專利名稱：使開關(guān)設(shè)備安全工作的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述、用于使一開關(guān)設(shè)備安全工作的方法和一種根據(jù)權(quán)利要求9前序部分所述的相應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
借助開關(guān)設(shè)備，尤其是低壓開關(guān)設(shè)備，可通斷供電設(shè)備和用電設(shè)備之間的電流路徑及其工作電流。也就是說，通過用開關(guān)設(shè)備來通斷電流路徑可安全地打開和關(guān)閉連接在這些電流路徑中的用電設(shè)備。
低壓電開關(guān)設(shè)備，例如接觸器、斷路器或緊湊型起動(dòng)器，具有一個(gè)或多個(gè)用于通斷電流路徑、可由一個(gè)或多個(gè)控制磁體進(jìn)行控制的主觸點(diǎn)。這些主觸點(diǎn)主要由一活動(dòng)觸橋和多個(gè)可連接用電設(shè)備和供電設(shè)備的固定接觸件構(gòu)成。需要使主觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)，可向控制磁體發(fā)送一相應(yīng)的接通或斷開信號(hào)，控制磁體隨后便會(huì)通過其銜鐵對(duì)活動(dòng)觸橋發(fā)生作用，使活動(dòng)觸橋進(jìn)行一相對(duì)于固定接觸件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而接通或斷開需要控制的電流路徑。
為使接觸件和觸橋之間具有更好的接觸，二者發(fā)生接觸的位置上布置有采取相應(yīng)設(shè)計(jì)的接觸面。構(gòu)成接觸面的材料，例如銀合金，同時(shí)涂覆在觸橋和接觸件彼此間會(huì)發(fā)生接觸的位置上，并具有一定的厚度。
每次通斷操作都會(huì)使接觸面的材料受到一定程度的耗損。影響耗損程度的因素有·隨著通斷操作次數(shù)的增多觸點(diǎn)燒損或磨損程度加大；·變形程度加大；·受電弧影響而產(chǎn)生的程度漸長(zhǎng)的觸點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象；或者·環(huán)境因素，例如蒸汽或懸浮物質(zhì)等等。
接觸面材料受到耗損的結(jié)果是無法再安全地通斷工作電流，從而導(dǎo)致出現(xiàn)電流中斷、觸點(diǎn)發(fā)熱或觸點(diǎn)熔接等現(xiàn)象。
在此情況下，特別隨著觸點(diǎn)燒損程度的加大，涂覆在接觸面上的材料的厚度會(huì)逐漸減小。這會(huì)使觸橋和接觸件的接觸面間的接觸行程變長(zhǎng)，最終導(dǎo)致觸點(diǎn)閉合時(shí)的接觸力減小。其結(jié)果是，隨著通斷操作次數(shù)的增多無法再使觸點(diǎn)安全閉合。由此而引起的電流中斷或者接通時(shí)觸點(diǎn)的劇烈顫動(dòng)會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)發(fā)熱，從而引起觸點(diǎn)材料的熔化，而這又會(huì)導(dǎo)致主觸點(diǎn)的接觸面發(fā)生熔接。
當(dāng)開關(guān)設(shè)備的一主觸點(diǎn)受到耗損或出現(xiàn)熔接現(xiàn)象時(shí)，就無法再用開關(guān)設(shè)備來安全地關(guān)閉用電設(shè)備。因此，當(dāng)出現(xiàn)觸點(diǎn)熔接現(xiàn)象時(shí)，即使在接收到斷開信號(hào)的情況下，至少帶有所述熔接主觸點(diǎn)的電流路徑仍保持在帶電狀態(tài)，其結(jié)果是用電設(shè)備并不完全從供電設(shè)備上斷開。由于用電設(shè)備因此而處于不安全狀態(tài)，因而此時(shí)的開關(guān)設(shè)備為一潛在的故障源。在此情況下，例如符合IEC 60 947-6-2規(guī)定的緊湊型起動(dòng)器中的保護(hù)功能就會(huì)受到限制，這種緊湊型起動(dòng)器的保護(hù)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行通斷操作時(shí)會(huì)像電磁驅(qū)動(dòng)裝置那樣對(duì)同一個(gè)接觸位置發(fā)生作用。因此，為達(dá)到使開關(guān)設(shè)備安全工作、從而保護(hù)用電設(shè)備及電氣系統(tǒng)的目的，必須防止這種故障源的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對(duì)所述故障源進(jìn)行識(shí)別并作出相應(yīng)反應(yīng)。
這個(gè)目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的方法和具有權(quán)利要求9所述特征的裝置而達(dá)成。
通過本發(fā)明無需復(fù)雜方式就可以識(shí)別出在對(duì)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行斷開操作時(shí)所出現(xiàn)的觸點(diǎn)熔接現(xiàn)象，借此識(shí)別出開關(guān)設(shè)備的不安全工作狀態(tài)，并對(duì)此作出相應(yīng)的反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，為此目的識(shí)別銜鐵在接通或斷開操作后走過的一程差，當(dāng)識(shí)別出的程差低于一預(yù)定值，且在斷開操作后已經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間時(shí)，通過一觸發(fā)裝置觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)(即閉合主觸點(diǎn))的構(gòu)件。
其中，所述預(yù)定值對(duì)應(yīng)一測(cè)定的程差，在這一測(cè)定程差情況下，觸橋在控制磁體斷開的情況下仍與接觸件相連，因而可接受熔接現(xiàn)象的存在。其中，可直接在銜鐵上、或者在與銜鐵處于有效連接的觸橋上、或者在建立這一有效連接的構(gòu)件上測(cè)定所述程差。對(duì)所述程差的識(shí)別例如可通過銜鐵與觸發(fā)桿之間的一連接而實(shí)現(xiàn)，這一連接例如通過一機(jī)械耦合裝置而建立；當(dāng)銜鐵走過的程差未低于所述預(yù)定值時(shí)，所述機(jī)械耦合裝置不會(huì)再對(duì)觸發(fā)桿施加力的作用。
當(dāng)經(jīng)過一預(yù)定的持續(xù)時(shí)間后銜鐵走過的程差小于這個(gè)預(yù)定值時(shí)，可認(rèn)為此時(shí)存在熔接現(xiàn)象，也就是開關(guān)設(shè)備處于不安全工作狀態(tài)。通過觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的相應(yīng)構(gòu)件可擊開及斷開這些發(fā)生熔接的主觸點(diǎn)。此外，通過采取進(jìn)一步措施，例如斷開開關(guān)設(shè)備和/或產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，還可對(duì)開關(guān)設(shè)備的不安全工作狀態(tài)進(jìn)行顯示。
本發(fā)明的其他有利實(shí)施方式和優(yōu)選改進(jìn)方案可從從屬權(quán)利要求中獲得。


下面借助附圖對(duì)本發(fā)明及其有利實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中圖1為本發(fā)明的方法的一簡(jiǎn)化流程圖；圖2為本發(fā)明的裝置的一第一實(shí)施方式；圖3為本發(fā)明的裝置的一第二實(shí)施方式；圖4為本發(fā)明的裝置的一第三實(shí)施方式；圖5為本發(fā)明的裝置的一第四實(shí)施方式；
圖6、7為圖2、圖3所涉及的特征變量與時(shí)間相關(guān)的曲線圖；圖8為本發(fā)明裝置的一第五實(shí)施方式，其中，在一開關(guān)設(shè)備的接通位置上具有一延時(shí)詢問元件；圖9為圖8所示的第五實(shí)施方式，其中，所述延時(shí)詢問元件處于開關(guān)設(shè)備的斷開位置；以及圖10為圖8所示的第五實(shí)施方式，其中，所述延時(shí)詢問元件處于開關(guān)設(shè)備的“熔接”位置。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的方法主要包括以下兩個(gè)步驟步驟a)識(shí)別一銜鐵或一與該銜鐵(120)機(jī)械相連的組件在接通或斷開操作后走過的一程差；以及步驟b)當(dāng)識(shí)別出的程差低于一預(yù)定值，且在斷開操作后已經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間時(shí)，通過一觸發(fā)裝置觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件。
其中，本發(fā)明的方法基于這樣一種想法，即，釋放裝置由于具有一預(yù)定的時(shí)間慣量而具有一響應(yīng)時(shí)間，該響應(yīng)時(shí)間在下文中被稱為“必要觸發(fā)時(shí)間”，進(jìn)行正常開關(guān)操作時(shí)，這個(gè)響應(yīng)時(shí)間大于一由完整的銜鐵運(yùn)動(dòng)所確定的觸發(fā)時(shí)間窗口。觸發(fā)時(shí)間窗口在下文中用作斷開時(shí)間的同義詞。借此可確保只有在觸點(diǎn)發(fā)生熔接的情況下，尤其是只有當(dāng)銜鐵由于觸點(diǎn)熔接而只走過一較小的程差時(shí)，才在經(jīng)過一由所述預(yù)定慣量確定的持續(xù)時(shí)間后觸發(fā)所述構(gòu)件。
通過這樣一種觸發(fā)過程可解除相應(yīng)構(gòu)件的鎖定，從而達(dá)到擊開熔接主觸點(diǎn)或觸點(diǎn)的目的，所述相應(yīng)構(gòu)件為一例如為閉鎖裝置的壓力儲(chǔ)能器。此外可設(shè)置一其他開關(guān)元件，在觸發(fā)上述構(gòu)件的情況下，所述開關(guān)元件可阻止開關(guān)設(shè)備繼續(xù)工作，直至其復(fù)位。此外，還可通過一顯示器、一機(jī)械指示和復(fù)位元件、一信號(hào)觸點(diǎn)或一數(shù)據(jù)總線對(duì)這種開關(guān)操作的限制進(jìn)行顯示和/或作出進(jìn)一步處理。
下面以一接觸器為例對(duì)本發(fā)明的裝置的不同實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
在開關(guān)設(shè)備因無故障而安全工作的情況下，當(dāng)圖2所示的控制磁體110被正常斷開時(shí)，銜鐵120會(huì)在磁力FM下降至低于一拉伸彈簧130的一反向彈簧釋放力的值時(shí)朝斷開方向移動(dòng)。經(jīng)過數(shù)毫米(例如2mm)的斷開行程后，耦合在銜鐵120上、圖中未作詳細(xì)圖示的機(jī)械操縱元件會(huì)與開關(guān)設(shè)備主觸點(diǎn)或觸點(diǎn)的觸橋相撞。通過銜鐵120的進(jìn)一步斷開運(yùn)動(dòng)，觸橋到達(dá)其最終的斷開位置。在此情況下，從主觸點(diǎn)閉合時(shí)的接通位置到主觸點(diǎn)斷開時(shí)的斷開位置的總銜鐵行程Δx可約為6mm。在斷路器和接觸器中，銜鐵120從接通位置到斷開位置的加速斷開運(yùn)動(dòng)通常會(huì)達(dá)到0.5m/s和2m/s之間的一斷開速度。在當(dāng)前實(shí)施例中，當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生熔接時(shí)，銜鐵的斷開運(yùn)動(dòng)會(huì)在經(jīng)過2mm的斷開行程后突然減速?？朔C(jī)械間隙并發(fā)生變形后，再經(jīng)過可能為1毫米的斷開行程后，銜鐵運(yùn)動(dòng)會(huì)完全停止，因此，觸點(diǎn)不發(fā)生熔接時(shí)的銜鐵行程與觸點(diǎn)發(fā)生熔接時(shí)的銜鐵行程之間的差Δx約為3mm。這個(gè)程差Δx在觸點(diǎn)不發(fā)生熔接的情況下例如在1.5ms(相當(dāng)于v＝2m/s的速度)或6ms(相當(dāng)于v＝0.5m/s的速度)內(nèi)走完。如果將這個(gè)程差Δx視為機(jī)械觸發(fā)窗口，則與之相應(yīng)的觸發(fā)時(shí)間窗口就為1.5ms或6ms。也就是說，延時(shí)觸發(fā)機(jī)構(gòu)必須滿足下述條件，即當(dāng)開關(guān)設(shè)備安全工作時(shí)，不在這一較短的時(shí)間窗口過程中作出響應(yīng)。下面借助圖2對(duì)本發(fā)明的裝置的一第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖2所示的裝置包括一采取可旋轉(zhuǎn)安裝方式、用作觸發(fā)裝置的觸發(fā)桿150。這個(gè)觸發(fā)桿150在一永磁體151的磁力FM的作用下克服一觸發(fā)彈簧170的一反作用力FF以非接觸的方式鎖定在一可移動(dòng)的鐵磁槽孔鏈160上，其中，永磁體151與釋放桿150固定相連。鐵磁槽孔鏈160由一帶有一凹槽161的金屬板構(gòu)成，并在閉合運(yùn)動(dòng)和斷開運(yùn)動(dòng)時(shí)通過與銜鐵之間的耦合140隨銜鐵120一起運(yùn)動(dòng)。永磁體151與槽孔鏈160之間采取這樣一種相對(duì)定位，當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生熔接時(shí)，即當(dāng)銜鐵移動(dòng)數(shù)毫米時(shí)，槽孔鏈凹槽161會(huì)處在面對(duì)永磁體151的位置上，使得永磁體151的磁引力FM下降至低于彈簧170的反向觸發(fā)彈力的值。也就是說，引力FM只有在槽孔鏈凹槽161處于面對(duì)永磁體151的位置上時(shí)才會(huì)減小，這是因?yàn)殂曡F只走過了一低于一特定值的程差Δx，在當(dāng)前實(shí)施例中，這一特定值為3mm。由于槽孔鏈160因觸點(diǎn)發(fā)生熔接而不再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，因此，觸發(fā)彈簧170的連續(xù)性的剩余動(dòng)力就會(huì)發(fā)揮作用，使得在經(jīng)過由所述時(shí)間慣量預(yù)先確定的持續(xù)時(shí)間后，觸發(fā)桿150移動(dòng)至觸發(fā)位置，從而例如打開一閉鎖裝置180。
通過閉鎖裝置180施加在主觸點(diǎn)上的一相應(yīng)大小的彈力可擊開發(fā)生熔接的觸點(diǎn)，使得銜鐵120與觸橋一起移動(dòng)至斷開位置。在閉鎖裝置180到達(dá)一斷開或觸發(fā)位置的情況下，合理的做法是將這一閉鎖裝置位置與磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110的控制電路的斷開聯(lián)系起來，從而防止開關(guān)設(shè)備在進(jìn)行故障識(shí)別時(shí)繼續(xù)工作。只有例如在開關(guān)設(shè)備上采取維護(hù)措施時(shí)通過一主動(dòng)確認(rèn)或復(fù)位，觸發(fā)桿150才會(huì)回到通過永磁體151的磁力FM鎖定在鐵磁槽孔鏈160上的狀態(tài)，從而鎖定觸發(fā)裝置，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的安全工作。
如圖2所示，作為補(bǔ)充性方案，可在接通磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110時(shí)限制用于消除觸點(diǎn)熔接現(xiàn)象的觸發(fā)功能。借此例如可避免出現(xiàn)由于銜鐵閉合速度較小而使得觸發(fā)時(shí)間窗口大于觸發(fā)機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間的問題。借此可避免發(fā)生偽觸發(fā)。為此，通過一與磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110同時(shí)接通的附加磁線圈190將觸發(fā)桿150鎖定在“未觸發(fā)位置”上。
此外還可在斷開過程中增大觸發(fā)機(jī)構(gòu)的時(shí)間慣量，其方法為，在切斷供電電壓和控制電壓后通過一充電電容器在一限定時(shí)間內(nèi)使這個(gè)磁線圈190保持電流激勵(lì)狀態(tài)，所述限定時(shí)間為槽孔鏈窗口經(jīng)過永磁體的時(shí)間。
作為其他實(shí)施方案，通過下述方法可在接通磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)觸發(fā)桿150的附加鎖定，即，銜鐵氣隙的未作詳細(xì)圖示的磁散逸場(chǎng)對(duì)一與釋放桿150相連的組件施加一引力FM。在恒定磁場(chǎng)激勵(lì)的情況下，所述組件可以為觸發(fā)桿150的永磁體151，在交變磁場(chǎng)激勵(lì)的情況下，所述組件可為一安裝在觸發(fā)桿150上的附加鐵磁組件。
圖3顯示的是本發(fā)明的裝置的一第二實(shí)施方式。其中，從接通位置到斷開位置的總銜鐵行程被視為機(jī)械觸發(fā)窗口。如果在繼電器開關(guān)中，銜鐵的平均斷開速度處于0.3m/s和0.6m/s之間，與這個(gè)機(jī)械觸發(fā)窗口對(duì)應(yīng)的觸發(fā)時(shí)間窗口就例如為10-20毫秒寬。還可通過取決于控制電路斷開指令的磁場(chǎng)衰減時(shí)間來增大觸發(fā)時(shí)間窗口。與圖2所示的實(shí)施方式相同，圖3中的延時(shí)觸發(fā)機(jī)構(gòu)也須滿足不在這個(gè)觸發(fā)時(shí)間窗口的過程中作出響應(yīng)的條件。
觸發(fā)機(jī)構(gòu)為此而包含一例如為鎖定桿240的鎖定裝置與一例如為觸發(fā)桿250的觸發(fā)裝置，所述鎖定裝置可由用于正常操作的磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210的銜鐵220操縱，所述觸發(fā)裝置由一附加調(diào)節(jié)器270操縱。鎖定裝置240和觸發(fā)裝置250之間相互關(guān)聯(lián)，只有在未鎖定的狀態(tài)下才能進(jìn)行觸發(fā)。其實(shí)現(xiàn)方法為，鎖定桿240與觸發(fā)桿250一起構(gòu)成一機(jī)械單元，且銜鐵220的鎖定力FAN遠(yuǎn)大于調(diào)節(jié)器270的觸發(fā)力FAK。作為可選方案，也可將鎖定桿240、觸發(fā)桿250和圖3中用點(diǎn)劃線箭頭表示的與附加調(diào)節(jié)器270的插入式銜鐵274之間的機(jī)械有效連接建構(gòu)為一機(jī)械單元。為避免非熔接情況下發(fā)生觸發(fā)，必須在調(diào)節(jié)器270嘗試進(jìn)行觸發(fā)之前用銜鐵220鎖定觸發(fā)裝置250。在此情況下，觸發(fā)時(shí)間窗口對(duì)于通過調(diào)節(jié)器270而實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)而言太短了。為此，須使調(diào)節(jié)器270具有一適用于斷開過程的延時(shí)特性。其中，可將一以已知建構(gòu)方式建構(gòu)而成的磁觸發(fā)器用作調(diào)節(jié)器270。
在一具有DC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的接觸器中，可通過一續(xù)流電路，即一與磁觸發(fā)器270并聯(lián)的續(xù)流二極管271來建構(gòu)這個(gè)磁觸發(fā)器270的延時(shí)特性。其中，DC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210的控制電路和磁觸發(fā)器270的控制電路例如通過一二極管電路彼此電去耦。接通磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210的過程中磁觸發(fā)器270也被同時(shí)接通，其中，只要銜鐵220也保持在接通狀態(tài)，磁觸發(fā)器銜鐵274就會(huì)移動(dòng)至非觸發(fā)位置，并在此處機(jī)械地抵靠在觸發(fā)彈簧275上。斷開DC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210的過程中磁觸發(fā)器270也被同時(shí)斷開。借助于續(xù)流電路271、276可延遲磁觸發(fā)器270的磁場(chǎng)的衰減，并使磁觸發(fā)器銜鐵274在一延遲時(shí)間后才跌落。實(shí)現(xiàn)附加延遲的方法是，一與續(xù)流電路271、276并聯(lián)的充電電容器273在磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)210發(fā)出斷開信號(hào)后的一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)仍向磁觸發(fā)器270提供電壓。
圖6和圖7顯示的是與圖2和圖3所示的兩種實(shí)施方式相應(yīng)的有關(guān)斷開后的作用力和斷開后的操作位置的簡(jiǎn)圖。其中，圖6中位于上方的簡(jiǎn)圖顯示的是當(dāng)開關(guān)設(shè)備采用圖2所示的第一實(shí)施方式且處于正常工作狀態(tài)、即非熔接狀態(tài)時(shí)的力-時(shí)間圖，圖6中位于下方的簡(jiǎn)圖顯示的是當(dāng)開關(guān)設(shè)備處于故障狀態(tài)、即熔接狀態(tài)時(shí)的力-時(shí)間圖。相應(yīng)地，圖7中位于上方的簡(jiǎn)圖顯示的是當(dāng)開關(guān)設(shè)備采用圖3所示的實(shí)施方式且處于正常工作狀態(tài)時(shí)的操作位置，圖7中位于下方的簡(jiǎn)圖顯示的是采用同一種實(shí)施方式但處于故障狀態(tài)的開關(guān)設(shè)備的操作位置。其中，用τ表示實(shí)施本發(fā)明的方法和使用本發(fā)明的裝置時(shí)必須消耗的時(shí)間。
圖4顯示的是一作為圖3所示實(shí)施方式的可選方案的第三實(shí)施方式，其中，接觸器配有一AC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)310。磁觸發(fā)器370的控制電路通過一橋式整流器372連接在AC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)310的控制電路上，磁觸發(fā)器370的延時(shí)特性仍可通過一續(xù)流二極管371建立。為實(shí)現(xiàn)磁觸發(fā)器370的附加延遲，在此也可在續(xù)流電路371、376上并聯(lián)一充電電容器373。在圖4所示的電路中，AC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)310在斷開控制電路時(shí)將磁觸發(fā)器370的電路用作某一類續(xù)流電路371、376，這會(huì)致使磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)310的銜鐵374延時(shí)跌落。為對(duì)這種延遲進(jìn)行限制，觸發(fā)器電路中設(shè)置有一限流電阻器374。在此情況下，斷開AC磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)310時(shí)的磁場(chǎng)衰減時(shí)間常數(shù)T由一持續(xù)時(shí)間確定，所述持續(xù)時(shí)間由下述關(guān)系式?jīng)Q定T＝(L磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)+L觸發(fā)器)/(R磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)+R觸發(fā)器+R)圖5顯示的是一用于使開關(guān)設(shè)備安全工作的裝置的一第四實(shí)施方式。但此處的觸發(fā)裝置450在接通開關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410時(shí)發(fā)揮作用。
為此設(shè)置一調(diào)節(jié)器470，可近乎于同時(shí)地借助接通信號(hào)對(duì)其進(jìn)行控制，且其脈沖寬度通過一時(shí)間控制被限制在一例如為1ms至10ms的預(yù)定持續(xù)時(shí)間上。無論模擬電子設(shè)備還是數(shù)字電子設(shè)備中的這種時(shí)間控制對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是已知的。因此，可從控制磁體410的接通信號(hào)中產(chǎn)生一矩形信號(hào)，或?qū)⒁痪匦涡盘?hào)變換成控制磁體410的接通信號(hào)，對(duì)應(yīng)所述矩形信號(hào)的上升信號(hào)邊沿產(chǎn)生一預(yù)定持續(xù)時(shí)間的單個(gè)電壓脈沖。由時(shí)間控制確定的持續(xù)時(shí)間(至少是其中很重要的一部分)被稱為調(diào)節(jié)器470的響應(yīng)時(shí)間。在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，如果調(diào)節(jié)器470可毫無阻礙地在觸發(fā)方向上運(yùn)動(dòng)，則其可積聚起足夠的能量來觸發(fā)調(diào)節(jié)器拉緊彈簧475和閉鎖裝置。
在觸點(diǎn)發(fā)生熔接，即調(diào)節(jié)器470未鎖定的情況下，調(diào)節(jié)器470會(huì)在開關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)410被接通時(shí)瞬時(shí)釋放閉鎖裝置480。其中，機(jī)械觸發(fā)窗口由活動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件的斷開位置和熔接位置之間的程差Δx決定，觸發(fā)時(shí)間窗口大于調(diào)節(jié)器470的預(yù)定響應(yīng)時(shí)間。
在觸點(diǎn)未發(fā)生熔接的情況下，機(jī)械觸發(fā)窗口的長(zhǎng)度取決于在控制脈沖過程中活動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件的斷開位置與其瞬時(shí)位置之間的程差Δx。調(diào)節(jié)器470在一短于其響應(yīng)時(shí)間的時(shí)間內(nèi)穿過這個(gè)機(jī)械觸發(fā)時(shí)間窗口，從而未積聚起足夠的用以觸發(fā)閉鎖裝置480的能量。
圖8顯示的是本發(fā)明的在開關(guān)設(shè)備的接通位置上具有一延時(shí)詢問元件501的裝置的一第五實(shí)施方式。本發(fā)明的裝置具有一用作觸發(fā)裝置的詢問元件501，其在開關(guān)設(shè)備被斷開并經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間后測(cè)定一輔助接觸滑塊502走過的程差Δx。其中，輔助接觸滑塊502與一控制磁體或電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一未作詳細(xì)圖示的銜鐵處于一機(jī)械有效連接。在圖8中，開關(guān)設(shè)備被接通時(shí)，輔助接觸滑塊502隨銜鐵一起朝下方移動(dòng)來斷開主觸點(diǎn)。為清楚起見，開關(guān)設(shè)備的兩個(gè)操作位置分別用“接通”和“斷開”表示。這兩個(gè)操作位置之間的距離相當(dāng)于走過的程差Δx。根據(jù)本發(fā)明，詢問元件501還建構(gòu)為，當(dāng)走過的程差Δx低于一預(yù)定值時(shí)，其可觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件505-508。
在圖8所示的實(shí)施例中，詢問元件501建構(gòu)為一調(diào)節(jié)器，特別建構(gòu)為螺線管，其在通過所示電連接件A而實(shí)現(xiàn)的電流激勵(lì)的情況下伸出一用于對(duì)輔助接觸滑塊502上的一位置進(jìn)行機(jī)械采樣的圓柱狀銷504。其中，斷開開關(guān)設(shè)備后須等候一用于伸出銷504的預(yù)定時(shí)間，這個(gè)預(yù)定時(shí)間例如在一200ms至500ms的范圍內(nèi)。
圖9顯示的是圖8所示的第五實(shí)施方式，其中，延時(shí)詢問元件501處于開關(guān)設(shè)備的斷開位置。圖9所示的輔助接觸滑塊502處于“下方”操作位置，其中，輔助接觸滑塊502上的一位置503被采樣。在這個(gè)實(shí)施例中，所述采樣的實(shí)現(xiàn)方法為，如果走過的程差Δx不低于所述預(yù)定值，詢問元件501的銷504的動(dòng)作就會(huì)受到輔助接觸滑塊502上的一構(gòu)成待采樣位置的突出部503的阻擋或限制。在此情況下，就不會(huì)觸發(fā)用于擊開主觸點(diǎn)的構(gòu)件505-508。
圖10顯示的是圖8所示的第五實(shí)施方式，其中，延時(shí)詢問元件501處于開關(guān)設(shè)備的“熔接”位置。如圖10所示，詢問元件501的銷503在伸出過程中不再受到阻擋，而是毫無阻礙地從詢問元件501的外殼中出來。當(dāng)輔助接觸滑塊502處于這個(gè)位置時(shí)，程差Δx已經(jīng)低于所述預(yù)定值，因?yàn)榕c圖中未進(jìn)一步顯示的主接觸滑塊相連的輔助接觸滑塊502并未完全回到斷開位置上。其中，作為調(diào)節(jié)器或者螺線管501的銷504毫無阻礙地伸出的結(jié)果，產(chǎn)生的力通過一旋轉(zhuǎn)桿506被傳遞到一擊開滑塊508上，所述旋轉(zhuǎn)桿安裝在螺線管501外殼上以便其能旋轉(zhuǎn)，所述擊開滑塊隨后即可將熔接主觸點(diǎn)擊開。為清楚起見，圖中畫有表示調(diào)節(jié)器501的銷503和擊開滑塊508的移動(dòng)的箭頭。
在本發(fā)明的圖8至圖10中，輔助接觸滑塊502的移動(dòng)方向垂直于調(diào)節(jié)器501或詢問元件的移動(dòng)方向。但這并非必須如此。詢問元件可盡可能地具有與輔助接觸滑塊502相同的移動(dòng)方向。舉例而言，輔助接觸滑塊502可在斷開主觸點(diǎn)時(shí)朝“下方”移動(dòng)，“延時(shí)”詢問和觸發(fā)元件501可在進(jìn)行觸發(fā)時(shí)朝上方移動(dòng)。當(dāng)輔助接觸滑塊502隨后完全到達(dá)斷開位置并在力量上強(qiáng)于詢問和觸發(fā)元件501時(shí)，詢問和觸發(fā)元件501就會(huì)被輔助接觸滑塊502固定住。詢問和觸發(fā)元件501因此而無法再被觸發(fā)。
作為可選方案，也可通過電感、電容、光學(xué)或其他的已知技術(shù)測(cè)量方式詢問圖8至圖10所示的輔助接觸滑塊502的操作位置。之前所示的詢問和觸發(fā)元件及擊開件的組件也可有利地集中在一功能單元501、504-505中，并以模塊化方式整合在一開關(guān)設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種使一開關(guān)設(shè)備安全工作的方法，所述開關(guān)設(shè)備具有至少一個(gè)可接通和斷開的主觸點(diǎn)和至少一個(gè)控制磁體(110)，所述主觸點(diǎn)具有多個(gè)接觸件與一活動(dòng)觸橋，所述控制磁體具有一活動(dòng)銜鐵(120)，其中，所述銜鐵(120)和所述觸橋處于一有效連接，在進(jìn)行接通或斷開操作時(shí)可使相應(yīng)的主觸點(diǎn)(1)閉合或斷開，所述方法包括下列步驟a)識(shí)別所述銜鐵(120)或一與所述銜鐵(120)機(jī)械相連的組件(502)在接通或斷開操作后走過的一程差(Δx)；以及b)當(dāng)識(shí)別出的程差(Δx)低于一預(yù)定值，且在斷開操作后已經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間時(shí)，通過一觸發(fā)裝置(150)觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(180)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(180)包括一會(huì)被開鎖的壓力儲(chǔ)能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過一用作觸發(fā)裝置的觸發(fā)桿(150)進(jìn)行所述觸發(fā)，所述觸發(fā)桿采取可旋轉(zhuǎn)的安裝方式，其一端與所述銜鐵(120)處于有效連接，另一端與用于產(chǎn)生一反作用力(FF)的構(gòu)件(170)處于有效連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過一鐵磁槽孔鏈(160)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述程差(Δx)的識(shí)別，所述鐵磁槽孔鏈隨所述銜鐵(120)一起移動(dòng)，且與所述觸發(fā)桿(150)上的一磁體(151)處于有效連接，當(dāng)所述銜鐵(120)走過的程差(Δx)低于所述預(yù)定值時(shí)，所述鐵磁槽孔鏈(160)會(huì)解除其與所述磁體(151)之間的一力連接(FM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過所述銜鐵(120)和所述觸發(fā)桿(150)之間的一連接(140)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述程差(Δx)的識(shí)別，當(dāng)所述銜鐵(120)走過的程差(Δx)未低于所述預(yù)定值時(shí)，所述連接不會(huì)再對(duì)所述觸發(fā)桿(150)施加力的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在完成斷開操作和經(jīng)過所述特定持續(xù)時(shí)間后借助一用作觸發(fā)裝置的詢問元件(501)測(cè)定所述銜鐵和所述組件(502)走過的程差(Δx)，其中，當(dāng)走過的程差(Δx)低于所述預(yù)定值時(shí)，所述詢問元件(501)就觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述詢問元件(501)為一調(diào)節(jié)器，在完成斷開操作和經(jīng)過所述的特定持續(xù)時(shí)間后所述調(diào)節(jié)器受操作對(duì)所述銜鐵和/或與所述銜鐵相連的所述組件(502)的一位置(503)進(jìn)行采樣，其中，當(dāng)走過的程差(Δx)未低于所述預(yù)定值時(shí)，所述調(diào)節(jié)器(501)的動(dòng)作就會(huì)受到所述銜鐵或與所述銜鐵相連的所述組件的阻擋或至少受到其限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)器(501)的動(dòng)作未受到阻礙的情況下，所述調(diào)節(jié)器(501)會(huì)促使與之處于機(jī)械有效連接、用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(505-508)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。
9.一種用于使一開關(guān)設(shè)備安全工作的裝置，其中，所述開關(guān)設(shè)備具有至少一個(gè)可接通和斷開的主觸點(diǎn)和至少一個(gè)控制磁體(110)，所述主觸點(diǎn)具有多個(gè)接觸件與一活動(dòng)觸橋，所述控制磁體具有一活動(dòng)銜鐵(120)，其中，所述銜鐵(120)和所述觸橋處于一有效連接，在進(jìn)行接通或斷開操作時(shí)可使相應(yīng)的主觸點(diǎn)閉合或斷開，其特征在于，設(shè)置有一觸發(fā)裝置(150)，其可觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(180)；以及當(dāng)所述銜鐵(120)或一與所述銜鐵(120)機(jī)械相連的組件(502)在斷開操作時(shí)走過的程差(Δx)低于一預(yù)定值，且在斷開操作后已經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間時(shí)，進(jìn)行所述觸發(fā)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(180)包括一可由所述觸發(fā)桿(150)開鎖的壓力儲(chǔ)能器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述觸發(fā)裝置(150)為一觸發(fā)桿，所述觸發(fā)桿采取可旋轉(zhuǎn)的安裝方式，其一端與所述銜鐵(120)處于有效連接，另一端與用于產(chǎn)生一反作用力(FF)的構(gòu)件(170)處于有效連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一鐵磁槽孔鏈(160)，所述鐵磁槽孔鏈隨所述銜鐵(120)一起移動(dòng)，且與所述觸發(fā)桿(150)上的一磁體(151)處于有效連接，當(dāng)所述銜鐵(120)走過的程差(Δx)低于所述預(yù)定值時(shí)，所述鐵磁槽孔鏈會(huì)解除其與所述磁體(151)之間的一力連接(FM)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在所述銜鐵(120)和所述觸發(fā)桿(150)之間設(shè)置有一機(jī)械耦合裝置(140)，當(dāng)所述銜鐵(120)走過的程差(Δx)未低于所述預(yù)定值時(shí)，所述機(jī)械耦合裝置(140)不會(huì)再對(duì)所述觸發(fā)桿(150)施加力的作用。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一用作觸發(fā)裝置的詢問元件(501)，所述詢問元件在完成斷開操作和經(jīng)過所述特定持續(xù)時(shí)間后對(duì)所述銜鐵和所述組件(502)走過的程差(Δx)進(jìn)行測(cè)定，并且當(dāng)走過的程差(Δx)低于所述預(yù)定值時(shí)，所述詢問元件觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述詢問元件(501)為一調(diào)節(jié)器，在完成斷開操作和經(jīng)過所述特定持續(xù)時(shí)間后所述調(diào)節(jié)器受操作對(duì)所述銜鐵和/或與所述銜鐵相連的組件(502)的一位置(503)進(jìn)行采樣，其中，當(dāng)走過的程差(Δx)未低于所述預(yù)定值時(shí)，所述調(diào)節(jié)器(501)的動(dòng)作就會(huì)受到所述銜鐵或與所述銜鐵相連的組件的阻擋或至少受到其限制。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)器(501)的動(dòng)作未受到阻礙的情況下，可借助所述調(diào)節(jié)器(501)促使與之處于機(jī)械有效連接、用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件(505-508)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。
17.一種開關(guān)設(shè)備，其通過實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法來達(dá)到安全開關(guān)用電設(shè)備的目的，其中，所述開關(guān)設(shè)備為一接觸器、一斷路器或一緊湊型支路。
18.一種用于安全開關(guān)用電設(shè)備且具有一根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置的開關(guān)設(shè)備，其中，所述開關(guān)設(shè)備為一接觸器、一斷路器或一緊湊型支路。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)設(shè)備為一具有一控制磁體(120)的三極開關(guān)設(shè)備，所述三極開關(guān)設(shè)備采用三個(gè)主觸點(diǎn)來接通和斷開三個(gè)電流路徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使一開關(guān)設(shè)備安全工作的方法和裝置，所述開關(guān)設(shè)備具有至少一個(gè)可閉合和斷開的主觸點(diǎn)和至少一個(gè)控制磁體，所述主觸點(diǎn)具有多個(gè)接觸件與一活動(dòng)觸橋，所述控制磁體具有一活動(dòng)銜鐵，其中，所述銜鐵和所述觸橋處于有效連接，因而在進(jìn)行接通或斷開操作時(shí)可使相應(yīng)的主觸點(diǎn)閉合或斷開，其中，所述方法包括下列步驟a)識(shí)別所述銜鐵在接通或斷開操作后走過的一程差；b)當(dāng)識(shí)別出的程差低于一預(yù)定值，且在斷開操作后已經(jīng)過一特定持續(xù)時(shí)間時(shí)，通過一觸發(fā)裝置觸發(fā)用于擊開熔接主觸點(diǎn)的構(gòu)件。
文檔編號(hào)H01H3/00GK101080790SQ200580043163
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者諾伯特·米特邁爾, 諾伯特·齊默爾曼, 羅伯特·阿登卡, 彼得·哈廷格, 巴多·科普曼, 路德維格·尼布勒, 弗里茨·波爾, 阿爾夫·瓦伯納 申請(qǐng)人:西門子公司