VORRICHTUNG ZUM ERFASSEN VON KONTAKTABBRAND IN SCHALTGERÄTEN

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Kontaktabbrand in Schaltgeräten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen von Kontaktabbrand an den Schaltkontakten in einem elektrischen Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Im elektrischen Schaltgerät bewirken die sich öffnenden und schließenden Schaltkontakte zum Schalten von Strömen Schaltlichtbögen zwischen den Schaltkontakten. Diese Schaltlichtbögen führen zu einem zunehmenden Kontaktabbrand an den Schaltkontakten und damit zu einem Verschleiß der Schaltkontakte. Da dieser Verschleiß das Schaltverhalten des Schaltgerätes beeinflusst, muss der Kontaktabbrand der Schaltkontakte überwacht werden.

[0003] Aus der EP 1 022 904 A1 ist bekannt, eine Kamera zur bildlichen Überwachung des Verschleißes der Schaltkontakte einzusetzen. Eine andere aus der EP 1 022 904 A1 bekannte Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes ist die numerische Überwachung mit Hilfe eines Schaltspielzählers oder die numerische Überwachung anhand der Aufsummierung der Abschaltströme.

[0004] Aus der DE 101 09 952 A1 ist eine Anordnung bekannt, mit der ein Störlichtbogen in einer elektrischen Schaltanlage mittels eines Lichtwellenleiters erkannt werden kann. Dazu wird das von einem auftretenden Störlichtbogen ausgehende Licht radial in den Lichtwellenleiter eingekoppelt und zu einem Detektor geführt. Anschließend wird in einer Störlichterfassungsschaltung anhand des eingekoppelten und detektierten Lichtes erkannt, ob ein Störlichtbogen aufgetreten ist.

[0005] Im Dokument DE 19 727 986 wird ebenso eine Vorrichtung zum Erfassen von Kontaktabbrand an Schallkontakten offenbart.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes von Schaltkontakten in elektrischen Schaltgeräten anzugeben.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei der Kontaktabbrand an zumindest einem sich öffnenden und schließenden Schaltkontaktpaar im Schaltgerät bewirkt wird, und die Vorrichtung wenigstens einen Lichtwellenleiter und wenigstens einen Detektor aufweist, wobei von zumindest einer Lichtquelle ausgehendes Licht in den wenigstens einen Lichtwellenleiter einkoppelbar und vom Lichtwellenleiter zu dem wenigstens einen Detektor führbar ist und der wenigstens eine Lichtwellenleiter in Bezug auf das zumindest eine Schaltkontaktpaar so angeordnet ist, dass eine von dem wenigstens einen Detektor gemessene Intensität des in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes mit einer ansteigenden Anzahl von durch den Kontaktabbrand erzeugten Kontaktabbrandpartikeln im elektrischen Schaltgerät abnimmt.

[0008] Mit zunehmender Zahl von Schaltvorgängen und damit mit zunehmender Zahl von wiederkehrenden Schaltlichtbögen kommt es infolge des dadurch bewirkten Kontaktabbrandes an den Schaltkontakten zu einer vermehrten Ansammlung von Kontaktabbrandpartikeln, und damit zu einem ansteigenden Grad an Verschmutzung im elektrischen Schaltgerät. Gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung wird nun dieser ansteigende Grad an Verschmutzung als Maß für die Beurteilung des Kontaktabbrandes und damit für die Überwachung des Verschleißes der Schaltkontakte des elektrischen Schaltgerätes herangezogen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Grad an Verschmutzung unter Zuhilfenahme des wenigstens einen Lichtwellenleiters und des wenigstens einen Detektors ermittelt. Das heißt, ein oder mehrere Lichtwellenleiter sind in Bezug auf den zumindest einen zu überwachenden Schaltkontakt so angeordnet, dass das von einer Lichtquelle ausgehende und in einen der Lichtwellenleiter eintretende Licht mit zunehmender Anzahl von Kontaktabbrandpartikeln und damit mit zunehmendem Grad an Verschmutzung immer stärker gedämpft wird. Das in den einen oder in die mehreren Lichtwellenleiter eintretende Licht wird vom Lichtwellenleiter zu einem oder auch zu mehreren Detektoren geführt. Dabei kann ein Lichtwellenleiter das eintretende Licht genau zu einem aber auch zu mehreren Detektoren führen. Andererseits kann das in mehrere Lichtwellenleiter, die gemeinsam dem zumindest einen Schaltkontakt zugeordnet sind, eintretende Licht auch nur zu genau einem Detektor geführt werden. In all diesen Fällen wird von dem wenigstens einen Detektor die Intensität des in den wenigsten einen Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes gemessen. Ausgehend von der gemessenen Intensität des in den Lichtwellenleiter eintretenden Lichtes im Sollzustand des Schaltgerätes, das heißt beispielsweise bei einem neuen Schaltgerät, kann dann durch wiederholtes Messen und Auswerten der Intensität des in den wenigstens einen Lichtwellenleiter eintretenden Lichtes der Kontaktabbrand und damit der Verschleiß des zumindest einen zugeordneten Schaltkontaktes überwacht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit eine kontaktlose Überwachung mit optoelektronischen Mitteln. Zudem erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Ermittlung des Kontaktabbrandes, ohne dass dazu das Schaltgerät selbst von seinem eigentlichen Betriebsort entfernt werden muss. Die notwendige Kalibrierung der gemessenen Intensität auf den Zustand der Schaltkontakte und damit auf den Grad des Verschleißes wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausführung des Schaltgerätes festgelegt und kann beispielsweise auf empirisch ermittelten Werten beruhen.

[0009] Vorzugsweise wird der, durch die sich öffnenden und schließenden Schaltkontakte bewirkte, Lichtbogen selbst als Lichtquelle für die erfindungsgemäße Vorrichtung herangezogen. Um auch unterschiedliche Lichtintensitäten verschiedener Schaltlichtbögen zu nutzen, ist dazu in geeigneter Weise eine rechnerische Normierung herbeizuführen. In diese Normierung sollten insbesondere auch mögliche Veränderungen der Lichtintensität des Lichtbogens, die mit zunehmendem Kontaktabbrand auftreten können, einfließen. Durch eine solche Normierung kann dann bei der Auswertung davon ausgegangen werden, dass die Intensität des vom Lichtbogen ausgehenden Lichtes nahezu konstant ist. Somit kann dann anhand der Messung der Intensität des vom Lichtbogen ausgehenden, durch die Kontaktabbrandpartikel zunehmend gedämpften und in den wenigstens einen Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes auf den Kontaktabbrand geschlossen und damit der Verschleiß der Schaltkontakte überwacht werden.

[0010] In einer weiteren Ausführung ist insbesondere eine Leuchtdiode als Lichtquelle vorgesehen, die zusammen mit dem wenigstens einen Lichtwellenleiter eine Lichtschranke ausbildet. Dabei muss die Lichtschranke in Bezug auf das zumindest eine Schaltkontaktpaar so angeordnet sein, dass das von der Leuchtdiode ausgehende und in den wenigstens einen Lichtwellenleiter eingekoppelte Licht durch die sich im Raum zwischen Leuchtdiode und Lichtwellenleiter befindlichen Kontaktabbrandpartikel gedämpft wird. Werden vorzugsweise handelsübliche Lichtschranken, die genau einen Lichtwellenleiter und eine Leuchtdiode umfassen, eingesetzt, kann der Verschleiß mit einfachsten Mitteln überwacht werden.

[0011] In einer weiteren Ausführung ist ein weiterer LichtweLlenleiter als Lichtquelle vorgesehen. Da ein Lichtwellenleiter an sich ein passives Element ist, ist natürlich zuerst in geeigneter Weise Licht von einem Leuchtmittel, wie zum Beispiel von einer Leuchtdiode, in diesen weiteren LichtwellenLeiter einzukoppeln. Wird das Licht von diesem weiteren Lichtwellenleiter so geführt, dass das Licht an einer seiner Stirnseiten austritt, kann diese Stirnseite für die erfindungsgemäße Vorrichtung als Lichtquelle angesehen werden, und zusammen mit dem ersten Lichtwellenleiter eine Lichtschranke bilden. Dadurch ist es möglich, alle für die vorliegende Erfindung notwendigen elektrischen Bauteile, wie Leuchtmittel oder auch Detektoren, außerhalb des eigentlichen Schaltgerätes anzuordnen.

[0012] In einer alternativen Ausführung wird das Licht von dem als Lichtquelle wirkenden weiteren Lichtwellenleiter so geführt, dass es über dessen Länge radial austritt. Aufgrund dieses ständigen Lichtaustritts wird die im Lichtwellenleiter verbleibende Intensität mit zunehmender Länge, das heißt mit zunehmender Entfernung vom Leuchtmittel, immer weiter abnehmen. Dadurch nimmt mit zunehmender Entfernung vom Leuchtmittel auch die Intensität des austretenden Lichtes immer weiter ab. Durch eine geeignete Anordnung des weiteren Lichtwellenleiters in Bezug auf das zu überwachende Schaltkontaktpaar besteht damit nun die Möglichkeit, eine örtliche Gewichtung bei der Erfassung des Kontaktabbrandes einzuführen.

[0013] In einer weiteren Ausführung ist zwischen Lichtquelle und dem wenigstens einen Lichtwellenleiter eine Platte vorgesehen, die für das von der Lichtquelle ausgehende Licht einen definierten Transmissionsgrad aufweist, und die in Bezug auf die Schaltkontakte so angeordnet ist, dass sich an der Platte Kontaktabbrandpartikel anlagern können. Mit zunehmendem Kontaktabbrand werden sich dann immer mehr Kontaktabbrandpartikel an der Platte anlagern und damit der Transmissionsgrad für das durch die Platte durchtretende Licht immer weiter abnehmen. Anhand der dadurch bewirkten Abnahme der Intensität des in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes kann dann wiederum auf den Grad des Kontaktabbrandes und damit auf den Verschleiß der Schaltkontakte geschlossen werden.

[0014] Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt zumindest ein Schaltkontaktpaar zu überwachen, das heißt ein aber auch mehrere Schaltkontaktpaare werden von einer gemeinsamen Anordnung aus wenigstens einem Lichtwellenleiter und wenigstens einem Detektor überwacht. Diese gemeinsame Anordnung erlaubt dann eine gemeinsame Aussage zu dem Kontaktabbrand an diesem zumindest einen Schaltkontaktpaar. In einer weiteren Ausführung kann insbesondere für jedes Schaltkontaktpaar eines mehrpoligen Schaltgerätes wenigstens ein Lichtwellenleiter vorgesehen sein. Somit kann der Grad des Abbrandes und damit der Verschleiß der einzelnen Schaltkontaktpaare separat überwacht werden.

[0015] Wird ein, der vom wenigstens einem Detektor gemessenen Lichtintensität entsprechendes, Signal an eine Auslöseeinheit für das elektrische Schaltgerät übermittelt, so kann das Schaltgerät von dieser Auslöseeinheit gesteuert werden. Unterschreitet die gemessene Lichtintensität infolge einer immer größer werdenden Anzahl von Kontaktabbrandpartikeln einen bestimmten Wert, wird die Auslöseeinheit erkennen, dass ein kritischer Grad an Verschleiß erreicht ist und ein weiteres Schalten des elektrischen Schaltgerätes unterbinden.

[0016] Wird die vom wenigstens einen Detektor gemessene Intensität über geeignete Mittel, beispielsweise drahtlos, zur weiteren Auswertung übertragen, so kann die Auswertung auch an einem von Schaltgerät weiter entfernten Ort ausgewertet und damit das Schaltgerät überwacht werden. Insbesondere kann damit dann der Zustand der Schaltkontakte auch während des Betriebes des Leistungsschalters ferngemeldet werden. Ein Verschleiß des Schaltkontaktes kann damit frühzeitig erkannt werden, womit dann eine vorbeugende Wartung ermöglicht wird.

[0017] Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Kontaktabbrand bei Niederspannungsleistungsschalter oder bei Schützen eingesetzt.

[0018] Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen derselben werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1

schematisch eine erste Ausführungsform mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle,

Fig.2

eine zweite Ausführungsform mit einem weiteren Lichtwellenleiter als Lichtquelle,

Fig.3

schematisch eine dritte Ausführungsform mit dem Lichtbogen als Lichtquelle,

Fig.4

schematisch eine vierte Ausführungsform mit einer Platte zwischen Lichtquelle und Lichtwellenleiter,

Fig.5

eine Lichtwellenleiteranordnung für mehrere Schaltkontaktpaare,

Fig.6

eine Anordnung von drei Lichtwellenleitern für drei Schaltkontaktpaare.

[0019] Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele weisen zur einfacheren Beschreibung der vorliegenden Erfindung immer nur genau eine Lichtquelle Q, einen Lichtwellenleiter LWL zum Einkoppeln des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes und einen Detektor D für ein Schaltkontaktpaar auf. In komplexeren Anordnungen werden anstelle des gezeigten einen Lichtwellenleiters LWL wenigstens ein Lichtwellen leiter und anstelle des einen Detektors D wenigstens ein Detektor für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen sein.

[0020] Figur 1-4 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines elektrischen Schaltgerätes S. Das Schaltgerät S weist einen ersten K1 und einen zweiten K1' Schaltkontakt auf. Einer der Schaltkontakte ist dabei in geeigneter Weise bewegbar, so dass bei entsprechender Ansteuerung die Kontakte aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. Mit dem aus den Schaltkantakten K1 und K1` bestehenden Schaltkontaktpaar lassen sich dann entsprechende Schaltströme schalten. Beim Öffnen und Schließen des Schaltkontaktpaares K1,K1' kommt es beim Schalten von hohen Strömen, so wie sie üblicherweise bei Niederspannungsleistungsschalter oder bei Schützen geschaltet werden, zu einem Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten K1 und K1'. Dieser Lichtbogen bewirkt mit steigender Anzahl an Schaltvorgängen einen zunehmenden Abbrand der Schaltkontakte K1 und K1' und damit einen zunehmenden Verschleiß des Schaltgerätes S. Ist der Abbrand zu groß kann das Schaltgerät S die zu schaltenden Ströme nicht mehr sicher schalten und muss ausgetauscht werden.

[0021] Verschiedene Methoden und Vorrichtungen zum Erkennen des Verschleißes sind bereits bekannt. Anhand von einigen Ausführungsbeispielen soll nun die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung, das heißt zum Erfassen von Kontaktabbrand beschrieben werden. Dazu sind, wie in Figur 1 gezeigt, ein Lichtwellenleiter LWL und eine Lichtquelle Q vorgesehen. Vorzugsweise ist diese Lichtquelle Q eine Leuchtdiode, die zusammen mit dem Lichtwellenleiter LWL eine handelsübliche Lichtschranke LS ausbildet. Das von der Lichtquelle Q ausgehende Licht wird je nach Art der Lichtquelle und deren Ansteuerung eine bestimmte Intensität aufweisen. Entsprechend der Anordnung von Lichtquelle Q und Lichtwellenleiter LWL wird ein bestimmter Teil des Lichtes in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelt und von diesem zu einem Detektor D geführt. Bei einem neuen Schaltgerät S wird dabei die vom Detektor D gemessene Intensität des in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelten Lichtes einen definierten Betrag, das heißt einen Sollwert, aufweisen. Mit zunehmendem Kontaktabbrand an den Schaltkontakten K1 und K1' wird die Anzahl der Kontaktabbrandpartikel im Gehäuse G des elektrischen Schaltgerätes S zunehmen. Gelangen diese Kontaktabbrandpartikel nun in den Bereich zwischen Lichtquelle Q und Lichtwellenleiter LWL, so wird das von der Lichtquelle Q ausgehende und in den Lichtwellenleiter LWL eintretende Licht durch diese Kontaktabbrandpartikel gedämpft. Das bedeutet, je mehr Kontaktabbrandpartikel innerhalb des Gehäuses G und damit im Bereich zwischen Lichtquelle Q und Lichtwellenleiter LWL vorhanden sind, desto geringer wird die vom Detektor D gemessene Intensität des in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelten Lichtes sein. Ist ein Zusammenhang zwischen Kontaktabbrand und der Anzahl der im Schaltgerät S befindlichen Kontaktabbrandpartikel einmal festgestellt, kann anhand der durch die Anzahl der Kontaktabbrandpartikel bewirkte Abnahme der Intensität des in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes der Verschleiß der Schaltkontakte K1 und K1' und damit der Verschleiß des Schaltgerätes S überwacht werden.

[0022] Figur 2 zeigt mehr detailliert, eine weitere Ausführungsform des elektrischen Schaltgerätes S mit den zwei Schaltkontakten K1 und K1'. Aufgrund der hier gezeigten Form der Schaltkontakte K1 und K1' wird es gerade in dem markierten Bereich zu einem vermehrten Kontaktabbrand und damit zu einer vermehrten Verschmutzung kommen. Soll diese lokal stärkere Verschmutzung bei der Erfassung des Kontaktabbrandes berücksichtigt werden, ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft. In der in Figur 2 gezeigten Ausführung umfasst daher die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Lichtwellenleiter LWL zum Einkoppeln von Licht und einen weiteren Lichtwellenleiter LWLQ, der als Lichtquelle ausgebildet ist. In der hier gezeigten Ausbildung wird Licht von einem Leuchtmittel Q an beiden Enden des weiteren Lichtwellenleiters LWLQ in diesen als Lichtquelle wirkenden weiteren Lichtwellenleiter eingekoppelt. Der weitere Lichtwellenleiter LWLQ ist dabei so ausgelegt, dass das darin geführte Licht über seine Länge radial austritt. Durch diesen permanenten Lichtaustritt wird die Intensität des radial aus dem weiteren Lichtwellenleiter LWLQ austretenden Lichtes mit zunehmender Entfernung von dem Leuchtmittel Q immer weiter abnehmen. Das bedeutet, dass bei der in Figur 2 gezeigten Anordnung im markierten Bereich aus dem weiteren Lichtwellenleiter LWLQ Licht mit der geringsten Intensität austreten wird. Da dieser, mit einer gestrichelten Linie umfasste Bereich aber auch der Bereich mit der größten Verschmutzung ist, wird das bereits mit verringerter Intensität radial aus dem weiteren Lichtwellenleiter LWLQ austretende Licht zudem noch stärker gedämpft als in anderen Bereichen. Somit wird dann auch das in den, beispielsweise parallel zu dem weiteren Lichtwellenleiter LWLQ angeordneten, Lichtwellenleiter LWL eintretende Licht im markierten Bereich immer eine geringere Intensität aufweisen als das Licht, das in den anderen Bereichen in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelt wird. Da für das in den. Lichtwellenleiter LWL eingekoppelte und zum Detektor D geführte Licht die Intensität über alle räumlich eingekoppelten Lichtanteile ermittelt wird, wird das aus dem markierten Bereich eintretende Licht mit einer anderen Gewichtung in die Ermittlung der Intensität und damit in die Beurteilung des Kontaktabbrandes eingehen als das Licht, das in anderen Bereichen eingekoppelt wird. Neben der in Figur 2 gezeigten Anordnung von Lichtwellenleiter LWL und weiterem Lichtwellenleiter LWLQ sind auch viele weitere Anordnungen vorstellbar und von der Erfindung mit umfasst. So ist auch eine Anordnung denkbar, bei der die Lichtwellenleiter LWL und LWLQ nicht mäanderförmig, sondern nur als einfache Schleife ausgebildet sind. Weiterhin ist denkbar, dass beide Lichtwellenleiter LWL und LWLQ so angeordnet sind, dass sich zwischen dem Lichtwellenleiter LWL und dem weiteren Lichtwellenleiter LWLQ das Schaltkontaktpaar K1, K1' befindet. Weiterhin können auch ohne weiteres, wie schon zuvor beschrieben, anstelle des einen Lichtwellenleiters LWL und des einen Detektors D auch in dieser Ausführung mehrere Lichtwellenleiter oder Detektoren zur Überwachung des einen Schaltkontaktpaares vorgesehen sein.

[0023] In der, in Figur 3, schematisch dargestellten dritten Ausführungsform ist der durch die sich öffnenden und schließenden Schaltkontakte K1 und K1' erzeugte Lichtbogen selbst die Lichtquelle Q. Dann sind zusätzlich nur ein Lichtwellenleiter LWL und ein Detektor D notwendig, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Kontaktabbrand zu erfassen, und damit den Verschleiß des Schaltgerätes S zu überwachen. Mit zunehmendem Abbrand wird zwischen Lichtbogen Q und Lichtwellenleiter LWL die Anzahl der durch den Abbrand erzeugten Kontaktabbrandpartikel zunehmen und damit das vom Lichtbogen Q ausgehende Licht bis zum Eintritt in den Lichtwellenleiter immer stärker gedämpft. Damit kann wiederum anhand der Intensität des in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelten und zum Detektor D geführten Lichtes indirekt der Verschleiß des Schaltgerätes überwacht werden. Eine sich möglicherweise im Laufe des Betriebes, das heißt mit zunehmender Anzahl an erfolgten Schaltvorgängen des Schaltgerätes, verändernde Intensität des vom Lichtbogen ausgehenden Lichtes muss empirisch ermittelt und bei der Überwachung in einer entsprechenden Normierung berücksichtigt werden.

[0024] Figur 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform, bei der wiederum der Lichtbogen die Lichtquelle Q ist. Hier ist zusätzlich zwischen Lichtbogen Q und Lichtwellenleiter LWL eine Platte P vorgesehen, an der sich die Kontaktabbrandpartikel ansammeln können. Das bedeutet, mit zunehmendem Abbrand werden sich immer mehr Kontaktabbrandpartikel an der Platte P anlagern, wodurch der Transmissionsgrad für das vom Lichtbogen zum Lichtwellenleiter transmittierte Licht immer geringer, das heißt immer stärker gedämpft wird. Damit kann wiederum anhand der Intensität des in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelten und zum Detektor D geführten Lichtes indirekt der Verschleiß des Schaltgerätes überwacht werden. Die in Figur 4 gezeigte Platte P kann auch ohne weiteres in Kombination mit einer der in Figur 1 oder 2 gezeigten Ausführungsformen verwendet werden. Auch könnte die Platte P selbst ein Fenster im Gehäuse sein, wobei das vom Lichtbogen ausgehende Licht über die Platte P zu einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Lichtwellenleiters LWL transmittiert und in diesen eingekoppelt wird. Neben den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind noch eine Vielzahl von weiteren Ausführungsformen oder Kombinationen an erfindungsgemäßen Vorrichtungen denkbar, solange das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung erfüllt ist, nämlich dass mit Hilfe der Kontaktabbrandpartikel indirekt der Kontaktabbrand der Schaltkontakte K1 und K1' und somit der Verschleiß der elektrischen Schaltgerätes S überwacht wird.

[0025] Bisher wurde die vorliegende Erfindung nur in Bezug auf ein elektrisches Schaltgerät S mit einem Schaltkontaktpaar K1,K1' beschrieben. Figur 5 zeigt beispielhaft eine mögliche Anordnung des Lichtwellenleiters LWL für ein mehrpoliges Schaltgerät mit drei Schaltkontaktpaaren. Der Lichtwellenleiter weist hier drei Schleifen auf, wobei jede der Schleifen einem Schaltkontaktpaar des Schaltgerätes zugeordnet ist. Nicht gezeigt sind hier die Lichtquellen. Diese können aber, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführt, entweder der Lichtbogen selbst oder eine zusätzliche Lichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode oder ein weiterer Lichtwellenleiter, sein. Somit kann für jedes der Schaltkontaktpaare die Intensität des von der jeweiligen Lichtquelle Q ausgehende und in den Lichtwellenleiter LWL eingekoppelte und von diesem weitergeleitete Licht vom Detektor D gemessen und anschließend an eine Auslöseeinheit A übermittelt werden. Diese Auslöseeinheit wird in Abhängigkeit von der gemessenen Intensität des Lichtes das elektrische Schaltgerät steuern. Unterschreitet die gemessene Lichtintensität infolge einer immer größer werdenden Anzahl von Kontaktabbrandpartikeln nur für eines der Schaltkontaktpaare einen bestimmten Wert, wird die Auslöseeinheit A erkennen, dass zumindest für dieses Schaltkontaktpaar ein kritischer Grad an Verschleiß erreicht ist und ein weiteres Schalten aller Schaltkontaktpaare des mehrpoligen elektrischen Schaltgerätes S unterbinden. Sollen die Schaltkontaktpaare eines mehrpoligen Schaltgerätes getrennt überwacht werden, kann so wie in Figur 6 gezeigt für jedes Schaltkontaktpaar ein eigener Lichtwellenleiter LWL1, LWL2 und LWL 3 sowie ein dazugehöriger Detektor D1,D2 und D3 vorgesehen sein. Werden die einzelnen Schaltkontaktpaare zeitlich versetzt verschaltet und steht diese zeitliche Information einem Detektor zur Verfügung, so können die drei Detektoren D1,D2 und D3, so wie in Figur 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet, durch einen einzigen Detektor D ersetzt werden. Die von den Detektoren D1, D2 und D3 oder dem Detektor D gemessenen Intensitäten können dann wieder an die Auslöseeinheit A übermittelt werden, und diese kann dann, wie bereits zuvor beschrieben, entsprechend reagieren.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Erfassen von Kontaktabbrand an Schaltkontakten (K1,K1') in einem elektrischen Schaltgerät (S), wobei der Kontaktabbrand an zumindest einem sich öffnenden und schließenden Schaltkontaktpaar (K1, K1') im Schaltgerät (S) bewirkt wird, mit wenigstens einem Lichtwellenleiter (LWL) und wenigstens einem Detektor (D), wobei von zumindest einer Lichtquelle (Q) ausgehendes Licht in den wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) einkoppelbar und vom Lichtwellenleiter (LWL) zu dem wenigstens einen Detektor (D) führbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Lichtwellenleiter (LWL) in Bezug auf das zumindest eine Schaltkontaktpaar (K1,K1') so angeordnet ist, dass eine von dem wenigstens einen Detektor (D) gemessene Intensität des in den wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) eingekoppelten Lichtes mit einer ansteigenden Anzahl von, durch den Kontaktabbrand erzeugter, Kontaktabbrandpartikel im elektrischen Schaltgerät (S) abnimmt .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtquelle (Q) der, von dem sich öffnenden und schließenden Schaltkontaktpaar (K1,K1') erzeugte Lichtbogen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtquelle (Q) wenigstens eine Leuchtdiode ist, die zusammen mit dem wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) eine Lichtschranke (LS) ausbildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Lichtquelle (Q) ein weiterer Lichtwellenleiter (LWLQ) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Licht aus dem weiteren Lichtwellenleiter (LWLQ) an einer seiner Stirnseiten austritt und diese Stirnseite zusammen mit dem wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) eine Lichtschranke (LS) ausbildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Licht aus dem weiteren Lichtwellenleiter (LWLQ) über seine Länge radial austritt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen Lichtquelle (Q) und dem wenigstens einen Lichtwellenleiter (LWL) eine Platte (P) angeordnet ist, die für das von der Lichtquelle (Q) ausgehende Licht einen Transmissionsgrad aufweist, und die in Bezug auf das zumindest eine Schaltkontaktpaar (K1,K1') so angeordnet ist, dass sich Kontaktabbrandpartikel an der Platte (P) anlagern, wobei der Transmissionsgrad mit ansteigender Anzahl von Kontaktabbrandpartikeln abnimmt.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
einem Schaltkontaktpaar eines mehrpoligen Schaltgerätes (S) ein Lichtwellenleiter (LWL1,LWL2,LWL3) zugeordnet ist, wobei der Lichtwellenleiter (LWL1,LWL2,LWL3) in Bezug auf das zugeordnete Schaltkontaktpaar so angeordnet ist, dass die von einem Detektor (D) gemessene Intensität des über den Lichtwellenleiter (LWL1,LWL 2,LWL3) eingekoppelten Lichtes ein Maß für den Kontaktabbrand für das zugeordnete Schaltkontaktpaar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Detektor (D) ein der gemessenen Intensität entsprechendes Signal an eine Auslöseeinheit (A) übermittelt und diese Auslöseeinheit (A) in Abhängigkeit von dem Signal das Schaltgerät (S) steuert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vom Detektor (D) gemessene Intensität über Mittel zur Kommunikation zur weiteren Auswertung übertragen wird.

11. Elektrisches Schaltgerät mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elektrische Schaltgerät (S) ein Niederspannungsleistungsschalter oder ein Schütz ist.

Claims

1. Apparatus for detection of contact erosion on switching contacts (K1, K1') in an electrical switching device (S), with the contact erosion occurring on at least one opening and closing switching contact pair (K1, K1') in the switching device (S), having a least one optical waveguide (LWL) and at least one detector (D), in which case light which emerges from at least one light source (Q) can be injected into the at least one optical waveguide (LWL), and can be passed from the optical waveguide (LWL) to the at least one detector (D),
characterized in that
the at least one optical waveguide (LWL) is arranged with respect to the at least one switching contact pair (K1, K1') such that the intensity, as measured by the at least one detector (D), of the light which is injected into the at least one optical waveguide (LWL) decreases with an increasing number of contact erosion particles, produced by contact erosion, in the electrical switching device (S).

2. Apparatus according to Claim 1,
characterized in that
the light source (Q) is the arc produced by the opening and closing switching contact pair (K1, K1').

3. Apparatus according to Claim 1 or 2,
characterized in that
the light source (Q) is at least one light-emitting diode, which, together with the at least one optical waveguide (LWL), forms a light barrier (LS).

4. Apparatus according to Claim 1 or 2,
characterized in that
the at least one light source (Q) is a further optical waveguide (LWLQ).

5. Apparatus according to Claim 4,
characterized in that
the light from the further optical waveguide (LWLQ) emerges at one of its end faces and, together with the at least one optical waveguide (LWL), this end face forms a light barrier (LS) .

6. Apparatus according to Claim 4,
characterized in that
the light from the further optical waveguide (LWLQ) emerges radially over its length.

7. Apparatus according to one of Claims 1 to 6,
characterized in that
a plate (P) is arranged between the light source (Q) and the at least one optical waveguide (LWL), which plate (P) has a radiant transmittance for the light emerging from the light source (Q) and is arranged with respect to the at least one switching contact pair (K1, K1') such that contact erosion particles accumulate on the plate (P), with the radiant transmittance decreasing as the number of contact erosion particles increases.

8. Apparatus according to one of the preceding Claims 1 to 7,
characterized in that
one switching contact pair in a multipole switching device (S) has an associated optical waveguide (LWL1, LWL2, LWL3), with the optical waveguide (LWL1, LWL2, LWL3) being arranged with respect to the associated switching contact pair such that the intensity, as measured by the detector (D), of the light injected via the optical waveguide (LWL1, LWL2, LWL3) is a measure of the contact erosion of the associated switching contact pair.

9. Apparatus according to one of Claims 1 to 8,
characterized in that
the detector (D) transmits a signal, which corresponds to the measured intensity, to a tripping unit (A), and this tripping unit (A) controls the switching device (S) as a function of the signal.

10. Apparatus according to one of Claims 1 to 9,
characterized in that
the intensity, as measured by the detector (D), is transmitted via means for communication for further evaluation.

11. Electrical switching device having an apparatus according to one of Claims 1 to 10,
characterized in that
the electrical switching device (S) is a low-voltage circuit breaker or a contactor.

Revendications

1. Dispositif de détection d'usure de contacts de commutation (K1, K1') dans un appareil de commutation électrique (S), l'usure de contacts concernant au moins une paire de contacts de commutation (K1, K1') s'ouvrant et se fermant dans l'appareil de commutation (S), ayant au moins une fibre optique (LWL) et ayant au moins un détecteur (D), une lumière partant d'au moins une source lumineuse (Q) pouvant être introduite dans la - au moins une - fibre optique (LWL) et pouvant être conduite par la fibre optique (LWL) au - au moins un - détecteur (D),
caractérisé par le fait que la - au moins une - fibre optique (LWL) est disposée de telle sorte par rapport à la - au moins une - paire de contacts de commutation (K1, K1') qu'une intensité, mesurée par le - au moins un - détecteur (D), de la lumière introduite dans la - au moins une - fibre optique (LWL) diminue lorsque le nombre de particules d'usure de contacts, produites par l'usure de contacts, dans l'appareil de commutation électrique (S) augmente.

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que la source lumineuse (Q) est l'arc électrique produit par la paire de contacts de commutation (K1, K1') s'ouvrant et se fermant.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait que la source lumineuse (Q) est au moins une diode électroluminescente qui forme conjointement avec la - au moins une - fibre optique (LWL) un barrage

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait que la - au moins une - source lumineuse (Q) est une autre fibre optique (LWLQ).

5. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé par le fait que la lumière sort de l'autre fibre optique (LWLQ) par l'un de ses côté frontaux et que ce côté frontal forme conjointement avec la - au moins une - fibre optique (LWL) un barrage photoélectrique (LS).

6. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé par le fait que la lumière sort radialement de l'autre fibre optique (LWLQ) sur toute sa longueur.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé par le fait qu'il y a entre la source lumineuse (Q) et la - au moins une - fibre optique (LWL) une plaque (P) qui a un facteur de transmission pour la lumière partant de la source lumineuse (Q) et qui est disposée de telle sorte par rapport à la - au moins une - paire de contacts de commutation (K1, K1') que des particules d'usure de contacts se fixent sur la plaque (P), le facteur de transmission diminuant lorsque le nombre de particules d'usure de contacts augmente.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 7,
caractérisé par le fait qu'une fibre optique (LWL1, LWL2, LWL3) est associée à une paire de contacts de commutation d'un appareil de commutation électrique multipolaire (S), la fibre optique (LWL1, LWL2, LWL3) étant disposée de telle sorte par rapport à la paire de contacts de commutation associée que l'intensité, mesurée par un détecteur (D), de la lumière introduite via la fibre optique (LWL1, LWL2, LWL3) est une mesure de l'usure de contacts pour la paire de contacts de commutation associée.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé par le fait que le détecteur (D) transmet à une unité de déclenchement (A) un signal correspondant à l'intensité mesurée et que cette unité de déclenchement (A) commande l'appareil de commutation (S) en fonction du signal.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé par le fait que l'intensité mesurée par le détecteur (D) est transmise par l'intermédiaire de moyens de communication en vue d'une évaluation ultérieure.

11. Appareil de commutation électrique avec un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10,
caractérisé par le fait que l'appareil de commutation électrique (S) est un disjoncteur de puissance à basse tension ou un contacteur.

Zeichnung