hào)OILTAPV銷售的負(fù)載選擇器。圖4參考示出了一個(gè)多級(jí)線圈，其線圈抽頭與負(fù)載選擇器的固定觸點(diǎn)FK-m-1，F(xiàn)K-m，F(xiàn)K-m+1電連接。此外負(fù)載選擇器具有一起運(yùn)動(dòng)的多個(gè)運(yùn)動(dòng)觸點(diǎn)，即一個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)SK及位于其兩側(cè)的電阻觸點(diǎn)WK-A和WK-B，它們分別通過一個(gè)電阻Rü與負(fù)載線相連接。在從抽頭m切換到抽頭m+1時(shí)，首先電阻觸點(diǎn)WK-B離開固定觸點(diǎn)FK-m。由于負(fù)載電流IL繼續(xù)流過開關(guān)觸點(diǎn)SK，電阻觸點(diǎn)WK-B無電流地關(guān)斷，即不產(chǎn)生電弧。稍后開關(guān)觸點(diǎn)SK離開分級(jí)觸點(diǎn)FK-m，并且交換負(fù)載電流到電阻觸點(diǎn)WK-A上。這時(shí)產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生在圖中固定觸點(diǎn)FK-m右邊棱角上的燒損。在下一步中電阻觸點(diǎn)WK-B切換到觸點(diǎn)FK-m+1上，從而基于激勵(lì)的分級(jí)電壓Us在兩個(gè)轉(zhuǎn)換電阻Rü上流過一個(gè)回路電流。負(fù)載電流IL均勻分配并在兩個(gè)電阻觸點(diǎn)WK-A和WK-B上流過。負(fù)載電流最終交換到分級(jí)觸點(diǎn)FK-m+1上通過電阻觸點(diǎn)WK-A從分級(jí)觸點(diǎn)FK-m斷開而實(shí)現(xiàn)，由此產(chǎn)生電阻觸點(diǎn)WK-A上的燒損，并再一次產(chǎn)生圖中固定觸點(diǎn)FK-m右邊棱角上的燒損。一旦開關(guān)觸點(diǎn)SK與固定的分級(jí)觸點(diǎn)FK-m+1接觸并且負(fù)載電流IL被電阻觸點(diǎn)WK-B接收，則切換過程結(jié)束。如果從抽頭m+1切換回抽頭m，則切換過程完全反同進(jìn)行。在此情況下燒損發(fā)生在開關(guān)觸點(diǎn)SK及電阻觸點(diǎn)WK-B上；此外燒損還發(fā)生在圖中分級(jí)觸點(diǎn)FK-m+1的左邊棱角上。
由于原理上在每個(gè)觸點(diǎn)上的燒損直接取決于相應(yīng)被關(guān)斷電流的大小，在本發(fā)明的方法中重要的是求出所有參與一次切換的觸點(diǎn)的開關(guān)電流。為此在本發(fā)明所述方法中求出以下在每次切換中容易得到的量負(fù)載電流IL，實(shí)時(shí)的多觸點(diǎn)開關(guān)位置n，以及切換方向“更高”或“更低”，這意味著多觸點(diǎn)開關(guān)位置從n向n+1切換或者從n+1向n切換。在求出負(fù)載電流IL之后，以已知的方法求出開關(guān)觸點(diǎn)SK及電阻觸點(diǎn)WK-A和WK-B的開關(guān)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+lL·RO/sres2·RO]]>其中方向m→m+1IWK-A＝IWK方向m+1→mUS＝-US
IWK-B＝IWK這里，ParSek是負(fù)載選擇器的并行扇區(qū)數(shù)，即單個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)的并聯(lián)電路數(shù)，它們通常實(shí)現(xiàn)在多個(gè)相互水平重疊的平面上。US表示相應(yīng)的標(biāo)稱分級(jí)電壓，sres表示在多個(gè)并聯(lián)的電阻支路中電阻觸點(diǎn)WK-A和WK-B上得到的電流分配。Rü表示單個(gè)轉(zhuǎn)換電阻的大小。所有這些量是多觸點(diǎn)開關(guān)的參數(shù)，并且作為本方法的參數(shù)被確定和存儲(chǔ)。
圖5示出一個(gè)同樣由現(xiàn)有技術(shù)已知的具有轉(zhuǎn)換電抗(SVR)的負(fù)載選擇器。這種負(fù)載選擇器結(jié)構(gòu)的多觸點(diǎn)開關(guān)至少已在美國(guó)應(yīng)用于可調(diào)變壓器中作為所謂的“步進(jìn)電壓調(diào)節(jié)器”。通常調(diào)節(jié)范圍為±16級(jí)中±10％，即每級(jí)5/8％。這里一個(gè)轉(zhuǎn)換電抗用來替代轉(zhuǎn)換電阻。在從抽頭m切換到m+1時(shí)，運(yùn)動(dòng)的開關(guān)觸點(diǎn)SK-G離開固定的分級(jí)觸點(diǎn)FK-m，其中一半的負(fù)載電流轉(zhuǎn)換到圖中左邊支路上，并通過它同時(shí)在運(yùn)動(dòng)的開關(guān)觸點(diǎn)SK-G和圖中的分級(jí)觸點(diǎn)FK-m的右邊緣產(chǎn)生電弧燒損。開關(guān)觸點(diǎn)SK-G切換到新的分級(jí)觸點(diǎn)FK-m+1上，并從而抵達(dá)所謂的“橋接位置”，它在這種結(jié)構(gòu)的負(fù)載選擇器中是一個(gè)穩(wěn)定的工作位置。由分級(jí)電壓US產(chǎn)生的回路電流在轉(zhuǎn)換電抗中不產(chǎn)生損耗，因?yàn)檫@兩個(gè)同樣大小的線圈部分是反極性纏繞的，并從而電抗在鐵芯中的感應(yīng)互相抵消。在接著的向m+1方向的切換過程中，開關(guān)觸點(diǎn)SK-H離開固定的分級(jí)觸點(diǎn)FK-m，并且同時(shí)關(guān)斷回路電流和一半負(fù)載電流；這在開關(guān)觸點(diǎn)SK-H上、并且再一次在圖中分級(jí)觸點(diǎn)的右邊緣上產(chǎn)生燒損。隨著開關(guān)觸點(diǎn)SK-H切換到觸點(diǎn)FK-m+1上，又抵達(dá)一個(gè)“非橋接位置”，并且完成從m到m+1的切換。在繼續(xù)在一個(gè)方向上切換時(shí)，“橋接位置”和“非橋接位置”交替出現(xiàn)。如上所述，“橋接位置”，即兩級(jí)之間的中間位置，它是一個(gè)穩(wěn)定的工作位置，基于此事實(shí)，例如可以用一個(gè)9級(jí)的調(diào)節(jié)線圈和前接的換向器調(diào)整出33個(gè)不同的輸出電壓。這里輸出電壓的級(jí)差為US/2。
在這種方式的具有轉(zhuǎn)換電抗的負(fù)載選擇器中總是只有一個(gè)關(guān)斷的開關(guān)觸點(diǎn)，即SK-G或SK-H，它按照切換方向施加不同的電流。
對(duì)稱分配支路的轉(zhuǎn)換電抗的大小使得在“橋接位置”上的回路電流典型地為負(fù)載電流IL的35％或50％(pa＝35％或50％)。這里回路電流被視為純電感的。但是負(fù)載電流IL也可能對(duì)分級(jí)電壓US具有一個(gè)相移，這由相角cos表示。對(duì)于供電網(wǎng)cos典型值為0.8。這個(gè)量也可以百分?jǐn)?shù)表示為功率因子“pf”(通常在美國(guó)如此表示)，例如pf＝80％。
在純感性電流IL時(shí)，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(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)量。
另外給出以下關(guān)系式回路電流IC=IL·pa100]]>歐姆分量R=pf100]]>電感分量X=1-R2]]>從而最終得到開關(guān)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(jì)算這些切換電流之后可求出在固定觸點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)觸點(diǎn)上的燒損。
下面舉例詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1a和1b示出本發(fā)明第一個(gè)方法的流程圖。
圖2a至2d示出本發(fā)明第二個(gè)方法的流程圖。
圖3示出用于實(shí)施第二個(gè)方法的流程圖。
圖4和5示出按照現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)載選擇器的原理電路，它們已在前面被說明。
應(yīng)該注意，圖1a和1b同屬于一個(gè)圖；在其中示出本發(fā)明的第一個(gè)方法。僅僅由于圖幅大小的原因，此方法必須示在兩個(gè)分開的圖頁上。
同樣圖2a至2d同屬于一個(gè)圖；在其中示出本發(fā)明的第二個(gè)方法。同樣也只是由于圖幅的需要，說明此方法的圖總共分成4個(gè)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(xì)示出。
首先詳細(xì)說明圖1a和1b所示出的方法。此方法從具有歐姆轉(zhuǎn)接電阻的負(fù)載選擇器出發(fā)，這種負(fù)載選擇器在圖4中按現(xiàn)有技術(shù)示出。如上所述，在負(fù)載選擇器的某些位置上會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)燒損。在這里描述的方法中負(fù)載電流被測(cè)量，并且按照已經(jīng)給出和解釋的關(guān)系式求出參與相應(yīng)的級(jí)切換的觸點(diǎn)的開關(guān)電流。然后由這些電流按下式求出體積燒損AA＝a·Ib·s這里a是與開關(guān)類型和觸點(diǎn)規(guī)格有關(guān)的燒損參數(shù)。值b表示一個(gè)與所用觸點(diǎn)材料有關(guān)的參數(shù)，其數(shù)量級(jí)在1.1…1.9范圍內(nèi)。在許多情況下考慮一個(gè)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(guān)類型中可能必須對(duì)固定觸點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)觸點(diǎn)采用不同的參數(shù)a，因?yàn)槔缫粋€(gè)觸點(diǎn)滾子可以具有不同于固定觸點(diǎn)角度的燒損特性。
以所述方法求得的容積燒損A被相應(yīng)地相加，得到在前面的負(fù)載選擇器切換中同一觸點(diǎn)的累加總燒損GAm。由切換之前負(fù)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(xiàn)在是哪些觸點(diǎn)實(shí)際上被開關(guān)。應(yīng)用一個(gè)配置表來選擇所參與的觸點(diǎn)是有好處的，用此配置表列出多觸點(diǎn)開關(guān)位置n與相應(yīng)被開關(guān)的固定觸點(diǎn)m之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)這樣的矩陣可永久性地被存儲(chǔ)。
在本發(fā)明方法中對(duì)于所有發(fā)生在負(fù)載選擇器中的燒損觸點(diǎn)—不僅是固定觸點(diǎn)，也包括運(yùn)動(dòng)接點(diǎn)，不僅是左邊緣，也包括右邊緣—相應(yīng)求出一個(gè)總燒損值GAm。這些值分別被永久存儲(chǔ)。
在每次分級(jí)切換之后，用所述的方法計(jì)算并存儲(chǔ)的所有觸點(diǎn)的累加總燒損值GAm分別與預(yù)先給定的可靠邊界值比較。如果比較的結(jié)果表明邊界值被達(dá)到或超過，則例如產(chǎn)生一個(gè)告警信息，在大約達(dá)到邊界值的90％時(shí)；當(dāng)事先規(guī)定的總燒損邊界值100％地達(dá)到時(shí)也可以完全鎖閉負(fù)載選擇器。上面所述的方法，如圖1a和1b給出的方法適用于具有轉(zhuǎn)換電阻的負(fù)載選擇器。
圖2a至2d示出另一個(gè)本發(fā)明所述方法的簡(jiǎn)要流程圖，此方法特別適用于符合圖5現(xiàn)有技術(shù)的具有轉(zhuǎn)換電抗的負(fù)載選擇器。用于計(jì)算方法所需物理量的各個(gè)關(guān)系式已在前面列出。不同于圖1a和1b所示第一個(gè)方法，圖2a至2d所示第二個(gè)方法中插入了附加的方法步驟。在輸入和永久性存儲(chǔ)所需多觸點(diǎn)開關(guān)參數(shù)和燒損參數(shù)、燒損邊界值、以及標(biāo)稱分級(jí)電壓之后，還以所描述的方式計(jì)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(gè)方法中還在測(cè)量負(fù)載電流IL之后求出回路電流IC，如前面已說明的那樣。
在圖2a至2d所示方法中計(jì)算關(guān)斷的觸點(diǎn)的相應(yīng)開關(guān)電流，接著計(jì)算燒損率和再后面對(duì)相應(yīng)的容積燒損GA進(jìn)行累加，這些步驟不僅僅分別按照切換方向“更高”或“更低”獨(dú)立進(jìn)行。在這些方法步驟中，這些步驟取決于切換方向，還按照是否從一個(gè)非橋接位置切換到一個(gè)橋接位置進(jìn)一步分開這些方法步驟。開關(guān)電流必須根據(jù)情況按照適用的關(guān)系式求出。
對(duì)于此方法應(yīng)用一個(gè)事先永久性存儲(chǔ)的配置表(所謂的“查找表”)是特別有好處的，這樣可以通過簡(jiǎn)單的方法找出在相應(yīng)切換中被開關(guān)的固定觸點(diǎn)。用于實(shí)施圖2a至2d所示第二個(gè)方法的這種配置表的例子示于單獨(dú)的圖3中。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測(cè)多觸點(diǎn)開關(guān)中觸點(diǎn)燒損的方法，具有以下特征·永久性地存儲(chǔ)每個(gè)可能的電路、即“級(jí)”的標(biāo)稱分級(jí)電壓(US)的值，開關(guān)觸點(diǎn)和電阻觸點(diǎn)的可靠觸點(diǎn)燒損的邊界值，以及多觸點(diǎn)開關(guān)特定的性能參數(shù)a和b；·求出多觸點(diǎn)開關(guān)的實(shí)際位置n；·讀出所存儲(chǔ)的、與實(shí)際多觸點(diǎn)開關(guān)位置相對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱分級(jí)電壓(US)的值；·在每次切換中，即在每次操作多觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)測(cè)量負(fù)載電流(IL)；·求出相應(yīng)切換的切換方向“更高”或“更低”；·根據(jù)切換方向求出被開關(guān)的、發(fā)生燒損的固定觸點(diǎn)；·借助以下關(guān)系式以已知的方式計(jì)算被關(guān)斷的觸點(diǎn)的開關(guān)電流對(duì)于切換方向“更高”ISK=ILParSek]]>IWK-A=US+IL·R0sres2·R0]]>對(duì)于切換方向“更低”ISK=ILParSek]]>IWK-B=US+IL·R0sres2·R0]]>其中US＝-US其中ParSek為并行扇區(qū)數(shù)，Rü為轉(zhuǎn)換電阻值，以及sres為得到的電流分配，·按以下關(guān)系式根據(jù)切換方向計(jì)算開關(guān)觸點(diǎn)的相應(yīng)燒損率(ASK)，相應(yīng)電阻觸點(diǎn)的燒損率(Awk)，以及被關(guān)斷的固定觸點(diǎn)的燒損率對(duì)于切換方向“更高”ASK＝aSK·ISKb·sSKAWK＝aWK·IWK-Ab·sWKAFK＝aFK·(ISKb+IWK-Ab)·sFK對(duì)于切換方向“更低”ASK＝aSK·ISKb·sSKAWK＝aWK·IWK-Bb·sWKAFK＝aFK·(ISKb+IWK-Bb)·SFK·對(duì)相應(yīng)的燒損率(ASK，AWK，AFK)進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的總?cè)莘e燒損(GASK，GAWK-A，GAWK-B，GA右FK-m，GA左FK-m)，永久性地存儲(chǔ)所有累加的總?cè)莘e燒損，并將這些值與永久性存儲(chǔ)的相應(yīng)邊界值進(jìn)行比較，·在超過相應(yīng)的邊界值或邊界值的一定百分比時(shí)產(chǎn)生告警信息。
2.用于監(jiān)測(cè)多觸點(diǎn)開關(guān)中觸點(diǎn)燒損的方法，具有以下特征·永久性地存儲(chǔ)每個(gè)可能的電路、即“級(jí)”的標(biāo)稱分級(jí)電壓(US)的值，開關(guān)觸點(diǎn)和電阻觸點(diǎn)的可靠觸點(diǎn)燒損的邊界值，以及多觸點(diǎn)開關(guān)的特定性能參數(shù)a和b；·計(jì)算轉(zhuǎn)換電抗的歐姆分量R和電感分量X；·求出多觸點(diǎn)開關(guān)的實(shí)際位置n；·在每次切換中，即在每次操作多觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)測(cè)量負(fù)載電流(IL)；·計(jì)算回路電流IC作為負(fù)載電流IL的部分值；·求出相應(yīng)切換的切換方向“更高”或“更低”；·根據(jù)切換方向求出被開關(guān)的、發(fā)生燒損的固定觸點(diǎn)；·確定是否從非橋接位置切換到橋接位置；·按以下關(guān)系式計(jì)算被關(guān)斷的觸點(diǎn)的開關(guān)電流；對(duì)于從非橋接位置到橋接位置的轉(zhuǎn)換ISK=IL2]]>對(duì)于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(guān)系式根據(jù)切換方向計(jì)算開關(guān)觸點(diǎn)的相應(yīng)燒損率(ASK)和關(guān)斷的固定觸點(diǎn)的相應(yīng)燒損率(AFK)ASK＝aSK·ISKb·sSKAFK＝aFK·ISKb·sFK·對(duì)相應(yīng)的燒損率(ASK，AFK)進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的總?cè)莘e燒損(GAH，GAG，GA右FK-m，GA左FK-m)，永久性地存儲(chǔ)所有累加的總?cè)莘e燒損，并將這些值與永久性存儲(chǔ)的相應(yīng)邊界值進(jìn)行比較，·在超過相應(yīng)的邊界值或邊界值的一定百分比時(shí)產(chǎn)生告警信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)負(fù)載選擇器類型的多觸點(diǎn)開關(guān)中觸點(diǎn)燒損的方法，在此開關(guān)中通過運(yùn)動(dòng)的觸點(diǎn)在一個(gè)步驟中完成選擇功能和切換功能，它沒有分開的負(fù)載切換器。在本發(fā)明的方法中每次操作多觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)測(cè)量負(fù)載電流。借助于事先存儲(chǔ)的運(yùn)行電路的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)電壓和關(guān)于在“更高”或“更低”方向上切換的信息，計(jì)算出被關(guān)斷的觸點(diǎn)的開關(guān)電流，由此求出燒損率并進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的容積燒損。這個(gè)累加值與一個(gè)事先存儲(chǔ)的邊界值進(jìn)行比較；在達(dá)到邊界值時(shí)產(chǎn)生告警信息或其它消息。
文檔編號(hào)H01H9/00GK1846142SQ200480025450
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者迪特爾·多納爾, 雷納·弗羅特思克爾 申請(qǐng)人:賴茵豪森機(jī)械制造公司