DE3433322A1

DE3433322A1 - Method of investigating the contact behaviour of heavy-duty contacts

Info

Publication number: DE3433322A1
Application number: DE19843433322
Authority: DE
Inventors: Alexander Bleibtreu; Reinhard Dipl.-Ing. 8400 Regensburg Schmid
Original assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK GMBH & CO KG; Maschinenfabrik Reinhausen Gebr Scheubeck & Co Kg 8400 Regensburg GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1986-03-20

Abstract

A method of investigating the contact behaviour of heavy-duty contacts of a current path loaded with continuous alternating current. The alternating current flowing in the current path is at the same time superimposed with a direct current which is formed from half-waves of the same frequency and the effective value of which is a fraction of the effective value of the alternating current. Then the voltage drops at in each case two measuring points lying as close as possible to the actual contact point and at two further measuring points lying anywhere in the current path outside the contact point are measured by means of measuring electronics. The measuring electronics eliminate any interfering alternating quantities by means of corresponding filters and, from the measured voltage drops, uses only the likewise filter-smoothed effective value of the direct current for determining the contact resistance and the power loss created in the contact resistance.

Description

Verfahren zur Untersuchung des Kontaktverhaltens wonProcedure for the investigation of the contact behavior won

Starkstromkontakten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung des Kontaktverhaltens von mit Dauerwechselstrom belasteten Starkstromkontakten eines Strompfades.Heavy current contacts The invention relates to a method for Investigation of the contact behavior of heavy current contacts loaded with continuous alternating current of a current path.

Im internationalen Vorschriftenwerk wird, um die Betriebstüchtigkeit von Starkstromkontakten unter Ö1 oder in Luft nachzuweisen, u.a. eine Messung der Beharrungsübertemperatur vorgeschrieben. Diese Messung trägt den Vorgängen von Fremdschichtbildung und Frittung an den Kontaktstellen nur sehr oberflächlich Rechnung. Die Übertemperatur gibt durch die vorgegebene Ungenauigkeit der Temperaturmessung nur ein vages Abbild des Zustandes der Kontaktstelle. Denn es ist z.B. der Abstand der Meßaufnehmer zu den stromführenden Mikrokontaktstellen entsprechend den konstruktiv unterschiedlichen Anordnungen verschieden, und auch der Einfluß der umströmung bzw. der Luftzirkulation auf die Meßaufnehmer bleibt unberücksichtigt. Ein exaktes Abbild des Kontaktzustandes vermittelt nur die Messung des Verlaufs von Kontaktwiderstand RK und der in diesem durch den eingeprägten Laststrom erzeugten Verlustleistung PVK.The international set of regulations is about the operational reliability of heavy current contacts under Ö1 or in air, including a measurement of the Steady-state excess temperature prescribed. This measurement contributes to the processes of foreign layer formation and frying at the contact points only very superficial bill. The overtemperature gives only a vague image due to the given inaccuracy of the temperature measurement the condition of the contact point. Because it is e.g. the distance between the sensors the current-carrying microcontact points according to the structurally different ones Arrangements different, and also the influence of the flow or the air circulation on the measuring sensor is not taken into account. An exact image of the contact status mediates only the measurement of the course of contact resistance RK and that in this Power loss PVK generated by the impressed load current.

An sich ließen sich Kontaktwiderstand RK und die Verlustleistung PVK im Kontaktwiderstand einer beliebigen Kontaktanordnung durch Messung der zugehörigen Spannungsabfälle ermitteln. Gemäß Figur besteht eine beliebige Kontaktanordnung z.B. aus einem feststehenden Kontakt 1, einem weiteren feststehenden Kontakt 2 sowie aus zwei parallelen Brückenkontakten 3 und 4. Zu beiden Seiten jeder einzelnen Kontaktstelle sind zwei Meßpunkte 13, 31 bzw. 14, 41 bzw.In itself, contact resistance RK and power loss PVK in the contact resistance of any contact arrangement by measuring the associated Determine voltage drops. According to the figure, there is any contact arrangement e.g. from a fixed contact 1, another fixed contact 2 and from two parallel bridge contacts 3 and 4. On both sides of each individual contact point are two measuring points 13, 31 or 14, 41 or

23, 32 bzw. 24, 42 angebracht. Durch Messen der einzelnen Spannungsabfälle U1, U2,..., U6 könnten Stromaufteilung im Kontaktsystem, Kqntaktwiderstand und Verlustleistung in den Kontaktwiderständen ohne Schwierigkeiten ermittelt werden, wobei die Bahnwiderstände als Shunt dienen. Die Spannungsabfälle U5, U würden hierbei Auskunft über die-Stromaufteilung, das jeweilige Verhältnis U1/U5 bzw.23, 32 or 24, 42 attached. By measuring the individual voltage drops U1, U2, ..., U6 could be current distribution in the contact system, contact resistance and power loss in the contact resistances can be determined without difficulty, the track resistances serve as a shunt. The voltage drops U5, U would provide information about the current distribution, the respective ratio U1 / U5 or

U2/U6 bzw. U3/U5 bzw. U4/U6 über die eigentlichen Kontaktwiderstände und schlielich das jeweilige Produkt Ulx U5 bzw. U2 x U6 bzw. U3 x U5 bzw. U4 x U6 Auskunft über die zugehörigen Verlustleistungen geben.U2 / U6 or U3 / U5 or U4 / U6 via the actual contact resistances and finally the respective product Ulx U5 or U2 x U6 or U3 x U5 or U4 x U6 provide information about the associated power losses.

Leider ist nun die Messung von U1 bis U6 als vom eingeprägten Laststrom abhängige Größen bei Starkstromkontakten nicht möglich, da in den durch die Konstruktion vorgegebenen großen Schleifen der Spannungsabgriffe durch den Laststrom eine Störspannung induziert wird, deren Amplitude, abhängig von den Einstreuverhältnissen, bis zum Mehrfachen der Amplitude der Meßgröße betragen kann. Die Einstreuung von benachbarten Strombahnen in die durch die Abgriffe gebildete Schleife ist zudem, z.B. bei Wählern von Stufenschaltern, noch von der Stellung von Vor- und Feinwähler abhängig. Eine weitere Störgröße stellt das Industrienetz, in dem sich die Versuchsaufbauten zur Untersuchung der Starkstromkontaktstellen befinden, dar. Die in diesen Netzen häufig vorkommende Verzerrung der Halbwelle führt durch das veränderte di/dt zu starken Einstreuungen und stellt besonders bei automatischer Aufzeichnung des Kontaktwiderstandes bzw. der Verlustleistung eine gravierende Störgröße dar.Unfortunately, the measurement from U1 to U6 is now considered to be the load current dependent sizes are not possible for heavy current contacts, as they are due to the construction given large loops of the voltage taps caused by the load current an interference voltage is induced, the amplitude of which, depending on the scattering conditions, up to May be multiples of the amplitude of the measured variable. The scattering of neighboring There is also current paths in the loop formed by the taps, e.g. in the case of voters of multiple switches, still dependent on the position of the preselector and fine selector. One Another disturbance is the industrial network in which the test setups are located Investigation of the high-voltage contact points are located. Which are common in these networks Occurring distortion of the half-wave leads to strong due to the changed di / dt Interferences and especially with automatic recording of the contact resistance or the power loss is a serious disturbance.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Untersuchung des Kontaktverhaltens von mit Dauerwechselstrom belasteten Starkstromkontakten eines Strompfades anzugeben, welches die obengenannten Schwierigkeiten umgeht.The object of the invention is to provide a method for examining contact behavior of heavy current contacts of a current path loaded with continuous alternating current, which avoids the above difficulties.

Diese Aufgabe wird bei dem obengenannten Verfahren erfindungsgemäß durc.h die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Mittel gelöst.This object is achieved according to the invention in the above-mentioned method durc.h solved the means mentioned in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß ein Gleichstrom, der dem über die Kontaktanordnung fließenden Wechselstrom überlagert wird, völlig unabhängig von Einstreuungen und Verzerrungen der Halbwelle des durch die Kontakte fließenden Laststroms ist. Der überlagerte Gleichstrom braucht hierbei nur einen Bruchteil des Effektivwerts des Wechselstroms zu betragen. Zweckmäßig liegt er in der Größenordnung von 2 - 5 °Ó des Effektivwertes des Wechselstromes. Die als Beispiel betrachteten Spannungsabfälle U1 bis U6 werden damit zu Gleichspannungen, eingestreute 16 2/3 Hz-Signale oder z.B. 50 Hz-Signale oder Signale von Oberwellen können problemlos durch die in der heutigen Elektronik zur Verfügung stehenden Techniken ausgefiltert werden. Die zu erfassenden Gleichspannungen liegen um den Faktor 20 bis 50 unter den Wechselspannungsabfällen der Kontaktanordnung. Dies stellt für die heutige Gleichspannungs-Verstärkertechnik kein Problem dar. Die durch einen konstanten Gleichstrom erzeugten Spannungsabfälle können zur Bestimmung der Kontaktwiderstände und der zugehörigen Verlustleistungen weiterverarbeitet werden und geben, wenn sich Gleich- und Wechselstrom identisch auf Strompfade eines Kontaktsystems aufteilen, ein genaues Abbild des Kontaktwiderstandes und der vom eingeprägten Wechselstrom in den Kontaktstellen erzeugten Verlustleistung. Die Stromaufteilung von Gleich- und Wechselstrom kann aber für die in Industrie-Schaltgeräten und speziell in Wählern von Stufenschaltern und in Umstellern eingesetzten Kontaktsysteme als identisch angesehen werden, da - wie hinreichend bekannt ist - der durch das Fremdschichtverhalten beeinflußte Kontaktwiderstand die Stromaufteilung auf mehrere parallele Pfade bestimmt. Dieser Kontaktwider- stand überwiegt zusammen mit dem ohmschen Widerstand der Kontaktbahnen den induktiven Widerstand der Kontaktbahnen bei weitem; Bei Kontaktsystemen mit großer räumlicher Ausdehnung, bei denen häufig eine Vielzahl von Kontaktbahnen parallelgeschaltet sind, muß der Einfluß des Skinneffekts auf die Verteilung des Wechselstroms berücksichtigt werden. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß der Gleichstrom aus Halbwellen gebildet wird, die der Frequenz des Laststromes entsprechen. Somit hat der pulsierende Gleichstrom im Prüfling ein der Halbwelle des Laststromes entsprechendes di/dt,'d.h. er verteilt sich exakt wie der Laststrom. In der Meßelektronik wird nur der durch geeignete Filter geglättete Effektivwert des Gleichstoms ausgewertet, eingestreute Wechselgrößen werden durch die Filter eliminiert. Selbstverständlich kann, um Polaritätseffekte auszuschließen und um den Einfluß von Thermospannungen an den Meßabgriffen auszuschließen, die Flußrichtung des überlagerten Gleichstroms geändert werden.The invention is based on the knowledge that a direct current, which is superimposed on the alternating current flowing through the contact arrangement, completely regardless of interferences and distortions of the half-wave of the through the contacts flowing load current. The superimposed direct current only needs one Fraction of the rms value of the alternating current. It is conveniently located in of the order of magnitude of 2 - 5 ° Ó of the effective value of the alternating current. The one as an example Observed voltage drops U1 to U6 are thus interspersed with DC voltages 16 2/3 Hz signals or e.g. 50 Hz signals or signals from harmonics can be used without any problems filtered out by the techniques available in today's electronics will. The DC voltages to be recorded are 20 to 50 times below the alternating voltage drops of the contact arrangement. This represents for today's DC amplifier technology is not a problem. The voltage drops generated by a constant direct current can be used to determine the contact resistance and the associated power loss are processed further and give when direct and alternating currents are identical split up into the current paths of a contact system, an exact replica of the contact resistance and the power loss generated by the impressed alternating current in the contact points. The current division of direct and alternating current can be used for industrial switchgear and especially in tap changer selectors and contact systems used in tap changers be regarded as identical, since - as is well known - the one created by the Contact resistance influenced the distribution of currents among several parallel paths are determined. This contact refusal stood together predominantly with the ohmic resistance of the contact tracks the inductive resistance of the contact tracks by far; For contact systems with large spatial expansion, where frequently a plurality of contact paths are connected in parallel, the influence of the skin effect must on the distribution of the alternating current must be taken into account. This is the easiest to do in that the direct current is formed from half waves that correspond to the frequency of the Load current correspond. Thus, the pulsating direct current in the test object has one of the Half-wave of the load current corresponding di / dt, 'i.e. it is distributed exactly as the load current. In the measuring electronics only the filter that is smoothed by a suitable filter is used The effective value of the direct current is evaluated, interspersed alternating variables are determined by the filters eliminated. Of course, this can be done to rule out polarity effects and in order to exclude the influence of thermal voltages on the measuring taps, the The direction of flow of the superimposed direct current can be changed.

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Claims

Claims 1. Method for investigating the contact behavior of heavy current contacts of a current path loaded with continuous alternating current, thereby characterized in that the alternating current flowing in the current path consists of half-waves Direct current formed at the same frequency, the rms value of which is a fraction of the RMS value of the alternating current is superimposed, with the ratio is kept constant from alternating current to direct current by means of a regulator, and that on two measuring points as close as possible to the actual contact point and at any two others in the current path outside of the contact point Measuring points, the voltage drops are measured by means of measuring electronics, with the measuring electronics possibly interspersed alternating quantities through appropriate filters eliminated, and from the voltage drops only those also smoothed by filters RMS value of the direct current to determine the contact resistance and the im Contact resistance generated power loss recovered.

2. The method according to claim 1, characterized in that the effective value of the direct current is about 2 to 5 Dó of the effective value of the alternating current.