專利名稱：機(jī)電開關(guān)器以及具有多個這種開關(guān)器的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電開關(guān)器，該開關(guān)器具有至少一個移動觸頭和在機(jī)殼內(nèi)配屬的驅(qū)動裝置，并具有用于無接觸識別開關(guān)狀況的器件。此外，本發(fā)明還涉及一種具有多個這種開關(guān)器的裝置。
在工業(yè)領(lǐng)域的配電中通常都對運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視并且專門對諸如通/斷或故障等開關(guān)器的開關(guān)狀況進(jìn)行檢測和報(bào)告。作為現(xiàn)代化系統(tǒng)工程的目標(biāo)則要求，開關(guān)器與監(jiān)視和控制裝置通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通聯(lián)，為此必須以相宜的方式對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。就建筑物系統(tǒng)工程而言，例如線路保護(hù)開關(guān)必須配備有無接觸開關(guān)狀況識別裝置，該裝置具體地將檢測接通狀況，過流斷路、短路脫扣和/或其它開關(guān)狀況并且通過一數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通報(bào)。
就已有技術(shù)而言，開關(guān)狀況識別通常是通過諸如輔助開關(guān)和/或故障信號開關(guān)等例如安裝在線路保護(hù)開關(guān)上的機(jī)械耦合開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)的，從而對通/斷狀況和諸如過流或短路等可能的故障進(jìn)行檢測；開關(guān)器件在被監(jiān)視的開關(guān)器機(jī)械結(jié)構(gòu)上的這種機(jī)械耦合一方面是通過開關(guān)器機(jī)殼上的開口實(shí)現(xiàn)的，短路時通過這些開口會溢流出導(dǎo)電的氣體，該氣體會形成漏電路徑，并且另一方面增大了接通開關(guān)器必要的操作力。此外，在附加的開關(guān)器件上當(dāng)依賴觸接連接那些在電子信號處理時通常出現(xiàn)的小電流和低電壓時，由于銹蝕作用會接觸不良，該接觸不良妨礙了對開關(guān)狀況明確的識別。
在在先的、非在先公開的歐洲專利申請94106336.4中記載了一種用于識別開關(guān)狀況的方法，采用此方法通過一外部加在開關(guān)器機(jī)殼上的電容器實(shí)現(xiàn)了開關(guān)器中進(jìn)行電流或電壓控制的部件上的電容耦合。通過一電容分壓器測出的信號對開關(guān)器的通或斷狀況的識別具有重大的改進(jìn)并且也可以根據(jù)過流進(jìn)行分析判斷。
為此本發(fā)明的目的在于以簡單的方式改進(jìn)機(jī)電開關(guān)器，從而實(shí)現(xiàn)無接觸開關(guān)狀況識別。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的備有用于識別開關(guān)狀況的傳感器，這些傳感器設(shè)置在開關(guān)器機(jī)殼內(nèi)部和/或外部的相宜位置并檢測與特定開關(guān)狀況相關(guān)的磁場值。為識別通/斷狀況、過流斷路和觸頭熔結(jié)，傳感器最好測量永久磁鐵的取決于位置的磁場。傳感器專門為短路脫扣測量在開關(guān)器內(nèi)流動的電流的磁場。
經(jīng)證明，靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)傳感器適用于對開關(guān)器的通/斷位置、過流斷路和觸頭熔結(jié)進(jìn)行傳感檢測。與此相反，舌簧觸頭更適合于檢測短路脫扣。
根據(jù)進(jìn)一步的發(fā)明，另外備有一個用于檢測開關(guān)噪音的聲音探測器，其信號將與用于短路檢測的過流斷路信號一起被分析判斷。與通過對磁場的探測實(shí)現(xiàn)的短路檢測相比，附加的聲音探測的優(yōu)點(diǎn)在于，聲源的位置和距聲音傳感器的距離對聲音信號僅有很小的影響并且不會產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，而此點(diǎn)在磁場中由于鐵磁構(gòu)件是可能的。為了可靠地并且不受干擾影響地檢測短路事件，由聲音傳感器檢測到的聲音事件的信號和尤其是由微分霍爾效應(yīng)探頭產(chǎn)生的過流斷路信號宜通過時間級和“與”門繼續(xù)處理并且只有在兩個信號時間重疊或時間間隔很小時才顯示短路事件。聲音傳感器優(yōu)選是一個電容傳聲器或一個壓電傳聲器，該傳聲器設(shè)置在開關(guān)器的機(jī)殼外面。傳聲器可以安裝在開關(guān)狀況識別器件的固有機(jī)殼內(nèi)。
通過后者的補(bǔ)充，在多相開關(guān)器中可以有益地實(shí)現(xiàn)單相或多相可靠的短路探測，這是因?yàn)槁曇魝鞲衅骶嚅_關(guān)極聲音事件的距離在3至10cm之間。此點(diǎn)的基礎(chǔ)是，由于短路產(chǎn)生的聲音事件與線路保護(hù)開關(guān)的相位切斷大致同時發(fā)生，從而可以通過用于兩個過程的與-邏輯連接的時間窗尤其對干擾聲源進(jìn)行抑制。
根據(jù)本發(fā)明建議措施的有益組合，創(chuàng)造一種具有多個開關(guān)器的裝置，這些開關(guān)器是以發(fā)明方式實(shí)現(xiàn)的，其中開關(guān)器通過數(shù)據(jù)總線與監(jiān)視裝置連接并通過數(shù)據(jù)總線毫不遲延地通報(bào)脫扣狀況的出現(xiàn)。在這種裝置中，作為配電開關(guān)的開關(guān)器安裝在一個共同的配電柜內(nèi)并通過一個或多個固定安裝在配電柜上的相宜測量位置處的聲音傳感器實(shí)現(xiàn)對配電開關(guān)的短路檢測。其中在專門的設(shè)計(jì)中根據(jù)聲平和時間特性選擇檢測作為首先可能的短路事件的聲音事件并且作為電信號經(jīng)數(shù)據(jù)總線毫不遲延地向監(jiān)視裝置通報(bào)。如果在預(yù)定的時間窗內(nèi)脫扣信號沒有到達(dá)，監(jiān)視裝置則消除聲音信號并且如果聲信號和脫扣信號在預(yù)定的時間窗內(nèi)到達(dá)，則確定為短路脫扣。由首先到達(dá)的信號激活用于脫扣信號和聲音信號重合檢查的時間窗。通過相應(yīng)分布的聲音傳感器，可以可靠地采集聲音事件并且監(jiān)視裝置可以把短路脫扣分配給某發(fā)出脫扣信號的配電開關(guān)。
下面將對照附圖對實(shí)施例加以說明，從而了解本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1為用于無接觸識別開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)的裝置的方框圖；圖2為傳感器電路原理圖；圖3為替代圖2的與總線無關(guān)的傳感器電路原理圖；圖4為用于在機(jī)殼側(cè)壁上設(shè)置特殊傳感器和用于傳感器操作的必要匹配措施的機(jī)電式線路保護(hù)開關(guān)；圖5為用于對圖4中的鐵磁件進(jìn)行位置監(jiān)視的傳感器結(jié)構(gòu)的原理示意圖；圖6為斷開時聲音信號的時間特性圖示；圖7為進(jìn)行聲音短路檢測的電路原理圖；圖8為根據(jù)圖1并補(bǔ)充以短路斷路聲音識別的電子電路；圖9為帶有安裝在側(cè)面上的用于無接觸開關(guān)狀況識別的三相線路保護(hù)開關(guān)的結(jié)構(gòu)；圖10為帶有多個被監(jiān)視的配電器的配電柜；圖11為圖10所示裝置中的信號順序。
在圖1第一行中示出所需要的識別功能。具體地說，這些功能是開關(guān)位置、可能的短路和/或過流，以及可能的觸點(diǎn)熔結(jié)。在其下面列出所屬的傳感器。它們分別是定位傳感器1、B-場傳感器2以及另外的定位傳感器3和4。傳感器2和3通過電子存儲器5和6耦合在輸出端，其中備有電子存儲器復(fù)位以及復(fù)位阻塞的反饋。
在圖2中作為圖1的定位傳感器1、3和4專門設(shè)有靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)探頭10、30和40。與此相反專門用舌簧式觸頭20作B-場傳感器。
開關(guān)器的開關(guān)位置(通/斷)的傳感器檢測是通過靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)傳感器10實(shí)現(xiàn)的，其輸出電壓通過鐵磁傳動弓形件的位置“高”或“低”被接通。由于鐵磁傳動弓形件根據(jù)相應(yīng)的預(yù)給定不離開傳感器10的空間測量范圍，故該輸出電壓例如也可以根據(jù)電子裝置的電源電壓明確地進(jìn)行適應(yīng)調(diào)整。這同樣也適用于熔結(jié)傳感器40，該傳感器對在被固定于軸上的小型鐵柱上的觸頭軸位置進(jìn)行監(jiān)視。為檢測過流斷路，同樣也采用的是靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)傳感器30。傳感器30在這里測量鐵棒的位置變換，該鐵棒安裝在棘爪式杠桿的嚙合端部。這種鐵棒，其長度例如可以是4mm，其直徑例如可以是4mm。脫扣時鐵棒的位移大于傳感器的空間測量范圍，從而在微分霍爾效應(yīng)傳感器的輸出端可以測量作為明確的脫扣信號的信號前緣(例如“高”→“低”)。用信號前緣進(jìn)行電子存儲，該存儲在存儲復(fù)位前一直顯示過流斷路。
依照圖2宜采用舌簧式觸頭20進(jìn)行短路脫扣檢測。在磁場充分高時，該觸頭不受磁場極性影響進(jìn)行連接。在結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的舌簧式觸頭上的測量證明了在磁感應(yīng)為3～4毫泰斯勒時的接通。例如在線路保護(hù)開關(guān)中將產(chǎn)生作為安匝數(shù)例如為1200安匝的脫扣線圈的漏泄磁場的該強(qiáng)度的磁場。在高的短路電流情況下，被觀察的舌簧式觸頭可實(shí)現(xiàn)約0.2毫秒的接通滯后時間。在短路電流衰減后，舌簧式觸頭20又被斷開。用舌簧式觸頭20的接通信號進(jìn)行電子存儲，該存儲直至復(fù)位前一直存儲著短路脫扣。
替代舌簧式觸頭20對可能的短路也可以采用諸如霍爾效應(yīng)集成電路，例如“霍爾效應(yīng)開關(guān)”等其它對磁場敏感的探頭進(jìn)行監(jiān)視并用計(jì)算邏輯繼續(xù)進(jìn)行處理。
在突然短路時必須以特殊的方式對電子存儲的建立或復(fù)位過程進(jìn)行控制。所以在手動接通線路保護(hù)開關(guān)時可以實(shí)現(xiàn)短路的斷開，盡管旋鈕被置于接通位置；此點(diǎn)被稱做自由脫扣。通過接通信號與信號“無過流斷路”和“無短路脫扣”的邏輯結(jié)合，在過流斷路或短路脫扣時電子存儲復(fù)位立即被阻塞。
為了后者的目的，備有在圖2中所示的用于調(diào)整脈沖寬度的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路12、50和51，單穩(wěn)轉(zhuǎn)換級的非倒相的輸出端Q及其倒相的輸出端Q接在“與”門開關(guān)元件52的輸入端，“與”門開關(guān)元件的輸出端用于激勵雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器22和32的復(fù)位輸入。這樣就形成了復(fù)位和復(fù)位阻塞。
圖2中開關(guān)狀況識別原理圖具體地由用于檢測不同狀況的傳感器10、20、30和40，由脈沖形成器11、31和41，該脈沖形成器由一用于修正位移電壓的齊納二極管和一阻容耦合低通濾波器的串聯(lián)電路構(gòu)成，由一用于舌簧式觸頭20的負(fù)載電阻21，以及由一用于短路傳感器20和過流傳感器30的瞬時信號的存儲器電路構(gòu)成，其中存儲器電路包含有兩個雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器22和32，其存儲的信號狀態(tài)由復(fù)位電路實(shí)時控制復(fù)位，該復(fù)位電路由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路12、50和51、“與”門開關(guān)元件52和排除干擾電路55構(gòu)成。激勵級12、23、33和43用于開關(guān)狀況信號的電平適配，以便進(jìn)行光學(xué)顯示、總線連接等其它信號處理。
圖3的原理圖示出識別開關(guān)狀況的與總線無關(guān)的傳感器電路的一種實(shí)施形式。與圖2電路的區(qū)別是，在圖3的電路中進(jìn)行開關(guān)狀況本身的判定和顯示。所以圖3的原理電路圖含有用于判斷和顯示諸如開關(guān)位置通/斷、短路、過流和觸點(diǎn)熔結(jié)等開關(guān)狀況的附加邏輯結(jié)合。這樣雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器22和32的輸出信號通過“與”門開關(guān)元件54相互結(jié)合在一起，以便在短路時阻塞過流顯示并且僅激活短路顯示。復(fù)位電路由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路12和50、“與”門開關(guān)元件52、“與-非”開關(guān)元件53以及排除干擾元件55構(gòu)成。如果在開關(guān)器的開關(guān)位置“斷”時觸點(diǎn)軸停留在通位置，則被認(rèn)定為觸點(diǎn)熔結(jié)。為此兩個傳感器信號“開關(guān)位置”和“觸點(diǎn)軸”通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路12和60、“與-非”開關(guān)元件61和“與”門開關(guān)元件62和63實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制結(jié)合。最后通過例如發(fā)光二極管等顯示器件12、24、34和44實(shí)現(xiàn)光顯示。
圖4中的100是一個常規(guī)的開關(guān)器，例如是一個線路保護(hù)開關(guān)。在這種開關(guān)器100中主要件是固定觸點(diǎn)102和設(shè)置在移動的觸頭支承件103上的動觸點(diǎn)104。移動的觸頭支承件與開關(guān)鎖的機(jī)械耦合是通過鐵磁傳動弓形件105實(shí)現(xiàn)的。
在此對這種公知的開關(guān)器的機(jī)理及傳動不再贅述。僅籠統(tǒng)地用110表示機(jī)械傳動件，用120表示磁驅(qū)動。
對本應(yīng)用重要的一點(diǎn)是，傳動弓形件由鐵磁材料構(gòu)成。對傳動弓形件的厚度局部可以加厚到例如2.5mm，以便增大其對磁場特性的影響。另外在棘爪式杠桿和觸頭軸上設(shè)置有用于位置監(jiān)視的鐵磁棒115和116。由鐵磁材料構(gòu)成的件105、115、116的位置是由霍爾效應(yīng)探頭10、30和40檢測的。另外在磁驅(qū)動120的旁邊設(shè)置有用于檢測由電流決定的磁場的舌簧式觸頭20。
在圖4的實(shí)施例中，傳感器10、20、30和40設(shè)置在開關(guān)器機(jī)殼的外面。用十字或用象征舌簧式觸頭的線條表示探頭位置在圖平面上的投影。必要時，探頭也可以局部設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)或機(jī)殼壁上。
圖5中示出用于在圖4的一根鐵磁棒上進(jìn)行無接觸位置確定的測量配置。為此，微分霍爾效應(yīng)探頭202與鐵磁件204有預(yù)定的間隔，該間隔作為空隙間隔用203表示。在探頭202與空隙的相背側(cè)上有一永久磁鐵200，其磁場大致垂直地穿透探頭并進(jìn)入空隙。在鐵磁件沿位移方向205移動時進(jìn)入件內(nèi)的磁力線也隨之移動。在兩個霍爾范圍的位置處產(chǎn)生的場畸變將導(dǎo)致產(chǎn)生微分霍爾效應(yīng)探頭202的微分輸出信號。
替代對鐵磁件的位置確定方案微分霍爾效應(yīng)探頭也可以直接確定小型硬磁件的位置。在此情況時不采用圖5中有的位于探頭202背側(cè)的永久磁鐵200。
用圖4和5中表述的探頭配置對四個開關(guān)狀況通/斷、過流斷路、短路脫扣和觸點(diǎn)熔結(jié)的傳感器監(jiān)視是可靠的并且抗干擾影響。為此可以用以下幾點(diǎn)加以證明-持續(xù)顯示通/斷信號和熔結(jié)信號。
-在電流強(qiáng)度適中的情況下檢測和存儲過流斷路信號，例如i≤5·IN。
-在電流衰減到小電流值前舌簧式觸頭20的短路脫扣信號一直存在，因而可實(shí)現(xiàn)可靠的識別和存儲。例如當(dāng)開關(guān)器內(nèi)具有脫扣特征B16的電流超過130A時，在勵磁線圈漏泄磁場中的舌簧式觸頭20閉合，當(dāng)電流低于40A時，舌簧式觸頭斷開。
為了避免舌簧式觸頭20受到干擾磁場的影響，例如來自相鄰開關(guān)器的影響，舌簧式觸頭可以在與被監(jiān)視的開關(guān)器的相背側(cè)備有一個磁屏蔽。
上面對在專門的線路保護(hù)開關(guān)上的無接觸開關(guān)狀況識別的裝置具體地做了說明。對開關(guān)狀況“通/斷”、“過流斷路”和“觸點(diǎn)熔結(jié)”的檢測在此處是采用在鐵磁傳感件上的微分霍爾效應(yīng)探頭實(shí)現(xiàn)的，而短路檢測是通過帶有舌簧式觸頭的磁脫扣器的漏泄磁場實(shí)現(xiàn)的。這種裝置是緊湊的識別模件，該模件設(shè)置在帶有例如1個分配單元的自己的機(jī)殼內(nèi)并安裝在進(jìn)行監(jiān)視的線路保護(hù)開關(guān)側(cè)面。
由于磁場強(qiáng)度隨距磁場源距離的增大而降低，尤其是其系數(shù)為1/r，所以當(dāng)然直接可以用同一識別模件檢測多個單相和多相線路保護(hù)開關(guān)的開關(guān)狀況。由于多相線路保護(hù)開關(guān)的開關(guān)極的機(jī)械耦合是通過開關(guān)手柄和釋放軸實(shí)現(xiàn)的，故這種多相線路保護(hù)開關(guān)當(dāng)然不適用于開關(guān)狀況“通/斷”和“過流斷路”的檢測，而僅適用于兩個其它的開關(guān)狀況“短路脫扣”和“觸點(diǎn)熔結(jié)”。尤其在識別短路時，在多相開關(guān)中不受哪個相位短路的影響，應(yīng)可以可靠地確定出有關(guān)的開關(guān)器。
在通用的線路保護(hù)開關(guān)中，短路脫扣所需的低限電流取決于開關(guān)器的專門的脫扣特性及其額定電流。例如具有標(biāo)準(zhǔn)脫扣特性B的16A的線路保護(hù)開關(guān)的低限電流為5倍的脫扣流，經(jīng)～100A。在這種電流時由斷路電弧產(chǎn)生的換向噪聲是很大的并且因此可以用微音器檢測到。隨著短路電流強(qiáng)度的增高，這種換向噪聲大到可以可靠地檢測到這種短路事件。為此在開關(guān)狀況識別機(jī)殼上安裝有一個微音器，其中距開關(guān)極的開關(guān)事件的距離分別根據(jù)連接在側(cè)面上的多相線路開關(guān)上的極的距離，約為3至10cm。對此微音器在圖6中做了說明。
在圖6a中示出微音器電壓u與時間t的關(guān)系曲線。在斷路過程中由一通常的噪音產(chǎn)生一明顯的聲音事件，該事件用圖示121加以說明。例如這種聲音事件的時間寬度為5至10毫秒。
在圖6b中示出，在時間點(diǎn)t1出現(xiàn)聲音事件時短路開始，該短路在時間點(diǎn)t3時結(jié)束。在此例中開關(guān)鎖在時間點(diǎn)t2由非滯后脫扣器置于斷位置。
在圖7中微音器用130，配屬的閥值開關(guān)用131和微分霍爾效應(yīng)探頭用B2標(biāo)示。時間級141和142接在上述兩者后面，其中t1時間點(diǎn)的時間級141和t2時間點(diǎn)的時間級142由配屬的傳感器信號控制。這樣在輸出線路上就產(chǎn)生了兩個相互位移的時間脈沖t1和t2，在圖3中對這兩個脈沖已做了說明。兩個輸出信號然后到達(dá)帶有后置雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器160的“與”門級150。該電路的作用是，當(dāng)兩個傳感器信號時間重疊時指示出短路事件。
根據(jù)聲音事件和脫扣過程的時間重合在圖7的基本配置中判定被監(jiān)視的線路保護(hù)開關(guān)短路。
在圖8中對圖1的電路做了如下改動，替代短路的傳感器20配備了依照圖3的基本圖示，帶有一個聲音傳感器130、131和兩個單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器141和142的配置，其輸出信號通過“與”門開關(guān)元件150根據(jù)圖1激勵雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器22。
對照圖8所述的用于開關(guān)狀況識別的裝置同樣地適用于對單相和/或多相線路保護(hù)開關(guān)的監(jiān)視。
圖9示出一個三相線路保護(hù)開關(guān)和一個無接觸開關(guān)狀況識別裝置間的空間分配。圖中示出一個共同的機(jī)殼300，該機(jī)殼由用于各相L1、L2、L3的并列的分機(jī)殼301、302、303構(gòu)成，其中具有一共同的開關(guān)手柄310。與圖2和圖3所示相符的識別模件作為單獨(dú)的機(jī)殼由側(cè)面法蘭連接并且在開關(guān)手柄310的延長位置有三個作為光開關(guān)狀況顯示器的二極管401至403。
三個開關(guān)極的某些開關(guān)狀況，即“通/斷”及“過流斷路”通過共同的開關(guān)手柄及脫扣軸相互機(jī)械耦合并且由磁場傳感器進(jìn)行監(jiān)視，而單相或多相的“短路脫扣”由帶有后置的低頻放大器135的聲音傳感器130，盡管聲音事件與傳感器間的距離不同，進(jìn)行檢測。
采用對照圖6至9所述的裝置這時就可以對多相線路保護(hù)開關(guān)進(jìn)行可靠的對某有關(guān)開關(guān)的短路的判別。
在用多個作為配電開關(guān)安裝在一個配電柜內(nèi)的線路保護(hù)開關(guān)配電時的有益的方案是，用一個或多個聲音傳感器進(jìn)行短路檢測并因而減少傳感器的花費(fèi)。對此的前提是，每個被監(jiān)視的開關(guān)器在脫扣過程中向總監(jiān)視單元發(fā)出一個不遲時的信號。尤其是為開關(guān)器通過一條數(shù)據(jù)總線與一監(jiān)控裝置聯(lián)通時，就是這種情況。
圖10示出配電柜500的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中安裝的各個開關(guān)器100、100′，......將通過帶有配屬的總線耦合裝置1010的數(shù)據(jù)總線1000將其開關(guān)狀況，如通/斷和/或脫扣通報(bào)給作為監(jiān)視裝置的控制器600，并且該控制器一旦在配電柜500內(nèi)產(chǎn)生特征化的聲音信號，還附加由例如兩個聲音傳感器130及130′獲得信號。
就聲平和聲音信號的時間特性通過電子信號處理對聲音信號的選擇的意義在于區(qū)分換向噪聲與底座噪聲和干擾噪聲。這樣就可以實(shí)現(xiàn)聲音傳感器130及130′以充分的幾率僅對換向噪聲作出反應(yīng)，該換向噪聲是由短路斷路引起的并且例如具有5至10毫秒的時間。
開關(guān)狀況信號和聲音信號通過數(shù)據(jù)總線1000都被不遲時地傳遞給控制器600，并且控制器600通過時間窗判定，是否兩個信號來自同一事件，即來自短路斷路或相互無關(guān)地產(chǎn)生的。時間窗為此由控制器600首先接收的信號激活并且在預(yù)定時間T后又重新關(guān)閉。如果控制器600在時間窗內(nèi)也接收到其它信號，則根據(jù)脫扣信號和聲音信號的時間重合判定為短路斷路。
根據(jù)發(fā)送信號的開關(guān)的地址，例如圖10中的開關(guān)x，將短路事件分派給該開關(guān)，因而可以實(shí)現(xiàn)對配電柜500內(nèi)的每個單獨(dú)的配電開關(guān)的開關(guān)狀況“短路脫扣”的識別。
圖11示出一個脫扣事件和一個聲音事件的由控制器600通過數(shù)據(jù)總線接收到的信號的信號順序如果第二個信號落入由第一個信號觸發(fā)的時間窗內(nèi)，則控制器600將此判定為短路脫扣并將此與發(fā)送信號的開關(guān)器，例如開關(guān)器x的地址結(jié)合在一起。如果第二個信號落在由第一個信號，確切地說，由開關(guān)y觸發(fā)的時間窗以外，則控制器600將此脫扣信號不判定為短路脫扣，而判定為發(fā)送信號的開關(guān)y的過流斷路。在此種情況時控制器600將聲音信號判定為干擾信號并將其消除。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電開關(guān)器，具有至少一個移動觸頭和在機(jī)殼內(nèi)配屬的驅(qū)動裝置，并具有用于無接觸識別開關(guān)狀況的器件，其特征在于備有用于識別開關(guān)狀況的磁場傳感器(10、20、30、40)，該傳感器設(shè)置在機(jī)殼(100)內(nèi)和/或機(jī)殼外的相宜的位置并對與某開關(guān)狀況相關(guān)的磁場值進(jìn)行檢測。
2.按照權(quán)利要求1所述的開關(guān)器，其特征在于用于識別通/斷開關(guān)狀況、過流斷路和觸點(diǎn)熔結(jié)的傳感器(10、30、40)對永久磁鐵的取決于位置的磁場進(jìn)行測量。
3.按照權(quán)利要求1所述的開關(guān)器，其特征在于用于識別短路脫扣的傳感器(20)對開關(guān)器內(nèi)流動的電流的磁場進(jìn)行測量。
4.按照權(quán)利要求2所述的開關(guān)器，其特征在于采用靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)傳感器(10)對通/斷開關(guān)位置進(jìn)行檢測。
5.按照權(quán)利要求2所述的開關(guān)器，其特征在于采用靜態(tài)微分霍爾效應(yīng)傳感器(30)進(jìn)行過流斷路檢測。
6.按照權(quán)利要求5所述的開關(guān)器，其特征在于為傳感器(30)配置用于實(shí)現(xiàn)“電子存儲”的存儲器件。
7.按照權(quán)利要求2所述的開關(guān)器，其中移動觸頭設(shè)置在圍繞旋轉(zhuǎn)軸擺動的觸頭支承件上，其特征在于作為磁場傳感器的霍爾效應(yīng)傳感器(40)用于傳感檢測觸頭支承件(103)旋轉(zhuǎn)軸的位置。
8.按照權(quán)利要求7所述的開關(guān)器，其特征在于通過傳感器(10)的信號“開關(guān)位置”和傳感器(40)的“觸點(diǎn)軸”的邏輯連接實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)熔結(jié)的檢測。
9.按照權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的開關(guān)器，其特征在于被監(jiān)視的開關(guān)器機(jī)械器件產(chǎn)生由傳感器(10、30、40)測量的磁場與永久磁鐵的位置相關(guān)性。
10.按照權(quán)利要求9所述的開關(guān)器，具有一作為傳動機(jī)械結(jié)構(gòu)件的傳動弓形件，其特征在于被監(jiān)視的開關(guān)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)件，例如傳動弓形件(105)由鐵磁材料構(gòu)成。
11.按照權(quán)利要求9所述的開關(guān)器，具有作為傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)件的一個觸點(diǎn)軸和一個棘爪式杠桿，其特征在于被監(jiān)視的開關(guān)器機(jī)械結(jié)構(gòu)件，例如觸點(diǎn)軸(116)和棘爪式杠桿(115)支承一個鐵磁材料件。
12.按照權(quán)利要求11所述的開關(guān)器，其特征在于鐵磁材料件是鐵棒式鐵空心柱并且其長度約為4mm和其厚度約為4mm。
13.按照權(quán)利要求3所述的開關(guān)器，其特征在于備有一舌簧式觸頭(20)用于對短路脫扣的檢測。
14.按照權(quán)利要求13所述的開關(guān)器，其特征在于為舌簧式觸頭(20)配置用于實(shí)現(xiàn)“電子存儲”的存儲器件。
15.按照權(quán)利要求14所述的開關(guān)器，其特征在于用鐵磁屏蔽進(jìn)行對舌簧式觸頭(20)防止外部干擾磁場的屏蔽。
16.按照權(quán)利要求1所述的開關(guān)器，其特征在于另外備有一個用于檢測換向噪聲的聲音傳感器(130)，其信號將與過流斷路信號一起被分析判斷，以便進(jìn)行短路檢測。
17.按照權(quán)利要求1所述的開關(guān)器，其特征在于由聲音傳感器(130)檢測到的用于一聲音事件的信號和由微分霍爾效應(yīng)探頭產(chǎn)生的用于過流斷路的信號通過時間級(141、142)被傳遞到“與”門元件(150)并且當(dāng)兩個信號時間重合時將顯示短路事件。
18.按照權(quán)利要求16所述的開關(guān)器，其特征在于聲音傳感器(130)是一個電容微音器或一個壓電微音器，該微音器設(shè)置在機(jī)殼(100)外。
19.按照權(quán)利要求18所述的開關(guān)器，其特征在于聲音傳感器(130)安裝在開關(guān)狀況識別器件的自己的機(jī)殼(400)內(nèi)，該機(jī)殼(400)接在線路保護(hù)開關(guān)的機(jī)殼(300)上。
20.一種帶有多個按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)器的裝置，具有如下特征-采用傳感器(10、30)進(jìn)行開關(guān)器的通/斷狀況和脫扣狀況，尤其是過流斷路或短路脫扣的識別，-開關(guān)器通過一條數(shù)據(jù)總線與監(jiān)視裝置(控制器)連接在一起并不遲時地向監(jiān)視裝置通報(bào)脫扣狀況的出現(xiàn)，-作為配電開關(guān)的開關(guān)器安裝在一個共同的配電柜中，-通過一個或多個固定安裝在配電柜內(nèi)的相宜測量位置上的聲音傳感器進(jìn)行對配電開關(guān)的短路檢測，-可以根據(jù)聲平和時間特性進(jìn)行選擇，對作為可能的短路事件的聲音事件進(jìn)行檢測并且該聲音事件作為電信號通過數(shù)據(jù)總線被不遲時地通報(bào)給監(jiān)視裝置，-如果脫扣信號不是在預(yù)定的時間窗內(nèi)到達(dá)，則監(jiān)視裝置將把聲音信號消除，-如果聲音信號和脫扣信號在預(yù)定的時間窗內(nèi)到達(dá)，則監(jiān)視裝置將確定短路脫扣并將短路脫扣分派給那個發(fā)送脫扣信號的配電開關(guān)。
21.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)器，其特征在于多相設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種開關(guān)器可以具有用于對開關(guān)狀況進(jìn)行無接觸識別的器件。按照本發(fā)明備有用于識別開關(guān)狀況的磁場傳感器，這些傳感器設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)部和/或外部的相宜位置上。對取決于位置的磁場進(jìn)行測量，以便專門識別通/斷狀況以及識別過流斷路和觸點(diǎn)熔結(jié)。與此相反，為識別短路脫扣檢測電流磁場。為此一方面考慮采用微分霍爾效應(yīng)傳感器(10、30、40)并且另一方面考慮采用舌簧式觸頭(20)。根據(jù)基本專利的相宜的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，備有用于檢測換向噪聲的聲音傳感器(130)，其信號與過流斷路的信號一起進(jìn)行短路檢測的分析評價(jià)。
文檔編號H01H71/50GK1157667SQ95195048
公開日1997年8月20日 申請日期1995年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月26日
發(fā)明者弗里茨·波爾, 威爾弗里德·賈納 申請人:西門子公司