Title:
Bestimmung des Bewegungsprofils eines Ankers in einem Magneten
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten.





Inventors:
Lecheler, Stefan (12277, Berlin, DE)
Schäfer, Mario (14480, Potsdam, DE)
Application Number:
DE102016207915A
Publication Date:
11/09/2017
Filing Date:
05/09/2016
Assignee:
Siemens Aktiengesellschaft, 80333 (DE)
International Classes:
H01F7/18
Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten zum Überwachen der Tauchankerbewegung auf Veränderungen, wobei der Hubmagnet ein Elektromagnet ist, bei dem das magnetische Feld mittels einer elektrischen Spule erzeugbar ist, wobei eine Messeinheit mit der elektrischen Spule verbunden ist
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Betätigung des Hubmagneten der Stromverlauf mit der Zeit gemessen wird,
der gemessene Stromverlauf mit der Zeit auf die Lage eines ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) in Bezug auf den Zeitpunkt nach dem Betätigen des Hubmagneten und die Stromstärke hin untersucht wird, und
wobei die Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) dem Bewegungsende des Tauchankers zugeordnet wird.

2. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines ersten lokalen Maximums (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) des Stroms hin untersucht wird,
der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines zweiten lokalen Maximums (3, 3‘, 3‘‘, 3‘‘‘) des Stroms hin untersucht wird, und
der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) zwischen dem ersten lokalen Maximum (2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘) und dem zweiten lokalen Maximum (3, 3‘, 3‘‘, 3‘‘‘) hin untersucht wird, und
wobei die Lage de ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) dem Bewegungsende des Tauchankers zugeordnet wird.

3. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) mit einer Referenzlage (1) verglichen wird.

4. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerung der Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) hin zu längeren Zeiten nach dem Betätigen des Hubmagneten als eine Verlangsamung der Bewegung des Tauchankers im Vergleich zur Referenzlage (1) bewertet wird.

5. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerung der Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) hin zu größeren Stromstärken als eine Erhöhung von Reibungsverlusten im Vergleich zur Referenzlage (1) bewertet wird.

6. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzlage (1) des Umkehrpunktes durch eine Referenzmessung (A) festlegbar ist, und dass bei folgenden Betätigungen Hubmagneten die Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) bestimmt und mit der Referenzlage (1) des Umkehrpunktes verglichen wird.

7. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Lages des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) um eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit von der Referenzlage (1) des Umkehrpunktes abweicht, ein Fehlersignal von der Messeinheit generiert wird.

8. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten in einer Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

9. Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten in einer Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Messeinheit generierte Fehlersignal eine Warnmeldung und/oder Fehlermeldung an der Schaltanlage auslöst.

10. Schalter für Mittelspannung und/oder Hochspannung mit einem Hubmagneten und einem Tauchanker zum Auslösen einer Schaltbewegung, wobei eine Bestimmung des Bewegungsprofils des Tauchankers nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 erfolgt.

11. Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung mit einem Hubmagneten und einem Tauchanker zum Auslösen einer Schaltbewegung, wobei eine Bestimmung des Bewegungsprofils des Tauchankers nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 erfolgt.

12. Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanlage über eine Kommunikationseinheit verfügt, die mit der Messeinheit verbunden ist und die Kommunikationseinheit ausgebildet ist, die die Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) und/oder die Lage des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) im Verhältnis zur Referenzlage (1) des ersten Umkehrpunktes (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) und/oder das Fehlersignal an eine weitere Kommunikationseinheit zu übermitteln.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten.

Bei Hubmagneten, auch Linearmagnete genannt, verändert sich die interne mechanische Reibung zwischen Lager des Hubmagneten und Tauchanker, der auch als Tauchkern bezeichnet wird. Die Ursache für die Änderung der internen mechanischen Reibung basiert unter anderem auf mechanischem Verschleiß, Verschmutzungen im Lager und/oder äußeren Magnetfeldern. Infolge dieser Änderungen verändert sich der Bewegungsablauf des Tauchankers und damit die vom Hubmagneten mit dem Tauchanker bereitgestellte Kraft. Problematisch ist insbesondere wenn eine Erhöhung der internen mechanischen Reibung zu einer zeitlichen Verlängerung im Bewegungsablauf des Tauchankers und/oder zu einer Verringerung der vom Tauchanker bereitgestellten Kraft führt.

Im Stand der Technik erfolgt die Erkennung von Änderungen im Bewegungsablauf des Tauchankers üblicherweise durch zusätzliche Bewegungsaufnehmer und/oder Endkontakte.

Eine Auswerteeinheit überwacht dann die Zeitspanne vom Einschalten des Hubmagneten bis zum Erreichen der Endlage des Tauchankers und vergleicht dann den gemessenen Wert mit einer Sollwertvorgabe. Die Auswerteeinheit kann sodann eine Störmeldung generieren, wenn eine vordefinierte Abweichung von der Sollwertvorgabe erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine günstigere und zuverlässigere Methode zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten und/oder zur Erkennung der Erhöhung von mechanischer Reibung zwischen Lager und Tauchanker bereitzustellen, die insbesondere ohne zusätzliche Endkontakte oder Bewegungsaufnehmer auskommt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dem Schalter nach Anspruch 10 und der Schaltanlage gemäß Anspruch 11.

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten, also auch zum Zweck der Überwachung der Tauchankerbewegung auf Veränderungen, vorgeschlagen, wobei der Hubmagnet ein Elektromagnet ist, bei dem das magnetische Feld mittels einer elektrischen Spule erzeugbar ist, wobei eine Messeinheit mit der elektrischen Spule verbunden ist, wobei bei einer Betätigung des Hubmagneten der Stromverlauf mit der Zeit gemessen wird, der gemessene Stromverlauf mit der Zeit auf die Lage eines ersten Umkehrpunktes im Bezug auf den Zeitpunkt nach dem Betätigen des Hubmagneten und die Stromstärke hin untersucht wird, und wobei die Lage des ersten Umkehrpunktes im gemessenen Stromverlauf mit der Zeit dem Bewegungsende des Tauchankers zuordnet wird und/oder dieses beschreibt.

Bevorzugt wird auch ein Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten, wobei der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines ersten lokalen Maximums des Stroms hin untersucht wird, der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines zweiten lokalen Maximums des Stroms hin untersucht wird, und der gemessene Stromverlauf auf die Lage eines ersten Umkehrpunktes zwischen dem ersten lokalen Maximum und des zweiten lokalen Maximum hin untersucht wird, und wobei die Lage des ersten Umkehrpunktes dem Bewegungsende des Tauchankers zuordnet wird und/oder dieses beschreibt.

Auch wird bevorzugt, dass die Lage des ersten Umkehrpunktes mit einer Referenzlage verglichen wird.

Weiter wird bevorzugt, dass eine Verlagerung der Lage des ersten Umkehrpunktes hin zu längeren Zeiten nach dem Betätigen des Hubmagneten als eine Verlangsamung der Bewegung des Tauchankers im Vergleich zur Referenzlage bewertet wird.

Bevorzugt wird auch, dass eine Verlagerung der Lage des ersten Umkehrpunktes hin zu größeren Stromstärken als einer Erhöhung von Reibungsverlusten im Vergleich zur Referenzlage bewertet wird.

Auch wird bevorzugt, dass die Referenzlage des Umkehrpunktes durch eine Referenzmessung festlegbar ist, und dass bei folgenden Betätigungen des Hubmagneten die Lage des ersten Umkehrpunktes bestimmt und mit der Referenzlage des Umkehrpunktes verglichen wird.

Weiter wird bevorzugt, dass wenn die Lage des ersten Umkehrpunktes um eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit von der Referenzlage des Umkehrpunktes abweicht, ein Fehlersignal von der Messeinheit generiert wird.

Bevorzugt wird auch, dass das Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten in einer Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung angewendet wird.

Auch wird bevorzugt, dass das Verfahren zum Bestimmen des Bewegungsprofils eines Tauchankers in einem Hubmagneten in einer Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung verwendet wird und das von der Messeinheit generierte Fehlersignal eine Warnmeldung und/oder Fehlermeldung an der Schaltanlage auslöst.

Auch bevorzugt wird ein Schalter, insbesondere ein Vakuumschalter, für Mittelspannung und/oder Hochspannung mit einem Hubmagneten und einem Tauchanker zum Auslösen einer Schaltbewegung, wobei die Bestimmung des Bewegungsprofils des Tauchankers nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgt.

Weiter bevorzugt wird eine Schaltanlage für Mittelspannung und/oder Hochspannung mit einem Hubmagneten und einem Tauchanker zum Auslösen einer Schaltbewegung, wobei die Bestimmung des Bewegungsprofils des Tauchankers nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgt.

Weiter bevorzugt wird, dass die Schaltanlage über eine Kommunikationseinheit verfügt, die mit der Messeinheit verbunden ist und die Kommunikationseinheit ausgebildet ist, die Lage des ersten Umkehrpunktes und/oder des ersten Umkehrpunktes im Verhältnis zur Referenzlage des ersten Umkehrpunktes und/oder das Fehlersignal an eine weitere Kommunikationseinheit zu übermitteln.

Insbesondere wird auch bevorzugt, dass die weitere Kommunikationseinheit mit einer Leitstelle verbunden ist, die die Lage des ersten Umkehrpunktes und/oder die Lage des ersten Umkehrpunktes im Verhältnis zur Referenzlage des ersten Umkehrpunktes und/oder das Fehlersignal empfängt und eine entsprechende Warnmeldung generiert.

Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand einer Figur näher erläutert:

1: Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Stroms nach Betätigung des Hubmagneten.

Die 1 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms nach der Betätigung des Hubmagneten. In 1 ist die Amplitude A des Stroms gegen die Zeit t aufgetragen, wobei hier beispielsweise die Amplitude A in willkürlichen Einheiten und die Zeit t in ms dargestellt ist. Gezeigt sind vier Stromverläufe, wobei der Stromverlauf a einer Referenzmessung entspricht, und ein erstes lokales Maximum 2, einen ersten Umkehrpunkt 1, auch als Referenzlage oder Referenzlage des ersten Umkehrpunktes bezeichnet, und ein zweites lokales Maximum 3 aufweist.

Der Umkehrpunkt 1 markiert dabei das Bewegungsende des Tauchankers.

Der Stromverlauf b zeigt einen Stromverlauf bei einer erhöhten Reibung zwischen dem Lager des Hubmagneten und dem Tauchanker des Hubmagneten. Der Stromverlauf b weist im Vergleich zum Stromverlauf einen Umkehrpunkt 1‘ auf, der zeitlich hin zu einer längeren Zeit nach der Betätigung des Hubmagneten verschoben ist, und eine erhöhte Amplitude des Stroms im Umkehrpunkt 1‘ aufweist.

Der Stromverlauf c zeigt einen Stromverlauf, bei einer gegenüber dem Stromverlauf a und b erhöhten Reibung zwischen dem Lager des Hubmagneten und dem Tauchanker des Hubmagneten. Der Umkehrpunkt 1‘‘ ist gegenüber den Umkehrpunkten der Stromverläufe a und b zu einer längeren Zeit und zu einer höheren Amplitude der Stromstärke hin verschoben.

Der Stromverlauf d zeigt den Stromverlauf nach Betätigung des Hubmagneten mit einer stark erhöhten Reibung zwischen dem Lager des Hubmagneten und dem Tauchanker des Hubmagneten. Der Umkehrpunkt 1‘‘‘ des Stromverlaufes d ist deutlich hin zu längeren Zeiten und hin zu höheren Strömen verschoben.

Zu erkennen ist auch bei den Stromverläufen a, b, c und d, dass mit größer werdender Reibung zwischen dem Lager des Hubmagneten und dem Tauchanker des Hubmagneten das zweite Maximum 3, 3‘, 3‘‘, 3‘‘‘ zu längeren Zeiten hin verschoben ist.

Aus den Stromverläufen also wird eine Funktionsprüfung ermöglicht, die einen veränderten Bewegungsablauf des Tauchankers im Hubmagneten und/oder eine veränderte Reibung zwischen dem Lager des Hubmagneten und dem Tauchanker des Hubmagneten erkennt.