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Ermittlung der Restlebensdauer von einem Schaltgerät

IP.com Disclosure Number: IPCOM000205255D
Original Publication Date: 2011-Mar-22
Included in the Prior Art Database: 2011-Mar-22
Document File: 3 page(s) / 265K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Lebensdauer elektrischer Schaltgeräte ist durch einen Geräteverschleiß bestimmt, der äußerlich nicht sichtbar ist. Der Verschleiß tritt durch unterschiedliche Ereignisse ein und führt auch zu unterschiedlichen Wirkungen. Beim betriebsmäßigen Schalten werden hauptsächlich die Kontakte abgenutzt und die beweglichen Litzen werden mechanisch, teilweise bis zum Dauerbruch, beansprucht. Bei einem Leitungsschutzschalter (LS) werden üblicherweise 20.000 Betätigungen angegeben. Bei einer Abschaltung im Überlastfall, d.h. bei einem Kurzschluss im Lastkreis, werden die Kontakte abgeschmolzen. Zum Teil werden auch Kunststoffteile thermisch zersetzt. Dies ist in einigen Fällen beabsichtigt, um eine bessere Lichtbogenlöschung zu realisieren. Ruß und geschmolzene Metallpartikel verteilen sich im Schaltgerät und setzen sich hauptsächlich im Schaltkammerbereich ab. Der Leitungsschutzschalter muss gemäß bestehenden Normen mindestens so dimensioniert sein, dass je nach Kurzschlussstrom bei verschiedenen Strömen zwischen zwei und neun Kurzschlussabschaltungen durchgeführt werden können. Im Bereich der Leitungsschutzschalter existieren bislang keine Lösungen.

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Ermittlung der Restlebensdauer von einem Schaltgerät

Idee: Stefan Höhe, DE-Regensburg; Armin Strahl, DE-Regensburg; Thomas Rieger, DE- Regensburg

Die Lebensdauer elektrischer Schaltgeräte ist durch einen Geräteverschleiß bestimmt, der äußerlich nicht sichtbar ist. Der Verschleiß tritt durch unterschiedliche Ereignisse ein und führt auch zu unterschiedlichen Wirkungen. Beim betriebsmäßigen Schalten werden hauptsächlich die Kontakte abgenutzt und die beweglichen Litzen werden mechanisch, teilweise bis zum Dauerbruch, beansprucht. Bei einem Leitungsschutzschalter (LS) werden üblicherweise 20.000 Betätigungen angegeben. Bei einer Abschaltung im Überlastfall, d.h. bei einem Kurzschluss im Lastkreis, werden die Kontakte abgeschmolzen. Zum Teil werden auch Kunststoffteile thermisch zersetzt. Dies ist in einigen Fällen beabsichtigt, um eine bessere Lichtbogenlöschung zu realisieren. Ruß und geschmolzene Metallpartikel verteilen sich im Schaltgerät und setzen sich hauptsächlich im Schaltkammerbereich ab. Der Leitungsschutzschalter muss gemäß bestehenden Normen mindestens so dimensioniert sein, dass je nach Kurzschlussstrom bei verschiedenen Strömen zwischen zwei und neun Kurzschlussabschaltungen durchgeführt werden können. Im Bereich der Leitungsschutzschalter existieren bislang keine Lösungen.

Bei Hochspannungsschaltern ist ein Überwachungssystem bekannt, dessen Aufgabe die Messung des Kontaktabbrandes mit Hilfe eines Nebenstrompfades und einer Widerstandsmessung ist. Hierbei wird bei Trennung der Kontakte die Zeitdifferenz zwischen Trennung des Hauptstrompfades und des Nebenstrompfades eine Überlappungszeit gemessen. Aus dieser Überlappungszeit wird der Kontaktabbrand des Hauptstrompfades ermittelt. Je größer die Überlappungszeit wird desto mehr Kontaktabbrand hat beim Hauptstrompfad stattgefunden.

Für eine existierende Bestimmung und Anzeige des Kontaktabrandes an einem Hochleistungsschalter wird die Referenzzeitdauer zum Schließen der Kontakte im Neuzustand gemessen. Im Betrieb wird die Zeitdauer ebenfalls gemessen. Durch einen Abbrand der Kontakte muss mehr Weg zurückgelegt werden. Dementsprechend erhöht sich die Zeitdauer. Hieraus wird dann indirekt der Kontaktabbrand berechnet und dem Benutzer angezeigt.

Für die Ermittlung der Restlebensdauer eines Schaltgerätes wird der Umstand genutzt, dass bei einem Schaltgerät (siehe Abbildung 1, Position 2) im Laufe seiner Lebensdauer der Widerstand im Hauptstrompfad (Position 4) steigt, beispielsweise durch abgebrannte Kontakte oder durch beschädigte Litzen. In einem e...