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)明涉及一種用于使一根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的開關(guān)設(shè)備安全工作的方法和一種根據(jù)權(quán)利要求20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(shuō)，通過(guò)用開關(guān)設(shè)備來(lái)通斷電流路徑可有效地打開和關(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(guò)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(wú)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(wú)法再使觸點(diǎn)有效閉合。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(wú)法再用開關(guān)設(shè)備來(lái)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)器具有一附加的保護(hù)機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行通斷操作時(shí)，這個(gè)保護(hù)機(jī)構(gòu)會(huì)像控制磁體那樣對(duì)主觸點(diǎn)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)這種故障源進(jìn)行識(shí)別并作出相應(yīng)反應(yīng)。
這個(gè)目的通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的方法和具有權(quán)利要求20所述特征的裝置而達(dá)成。權(quán)利要求39對(duì)一種用于實(shí)施所述方法的相應(yīng)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行了說(shuō)明。權(quán)利要求40對(duì)一種具有本發(fā)明的裝置的相應(yīng)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行了說(shuō)明。從屬權(quán)利要求2至19、21至38及41涉及的是所述方法和裝置的方案。
通過(guò)本發(fā)明可以較少費(fèi)用識(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)備的不穩(wěn)定工作狀態(tài)，并對(duì)此作出相應(yīng)的反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，為此在一開關(guān)設(shè)備工作時(shí)，特別在對(duì)其進(jìn)行斷開操作時(shí)，對(duì)下述情況進(jìn)行識(shí)別，即至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋是否超過(guò)一斷開點(diǎn)。如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后所述斷開點(diǎn)未被超過(guò)，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
其中，預(yù)定斷開點(diǎn)對(duì)應(yīng)觸橋的一事先測(cè)定的斷開行程，在這一斷開行程情況下，觸橋仍與接觸件相連。當(dāng)完成斷開操作，即像所期望的那樣斷開至少一個(gè)主觸點(diǎn)后所測(cè)定的一斷開行程小于這個(gè)預(yù)定斷開點(diǎn)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)。如果在開關(guān)設(shè)備持續(xù)工作過(guò)程中對(duì)這種不穩(wěn)定工作狀態(tài)的出現(xiàn)情況進(jìn)行監(jiān)控和識(shí)別，就可及時(shí)中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
在此情況下，通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置可確保一例如為接觸器、斷路器或緊湊型支路(compact outgoer)的開關(guān)設(shè)備，尤其是一三極開關(guān)設(shè)備的安全工作。
本發(fā)明的一設(shè)計(jì)方案是通過(guò)測(cè)量一用主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷的電流路徑中的電流來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)斷開點(diǎn)，其中，如果測(cè)得的電流大于斷開后的一預(yù)設(shè)電流，就表示未超過(guò)斷開點(diǎn)。
也可通過(guò)測(cè)量一主觸點(diǎn)上的一電壓降來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)斷開點(diǎn)，其中，如果所述電壓降小于斷開后的一預(yù)設(shè)電壓降，就表示未超過(guò)斷開點(diǎn)。
另一設(shè)計(jì)方案是通過(guò)測(cè)量控制磁體的一電感來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)斷開點(diǎn)，其中，如果斷開后所述電感的值與正常工作狀態(tài)下斷開后的預(yù)定值不相符，就表示未超過(guò)斷開點(diǎn)。
此外還可通過(guò)與觸橋處于有效連接的構(gòu)件的一狀態(tài)來(lái)識(shí)別斷開點(diǎn)，其中，如果這些構(gòu)件在斷開后所保持的狀態(tài)與斷開后的預(yù)定狀態(tài)不相符，就表示識(shí)別出的斷開點(diǎn)未被超過(guò)。例如當(dāng)至少一個(gè)主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接時(shí)，情況就如此。
根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案，在接通一控制磁體時(shí)或以接通一控制磁體為目的使一輔助觸點(diǎn)閉合，其中，在接通所述控制磁體時(shí)使一斷開觸點(diǎn)閉合。如果所述輔助觸點(diǎn)在斷開時(shí)仍保持閉合狀態(tài)，一與開關(guān)觸點(diǎn)串聯(lián)的釋放構(gòu)件就觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件。在此情況下也可認(rèn)為至少一個(gè)主觸點(diǎn)發(fā)生了熔接或粘接。
開關(guān)觸點(diǎn)特別實(shí)施為，接通開關(guān)設(shè)備時(shí)，輔助觸點(diǎn)在斷開觸點(diǎn)之前閉合；斷開開關(guān)設(shè)備時(shí)，斷開觸點(diǎn)在輔助觸點(diǎn)之前閉合。
根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案，在進(jìn)行一開關(guān)操作時(shí)測(cè)量控制磁體的磁路中的磁通變化，其中，如果斷開控制磁體時(shí)磁通變化超過(guò)一預(yù)定的比較值，就表示已超過(guò)斷開點(diǎn)。特定而言借助一感應(yīng)線圈測(cè)量磁通變化。
根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案，借助一例如為電容器、電線圈或儲(chǔ)能器的電存儲(chǔ)元件在一最短時(shí)間內(nèi)保持對(duì)開關(guān)設(shè)備的一分析和控制裝置的供電，從而通過(guò)測(cè)量對(duì)一熔接主觸點(diǎn)的存在進(jìn)行檢驗(yàn)或識(shí)別，并在存在熔接主觸點(diǎn)的情況下對(duì)一觸點(diǎn)擊開件和/或一閉鎖裝置進(jìn)行控制或釋放。
得到操作指令時(shí)，控制磁體只在電存儲(chǔ)元件已達(dá)到一最低充電狀態(tài)時(shí)，才會(huì)受到激勵(lì)對(duì)至少一個(gè)主觸點(diǎn)進(jìn)行操縱。其中，最低充電狀態(tài)的大小確定為，斷開開關(guān)設(shè)備后，尤其是切斷用于對(duì)開關(guān)設(shè)備的控制磁體進(jìn)行電激勵(lì)的開關(guān)電壓后，可為分析和控制裝置供電，且在此情況下分析和控制裝置還能啟動(dòng)觸發(fā)過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案，在控制磁體處于接通狀態(tài)的情況下，以有源方式使一釋放構(gòu)件保持受激勵(lì)狀態(tài)，從而避免觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件。斷開開關(guān)設(shè)備時(shí)，對(duì)釋放構(gòu)件和控制磁體去激勵(lì)，其中，通過(guò)一銜鐵或控制磁體的一與所述銜鐵處于機(jī)械有效連接的組件可阻止釋放構(gòu)件的觸發(fā)。
因此，通過(guò)釋放構(gòu)件可避免一彈力存儲(chǔ)器的一處于預(yù)張緊(prestressed)狀態(tài)的彈簧松開。其中，釋放構(gòu)件也具有一例如為復(fù)位彈簧的復(fù)位件，所述復(fù)位件在用于保持有源受激勵(lì)狀態(tài)的能量供應(yīng)被切斷后安全地進(jìn)入一無(wú)源的去激勵(lì)狀態(tài)。復(fù)位件所釋放的能量隨后會(huì)將存儲(chǔ)在觸點(diǎn)擊開件中的多倍于此的能量釋放出來(lái)。這些存儲(chǔ)能量被釋放后會(huì)轉(zhuǎn)化成一最終將熔接主觸點(diǎn)擊開的機(jī)械脈沖。
接通開關(guān)設(shè)備時(shí)，特別在控制磁體之前對(duì)釋放構(gòu)件去激勵(lì)。斷開開關(guān)設(shè)備時(shí)，在釋放構(gòu)件之前對(duì)控制磁體去激勵(lì)。釋放構(gòu)件優(yōu)選為一螺線管或一插棒式磁體(plunger-type magnet)。觸點(diǎn)擊開件特別具有一例如為圓柱形壓縮彈簧的彈力存儲(chǔ)器。
此外，通過(guò)斷開一與主觸點(diǎn)串聯(lián)在電流路徑中的開關(guān)元件可中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
最后，通過(guò)切斷至少一個(gè)用于控制所述控制磁體的控制線可中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
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。
其中，確定開關(guān)觸點(diǎn)的剩余壽命的方法一方面可包括，對(duì)控制磁體的銜鐵或與所述銜鐵處于有效連接的組件的預(yù)定離散位置進(jìn)行與時(shí)間相關(guān)的檢測(cè)以及對(duì)所述銜鐵或所述組件進(jìn)行位置測(cè)量的速度和平均加速度的確定。另一方面，可包括對(duì)開關(guān)觸點(diǎn)在其閉合過(guò)程中的接通時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量。
因此，為確定剩余壽命需檢測(cè)至少四個(gè)時(shí)間點(diǎn)，其中一個(gè)為觸點(diǎn)閉合時(shí)間點(diǎn)，其余為一個(gè)或多個(gè)位置傳感器(position sensors)的定位時(shí)間點(diǎn)。其中，這些時(shí)間點(diǎn)中的至少兩個(gè)可為兩個(gè)緊鄰位置的時(shí)間值，根據(jù)這些時(shí)間值可推導(dǎo)出受驅(qū)動(dòng)組件的一速度值。由于受監(jiān)控組件在一接通過(guò)程中所進(jìn)行的通常為一加速運(yùn)動(dòng)，因此，除以上述方式測(cè)定的速度值外，還需確定至少一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的一恒定加速度的一平均值。根據(jù)測(cè)定的速度值和加速度值，以及根據(jù)位置傳感器彼此間的相對(duì)位置和位置傳感器的定位時(shí)間點(diǎn)，可通過(guò)一簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系式為觸點(diǎn)閉合時(shí)間點(diǎn)確定閉合觸點(diǎn)的位置。根據(jù)這個(gè)位置可以確定，至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋特別在斷開后是否已超過(guò)一斷開點(diǎn)。如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后未達(dá)到這個(gè)斷開點(diǎn)，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
對(duì)于速度可調(diào)的開關(guān)設(shè)備，尤其是由一可調(diào)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的接觸器而言，在此情況下可利用借助位置傳感器測(cè)定的速度v來(lái)將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)反復(fù)調(diào)節(jié)至一預(yù)定速度或?qū)⑺俣认拗圃谝活A(yù)定區(qū)間上。為此，只要速度小于額定值或低于額定范圍，就在每次接通驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)均以一預(yù)定參數(shù)步長(zhǎng)(parameterstep)朝較高速度的方向調(diào)整控制參數(shù)。作為另選方案，只要速度大于額定值或高于額定范圍，就可在每次接通驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)均以一預(yù)定參數(shù)步長(zhǎng)朝較低速度的方向調(diào)整控制參數(shù)。借此可使觸點(diǎn)在達(dá)到速度設(shè)定值后以預(yù)定速度閉合。
本發(fā)明的另一方案是借助一力傳感器檢測(cè)動(dòng)觸點(diǎn)質(zhì)量。所述力傳感器對(duì)斷開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到動(dòng)觸點(diǎn)上的沖力進(jìn)行測(cè)量。由于從近似角度看動(dòng)觸點(diǎn)的斷開速度與質(zhì)量損失無(wú)關(guān)，因此，動(dòng)觸點(diǎn)的脈沖與質(zhì)量成比例，力傳感器所測(cè)量到的沖力也與質(zhì)量成比例。在發(fā)出斷開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷開指令后的一預(yù)定時(shí)間段內(nèi)以力-時(shí)間積分形式測(cè)定這個(gè)沖力，當(dāng)出現(xiàn)例如為10％的材料損失時(shí)，這個(gè)沖力同樣約減小10％。在此情況下，觸點(diǎn)材料剩余質(zhì)量的最小值與動(dòng)觸點(diǎn)質(zhì)量的一對(duì)應(yīng)最小值之間存在邏輯聯(lián)系，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值判斷，這個(gè)對(duì)應(yīng)最小值包括了觸點(diǎn)支架材料的損耗。
在一用作開關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，力傳感器可布置在銜鐵和用于斷開動(dòng)觸點(diǎn)的機(jī)械耦合元件之間。用于力傳感器及其用于監(jiān)控單元的測(cè)量信號(hào)的輔助電能可通過(guò)彈性接觸元件傳輸。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)對(duì)相應(yīng)力值信號(hào)進(jìn)行分析可識(shí)別出至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋特別在斷開后是否已超過(guò)一斷開點(diǎn)。如果力值信號(hào)與一預(yù)定的比較力值之間存在偏差，就在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
例如可通過(guò)對(duì)一測(cè)量電容器進(jìn)行電容測(cè)量來(lái)測(cè)定所述銜鐵或一與所述銜鐵處于有效連接的組件的操作位置。其中，測(cè)量電容器具有兩個(gè)可對(duì)應(yīng)銜鐵運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的電容器極板。由此產(chǎn)生的不同電容器極板間距會(huì)導(dǎo)致測(cè)量電容器的電容發(fā)生變化。為確定電容增加量，可借助一恒壓源向測(cè)量電容器輸入一充電電流脈沖。其中，充電電流脈沖的電流-時(shí)間積分與電容變化成比例，可借助其它電容器數(shù)據(jù)從中計(jì)算出瞬時(shí)觸點(diǎn)貫穿壓力(instantaneous contact pressure)。如果貫穿壓力值達(dá)到一最小值，就通過(guò)監(jiān)控單元中斷開關(guān)設(shè)備的工作。
借助電容變化還可識(shí)別出至少一個(gè)主觸點(diǎn)的與所述銜鐵處于機(jī)械有效連接的活動(dòng)觸橋特別在斷開后是否已超過(guò)一斷開點(diǎn)。其中，可根據(jù)電容變化或?yàn)闇y(cè)量電容器充電所需的時(shí)間值計(jì)算確定所述斷開點(diǎn)。如果這個(gè)時(shí)間值超過(guò)一預(yù)定值，就表示測(cè)量電容器極板間距非常小，據(jù)此可認(rèn)為，銜鐵和與之相連的觸橋沒(méi)有再斷開。此時(shí)可認(rèn)為至少一個(gè)主觸點(diǎn)發(fā)生了熔接。在此情況下應(yīng)中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
斷開開關(guān)設(shè)備時(shí)，觸點(diǎn)斷開速度v敏感地取決于觸點(diǎn)貫穿壓力D，這是因?yàn)槔缭谝淮帕︱?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，銜鐵和與之耦合的機(jī)械組件是以基本恒定的加速度b離開原位(閉合位置)。有關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)撞擊動(dòng)觸點(diǎn)的撞擊速度的關(guān)系式為v＝√(2Db)，因此近似地為v～√D。
速度檢測(cè)可通過(guò)前文所述的測(cè)量電容器而實(shí)現(xiàn)。由于銜鐵的斷開運(yùn)動(dòng)會(huì)使電容器極板間距變小，而這又會(huì)產(chǎn)生一從恒壓源U至測(cè)量電容器的電流i，從而產(chǎn)生與觸點(diǎn)貫穿壓力D相關(guān)的關(guān)系式t＝t，其中，t為動(dòng)觸點(diǎn)上斷開沖擊的時(shí)間點(diǎn)。
在此情況下可根據(jù)下述等式確定觸點(diǎn)貫穿壓力DD＝i(t)2·(2b)-1·(d2/(εAU))2，從中仍可近似地得出D～i(t)2，因此，D～imax2。
其中，所述等式包含了銜鐵加速度b、斷開沖擊時(shí)間點(diǎn)上的極板間距d、極板面積A、恒定電壓U和時(shí)間點(diǎn)t上的電容器電流imax。當(dāng)imax2超過(guò)一預(yù)定最小值時(shí)，就用監(jiān)控單元中斷開關(guān)設(shè)備的工作。
在監(jiān)控單元中斷開關(guān)設(shè)備工作的任何情況下，都可事先通過(guò)進(jìn)行預(yù)定數(shù)量的測(cè)量來(lái)獲得提供判定標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值的平均值。
由于受驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量主要來(lái)自于開關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(銜鐵)，因而從實(shí)際效果看，動(dòng)觸點(diǎn)的閉合速度并不受到動(dòng)觸點(diǎn)因材料磨損而引起的質(zhì)量損失的影響。因此，在相同情況下，動(dòng)觸點(diǎn)的閉合速度始終保持不變。但閉合速度會(huì)隨著觸點(diǎn)貫穿壓力的減小而變大，這是因?yàn)榇帕?huì)在銜鐵氣隙較小的情況下達(dá)到一很大的值，從而使銜鐵運(yùn)動(dòng)大幅加速。
在動(dòng)觸點(diǎn)質(zhì)量和接觸力的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)中，動(dòng)觸點(diǎn)的質(zhì)量變化是引起觸點(diǎn)顫動(dòng)的原因之一，可通過(guò)對(duì)顫動(dòng)過(guò)程進(jìn)行時(shí)間測(cè)量來(lái)近似地測(cè)定動(dòng)觸點(diǎn)的質(zhì)量變化?？稍诜治鲇|點(diǎn)顫動(dòng)原因時(shí)將由于觸點(diǎn)燒損而有可能引起的接觸力減小考慮在內(nèi)。
假設(shè)可用一定比例α的動(dòng)能在觸點(diǎn)第一次發(fā)生顫動(dòng)時(shí)來(lái)斷開觸點(diǎn)，則根據(jù)觸點(diǎn)閉合速度vK，S計(jì)算觸點(diǎn)斷開速度vK，A的等式為vK，A＝vK，S·(α)-0.5，以及根據(jù)脈沖關(guān)系式計(jì)算觸點(diǎn)質(zhì)量mK的等式為mK·vK，A＝FK·T/2以及ΔmK＝ΔT·FK/(2·vK，S·(α)-0.5)，因此近似地為ΔmK～ΔT。
在此情況下，F(xiàn)K為接觸力，T為第一次顫動(dòng)斷開的斷開持續(xù)時(shí)間。
通過(guò)對(duì)預(yù)定數(shù)量的測(cè)得的顫動(dòng)時(shí)間取平均值，可有效抑制意外顫動(dòng)，并確定一有代表性的斷開持續(xù)時(shí)間?？稍谟|點(diǎn)第一次閉合后通過(guò)分析觸點(diǎn)電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行所述時(shí)間測(cè)量。
觸點(diǎn)閉合速度vK，S的瞬時(shí)值可用于進(jìn)行較精確的質(zhì)量損失ΔmK分析?？山柚粶y(cè)量電容器確定這一瞬時(shí)值。在觸點(diǎn)閉合時(shí)間點(diǎn)t＝ts上，來(lái)自恒壓源U的電流i(t)＝-(εAU/d(t)2)·v(t)流入測(cè)量電容器中。由于d(t)在時(shí)間點(diǎn)ts上取決于電容器極板之間的絕緣層厚度d，因此，vK，S＝v(ts)。
觸點(diǎn)接觸之后的磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的銜鐵閉合速度v很容易受觸點(diǎn)貫穿壓力D的影響，這是因?yàn)殡S著銜鐵氣隙逐漸變小，作用在銜鐵上的磁力會(huì)越來(lái)越大?？蓪⒂|點(diǎn)接觸時(shí)間點(diǎn)ts上的銜鐵閉合速度vK，S的值當(dāng)作用于量度觸點(diǎn)磨損程度的粗略尺度。如果v(ts)超過(guò)一預(yù)定值，就表示已達(dá)到最低貫穿壓力。如前文所述，在一合適的測(cè)量電容器上確定速度(量)，即通過(guò)下述等式|vK，S|＝|v(ts)|＝|i(ts)·(εAU/d(t)2|


下面借助附圖對(duì)本發(fā)明及其有利實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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為一屬于第四實(shí)施方式的電路原理圖；圖7為本發(fā)明的裝置的一第五實(shí)施方式的詳圖；圖8為圖6和圖7所示的一斷開觸點(diǎn)和一與之串聯(lián)的閉合觸點(diǎn)與時(shí)間相關(guān)的曲線圖示例；圖9為本發(fā)明的裝置的一實(shí)施例的一截面圖，所述裝置具有一永磁體支持的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與一測(cè)量線圈；圖10為本發(fā)明的裝置的一第六實(shí)施方式；圖11為本發(fā)明的裝置的一第七實(shí)施方式，其中，主觸點(diǎn)斷開；圖12為本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，其中，主觸點(diǎn)閉合；
圖13為本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，所述裝置具有一熔接主觸點(diǎn)和尚未被釋放的觸點(diǎn)擊開件；以及圖14為本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，其中，所述主觸點(diǎn)已被釋放了的觸點(diǎn)擊開件擊開。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，接收到一斷開信號(hào)后，本發(fā)明的方法主要實(shí)施以下兩個(gè)步驟步驟a)對(duì)至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋在斷開后是否超過(guò)一斷開點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別；以及步驟b)如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后所述斷開點(diǎn)未被超過(guò)，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
據(jù)此，應(yīng)在斷開操作，即特別在接收到一要求斷開一三極開關(guān)設(shè)備的三個(gè)主觸點(diǎn)的斷開信號(hào)后，對(duì)開關(guān)設(shè)備的所有主觸點(diǎn)是否均已斷開進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)本發(fā)明，其實(shí)現(xiàn)方法為，檢驗(yàn)活動(dòng)觸橋在斷開時(shí)所走過(guò)的一特定斷開行程是否大于一預(yù)定的斷開點(diǎn)。如果其中一個(gè)觸橋被識(shí)別出的斷開行程即使在斷開后已經(jīng)過(guò)一同樣為預(yù)定的持續(xù)時(shí)間后仍低于這個(gè)斷開點(diǎn)，就可認(rèn)為此時(shí)存在觸點(diǎn)熔接現(xiàn)象，因而必須中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
每個(gè)通斷過(guò)程中例如可通過(guò)控制電流電路中的一強(qiáng)制斷開觸點(diǎn)或例如為電流互感器的電流測(cè)量裝置來(lái)對(duì)斷開位置進(jìn)行核查。例如也可以光學(xué)、磁、電感或電容方式進(jìn)行核查。優(yōu)選為通過(guò)一例如為微控制器的電子控制單元進(jìn)行分析和控制，其中，在斷開過(guò)程之后或在斷開過(guò)程中核查電流路徑是否已斷開或者斷開后接觸位置上是否還存在電流。
如果存在這樣一種故障情況，就可例如通過(guò)斷開一設(shè)備內(nèi)部的與主觸點(diǎn)串聯(lián)的冗余開關(guān)元件來(lái)中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。無(wú)論主觸點(diǎn)是斷開還是閉合，所述開關(guān)元件都會(huì)使用電設(shè)備從供電設(shè)備上斷開。如果開關(guān)元件無(wú)法再閉合，就可有效中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。作為斷開附加開關(guān)元件這一方案的另選方案，在故障情況下也可中斷控制磁體的控制，直至開關(guān)設(shè)備復(fù)位，從而達(dá)到阻止其繼續(xù)工作的目的。此外還可在設(shè)備內(nèi)部觸發(fā)一具有相應(yīng)強(qiáng)度的儲(chǔ)能器，所述儲(chǔ)能器通過(guò)對(duì)熔接主觸點(diǎn)發(fā)生作用來(lái)將其擊開從而使之?dāng)嚅_。
圖2以示意圖形式顯示一具有本發(fā)明的裝置的開關(guān)設(shè)備110的一第一實(shí)施例。用于閉合和斷開主觸點(diǎn)10的接通和斷開控制信號(hào)通過(guò)端子A1、A2與一控制裝置16被發(fā)送到控制磁體12上。斷開時(shí)，通過(guò)控制裝置16對(duì)用作主觸點(diǎn)10的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12的控制磁體去激勵(lì)。其中，通過(guò)一連接18在觸橋上施加一可克服觸點(diǎn)負(fù)載彈簧17的力。借此可斷開主觸點(diǎn)10，從而使用電設(shè)備M從供電設(shè)備(此處用三根線L1-L3表示)上斷開。
對(duì)控制磁體12去激勵(lì)后，一分析裝置15借助電極11、11′檢驗(yàn)觸橋是否已超過(guò)預(yù)定斷開點(diǎn)。為能測(cè)量主觸點(diǎn)10上的電壓降，在圖2所示的實(shí)施例中，每個(gè)電流路徑L1-L3分別配有兩個(gè)電極11和11′，一個(gè)布置在主觸點(diǎn)10前面，一個(gè)布置在主觸點(diǎn)10后面。根據(jù)本發(fā)明，斷開主觸點(diǎn)10后，分析裝置15通過(guò)電極11和11′對(duì)主觸點(diǎn)10進(jìn)行一電壓檢驗(yàn)。如果其中一個(gè)主觸點(diǎn)10上的電壓降太低，這就說(shuō)明這個(gè)主觸點(diǎn)的斷開程度不夠大。也就是說(shuō)，斷開時(shí)觸橋走過(guò)的斷開行程未超過(guò)預(yù)定值，此時(shí)很有可能存在熔接現(xiàn)象。
如果在觸發(fā)一斷開信號(hào)后已經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間的情況下所識(shí)別出的斷開行程仍然過(guò)短，就必須確保開關(guān)設(shè)備110的進(jìn)一步工作被中斷。在所示實(shí)施例中，分析裝置15為此通過(guò)一圖中未作詳細(xì)圖示的連接與控制裝置16相連。在此情況下，當(dāng)分析裝置15識(shí)別出這樣一種故障情況時(shí)，其會(huì)以信號(hào)方式將這一故障情況報(bào)告給控制裝置16，而控制裝置16就會(huì)據(jù)此切斷至少一個(gè)控制線。
此外，在這個(gè)實(shí)施例中，還設(shè)置有一可釋放一彈力存儲(chǔ)器13的釋放機(jī)構(gòu)14。這種彈力存儲(chǔ)器13可例如為已被斷路器或緊湊型起動(dòng)器采用的已知閉鎖裝置(1atching mechanisms)。這種閉鎖裝置會(huì)通過(guò)一機(jī)械有效連接19大力撞擊開關(guān)設(shè)備110開關(guān)位置上的未斷開主觸點(diǎn)10，從而擊開發(fā)生熔接的主觸點(diǎn)10。其中，為能達(dá)到擊開熔接主觸點(diǎn)的目的，必須使彈力存儲(chǔ)器13具有相應(yīng)大小的力。在此之后，彈力存儲(chǔ)器13或者停留在釋放位置上，無(wú)法再?gòu)?fù)位；或者彈力存儲(chǔ)器13具有一機(jī)構(gòu)，借助這一機(jī)構(gòu)可重新張緊彈簧13，并重新閉鎖釋放機(jī)構(gòu)14。由于機(jī)構(gòu)13和14的復(fù)位只能以手動(dòng)方式進(jìn)行，因此，使用者能夠發(fā)現(xiàn)故障情況，并必須作出相應(yīng)反應(yīng)，例如更換開關(guān)設(shè)備110。
根據(jù)另一未詳細(xì)圖示的實(shí)施例，也可僅為每個(gè)電流路徑配備一個(gè)電流傳感器。在此情況下，可通過(guò)對(duì)每個(gè)電流路徑進(jìn)行電流測(cè)量來(lái)識(shí)別斷開后是否已超過(guò)斷開點(diǎn)。當(dāng)借助電流測(cè)量所識(shí)別出的情況是斷開點(diǎn)未被超過(guò)時(shí)，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
圖3以示意圖形式顯示本發(fā)明的裝置的一第二實(shí)施例，其中，直接用分析裝置25核查接觸位置20上的觸橋的待識(shí)別斷開行程。這一點(diǎn)例如可借助圖3中未詳細(xì)圖示的相應(yīng)構(gòu)件21而實(shí)現(xiàn)。舉例而言，可設(shè)置通斷監(jiān)控件，在接通時(shí)主觸點(diǎn)20閉合的情況下，所述通斷監(jiān)控件會(huì)進(jìn)入一第一狀態(tài)，當(dāng)至少其中一個(gè)主觸點(diǎn)20發(fā)生熔接時(shí)，所述通斷監(jiān)控件在斷開后仍會(huì)保持這個(gè)第一狀態(tài)。
其中，當(dāng)這些構(gòu)件21在斷開后仍保持這個(gè)與斷開后的預(yù)定狀態(tài)不相符的第一狀態(tài)時(shí)，則認(rèn)為識(shí)別出的斷開行程已低于預(yù)定值。
根據(jù)另一未詳細(xì)圖示的實(shí)施例，也可通過(guò)直接在控制磁體的線圈附近進(jìn)行電感測(cè)量來(lái)識(shí)別主觸點(diǎn)的斷開行程。控制磁體在正常接通狀態(tài)下所具有的電感不同于其在斷開狀態(tài)下所具有的電感。當(dāng)斷開后并未達(dá)到這一斷開狀態(tài)下的電感時(shí)，就可認(rèn)為斷開點(diǎn)未被超過(guò)，開關(guān)設(shè)備被斷開。
圖4顯示的是本發(fā)明的裝置的一第三實(shí)施例。此處設(shè)置了一用于在故障情況下中斷開關(guān)設(shè)備進(jìn)一步工作的其他開關(guān)元件39′，其在各電流路徑L1-L3中與真正起到開關(guān)作用的主觸點(diǎn)30串聯(lián)。當(dāng)其中一個(gè)主觸點(diǎn)30發(fā)生熔接時(shí)，分析裝置35借助電極31和31′識(shí)別出這個(gè)主觸點(diǎn)30上存在一過(guò)低的電壓降。分析裝置35據(jù)此發(fā)生作用，使一釋放機(jī)構(gòu)34開始工作，從而釋放一彈力存儲(chǔ)器33。這個(gè)彈力存儲(chǔ)器33通過(guò)有效連接39對(duì)開關(guān)元件39′發(fā)生作用，并將其斷開。在此情況下，無(wú)論主觸點(diǎn)30是斷開還是仍處于閉合狀態(tài)，都可有效切斷電流路徑L1-L3，從而中斷開關(guān)設(shè)備310的進(jìn)一步工作。
圖5顯示的是本發(fā)明的裝置的一第四實(shí)施方式。所述裝置具有一用作通斷監(jiān)控件45的輔助觸點(diǎn)，其與一控制磁體42或電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42的一斷開觸點(diǎn)41串聯(lián)。如附圖所示，斷開觸點(diǎn)41在接通(即控制磁體42受到激勵(lì))時(shí)斷開。此外還有一動(dòng)作機(jī)構(gòu)44與斷開觸點(diǎn)41和輔助觸點(diǎn)45串聯(lián)，所述動(dòng)作機(jī)構(gòu)在激勵(lì)或通電狀態(tài)下可觸發(fā)一擊開件46，所述擊開件例如為一儲(chǔ)能器或一如圖5所示的閉鎖裝置。控制磁體42通過(guò)一驅(qū)動(dòng)桿49促使一可使主觸點(diǎn)1斷開和閉合的接觸滑塊43發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其中，當(dāng)控制磁體42處于受激勵(lì)狀態(tài)時(shí)，主觸點(diǎn)1在正常工作狀態(tài)下通過(guò)一觸點(diǎn)負(fù)載彈簧40而閉合。輔助觸點(diǎn)45通過(guò)一輔助接觸滑塊48和接觸滑塊43與主觸點(diǎn)1機(jī)械相連，因此，通過(guò)輔助接觸滑塊48和接觸滑塊43可將主觸點(diǎn)1的工作狀態(tài)“反射”(即傳輸)到輔助觸點(diǎn)45上。其中，這個(gè)機(jī)械連接的作用是，當(dāng)至少一個(gè)主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接時(shí)，輔助觸點(diǎn)45也會(huì)閉合或保持在閉合狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)主觸點(diǎn)1在接通所述裝置的情況下閉合時(shí)，通斷監(jiān)控件45會(huì)進(jìn)入一第一狀態(tài)。斷開觸點(diǎn)41斷開。斷開所述裝置時(shí)，斷開觸點(diǎn)41閉合，通斷監(jiān)控件45斷開。其中，當(dāng)至少其中一個(gè)主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接時(shí)，通斷監(jiān)控件45會(huì)在所述裝置斷開后保持這個(gè)第一狀態(tài)。
如果所述裝置斷開后其中一個(gè)主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接，斷開觸點(diǎn)41就會(huì)閉合，與此同時(shí)，輔助觸點(diǎn)45也會(huì)閉合，這是因?yàn)楸M管接收到斷開指令，但其中一個(gè)主觸點(diǎn)1還是閉合了。在此情況下，通過(guò)這兩個(gè)閉合觸點(diǎn)41、45可為動(dòng)作機(jī)構(gòu)44加載電流。動(dòng)作機(jī)構(gòu)44可例如為一螺線管，其可在電流激勵(lì)的情況下觸發(fā)例如為一彈力存儲(chǔ)器的擊開件46或閉鎖裝置46。通過(guò)閉鎖桿47和接觸滑塊43可在熔接主觸點(diǎn)1上施加一擊斷力，從而擊開熔接主觸點(diǎn)，進(jìn)而關(guān)閉相關(guān)用電設(shè)備。
由于斷開時(shí)通常會(huì)切斷開關(guān)電壓，尤其是用于為控制磁體供電的開關(guān)電壓，因此，借助一例如為電容器的電存儲(chǔ)元件對(duì)開關(guān)電壓進(jìn)行緩存，是有利的。其中，可借助一二極管使電容器電壓與開關(guān)電壓分離。
開關(guān)觸點(diǎn)41、45實(shí)施為，接通所述裝置時(shí)，輔助觸點(diǎn)45在斷開觸點(diǎn)41斷開后閉合；斷開所述裝置時(shí)，斷開觸點(diǎn)41在輔助觸點(diǎn)45斷開后閉合。
如果開關(guān)觸點(diǎn)41、45不采取這種特殊配置的開關(guān)延時(shí)定時(shí)關(guān)系，就會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)行正常開關(guān)操作時(shí)兩個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)41、45同時(shí)(即使只是短時(shí)間)閉合的情況。這種最終會(huì)導(dǎo)致非期望地觸發(fā)觸點(diǎn)擊開件46的短時(shí)通斷狀態(tài)的效應(yīng)可通過(guò)下述方法得以避免，即對(duì)接入兩個(gè)閉合開關(guān)觸點(diǎn)41、45的電釋放信號(hào)進(jìn)行時(shí)間性過(guò)濾或?yàn)V波。這一點(diǎn)例如可借助一與開關(guān)觸點(diǎn)41、46串聯(lián)的電抗器或一電容器而實(shí)現(xiàn)。
作為另選方案，也可在接通一控制磁體42時(shí)，或?yàn)榻油ㄒ豢刂拼朋w42而斷開一相應(yīng)的輔助觸點(diǎn)，并在接通控制磁體42時(shí)使一未詳細(xì)圖示的閉合觸點(diǎn)(make contact)閉合。如果輔助觸點(diǎn)在所述裝置斷開時(shí)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，通過(guò)對(duì)所述開關(guān)觸點(diǎn)的各斷開工作狀態(tài)進(jìn)行分析，就可使一釋放構(gòu)件觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件46。
所述開關(guān)觸點(diǎn)優(yōu)選實(shí)施為，接通所述裝置時(shí)，輔助觸點(diǎn)在閉合觸點(diǎn)閉合后斷開；斷開所述裝置時(shí)，閉合觸點(diǎn)在輔助觸點(diǎn)閉合后斷開。
所述開關(guān)觸點(diǎn)例如可采取并聯(lián)的連接方式，其中，在發(fā)生故障的情況(即兩個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)都斷開)下可產(chǎn)生一用于控制釋放構(gòu)件的觸發(fā)信號(hào)。例如可借助已經(jīng)存在的控制裝置產(chǎn)生所述觸發(fā)信號(hào)。
圖6顯示的是一屬于圖5所示的第四實(shí)施方式的電路原理圖。圖6的中部示例性地顯示了三個(gè)主觸點(diǎn)1，控制磁體42和閉鎖裝置46通過(guò)接觸滑塊43對(duì)其進(jìn)行操縱。除兩個(gè)接線端子A3和A4外，同時(shí)還顯示有一由斷開觸點(diǎn)41、通斷監(jiān)控件45和用于釋放閉鎖裝置46的動(dòng)作機(jī)構(gòu)44構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中，通過(guò)接線端子A3和A4可為控制磁體42的一勵(lì)磁線圈供電。如果在端子A3和A4上施加一用于接通所述裝置的開關(guān)電壓，控制磁體42的勵(lì)磁線圈中就會(huì)有電流流過(guò)，從而使主觸點(diǎn)1閉合。但在故障情況下，也就是當(dāng)其中一個(gè)主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接時(shí)，輔助觸點(diǎn)45，或者更確切地說(shuō)，通斷監(jiān)控件也會(huì)保持閉合狀態(tài)，從而可為用于釋放閉鎖裝置46的動(dòng)作機(jī)構(gòu)44供電。在此情況下，施加在端子A3、A4上的開關(guān)電壓用于為動(dòng)作機(jī)構(gòu)44供電?？梢哉f(shuō)，這種類型的裝置所固有的穩(wěn)定性可一直保持到其使用壽命的終結(jié)，且可達(dá)到一穩(wěn)定的工作狀態(tài)。這種開關(guān)裝置可特別有利地用在一只有通過(guò)一主觸點(diǎn)布置才能實(shí)現(xiàn)關(guān)閉時(shí)的觸點(diǎn)斷開和出現(xiàn)過(guò)流時(shí)的斷路的緊湊型起動(dòng)器中。
圖7顯示的是本發(fā)明的裝置的一第五實(shí)施方式的詳圖。圖7的上部顯示有一閉鎖裝置46，其具有一一體式彈力存儲(chǔ)器，作為用于擊開熔接主觸點(diǎn)1的動(dòng)力元件彈力存儲(chǔ)器。釋放時(shí)，組合式閉鎖裝置46通過(guò)例如為兩個(gè)相互機(jī)械有效連接的挺桿(plunger)47、51直接對(duì)活動(dòng)觸橋發(fā)生作用。借此可擊開一熔接主觸點(diǎn)1。一用作釋放單元的動(dòng)作機(jī)構(gòu)44借助一采取可旋轉(zhuǎn)安裝方式的桿52與閉鎖裝置46相連。動(dòng)作機(jī)構(gòu)44特定而言為一插入式銜鐵或一螺線管。為實(shí)現(xiàn)釋放，為動(dòng)作機(jī)構(gòu)44供電。這一點(diǎn)以與圖5、圖6所示裝置相似的方式進(jìn)行。也就是使釋放構(gòu)件45或輔助觸點(diǎn)和控制磁體42的斷開觸點(diǎn)41閉合來(lái)接通開關(guān)設(shè)備。在此情況下，通過(guò)施加在控制磁體42的勵(lì)磁線圈56上的電壓來(lái)為動(dòng)作機(jī)構(gòu)44供電。圖7的左部顯示了控制磁體42。接通時(shí)，控制磁體42的銜鐵55受到引力作用，其中，銜鐵55可對(duì)一采取可旋轉(zhuǎn)安裝方式53的驅(qū)動(dòng)桿54進(jìn)行操縱。正常工作時(shí)，接觸滑塊43會(huì)在銜鐵55的操縱下朝“上方”移動(dòng)，從而使主觸點(diǎn)1可在觸點(diǎn)負(fù)載彈簧40的彈力的作用下閉合。其中，觸點(diǎn)負(fù)載彈簧40的彈力大小設(shè)計(jì)為，釋放帶有一體式動(dòng)力元件的閉鎖裝置46時(shí)所釋放的力明顯較大，從而使擊開熔接主觸點(diǎn)所需的擊斷力也可克服觸點(diǎn)負(fù)載彈簧40的彈力。
為達(dá)到有效釋放動(dòng)力元件46的目的，一特別實(shí)施方式是，以時(shí)間上彼此相應(yīng)的適當(dāng)方式對(duì)斷開觸點(diǎn)41和建構(gòu)為開關(guān)觸點(diǎn)的釋放構(gòu)件45進(jìn)行操縱。在此情況下，有利的做法是接通所述裝置時(shí)，斷開觸點(diǎn)41在釋放構(gòu)件45閉合之前斷開；斷開所述裝置時(shí)，斷開觸點(diǎn)41在釋放構(gòu)件45斷開之后閉合。
接下來(lái)的圖8對(duì)此進(jìn)行了圖示，其中，ZO表示斷開觸點(diǎn)41與時(shí)間相關(guān)的曲線，ZS表示建構(gòu)為閉合觸點(diǎn)的釋放構(gòu)件45與時(shí)間相關(guān)的曲線。參考符號(hào)CL表示相關(guān)開關(guān)觸點(diǎn)41、45的閉合狀態(tài)，參考符號(hào)OP表示相關(guān)開關(guān)觸點(diǎn)41、45的斷開狀態(tài)。ΔT表示與時(shí)間相關(guān)的曲線ZO和ZS的轉(zhuǎn)換邊緣之間的偏移時(shí)間。通過(guò)使開關(guān)操作具有這種針對(duì)性的延時(shí)特性，就無(wú)需再使用圖5的

中所必需的過(guò)濾和濾波元件。
作為另選方案，也可將斷開觸點(diǎn)建構(gòu)為閉合觸點(diǎn)，將釋放構(gòu)件建構(gòu)為斷開觸點(diǎn)。當(dāng)所述裝置正常工作時(shí)，兩個(gè)開關(guān)件41和45無(wú)論在正常接通狀態(tài)下還是在正常斷開狀態(tài)下的接觸位置都應(yīng)該相反，即開關(guān)件41、45“斷開/閉合”或“閉合/斷開”。這一點(diǎn)例如可借助緩沖器以機(jī)械方式或借助電延遲元件以電的方式實(shí)現(xiàn)，所述緩沖器或電延遲元件具有不同的接通和斷開時(shí)間常數(shù)。
此外還可通過(guò)一用于電壓去耦的二極管與一連接在后面的電容器對(duì)施加在電連接件A3和A4上、用于激勵(lì)控制磁體42的勵(lì)磁線圈56以通斷開關(guān)設(shè)備的開關(guān)電壓進(jìn)行緩沖。當(dāng)因發(fā)生故障而需切斷開關(guān)電壓來(lái)斷開所述裝置時(shí)，通過(guò)這種方式可提供一足夠用以釋放動(dòng)力元件46或閉鎖裝置46的電能。
圖9顯示的是本發(fā)明的裝置的一實(shí)施例的一截面圖，所述裝置具有一用永磁體68支持的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60。
附圖的上半部分顯示了處于接通狀態(tài)的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60中的磁通(參見用虛線表示的擋板(stop plate)58)。而圖9的下半部分顯示的是處于斷開狀態(tài)的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60中的磁通(參見用實(shí)線表示的擋板58)。
附圖的中部顯示了一繞在一線圈架67上的勵(lì)磁線圈66。勵(lì)磁線圈66具有例如兩個(gè)用于輸入一線圈電流i的連接件。參考符號(hào)u表示施加在勵(lì)磁線圈66用作開關(guān)電壓的線圈電壓。線圈架67和勵(lì)磁線圈66一起形成一圓柱形孔OF，電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60的一銜鐵61可在其中移動(dòng)。銜鐵61具有一與圓柱形孔OF的尺寸相匹配的圓柱形銷與一安裝在所述圓柱形銷上面的擋板58。其中，整個(gè)銜鐵61用一鐵磁材料，特別是軟磁材料(例如鐵)制成。線圈架67和勵(lì)磁線圈66被一內(nèi)磁軛65包圍，所述磁軛由一軟磁材料制成，用于對(duì)勵(lì)磁線圈67產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行磁通控制，其中，內(nèi)磁軛65的一部分伸入圓柱形孔OF中，并在此處形成一內(nèi)磁極63。由此產(chǎn)生的磁場(chǎng)最終在圓柱形孔OF的附圖所示的區(qū)域內(nèi)發(fā)生作用。
電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60由至少一個(gè)永磁體68支持，借此可在電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60處于斷開位置時(shí)產(chǎn)生一作用在銜鐵61上的附加保持力。其中，永磁體68安裝在電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60的內(nèi)磁軛65的外側(cè)。永磁體68的兩個(gè)磁極分別用N和S表示。永磁體68優(yōu)選為沿內(nèi)磁軛65的周邊布置。也可用一磁環(huán)或磁圈代替多個(gè)永磁體68，所述磁環(huán)或磁圈被極化后其內(nèi)側(cè)形成一北極N及南極S，其外側(cè)形成一南極S及北極N。在圖9所示的實(shí)施例中，永磁體68朝外的一側(cè)與一用軟磁材料制成的盆形外磁軛64相連。外磁軛64同樣具有一可導(dǎo)入一接觸滑塊59的圓柱形孔。接觸滑塊59可用銜鐵61的沖片58操縱，借此可對(duì)一與接觸滑塊59相連、但未詳細(xì)圖示的觸橋進(jìn)行操縱。
此外，在內(nèi)磁極63和銜鐵61的圓柱形銷之間的圓柱形孔OF中安裝有一復(fù)位彈簧69，其可在勵(lì)磁線圈66處于不帶電狀態(tài)時(shí)將銜鐵61推出圓柱形孔OF。銜鐵61的圓柱形銷、內(nèi)磁軛65的外側(cè)和外磁軛64的內(nèi)側(cè)的幾何尺寸彼此間幾何匹配，使得銜鐵61的沖片58在一受激勵(lì)的接通位置上撞向內(nèi)磁軛65的外側(cè)，在去激勵(lì)狀態(tài)下撞向外磁軛64的內(nèi)側(cè)。其中，用虛線顯示的沖片58表示的是電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60的接通位置。
圖9的下半部分以點(diǎn)劃線形式顯示了當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60處于斷開位置時(shí)永磁體68所產(chǎn)生的磁場(chǎng)MF1。圖9的上半部分以對(duì)比為目的顯示了當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60處于接通位置時(shí)永磁體68所產(chǎn)生的磁場(chǎng)MF2。在第二種情況下不會(huì)通過(guò)外磁軛64形成對(duì)于磁場(chǎng)MF2而言的低磁阻路徑，因而必然會(huì)在永磁體68的周圍形成一漏磁場(chǎng)(magnetic stray field)。
由于永磁體作用在銜鐵61上的引力，轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行得非常迅速，因此與純電磁驅(qū)動(dòng)相比，銜鐵61在斷開時(shí)間點(diǎn)上的移動(dòng)速度很快、力量很大。
根據(jù)本發(fā)明，在此情況下可借助一合適的測(cè)量構(gòu)件對(duì)磁通變化，尤其是勵(lì)磁線圈66外部和包圍著的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)60的勵(lì)磁線圈66的內(nèi)磁軛65外部的磁通變化進(jìn)行識(shí)別。在圖9所示的實(shí)施例中，為此在外磁軛64的一邊腳上纏繞一特別有利的測(cè)量線圈62。也可用一例如為霍爾傳感器的磁場(chǎng)傳感器代替測(cè)量線圈62。從斷開位置出發(fā)的磁通MF1穩(wěn)定地流過(guò)測(cè)量線圈62。當(dāng)銜鐵60突然向左移動(dòng)到接通位置時(shí)，所述磁通也會(huì)突然間發(fā)生變化，使得下部區(qū)域內(nèi)也形成一如圖9所示的漏磁場(chǎng)MF2，與此同時(shí)，外磁軛65中的磁通幾乎消失。外磁軛65的邊腳中的這種動(dòng)態(tài)磁通變化體現(xiàn)在一在測(cè)量線圈62的連接件上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓ui上，磁通變化越快，所述感應(yīng)電壓的峰值就越大?？蓪⒏袘?yīng)電壓ui與一預(yù)定的比較值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成一用于進(jìn)行信號(hào)化處理的數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，出現(xiàn)感應(yīng)電壓ui的一最低值所對(duì)應(yīng)的識(shí)別結(jié)果是，至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋在斷開后肯定已經(jīng)超過(guò)一斷開點(diǎn)。但如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后或在一預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)未識(shí)別出感應(yīng)電壓ui的最低值，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。在此情況下可認(rèn)為，此時(shí)肯定存在觸點(diǎn)熔接現(xiàn)象，其導(dǎo)致銜鐵沖片58并非完全抵靠在內(nèi)磁軛或外磁軛65、64上。在此情況下所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓ui就相應(yīng)較小。
其中特別有利的一點(diǎn)的是，即使再隱蔽的磨損現(xiàn)象也能被發(fā)現(xiàn)，而這種磨損現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電壓ui變小、開關(guān)動(dòng)作變慢。
圖10顯示的是本發(fā)明的裝置的一第六實(shí)施方式。
圖10所示裝置的重點(diǎn)在于通過(guò)在開關(guān)設(shè)備工作過(guò)程中進(jìn)行一能量緩沖來(lái)確保在斷開所述裝置以及切斷能量供應(yīng)后仍能在一最短時(shí)間內(nèi)為一分析和控制單元供電，從而在一主觸點(diǎn)發(fā)生熔接的情況下可對(duì)一觸點(diǎn)擊開件和/或閉鎖裝置進(jìn)行控制或釋放。
在圖10所示的裝置中例如存在一電容器形式的電能存儲(chǔ)器94。首先在分析和控制裝置91上施加一供電電壓時(shí)通過(guò)控制端子A5、A6為所述電能存儲(chǔ)器94充電。只有當(dāng)電能存儲(chǔ)器94達(dá)到一最低充電狀態(tài)時(shí)，才通過(guò)控制一例如為控制磁體的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)92來(lái)使主觸點(diǎn)1閉合。如果電能存儲(chǔ)器94為一電容器94，則電能存儲(chǔ)器94的最低充電狀態(tài)就相當(dāng)于電容器電壓Uc的一最低充電電壓Umin。這一最低充電電壓可例如為施加在端子A5、A6上的開關(guān)電壓的80％。其中，電能存儲(chǔ)器94的最低充電狀態(tài)的大小確定為，其足夠使分析和控制裝置91通過(guò)向一釋放構(gòu)件發(fā)送一控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)觸點(diǎn)擊開件80。
在受控接通開關(guān)設(shè)備時(shí)，所示控制磁體92對(duì)一與一接觸滑塊73處于機(jī)械有效連接的銜鐵97進(jìn)行操縱，接觸滑塊73自身對(duì)一觸橋74發(fā)生作用。用作活動(dòng)導(dǎo)電件的觸橋74跨接電流路徑L1-L3的固定導(dǎo)電件。在開關(guān)設(shè)備處于斷開狀態(tài)時(shí)預(yù)張緊的觸點(diǎn)負(fù)載彈簧75在控制磁體92被接通時(shí)松開，將觸橋74推向電流路徑L1-L3的固定導(dǎo)電件，并使二者接觸。作為另選方案或補(bǔ)充性方案，也可通過(guò)控制一閉鎖裝置來(lái)?yè)糸_一熔接主觸點(diǎn)1，所述閉鎖裝置的結(jié)構(gòu)建構(gòu)為一般情況下可擊開一熔接主觸點(diǎn)1。
參考符號(hào)93表示的是用于識(shí)別至少一個(gè)熔接主觸點(diǎn)1的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，所述構(gòu)件用于識(shí)別至少一個(gè)主觸點(diǎn)1的活動(dòng)觸橋74在所述裝置斷開后是否已超過(guò)一斷開點(diǎn)。在圖10所示的實(shí)施例中，構(gòu)件93為一電流傳感器，特別為一用于檢測(cè)一三極開關(guān)設(shè)備的主電流路徑L1-L3中的電流的三重電流傳感器(triple current sensor)。其中，電流傳感器93通過(guò)一連接線與分析和控制單元91相連，以發(fā)送一電流測(cè)量值。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后未超過(guò)斷開點(diǎn)時(shí)，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。在圖10所示的實(shí)施例中，分析和控制裝置91為此在斷開開關(guān)設(shè)備后的例如為100ms的預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)電流路徑L1-L3中的電流進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)一電流時(shí)，分析和控制裝置91會(huì)向釋放構(gòu)件95發(fā)送一電流脈沖。釋放構(gòu)件95例如為一螺線管或插棒式磁體形式的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，其銜鐵96釋放一彈力存儲(chǔ)器形式的釋放構(gòu)件80。為此，建構(gòu)為棘齒的銜鐵96脫離一通過(guò)一彈簧83而處于預(yù)張緊狀態(tài)的擊開接觸滑塊81的一擋臂82。擊開接觸滑塊81隨后撞在接觸滑塊73上，從而擊開熔接主觸點(diǎn)1。
作為另選方案，可通過(guò)測(cè)量反饋來(lái)測(cè)定電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電感，進(jìn)而測(cè)定主觸點(diǎn)1的斷開位置?；蛘咭部赏ㄟ^(guò)一與分析和控制裝置91電氣相連的輔助開關(guān)件測(cè)定主觸點(diǎn)1是否已斷開，所述輔助開關(guān)件例如為一符合IEC60947-4-1規(guī)定的鏡式觸點(diǎn)(mirror contact)。如果確定主觸點(diǎn)1未斷開，就通過(guò)釋放構(gòu)件95對(duì)能量存儲(chǔ)器94進(jìn)行放電。
必須對(duì)能量存儲(chǔ)器在多年的長(zhǎng)時(shí)間工作后在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性提出特別高的技術(shù)要求?？煽紤]使用為軍事用途而設(shè)計(jì)的電容器。這種電容器的壽命明顯長(zhǎng)于常規(guī)電容器?？山柚缓线m的充電電路用斷開開關(guān)設(shè)備過(guò)程中產(chǎn)生在控制磁體92的勵(lì)磁線圈中的感應(yīng)電壓為電容器94充電。存儲(chǔ)起來(lái)的這部分電能可在隨后的較短的時(shí)間間隔內(nèi)用于為分析和控制裝置91供電以及用于觸發(fā)釋放構(gòu)件95。
也可用一小型飛輪代替電容器，斷開開關(guān)設(shè)備后可借助一發(fā)電機(jī)將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為可供使用的電能。
作為另選方案，電流互感器93的尺寸大小可設(shè)計(jì)為足夠大，使得通過(guò)電流互感器93可從主電流路徑L1-L3中獲取操作分析和控制裝置91以及觸發(fā)釋放構(gòu)件95所需的能量。
另一解決方案是，分析和控制裝置91除端子A5、A6外還具有附加的供電端子。如果從這些附加的供電端子獲取電壓，則即使在開關(guān)設(shè)備被斷開后仍可通過(guò)這個(gè)獨(dú)立的供電機(jī)構(gòu)為分析和控制裝置91供電。
用一在觸點(diǎn)接觸區(qū)域內(nèi)具有一較大斷開力和/或一較大斷開脈沖的特殊閉鎖結(jié)構(gòu)來(lái)?yè)糸_一熔接主觸點(diǎn)1是有利的。通過(guò)一相應(yīng)的傳動(dòng)裝置可使存儲(chǔ)在一斷開彈簧中的能量并非線性地沿?cái)嚅_路徑減少，而是主要在從“接通”位置到“觸點(diǎn)接觸”位置的路徑上減少。到達(dá)“觸點(diǎn)接觸”位置之后以及到達(dá)“斷開”位置之前還會(huì)通過(guò)釋放剩余的能量來(lái)將觸點(diǎn)負(fù)載彈簧預(yù)張緊在“斷開”位置上。
圖11顯示的是本發(fā)明的裝置的一第七實(shí)施方式，其中，所述裝置的主觸點(diǎn)1斷開。此處可假定，主觸點(diǎn)1尚未發(fā)生熔接，為正常斷開。
圖11的右部顯示的是一處于斷開及去激勵(lì)狀態(tài)的控制磁體72。在這個(gè)實(shí)施例中，控制磁體72的復(fù)位彈簧79通過(guò)一銜鐵77和一與銜鐵77處于機(jī)械有效連接的接觸滑塊73將一觸橋74推到斷開位置上。其中，一與復(fù)位彈簧79相比力量較弱的觸點(diǎn)負(fù)載彈簧75進(jìn)入預(yù)張緊狀態(tài)。處于所示狀態(tài)下的主觸點(diǎn)1具有一觸點(diǎn)斷開距離a。在此情況下，電流無(wú)法流過(guò)電流路徑L1-L3。
斷開開關(guān)設(shè)備時(shí)，控制磁體72的銜鐵77對(duì)一與接觸滑塊73固定相連的連接件76發(fā)生作用。接觸滑塊73和連接件76也可建構(gòu)為一個(gè)組件。在附圖所示的斷開狀態(tài)下，一去激勵(lì)動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的銜鐵86抵靠在銜鐵77的遠(yuǎn)離控制磁體72的一端的邊側(cè)上。動(dòng)作機(jī)構(gòu)85用作觸點(diǎn)擊開件80的釋放構(gòu)件。銜鐵77在所示狀態(tài)下起到一止動(dòng)件的作用，因而使得建構(gòu)在動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86遠(yuǎn)離銜鐵77的一端上的棘齒無(wú)法脫離觸點(diǎn)擊開件80的一擋臂或擋邊82。其中，動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的一復(fù)位彈簧由于受到所述止動(dòng)件的阻擋而保持預(yù)張緊狀態(tài)。其中，觸點(diǎn)擊開件80的結(jié)構(gòu)與圖10所示的觸點(diǎn)擊開件相一致。
圖12顯示的是本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，其中，所述裝置的主觸點(diǎn)1閉合。其中，通過(guò)電連接件A5、A6對(duì)控制磁體72的勵(lì)磁線圈進(jìn)行電流激勵(lì)。在圖12所示的實(shí)施例中，銜鐵77向右移動(dòng)，從而對(duì)接觸滑塊73去負(fù)荷。通過(guò)這種去負(fù)荷和預(yù)張緊觸點(diǎn)負(fù)載彈簧75的松弛，觸橋74使主觸點(diǎn)1閉合。
根據(jù)本發(fā)明，接通開關(guān)設(shè)備時(shí)，觸點(diǎn)擊開件80的釋放構(gòu)件85受到激勵(lì)，與此同時(shí)，或者很短的一段時(shí)間之后，控制磁體72也受到激勵(lì)。在此情況下，釋放構(gòu)件85的復(fù)位彈簧繼續(xù)保持預(yù)張緊狀態(tài)，且這種預(yù)張緊狀態(tài)為有源的預(yù)張緊狀態(tài)。通過(guò)與圖11的比較可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的復(fù)位彈簧的預(yù)張緊的程度更大?？刂拼朋w72相對(duì)于釋放構(gòu)件85的操縱延遲例如可通過(guò)只對(duì)接通過(guò)程發(fā)生作用的機(jī)械緩沖件而實(shí)現(xiàn)。作為另選方案，也可在控制磁體72的勵(lì)磁電路中使用電緩沖件，例如一與控制磁體72的勵(lì)磁線圈串聯(lián)的電抗器。在此情況下，雖然控制磁體72的銜鐵77受控失去了止動(dòng)或阻擋功能，但動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86并不釋放觸點(diǎn)擊開件80。
如圖12所示，如果從外部進(jìn)行強(qiáng)制性的電流去激勵(lì)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86就會(huì)在圖12的實(shí)施例中的預(yù)張緊復(fù)位彈簧的作用朝下方移動(dòng)，從而釋放觸點(diǎn)擊開件80。其優(yōu)點(diǎn)主要在于肯定能實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)擊開件80的釋放，這是因?yàn)闊o(wú)需緩存或持續(xù)提供用于釋放的能量。釋放所需的能量存在于動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的處于預(yù)張緊狀態(tài)的復(fù)位彈簧中。也就是說(shuō)，圖12所示的釋放和觸點(diǎn)擊開機(jī)構(gòu)采取的是“故障安全”型的實(shí)施方式。
如圖12進(jìn)一步所示，開關(guān)觸點(diǎn)1進(jìn)入新狀態(tài)的結(jié)果是，由于銜鐵77的操縱而使銜鐵77與連接件76之間產(chǎn)生一數(shù)毫米的間隙。這個(gè)間隙會(huì)隨觸點(diǎn)材料的磨損而變小。在接通狀態(tài)下，連接件76面對(duì)動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86的位于棘齒相對(duì)側(cè)的一端。無(wú)論主觸點(diǎn)1是剛發(fā)生熔接還是早已發(fā)生熔接，連接件76例如在動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86的區(qū)域內(nèi)均具有一凹槽78。凹槽78的尺寸確定為，釋放構(gòu)件86(即建構(gòu)為螺線管或插棒式磁體的動(dòng)作機(jī)構(gòu))釋放時(shí)，觸點(diǎn)擊開件80肯定會(huì)被釋放。作為另選方案，連接件76也可在其整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)具有一與連接件76末端區(qū)域內(nèi)的尺寸相符的恒定橫截面。
圖13顯示的是本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，所述裝置具有一熔接主觸點(diǎn)1和尚未被釋放的觸點(diǎn)擊開件80。一般情況下通過(guò)切斷施加在控制磁體72的端子A5和A6上的開關(guān)電壓來(lái)斷開開關(guān)設(shè)備。所述開關(guān)電壓優(yōu)選地也通過(guò)端子A7和A8為釋放構(gòu)件85供電，因此切斷開關(guān)電源后，釋放構(gòu)件85也會(huì)釋放?？刂拼朋w72和釋放構(gòu)件85的勵(lì)磁電路也可采取并聯(lián)的連接方式。
根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)設(shè)備對(duì)至少一個(gè)主觸點(diǎn)1的活動(dòng)觸橋74在開關(guān)設(shè)備被斷開后是否已超過(guò)一斷開點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別或檢驗(yàn)。如圖13所示，主觸點(diǎn)1由于發(fā)生熔接而無(wú)法再斷開，因而即使在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后仍未超過(guò)一斷開點(diǎn)。所述預(yù)定持續(xù)時(shí)間可例如為100ms。釋放構(gòu)件85優(yōu)選地在開關(guān)設(shè)備被斷開時(shí)相對(duì)于控制磁體72延時(shí)釋放，這樣，銜鐵77可在開關(guān)設(shè)備被斷開時(shí)重新恢復(fù)其用于動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86的止動(dòng)和阻擋功能。經(jīng)過(guò)所述預(yù)定持續(xù)時(shí)間后，如果由于一主觸點(diǎn)1發(fā)生熔接而無(wú)法再對(duì)銜鐵77進(jìn)行操縱，以至于其仍能“攔截”住已經(jīng)釋放的動(dòng)作機(jī)構(gòu)銜鐵86，就中斷開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。在此情況下，釋放構(gòu)件85完全釋放，從而釋放觸點(diǎn)擊開件80。
動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的這種在開關(guān)設(shè)備被斷開時(shí)的釋放延遲例如可通過(guò)機(jī)械緩沖系統(tǒng)或一具有一布置在動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的勵(lì)磁電路中的續(xù)流二極管的續(xù)流電路而實(shí)現(xiàn)。其中，所述續(xù)流電路在所述預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)仍保持動(dòng)作機(jī)構(gòu)85的磁路的磁化?？稍跀嚅_開關(guān)設(shè)備時(shí)借助一阻值相對(duì)較高的電阻器以電的方式對(duì)控制磁體72的勵(lì)磁電路進(jìn)行衰減，從而可以極快的速度消解控制磁體72的磁路中的磁能。
圖14顯示的是本發(fā)明的裝置的第七實(shí)施方式，其中，所述主觸點(diǎn)1已被釋放了的觸點(diǎn)擊開件擊開。如前文所述，觸點(diǎn)擊開件80的彈簧的彈力大小確定為，其除必要的擊斷力外還須能克服觸點(diǎn)負(fù)載彈簧75的反向彈力。在此情況下，主觸點(diǎn)1就不會(huì)發(fā)生再次閉合。開關(guān)設(shè)備的工作因此而保持中斷狀態(tài)。觸點(diǎn)擊開件80也可具有一圖中未顯示的機(jī)構(gòu)，借助這一機(jī)構(gòu)可重新張緊被釋放的彈簧83和釋放構(gòu)件85。例如可以手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)所述機(jī)構(gòu)的這種復(fù)位操作。
權(quán)利要求
1.一種使一開關(guān)設(shè)備穩(wěn)定工作的方法，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，所述銜鐵在所述開關(guān)設(shè)備被接通和斷開時(shí)對(duì)所述觸橋發(fā)生作用，使得相應(yīng)的主觸點(diǎn)閉合和斷開，所述方法包括下列步驟a)對(duì)至少一個(gè)主觸點(diǎn)的活動(dòng)觸橋在斷開后是否超過(guò)一斷開點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別；b)如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后所述斷開點(diǎn)未被超過(guò)，就中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)測(cè)量一用所述主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷的電流路徑中的電流來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)所述斷開點(diǎn)，其中，如果測(cè)得的電流大于斷開后的一預(yù)設(shè)電流，就表示未超過(guò)所述斷開點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)測(cè)量一主觸點(diǎn)上的一電壓降來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)所述斷開點(diǎn)，其中，如果所述電壓降小于斷開后的一預(yù)設(shè)電壓降，就表示未超過(guò)所述斷開點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)測(cè)量所述控制磁體的一電感來(lái)識(shí)別是否已超過(guò)所述斷開點(diǎn)，其中，如果斷開后所述電感的值與斷開后的預(yù)定值不相符，就表示未超過(guò)所述斷開點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)與所述觸橋處于有效連接的構(gòu)件的一狀態(tài)來(lái)識(shí)別所述斷開點(diǎn)，其中，如果所述構(gòu)件在斷開后所保持的狀態(tài)與斷開后的預(yù)定狀態(tài)不相符，就表示識(shí)別出的斷開點(diǎn)未被超過(guò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在接通一控制磁體(42)時(shí)或以接通一控制磁體(42)為目的使一輔助觸點(diǎn)(45)閉合，接通所述控制磁體(42)時(shí)斷開一斷開觸點(diǎn)(41)，以及如果所述輔助觸點(diǎn)(45)在斷開時(shí)仍保持閉合狀態(tài)，一與所述開關(guān)觸點(diǎn)(41，45)串聯(lián)的釋放構(gòu)件(44)就觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件(46)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)觸點(diǎn)(41，45)實(shí)施為，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述輔助觸點(diǎn)(45)在所述斷開觸點(diǎn)(41)斷開之后閉合；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述斷開觸點(diǎn)(41)在所述輔助觸點(diǎn)(45)斷開之后閉合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在接通一控制磁體(42)時(shí)或以接通一控制磁體(42)為目的斷開一輔助觸點(diǎn)，接通所述控制磁體(42)時(shí)使一閉合觸點(diǎn)閉合，以及如果所述輔助觸點(diǎn)在斷開時(shí)仍保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，就通過(guò)對(duì)所述開關(guān)觸點(diǎn)的各斷開狀態(tài)進(jìn)行分析來(lái)使一釋放構(gòu)件觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件(46)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)觸點(diǎn)實(shí)施為，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述輔助觸點(diǎn)在所述閉合觸點(diǎn)閉合后斷開；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述閉合觸點(diǎn)在所述輔助觸點(diǎn)閉合后斷開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行一開關(guān)操作時(shí)測(cè)量所述控制磁體(60)的磁路中的一磁通變化，其中，如果斷開所述控制磁體(60)時(shí)所述磁通變化超過(guò)一預(yù)定的比較值，就表示已超過(guò)所述斷開點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，借助一感應(yīng)線圈(62)測(cè)量所述磁通變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助一電存儲(chǔ)元件(94)在一最短時(shí)間內(nèi)保持對(duì)所述開關(guān)設(shè)備的一分析和控制裝置(91)的供電，從而以測(cè)量方式對(duì)一熔接主觸點(diǎn)(1)的存在進(jìn)行識(shí)別，并在必要時(shí)對(duì)一觸點(diǎn)擊開件(80)和/或一閉鎖裝置進(jìn)行控制或釋放。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在存在一開關(guān)指令的情況下，只有當(dāng)所述電存儲(chǔ)元件(94)達(dá)到一最低充電狀態(tài)時(shí)才對(duì)所述控制磁體(92)進(jìn)行激勵(lì)來(lái)使其操縱至少一個(gè)主觸點(diǎn)(1)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制磁體(72)處于接通狀態(tài)的情況下，以有源方式使一釋放構(gòu)件(95)保持受激勵(lì)狀態(tài)，從而避免一觸點(diǎn)擊開件(80)被觸發(fā)，以及斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，對(duì)所述釋放構(gòu)件(85)和所述控制磁體(72)去激勵(lì)，其中，通過(guò)一銜鐵(77)或所述控制磁體(72)的一與所述銜鐵(77)處于機(jī)械有效連接的組件來(lái)阻止所述釋放構(gòu)件(85)的觸發(fā)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，在所述控制磁體(72)之前對(duì)所述釋放構(gòu)件(85)進(jìn)行激勵(lì)；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，在所述釋放構(gòu)件(85)之前對(duì)所述控制磁體(72)去激勵(lì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述釋放構(gòu)件(85)為一螺線管或一插棒式磁體。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述觸點(diǎn)擊開件(80)具有一彈力存儲(chǔ)器。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過(guò)斷開一與所述主觸點(diǎn)(1)串聯(lián)在所述電流路徑(L1-L3)中的開關(guān)元件來(lái)中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過(guò)切斷至少一個(gè)用于控制所述控制磁體的控制線來(lái)中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
20.一種用于使一開關(guān)設(shè)備穩(wěn)定工作的裝置，其中，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，所述銜鐵在所述開關(guān)設(shè)備被接通和斷開時(shí)對(duì)所述觸橋發(fā)生作用，使得相應(yīng)的主觸點(diǎn)可閉合和斷開，其特征在于，設(shè)置有用于識(shí)別是否已超過(guò)至少一個(gè)主觸點(diǎn)的觸橋的一斷開點(diǎn)的第一構(gòu)件，設(shè)置有其他構(gòu)件，當(dāng)所述構(gòu)件在斷開后識(shí)別出所述斷開點(diǎn)在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后未被超過(guò)時(shí)，所述其他構(gòu)件就中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件包括一電流傳感器，所述電流傳感器對(duì)一用所述主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷的電流路徑中的電流進(jìn)行測(cè)量。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件包括兩個(gè)電極，其中，所述第一和第二電極布置為可導(dǎo)出所述主觸點(diǎn)上的電壓降。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件包括一用于檢測(cè)一電感的構(gòu)件，所述構(gòu)件對(duì)所述控制磁體的電感進(jìn)行測(cè)量。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件包括一斷開機(jī)構(gòu)，所述斷開機(jī)構(gòu)與所述觸橋處于有效連接，且可進(jìn)入一第一與一第二狀態(tài)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一輔助觸點(diǎn)(45)，其在所述控制磁體(42)被接通時(shí)閉合，或通過(guò)使所述輔助觸點(diǎn)閉合來(lái)接通所述控制磁體(42)，設(shè)置有一斷開觸點(diǎn)(41)，且其建構(gòu)為在所述控制磁體(42)被接通時(shí)斷開，以及設(shè)置有一釋放構(gòu)件(44)，其與所述開關(guān)觸點(diǎn)(41，45)串聯(lián)，如果所述輔助觸點(diǎn)(45)在斷開時(shí)仍保持閉合狀態(tài)，所述釋放構(gòu)件就觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件(46)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)觸點(diǎn)(41，45)實(shí)施為，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述輔助觸點(diǎn)(45)在所述斷開觸點(diǎn)(41)斷開之后閉合；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述斷開觸點(diǎn)(41)在所述輔助觸點(diǎn)(45)斷開之后閉合。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一輔助觸點(diǎn)，其在所述控制磁體(42)被接通時(shí)斷開，或通過(guò)使所述輔助觸點(diǎn)斷開來(lái)接通所述控制磁體(42)，設(shè)置有一閉合觸點(diǎn)(41)，且其建構(gòu)為在所述控制磁體(42)被接通時(shí)閉合，以及設(shè)置有一釋放構(gòu)件，如果所述輔助觸點(diǎn)在斷開時(shí)仍保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，所述釋放構(gòu)件就在分析構(gòu)件對(duì)所述開關(guān)觸點(diǎn)的各斷開狀態(tài)進(jìn)行分析后觸發(fā)一觸點(diǎn)擊開件(46)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)觸點(diǎn)實(shí)施為，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述輔助觸點(diǎn)在所述閉合觸點(diǎn)閉合后斷開；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述閉合觸點(diǎn)在所述輔助觸點(diǎn)閉合后斷開。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一在進(jìn)行一開關(guān)操作時(shí)檢測(cè)所述控制磁體(60)的磁路中的磁通變化的構(gòu)件，其中，如果斷開所述控制磁體(60)時(shí)所述磁通變化超過(guò)一預(yù)定的比較值，就表示已超過(guò)所述斷開點(diǎn)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，可借助一感應(yīng)線圈(62)測(cè)量所述磁通變化。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一用于在一最短時(shí)間內(nèi)保持對(duì)所述開關(guān)設(shè)備的一分析和控制裝置(91)的供電的電存儲(chǔ)元件(94)，從而以測(cè)量方式對(duì)一熔接主觸點(diǎn)(1)的存在進(jìn)行識(shí)別，并在必要時(shí)對(duì)一觸點(diǎn)擊開件(80)和/或一閉鎖裝置進(jìn)行控制或釋放。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有構(gòu)件(91)，在存在一開關(guān)指令的情況下，只有當(dāng)所述電存儲(chǔ)元件(94)達(dá)到一最低充電狀態(tài)時(shí)，所述構(gòu)件才對(duì)所述控制磁體(92)進(jìn)行激勵(lì)來(lái)使其操縱至少一個(gè)主觸點(diǎn)(1)。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有一釋放構(gòu)件(85)，在所述控制磁體(72)處于接通狀態(tài)的情況下，所述釋放構(gòu)件以有源方式保持受激勵(lì)狀態(tài)，從而避免一觸點(diǎn)擊開件(80)被觸發(fā)，以及斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述釋放構(gòu)件(85)和所述控制磁體(72)被去激勵(lì)，其中，一銜鐵(77)或所述控制磁體(72)的一與所述銜鐵(77)處于機(jī)械有效連接的組件在此情況下阻止所述釋放構(gòu)件(85)的觸發(fā)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有構(gòu)件，接通所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述構(gòu)件在所述控制磁體(72)去激勵(lì)之前對(duì)所述釋放構(gòu)件(85)去激勵(lì)；斷開所述開關(guān)設(shè)備時(shí)，所述構(gòu)件在所述釋放構(gòu)件(85)去激勵(lì)之前對(duì)所述控制磁體(72)去激勵(lì)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的裝置，其特征在于，所述釋放構(gòu)件(85)為一螺線管或插棒式磁體。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述觸點(diǎn)擊開件(80)具有一彈力存儲(chǔ)器。
37.根據(jù)權(quán)利要求20至36中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述其他構(gòu)件包括一分析裝置，所述分析裝置通過(guò)斷開一與所述主觸點(diǎn)串聯(lián)在所述電流路徑中的開關(guān)元件來(lái)中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
38.根據(jù)權(quán)利要求20至37中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述其他構(gòu)件包括一用于控制所述控制銜鐵的控制裝置，所述控制裝置通過(guò)切斷用于控制所述控制銜鐵的控制線來(lái)中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
39.一種開關(guān)設(shè)備，其通過(guò)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法來(lái)達(dá)到有效開關(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。
40.一種用于有效開關(guān)用電設(shè)備且具有一根據(jù)權(quán)利要求20至38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。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的開關(guān)設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)設(shè)備為一借助三個(gè)主觸點(diǎn)來(lái)通斷三個(gè)電流路徑且具有一控制磁體的三極開關(guān)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使一開關(guān)設(shè)備穩(wěn)定工作的方法和裝置，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，所述銜鐵在所述開關(guān)設(shè)備被接通和斷開時(shí)對(duì)所述觸橋發(fā)生作用，使得相應(yīng)的主觸點(diǎn)閉合和斷開，其中，所述方法包括下列步驟a)對(duì)所述活動(dòng)觸橋是否超過(guò)一斷開點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別；b)如果在經(jīng)過(guò)一預(yù)定持續(xù)時(shí)間后所述斷開點(diǎn)未被超過(guò)，就中斷所述開關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步工作。
文檔編號(hào)H01H3/00GK101084561SQ200580043789
公開日2007年12月5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)明者彼得·哈廷格, 諾伯特·米特爾邁耶, 路德維格·尼布勒, 弗里茨·波爾, 諾伯特·齊默爾曼 申請(qǐng)人:西門子公司