DE19954037A1 - Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Bauelementes eines elektrischen Gerätes während des Betriebes - Google Patents

Abstract

Zum Überwachen der Haltekraft eines Permanentmagneten, der als Teil eines Auslösemagneten (11) in einem Überstromauslöser eines in ein Energieverteilungsnetz eingebundenen Leistungsschalters (2) angeordnet ist, wird die Auslösespule des Auslösemagneten (11) vor einem prognostizierten Ansprechen mit einem Stromimpuls belastet, dessen Dauer kürzer als die für ein erwünschtes Ansprechen erforderliche Dauer ist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Erfassens einer physi­ kalischen Größe und ist bei der Überwachung der Funktionsfä­ higkeit eines Bauelementes anzuwenden, das Teil einer Bau­ gruppe eines in Betrieb befindlichen elektrischen Gerätes ist. Eine solche Überwachung kann in der Weise ablaufen, daß die Baugruppe mit einem elektrischen, optischen oder akusti­ schen Prüfimpuls beaufschlagt und die aufgrund einer speziel­ len Eigenschaft des Bauelementes erfolgende Reaktion der Bau­ gruppe erfaßt und ausgewertet wird.

Ein elektrisches Gerät, bei dem Bauelemente während des Be­ triebes einer Überwachung ihrer Funktionsfähigkeit bedürfen, sind beispielsweise elektrische Schaltgeräte. So ist für Mit­ telspannungs-Schaltgeräte, die als-Schaltelement eine Vakuum­ schaltröhre enthalten, ein Verfahren zur Drucküberwachung der Vakuumschaltröhre bekannt, bei dem als akustische Prüfimpulse Ultraschallwellen in die Vakuumschaltröhre gesendet werden und bei dem in der Vakuumschaltröhrehreflektierte Ultra­ schallwellen empfangen werden und bei den aus den empfangenen Signalen der Innendruck der Vakuumschaltröhre ermittelt wird (DE 195 39 535 A1). Für den gleichen Zweck kann auch mit ei­ ner an die geöffneten, sich langsam schließenden Schaltkon­ takte angelegten Spannung (DE 195- 26 393 A1) oder mit einem hochfrequenten Strom (DE 36 43 672 C2) oder auch mit opti­ schen Hilfsmitteln (DE 20 02 686 A1) gearbeitet werden.

Bei Leistungsschaltern, die in Energieverteilungsnetzen im Niederspannungsbereich eingebunden sind, werden zur Auslösung eines Schaltvorganges unter anderem Unterspannungs- und Über­ strom-Auslöser eingesetzt, die einen Auslösemagneten aufwei­ sen; bei Ansprechen des Auslösemagneten wird die Auslösung . des Leistungsschalters bewirkt (Prospekt "Leistungsschalter 3WN1" der Siemens AG, 1986, Seiten 1 bis 13). Die in solchen Schaltern eingesetzten Überstromauslöser sind als "magnetge­ fesselte" Auslöser ausgestaltet, das heißt sie weisen eine auf einen Magnetkern aufgebrachte Auslösespule, einen Schlaganker, der unter der Einwirkung einer magnetischen oder mechanischen Feder steht, und einen dem Schlaganker zugeord­ neten Fesselmagneten auf. Bei dem Fesselmagneten handelt es um einen Permanentmagneten, der im Ruhezustand des Auslösers den Schlaganker in auslösebereiter Stellung festhält. Im Aus­ lösefall schwächt das von der Auslösespule erzeugte Magnet­ feld das Magnetfeld des Fesselmagneten, so daß dieser sich unter dem Einfluß des erzeugten Magnetfeldes und/oder der Federkraft bewegen kann (DE 27 55 645 B1, DE 42 38 939 A1). Bei Überstromauslösern kommt es darauf an, eine gewünschte Auslösestromstärke genau einstellen zu können und eine Beeinflussung der Einstellung durch Erschütterungen- und Vibrationen möglichst auszuschließen. Dies ist dann nicht mehr gewährleistet, wenn die Remanenz des Permanentmagneten, mit dem der Schlaganker vor der Auslösung festgehalten wird, im Zuge eines Alterungsprozesses abnimmt.

Ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbe­ griffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Überwachung der Halte­ kraft des Fesselmagneten zu schaffen.

Zur Lösung diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei Auftreten eines Überstromes im Energieverteilungsnetz die Auslösespule zu einem Zeitpunkt, der vor der atifgrund des Überstromes prognostizierten Ansteuerung des Auslösemagneten liegt, mit einem Stromimpuls belastet wird, dessen Dauer un­ terhalb der für ein Ansprechen der Auslösespule an sich er­ forderlichen Dauer liegt.

Mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Überwachungsver­ fahren ist es somit möglich, die Haltekraft des im Auslösema­ gneten angeordneten Permamentmagneten zu überwachen. Führt nämlich der Prüfimpuls zu einem Ansprechen des Auslösemagne­ ten, so kann aufgrund dieses "vorzeitigen" Ansprechens ein Alarm gegeben und nachfolgend der geschwächte Permamentmagnet beziehungsweise der komplette Auslösemagnet (die Baugruppe) ausgewechselt werden.

Die auf die Auslösespule für den Prüfzweck gegebene Auslö-se­ spannung hat den gleichen Wert wie die zum eigentlichen Aus­ lösen vorgesehene Auslösespannung, der Spannungsimpuls muß jedoch zeitlich kürzer gewählt werden. Bedingt durch die In­ duktivität der Auslösespule überschreitet dann der Strom nicht den Wert, der bei intaktem Permanentmagneten zum Auslö­ sen erforderlich ist.

Die der Überwachung der Haltekraft des Permanentmagneten die­ nende Ansteuerung der Auslösespule kann auch in mehreren sich steigernden Stufen durchgeführt werden, indem die Dauer der nacheinander aufgebrachten Prüfimpulse schrittweise vergrös­ sert wird.

Ein besonderer Vorteil des neuen Überwachungsverfahrens be­ steht darin, das es keine zusätzlichen mechanischen oder elektrischen beziehungsweise elektronischen Bauteile erfor­ dert sondern allein durch eine entsprechende Programmierung in dem dem Überstromauslöser zugeordneten Mikroprozessor er­ fordert. Bereits in Betrieb befindliche Schalter können durch Austausch des Festspeichers (EPROMS) nachgerüstet werden.

Das gemäß der Erfindung ausgebildete Überwachungsverfahren wird zweckmäßig nur bei sogenannten "zeitunkritischen" Auslö­ sungen angewendet, also nicht im Kurzschlußfall oder bei sehr hohen Strömen. Zeitunkritische Auslösungen liegen dann vor, wenn die bei Auftreten eines Überstromes prognostizierte Aus­ lösezeit mehr als 3 s beträgt.

Eine Schaltungsanordnung mit der das neue Überwachungsver­ fahren ausgeführt werden kann, ist in der Figur dargestellt.

Teil der Schaltungsanordnung ist eine Gleichrichterschaltung 5, die über die Sekundärwicklung 4 eines Stromwandlers 3 aus einer Phase 1 eines Niederspannungs-Energieverteilungsnetzes gespeist wird. Der Gleichrichterschaltung 5 ist als Verbrau­ cher ein Auslösemagnet 11 zugeordnet, der im Falle seines An­ sprechens einen in der Phase 1 des Niederspannungs-Stark­ stromnetzes angeordneten Schalter 2 ansteuert. Im Strom­ kreis des Auslösemagneten 11 sind eine Diode 14 und ein elek­ tronischer Schalter 12 angeordnet. Der elektronischa Schalter 12 ist direkt oder - mittels einer Ansteuerschaltung 15 - in­ direkt von einer mikroprozessorgesteuerten Auslöseschaltung a- - angesteuerbar.

Sowohl die Auslöseschaltung 8 als auch weitere elektronische Komponenten der Schaltung werden von einem Netzteil 7, wel­ ches einen Spannungsregler enthält, mit Spannung versorgt.

Parallel zum Auslösemagneten 11 sind noch ein Ladekondensator 6 sowie ein elektronischer Schalter 10 angeordnet, wobei der elektronische Schalter 10 zur Regelung der Ladespannung des Ladekondensators 6 dient und direkt oder - mittels einer An­ steuerschaltung 9 - indirekt von der mikroprozessorgesteuer­ ten Auslöseschaltung 8 angesteuerbar ist.

Im Stromkreis der Gleichrichterschaltung liegt noch ein Meß­ widerstand 13, wobei der an diesem Widerstand sich ergebende Spannungsabfall als Meßsignal der Auslöseschaltung 8 zuge­ führt wird.

Ein im Niederspannungs-Energieverteilungsnetzes auftretender Überstrom wird durch einen entsprechenden Spannungsabfall am Meßwiderstand 13 der Auslöseschaltung 8 mitgeteilt. Der in der Auslöseschaltung 8 enthaltene Mikroprozessor errechnet dabei die aufgrund der Größe des Überstromes sich ergebende voraussichtliche Auslösezeit für den Auslösemagneten 11. Der Mikroprozesssor ist weiterhin so programmiert, daß er etwa 50 bis 100 ms vor der Auslösung des Auslösemagneten 11 durch Be­ tätigung des elektronischen Schalters 12 einen Prüfimpuls auf den Auslösmagneten 11 gibt, dessen Dauer kürzer als die zum Ansprechen des Auslösemagneten an sich erforderliche Dauer ist. Führt diese Ansteuerung zu einem Auslösendes Auslöse­ magneten 11, so ist dies ein Zeichen dafür, daß der Fessel­ magnet nicht mehr die erforderliche Remanenz aufweist. Die vorzeitig erfolgte Auslösung wird von der Auslöseschaltung 8 registriert und kann als Fehler angezeigt werden.

Claims (2)

1. Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Bau­ elementes, das Teil einer Baugruppe eines elektrischen Gerä­ tes ist, während des Betriebes des Gerätes, bei dem die Baugruppe mit einem Prüfimpuls beaufschlagt und die aufgrund einer speziellen Eigenschaft des Bauelementes erfolgende Reaktion des Bauelements oder der Baugruppe erfaßt und ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Überwachung der Haltekraft eines Permanentmagneten, der als Teil eines Auslösemagneten (11) in einem Überstrom­ auslöser eines in ein Energieverteilungsnetz eingebundenen Niederspannungs-Leistungsschalters (2) zum Festhalten eines unter Einwirkung einer Feder stehenden Schlagankers angeord­ net ist,
bei Auftreten eines Überstromes in dem Energieverteilungsnetz die Auslösespule zu einem Zeitpunkt, der vor der prognosti­ zierten Ansteuerung des Auslösemagneten (11) liegt, mit einem Stromimpuls belastet wird, dessen Dauer unterhalb der für ein Ansprechen des Auslösemagneten an sich erforderlichen Dauer liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösespule nacheinander mit mehreren Prüfimpulsen zunehmender Dauer belastet wird.