(57)【要約】本発明は、接触片および可動の接触ブリッジを有する少なくとも１つの閉路可能かつ開路可能な主接点と、可動の鉄心を有する少なくとも１つの制御磁石とを備え、前記鉄心は閉路および開路のときに対応する主接点が閉じられたり開いたりするように前記接触ブリッジに作用する、開閉装置を安全に作動させる方法および装置に関し、前記方法は、ａ）開路の後に少なくとも１つの前記主接点の可動の前記接触ブリッジが開放点を超過しているかどうかが認識されるステップと、ｂ）所定の時間後に前記開放点を超過していないときは前記開閉装置の以後の動作が中止されるステップとを有する。
2008525950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触片および可動の接触ブリッジを有する少なくとも１つの閉路可能かつ開路可能な主接点と、可動の鉄心を有する少なくとも１つの制御磁石とを備え、前記鉄心は閉路および開路のときに対応する主接点が閉じられたり開いたりするように前記接触ブリッジに作用する、開閉装置を安全に作動させる方法において、
ａ）開路の後に少なくとも１つの前記主接点の可動の前記接触ブリッジが開放点を超過しているかどうかを認識するステップと、
ｂ）所定の時間後に前記開放点を超過していないときは前記開閉装置の以後の動作を中止するステップとを有する方法。
【請求項２】
前記開放点の超過を前記主接点によって開閉すべき電流経路での電流の測定によって認識し、測定した電流が開路後に想定される電流よりも大きいときには前記開放点を超過していないと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記開放点の超過を前記主接点を介しての電圧降下の測定によって認識し、前記電圧降下が開路後に想定される電圧降下よりも小さいときには前記開放点を超過していないと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記開放点の超過を前記制御磁石のインダクタンスの測定によって認識し、開路後のインダクタンスが開放後の所定の値に相当しない値を有するときは前記開放点を超過していないと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記開放点を前記接触ブリッジと作用接続している手段の状態によって認識し、前記手段が開路後に開放後の所定の状態に相当しない前記状態に留まっているときは、認識した開放点を超過をしていないと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記制御磁石（４２）をオンするときに、又はターンオンするために補助接点（４５）を閉じ、
前記制御磁石（４２）をオンするとブレーク接点（４１）を閉じ、
前記補助接点（４５）が開路時に閉じた状態に留まっているときには、前記開閉接点（４１、４５）と直列につながれた解放手段（４４）で接点開裂手段（４６）を作動させることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記開閉接点（４１、４５）を、閉路時には前記ブレーク接点（４１）が開いた後で前記補助接点（４５）が閉じ、かつ、開路時には前記補助接点（４５）が開いた後で前記ブレーク接点（４１）が閉じるように製作することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記制御磁石（４２）をオンし、又はオンするために補助接点を閉じ、
前記制御磁石（４２）をオンするとメーク接点を開き、
前記補助接点が開路時に開いた状態に留まっているときには、前記開閉接点の開いた各開閉状態を評価することによって、解放手段が接点開裂手段（４６）を作動させることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記開閉接点を、閉路時には前記メーク接点が閉じた後で前記補助接点が開き、かつ開路時には前記補助接点が閉じた後で前記メーク接点が開くように製作することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
開閉操作時に前記制御磁石（６０）の磁気回路の磁気的な磁束変化を測定し、前記制御磁石（６０）をオフしたときに磁気的な前記磁束変化が所定の参照値を超過しているときは前記開放点を超過していると判断することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記磁束変化を誘導コイル（６２）によって測定することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
溶着している前記主接点（１）の存在を測定工学的に検査および認識し、場合により接点開裂手段（８０）および／又は切換ラッチを始動および解放させるべく、電気蓄積部材（９４）による前記開閉装置の評価・制御ユニット（９１）への電力供給を最低時間の間維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記電気蓄積部材（９４）が最低充電状態に達したときに初めて、開閉命令が存在しているとき少なくとも１つの前記主接点（１）を操作すべく前記制御磁石（９２）を励起することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記制御磁石（７２）をオンした状態のとき、解放手段（９５）を、接点開裂手段（８０）の作動を妨げるために能動的に励起状態のまま保ち、オフすると前記解放手段（８５）および前記制御磁石（７２）の励起を解消し、この場合には、鉄心（７７）又は前記鉄心（７７）と機械的に接続している前記制御磁石（７２）の部品が前記解放手段（８５）の作動を妨げることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
オン時には前記解放手段（８５）を前記制御手段（７２）よりも前に励起し、オフ時には前記解放手段（８５）よりも前に前記制御磁石（７２）の励起を解消することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記解放手段（８５）は吊上げ磁石又はソレノイド形磁石であることを特徴とする請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
前記接点開裂手段（８０）はばね蓄力器を有することを特徴とする請求項１４から１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記主接点（１）と直列に前記電流経路（Ｌ１−Ｌ３）に配置した開閉部材を開くことで、以後の動作を中止することを特徴とする請求項１から１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記制御磁石を制御すべく少なくとも１つの制御回線を遮断することで、以後の動作を中止することを特徴とする請求項１から１８の１つに記載の方法。
【請求項２０】
開閉装置を安全に作動させる装置であって、
前記開閉装置は、接触片および可動の接触ブリッジを有する少なくとも１つの閉路可能かつ開路可能な主接点と、可動の鉄心を有する少なくとも１つの制御磁石とを含み、前記鉄心は閉路および開路のときに対応する主接点が閉止可能かつ開放可能となるように前記接触ブリッジに作用する装置において、
少なくとも１つの前記主接点の前記接触ブリッジの開放点を超過したかどうかを認識するための第１の手段と、
所定の時間後に前記開放点を超過していないことを前記手段が開路後に認識した際に、前記開閉装置の以後の動作を中止させる別の手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記第１の手段は、前記主接点によって開閉すべき電流経路で電流を測定する電流センサを含むことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の手段は２つの電極を含んでおり、該第１と第２の電極は、前記主接点を介しての電圧降下を導き出し得るように配置されたことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の手段は、前記制御磁石のインダクタンスを測定すべくインダクタンスを検出する手段を含むことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の手段は、前記接触ブリッジと接続され、第１および第２の状態をとることができる開放機構を含むことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
前記制御磁石（４２）をオンしたときに閉じ乃至は前記制御磁石（４２）をオンするために閉じられる補助接点（４５）が設けられ、
ブレーク接点（４１）が設けられるとともに、前記制御磁石（４２）がオンされると開くように構成され、
前記開閉接点（４１、４５）と直列につながれ、開路時に前記補助接点（４５）が閉じた状態に留まっているときに前記接点開裂手段（４６）を作動させる解放手段（４４）が設けられたことを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記開閉接点（４１、４５）は、閉路時には前記ブレーク接点（４１）が開いた後で前記補助接点（４５）が閉じ、開路時には前記補助接点（４５）が開いた後で前記ブレーク接点（４１）が閉じるように製作されたことを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記制御磁石（４２）がオンされたときに開かれないし制御磁石（４２）をオンするために開かれる補助接点が設けられ、
メーク接点が設けられると共に、前記制御磁石（４２）がオンされると閉じるように構成され、
開路時に前記補助接点が閉じた状態に留まっているときに、評価手段が前記開閉接点の開いた各開閉状態を評価することで、前記接点開裂手段（４６）を作動させる解放手段が設けられたことを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２８】
前記開閉接点は、閉路時には前記メーク接点が閉じた後で前記補助接点が開くように、かつ開路時には前記補助接点が閉じた後で前記メーク接点が開くように製作されたことを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
開閉操作時に前記制御磁石（６０）の磁気回路の磁気的な磁束変化を検出するための手段が設けられ、前記制御磁石（６０）がオフされたときに磁気的な前記磁束変化が所定の参照値を超過しているときは前記開放点を超過していると判定することを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項３０】
磁気的な前記磁束変化が誘導コイル（６２）により測定可能であることを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
溶着している前記主接点（１）の存在を測定工学的に検査および認識し、場合により接点開裂手段（８０）および／又は切換ラッチを作動させるために、前記開閉装置の評価・制御ユニット（９１）への電力供給を最低時間の間維持するための電気蓄積部材（９４）が設けられたことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項３２】
前記電気蓄積部材（９４）が最低充電状態に達したときに初めて、開閉命令が存在しているとき少なくとも１つの前記主接点（１）を操作するために前記制御磁石（９２）を励起する手段（９１）が設けられたことを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記制御磁石（７２）がオンされた状態のとき、接点開裂手段（８０）の作動を妨げるために能動的に励起状態のまま保たれる解放手段（８５）が設けられ、
オフされると前記解放手段（８５）および前記制御磁石（７２）が励起を解消され、この場合には、鉄心（７７）又は前記鉄心（７７）と機械的に作用接続している前記制御磁石（７２）の部品が前記解放手段（８５）の作動を妨げることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項３４】
オン時には前記解放手段（８５）を前記制御手段（７２）よりも時間的に前に励起解消し、オフ時には前記制御磁石（７２）を前記解放手段（８５）よりも時間的に前に励起解消する手段が設けられたことを特徴とする請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記解放手段（８５）は吊上げ磁石又はソレノイド形磁石であることを特徴とする請求項３３又は３４記載の装置。
【請求項３６】
前記接点開裂手段（８０）はばね蓄力器を有することを特徴とする請求項３３から３５の１つに記載の装置。
【請求項３７】
前記別の手段は、以後の動作を中止するために前記主接点と直列に前記電流経路に配置された開閉部材を開く評価装置を含むことを特徴とする請求項２０から３６の１つに記載の装置。
【請求項３８】
前記別の手段は、以後の動作を中止するために前記制御磁石に通じる制御回線を遮断する、前記制御磁石を制御するための制御装置を含むことを特徴とする請求項２０から３７の１つに記載の装置。
【請求項３９】
負荷を安全に開閉すべく請求項１から１９の１つに記載の方法を実施する開閉装置において、該開閉装置は接触器、電源スイッチ又はコンパクト分岐器である開閉装置。
【請求項４０】
請求項２０から３８の１つに記載の装置を備え、負荷を安全に開閉するための開閉装置において、該開閉装置は接触器、電源スイッチ又はコンパクト分岐器である開閉装置。
【請求項４１】
前記開閉装置が、１つの制御磁石で３つの電流経路を閉路および開路すべく、３つの主接点を備える３極開閉装置であることを特徴とする請求項３９又は４０記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の開閉装置を安全に作動させる方法並びに請求項２０の前文に記載のこれに対応する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
開閉装置、特に低圧開閉装置により電気供給装置と負荷との間の電流経路を開閉し、もって動作電流を開閉できる。このことは、開閉装置によって電流経路が開いたり閉じることによって、接続されている負荷を安全にオンオフできることを意味している。
【０００３】
例えば接触器、電源スイッチ又はコンパクトスタータ等の電気的な低圧開閉装置は、電流経路を開閉すべく、１つ又は複数の制御磁石で制御可能な１つ又は複数の所謂主接点を有する。この際主接点は、原理的に、負荷および供給装置が接続された可動の接触ブリッジと、定置の接触片とで構成されている。主接点を開閉すべく、相応の閉路信号又は開路信号が制御磁石へ送られ、それを受けて制御磁石は、その鉄心によって可動の接触ブリッジに作用を及ぼし、接触ブリッジが定置の接触片に対する相対運動を行って、開閉すべき電流経路を閉じ又は開く。
【０００４】
接触片と接触ブリッジを一層良好に接触させるため、この両者が互い当たる個所には、相応に構成された接触面が設けられている。この接触面は、これらの個所で接触ブリッジと接触片の双方に装着されて特定の厚みを有する素材、例えば銀合金等できている。
【０００５】
接触面の素材は、開閉プロセス毎に磨耗を受ける。このような磨耗に影響を及ぼす可能性のある要因には次のものがある。
開閉プロセスの回数の増加に伴う接触焼損又は接触磨減の増加
変形の増大
アークの作用による接触腐食の進行
例えば水蒸気や浮遊物質等の環境要因
【０００６】
以上の結果として動作電流が安全にオンオフされなくなってしまい、このことは、電流の遮断、接点の加熱、或いは接点の溶着につながりかねない。
【０００７】
例えば、特に接触焼損が増大に伴い、接触面に装着されている素材の厚みが減少する。その結果、接触ブリッジと接触片の各接触面の間の開閉距離が長くなり、このことは最終的に閉止時の接触力を弱めることになる。その結果として、開閉プロセスの回数が増えるにつれて、各接点が適正に閉じられなくなる。すると、その結果として生じる電流の遮断或いは閉路時の衝撃が強まることで、接点の加熱やそれに伴う接点材料の溶融の増加につながる場合があり、ひいては主接点の接触面の溶着につながり得る。
【０００８】
開閉装置の主接点が磨耗し、或いは更に進んで溶着すると、開閉装置は負荷を安全にスイッチオフできなくなる。例えばこのように接点が溶着すると、開路信号にも係らず、少なくとも溶着した主接点を含む電流経路が、引き続き電流および電圧を導通する状態のままとなり、そのため、負荷が供給装置から完全に切り離されなくなる。すると負荷は不安定な状態に留まることになり、開閉装置が潜在的な不具合の発生源になる。
【０００９】
そのため、例えば作動に基づいて開閉が行われるときに制御磁石と同じ主接点に追加の保護機構が作用するＩＥＣ  ６０  ９４７−６−２に定めるコンパクトスタータでは、保護機能が妨げられてしまう可能性がある。
【００１０】
従って開閉装置の安全な動作およびこれに伴う負荷および電気設備の保護のために、他ならぬこのような不具合の発生源が生じるのを回避すべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、このような潜在的な不具合の発生源を認識し、それに対して適宜対応することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本課題は、請求項１の構成要件を備える方法と、請求項２０の構成要件を備える装置によって解決される。請求項３９は、この方法を実施するのに適した開閉装置を提供する。請求項４０は、本発明による装置を備える好適な開閉装置を記載している。従属請求項２〜１９、２１〜３８並びに４１は、この方法および装置の変形例を含んでいる。
【００１３】
このようにして本発明は、開路のときの接点溶着およびこれに伴う不安全な開閉装置の動作を少ないコストで認識し、これに対して適宜対応することを可能にする。
【００１４】
そのために本発明によると、開閉装置の作動時、特に開路時に、少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが開放点を開放点を超過しているかどうかを認識する。所定の時間後に開放点を超過していないときは、開閉装置の以後の動作を中止する。
【００１５】
ここで所定の開放点とは、接触ブリッジがちょうどまだ接触片と接触している、事前に判定された接触ブリッジの開放距離に相当する。そして開路後に、即ち少なくとも１つの主接点を意図的に開いた後に、この所定の開放点よりも短い開放距離を検知したときは、溶着およびこれに伴う開閉装置の不安全な動作が生じていると判定できる。このような不安全な動作状況の発生を、動作の進行中に監視して認識すれば、開閉装置のそれ以後の動作を早期に中止できる。
【００１６】
かくして本発明の方法と装置により、例えば接触器、電源スイッチ又はコンパクト分岐器等の開閉装置の安全な作動、特に３極開閉装置の安全な作動を保証できる。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、開放点の超過は、主接点により開閉すべき電流経路での電流の測定により認識する。測定した電流が開路後に想定される電流よりも大きいときには前記開放点を超過していない。
【００１８】
開放点の超過は、主接点を介しての電圧降下の測定によっても認識でき、電圧降下が開路後に想定される電圧降下よりも小さいときには前記開放点を超過していない。
【００１９】
別の実施形態では、開放点の超過を制御磁石のインダクタンスの測定により認識する。開路後のインダクタンスが、適正な動作時と比べて、開放後の所定の値に相当しない値を有するときは開放点を超過していない。
【００２０】
更に開放点は、接触ブリッジと作用的に接続している手段の状態により認識でき、開路後にこの手段が、開放後の所定の状態に相当しないこの状態に留まっているときは、認識された開放点を超過をしていない。このことは、例えば少なくとも１つの主接点が溶着している場合に当てはまる。
【００２１】
本発明の更に別の実施形態では、制御磁石がオンされ、又は制御磁石をオンすべく補助接点が閉じられ、制御磁石がオンされるとブレーク接点が閉じられる。補助接点が開路時に閉じた状態に留まっているときには、開閉接点と直列につながれた解放手段が接点開裂手段を作動させる。この場合にも、少なくとも１つの主接点の溶着又は接着があるものと考えられる。
【００２２】
特に開閉接点は、閉路時には補助接点がブレーク接点よりも前に閉じるように、かつ、開路時にはブレーク接点が補助接点よりも前に閉じるように製作されている。
【００２３】
本発明の更に別の実施形態では、開閉操作時に制御磁石の磁気回路の磁気的な磁束変化を測定する。制御磁石のオフ時に磁気的な磁束変化が所定の参照値を超過しているなら、開放点を超過している。磁気的な磁束変化は誘導コイルで測定するとよい。
【００２４】
本発明の更に別の実施形態では、溶着している主接点の存在を測定工学的に検査および認識し、場合により接点開裂手段および／又は切換ラッチを作動および解放すべく、例えばコンデンサ、電気コイル又は蓄電池等の電気蓄積部材による開閉装置の評価・制御ユニットへの電力供給を最低時間の間維持する。
【００２５】
特に、電気蓄積部材が最低充電状態に達した際に初めて、制御磁石は開閉命令が存在しているときに少なくとも１つの主接点を操作すべく励起される。この際最低充電状態は、制御磁石がオフされた後および特に開閉装置の制御電圧を電気的に励起するための切換電圧が消滅した後に、評価・制御ユニットが電力の供給を受けて、場合により更に動作リース工程を開始できるように設定されている。
【００２６】
本発明の更に別の実施形態では、制御磁石がオンされた状態のとき、接点開裂手段の作動を妨げるべく、解放手段を能動的に励起状態のままに保つ。そしてオフ時には解放手段および制御磁石の励起を解消し、この場合には、鉄心又は鉄心と機械的に作用接続している制御磁石の部品が解放手段の作動を妨げる。
【００２７】
例えばばね蓄力器の初期応力を加えたばねが緩まないように、解放手段によって妨げ得る。この際解放手段は、能動的に励起される状態を維持すべくエネルギー供給が消滅した後に、励起が解消された受動状態へ確実に移行させるべく、例えば復帰ばねのような復帰手段も有する。そして復帰手段によって与えられたエネルギーは、これよりも何倍も大きい蓄えられたエネルギーを接点開裂手段で解放する。この蓄えられたエネルギーは、解放後に機械的な衝撃に変換され、これが最終的に溶着している主接点を開裂する。
【００２８】
特にオン時には、解放手段が制御手段よりも時間的に前に励起を解消される。更に、ターンオフ時には制御磁石が解放手段よりも時間的に前に励起を解消される。解放手段は、吊上げ磁石又はソレノイド形磁石であるのが好ましい。接点開裂手段は、特に、例えば円筒形の圧縮ばねのようなばね蓄力器を有する。
【００２９】
更に、主接点と直列に電流経路に配置した開閉部材を開くことで、以後の開閉動作が中止される。
【００３０】
最終に、制御磁石を制御するための少なくとも１つの制御回線を遮断することで、以後の開閉動作が中止される。
【００３１】
本発明のその他の有利な実施形態と発展例を従属請求項に示す。
【００３２】
開閉接点の残り耐用寿命を判定する方法の要諦は、一方で、制御磁石の磁石鉄心又は鉄心と接続された部品の、所定の離散した位置を時間的に検出し、鉄心又は位置測定を行うこの部品の速度と平均加速度を算定することにある。他方で、この方法の要諦は、閉止運動中に開閉接点の閉路時点を測定することである。
【００３３】
例えば残り耐用寿命を算定するために少なくとも４つの時点を検出する。その内の１つは接点閉止時点であり、それ以外は、１つ又は複数の位置検出器の位置時点である。これらの時点の少なくとも２つは、近くで隣接する２つの位置の時間値であってよく、これらの時間値から、可動の構成部品の速度値を導き出すことが可能である。監視すべき構成部品は、閉路プロセス中に一般に加速運動を行うので、このようにして求めた少なくとも１つの時間間隔についてのこの速度値に加えて、一定の加速度の平均値を算定する。速度と加速度の求めた値と、位置検出器相互の相対位置とその位置時点とから、接点閉止時点について、閉止する接点の位置を簡単な数学的関係により算定できる。この位置に基づき、少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが、特に開路後に開放点を超過しているか否かを判定できる。所定の時間の経過後にこの開放点に達していないときは、開閉装置の以後の動作を中止する。
【００３４】
このように、速度制御可能な開閉装置、特に制御可能な磁気駆動装置で構成した接触器については、位置センサで測定した速度ｖを利用して、所定の速度に合せて駆動装置を反復して調整するか、又は、速度を所定の間隔に制限できる。そのため、速度が目標値より低い、又は目標領域を下回っている間は、駆動装置をオンする度に制御パラメータを所定のパラメータステップで、速度が高くなる方向へ設定する。これに代えて、速度が目標値よりも高い又は目標領域を上回っている間は、駆動装置をオンする度に制御パラメータを所定のパラメータステップで、速度が低くなる方向へ設定できる。それにより、速度調整を実現した後には、接点が所定の速度で閉じるようになし得る。
【００３５】
本発明では、力センサにより可動接点の質量を検出する。この力センサは、開路をする駆動装置から可動接点に伝わる力衝撃を測定する。可動接点の開放速度は質量損失にはほぼ左右されないので、質量と比例する可動接点の衝撃を得ることができ、従って、質量と比例する力センサでの力衝撃を得ることができる。この力衝撃は、駆動装置の開路指令後の所定の時間区間を通じて力の時間積分として判定し、例えば１０％の材料損失が生じているときには、同じく約１０％だけ減少する。接触部材の残っている質量の最低値は、経験値に基づいて接点支持材料の損失も考慮に含めた、可動接点質量の対応する最低値と結び付けられる。
【００３６】
開閉装置駆動装置としての磁気駆動装置では、力センサを磁石鉄心と、可動接点を開く機械的な連結部材との間に配置できる。力センサへの電気的な補助エネルギーと、監視ユニットへの測定信号とは、弾力的な接触部材を介して導通させ得る。
【００３７】
かくして本発明に従い相応の力値信号を評価することで、少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが、特に開路時に開放点を超過しているか否かを認識できる。力値信号が所定の力参照値から外れていれば、所定の時間後に開閉装置の以後の動作を中止する。
【００３８】
鉄心および鉄心と接続している部品の各切換位置は、例えば測定コンデンサの静電容量測定によって得られる。この際測定コンデンサは、鉄心の運動に応じて互いに相対的に動き得る２つのコンデンサ電極を有する。その結果として生じる、異なるコンデンサ電極間隔は測定コンデンサの静電容量の変化につながる。静電容量増加を算定するために、定電圧源によって、充電電流パルスを測定コンデンサへ供給することができる。この際、充電電流パルスの電流時間積分は静電容量変化に比例し、それに基づき、他のコンデンサのデータを用いて最新の接点押圧力を算出できる。押圧力値が最低値に達すると、開閉装置は監視ユニットによって作動停止される。
【００３９】
これに代えて、静電容量の変化を用いて、鉄心と機械的に接続をしている少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが、特に開路後に開放点を超過しているかどうかを認識し得る。この際開放点は、静電容量の変化および測定コンデンサを充電するのに必要な時間値に基づいて、計算により求められる。この時間値が所定の値を超過すると、測定コンデンサ電極間隔が極めて短くなっているはずであり、鉄心およびこれと接続された接触ブリッジが、もはや開いていないと考え得る。この場合には、少なくとも１つの主接点の溶着が存在しているものとみなし、開閉装置の以後の動作を中止する。
【００４０】
開路時、接点開放速度ｖは接点押圧力Ｄに敏感に依存する。例えば磁気駆動装置では、磁石鉄心とこれに結合された機械部品は休止位置（閉止位置）からほぼ一定の加速度ｂで動くからである。可動接点に対する駆動装置の衝突速度に関し、次の関係がある。
ｖ＝Ｖ（２Ｄｂ）、即ち近似的にｖ〜ＶＤ
【００４１】
速度の検出は、上に説明した測定コンデンサによって行うことができる。磁石鉄心の開放運動はコンデンサ電極間隔の縮小を引き起し、このことは、測定コンデンサに対する定電圧源Ｕの電流ｉにつながるので、接点押圧力Ｄについて次の関係が得られる。
ｔ＝ｔｏｅ、ここでｔｏｅは可動接点に対する開放衝撃が生じる時点である。
【００４２】
従って接点押圧力Ｄは次式で求め得る。
Ｄ＝ｉ（ｔ）2×（２ｂ）-1×（ｄ2／（εＡＵ））2  これより、更に近似的にＤ≒ｉ（ｔ）2、即ちＤ≒ｉｍａｘ2が得られる。
【００４３】
この式には、鉄心加速度ｂ、開放衝撃の時点における電極間隔ｄ、電極面積Ａ、定電圧Ｕおよび時点ｔｏｅにおけるコンデンサ電流ｉｍａｘが含まれている。ｉｍａｘ2が所定の最低値を下回ると、開閉装置は監視ユニットによって作動停止される。
【００４４】
監視ユニットが開閉装置を作動停止させる全てのケースにおいて、決定基準をもたらす測定量は、所定回数の測定を通じて事前に判定しておくことができる。
【００４５】
可動接点の閉止速度は、開閉装置駆動装置（磁石鉄心）の運動質量が優位であるため、可動接点の閉止に起因する質量損失にはほぼ左右されない。従って、それ以外は同じ状況であれば、閉止速度は常に同一である。但し閉止速度は、接点押圧力の低下に伴い増加する。鉄心空隙が狭いときの磁力は著しい量に達し、鉄心が強く加速されるからである。
【００４６】
可動接点の質量変化は、可動接点質量と、接点はね返り時の接触力とのばね・質量系統で一定の役割を演じており、はね返りプロセスの時間測定により近似的に算定できる。場合により生じる接触焼損による接触力の低下を、接点衝突の評価時に考慮し得る。
【００４７】
最初のはね返り跳躍時に運動エネルギーの一定割合αを接触解消のために利用できると仮定すると、接触解消速度ｖK,Aについては接点閉止速度ｖK,Sにより、次式
ｖK,A＝ｖK,S×（α）-0.5
が得られ、また接触質量ｍKについては衝撃関係により、次式
ｍK×ｖK,A＝ＦK*Ｔ／２  および
ΔｍK＝ΔＴ×ＦK／（２×ｖK,S×（α）-0.5）  および、これに伴って近似的に、
ΔｍK≒ΔＴが得られる。
【００４８】
この際ＦKは接触力であり、Ｔは最初のはね返り解消の解消時間である。
【００４９】
測定した所定数のはね返り時間の平均をとることで、ランダムな変動を十分に抑圧し、代表的な解消時間を求め得る。時間測定のため、接点が最初に閉じた後の接点電圧信号を評価することができる。
【００５０】
質量損失ΔｍKの一層正確な評価のため、接点閉止速度ｖK,Sの最新の値を援用する。この値は測定コンデンサを用いて求められる。接点閉止時点ｔ＝ｔｓのとき、接点電圧源Ｕから次の電流が測定コンデンサへ流れる。
ｉ（ｔ）＝−（εＡＵ／ｄ（ｔ）2）×ｖ（ｔ）
時点ｔｓでは、ｄ（ｔ）が各コンデンサ電極の間の絶縁層の厚さｄによって規定されるので、ｖK,S＝ｖ（ｔｓ）が得られる。
【００５１】
接点接触後の磁石鉄心の鉄心閉止速度ｖは、接点押圧力Ｄに敏感に依存して決まる。鉄心空隙が狭くなるに伴い、磁石鉄心に働く磁力は次第に大きくなっていくからである。接点接触の時点ｔｓでの鉄心閉止速度ｖK,Sの値は、接点磨耗を表す大まかな目安として援用できる。ｖ（ｔｓ）が所定の値を超過すると、最低押圧力に達したことと同一視できる。速度（値）は上述のように適当な測定コンデンサで、即ち次式で判定される。
｜ｖK,S｜＝｜ｖ（ｔｓ）｜＝｜ｉ（ｔｓ）×（εＡＵ／ｄ（ｔ）2｜
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
次に、下記の図面を参照し、本発明とその有利な実施形態について詳しく説明する。
【００５３】
図１に示すように、本発明による方法では開路信号の後に基本的に次の両方のステップを実施する。
ステップａ）開路後に、少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが開放点を超過しているかどうかを認識し、
ステップｂ）所定の時間後に開放点を超過していないときは開閉装置の以後の動作を中止する。
【００５４】
かくして、作動に基づく開路の後、即ち特に３極開閉装置の３つの主接点を開くための開路信号の後に、開閉装置の全ての主接点が開いている否かをチェックする。これは、本発明では、可動の接触ブリッジを開いた際に、事前に規定した、即ち所定の開放点よりも大きい特定の開放距離を進んだか否かをチェックすることで行う。接触ブリッジの内の１つの認識された開放距離が、開放後に、同じく事前に規定された時間が経過した後も依然としてこの開放点を下回っていれば、接点溶着が生じたものと考え得るので、開閉装置の以後の動作を中止せねばならない。
【００５５】
開路位置の照会は、開閉プロセス毎に、即ち制御電気回路にループとして組み込んだ強制的な接触、又は電流測定装置を通じて、例えば変流器を用いて行える。照会は、例えば光学式、磁気式、誘導式又は容量式に行える。評価と制御は、電子制御ユニット、例えばマイクロコントローラで行うとよく、開路プロセスの後又は途中に、電流経路が開いているか否かおよび遮断後にまだ電流が接触個所に存在しているか否かの照会を行う。
【００５６】
かかる不具合な状況が生じているとき、以後の動作の中止は、例えば主接点と直列につながった、装置内部にある別の冗長的な開閉部材を開くことで行える。その際、この開閉部材は、主接点が開いているか閉じているかに関わりなく、負荷を供給装置から切り離す。その後は開閉部材を容易に閉じられなくなる故、開閉装置の以後の動作を確実に中止できる。このような追加の開閉部材を開く代わりに、不具合が起こった場合、リセットがなされるまで制御磁石の励起を中止することで遮断してもよい。これに加えて、相応の強さをもつ蓄力器を装置内部で作動させることもでき、この蓄力器は、主接点を再び開裂し、それによって開くように、溶着している１つ又は複数の主接点に作用する。
【００５７】
図２は、本発明による装置を備えた開閉装置１１０の第１の実施例を模式的に示す。主接点１０を閉路および開路するための閉路制御信号および開路制御信号が、端子Ａ１およびＡ２と制御装置１６とを介して、制御磁石１２へ印加される。開路時は、主接点１０のための電磁駆動装置１２としての役目をする制御磁石が、制御装置１６を介して励起を解消される。この際接続部１８を介して、接点負荷ばね１７に抗する力が接触ブリッジに作用する。かくして主接点１０が開き、負荷Ｍは、ここでは３つの回線Ｌ１−Ｌ３で図示している供給装置から切り離される。
【００５８】
更に、制御磁石１２の励起解消後、評価装置１５では電極１１と１１'を用いて、接触ブリッジが所定の開放点を超過しているか否かをチェックする。そのため、主接点１０を介して電圧降下を測定すべく、本実施例では、各電流経路Ｌ１−Ｌ３に各２つの電極１１と１１'を設け、即ち１つは主接点１０の前、もう１つは主接点１０の後に設ける。そして本発明では、主接点１０の開路後に評価装置１５により、電極１１と１１'を用いて主接点１０に関する電圧検査を行う。主接点１０の内の１つで電圧降下が小さ過ぎるなら、それはその主接点が十分に広く開いていないことを示す徴候である。即ち、開路時に接触ブリッジが進んだ開放距離が所定の値を超過しておらず、高い確率で溶着が生じている。
【００５９】
開路信号を発してから例えば１００ｍｓの所定の時間後に、引き続いて過小な開路距離が認識されたときは、開閉装置１１０の以後の動作を中止せねばならない。そのため、本実施例では評価装置１５を、図示しない接続部を介して、制御装置１６と接続している。そして、評価装置１５がそのような不具合状況を認識すると、それを制御装置１６へと伝え、それを受けて制御装置が制御回線の内の少なくとも１つを遮断する。
【００６０】
これに加えて、本実施例ではリリース機構１４を動作させ、これとばね蓄力器１３との噛合いを外す。このばね蓄力器１３は、例えば電源スイッチやコンパクトスタータで周知の切換ラッチであってよい。その際、切換ラッチは、開閉装置１１０の開閉個所の開いていない主接点１０に高い力で機械的に作用し、溶着している主接点１０を開裂する。その際開裂を確実にすべく、ばね蓄力器１３の力を相応大きく設定しておかねばならない。そしてばね蓄力器１３は、噛合いが外れた位置に留まったままでリセット不能とするか、ばね１３に再び力をかけてリリース機構１４を再び噛み合わせ得る機構を有する。機構１３と１４のリセットは手動でしか行えない故、利用者は障害の発生を認識し、例えば開閉装置１１０の交換によって、これに適宜対応する。
【００６１】
図示しない別の実施例では、電流経路毎に唯一の電流センサを設ける。その際、各電流経路での電流測定を通じて、開路後に開放点を超過しているか否かを認識する。電流測定で開放点を超過していないと判定すると、開閉装置のそれ以後の動作を中止する。
【００６２】
図３は、開閉個所２０の接触ブリッジの認識すべき開放距離を評価装置２５により直接照会する、本発明による装置の別の実施例を模式的に示す。このことは、例えば相応の、但し図３には詳しく示さない手段２１で行い得る。例えば閉路時に主接点２０が閉じると第１の状態へ移行し、少なくとも１つの主接点２０が溶着していると開路後もこの第１の状態のままに留まる開閉監視手段を設け得る。
【００６３】
この場合、この手段２１が開路後に、開放後の所定の状態に相当していないこの第１の状態に留まっていれば、認識された開放距離は所定の値を下回っていると判定する。
【００６４】
主接点の開放距離を認識するための図示しない更に別の実施例では、制御磁石のコイルで直接インダクタンス測定をする。制御磁石は、正常な閉路状態のとき、開路状態とは異なるインダクタンスを示す。開路後にこのような開路状態のインダクタンスに達しないときは、開放点を超過していないものと判定して、開閉装置を作動停止させる。
【００６５】
図４は、本発明による装置の第３の実施例を示す。ここでは、不具合のときに以後の動作を中止すべく、本来の開閉主接点３０と直列に個々の電流経路Ｌ１−Ｌ３に配置した別の開閉部材３９'を設けている。主接点３０の１つで溶着が生じた場合、評価装置３５は電極３１と３１'により、当該主接点３０での電圧降下が過小であることを認識する。その結果評価装置３５は動作機構３４を動作させ、もってばね蓄力器３３の噛合いを外す。このばね蓄力器３３は、接続部３９を介して開閉部材３９'に作用し、これを開く。その結果、電流経路Ｌ１−Ｌ３を確実に、かつ主接点３０が開いているかまだ閉じているかに関わりなく遮断し、開閉装置３１０の以後の動作を中止させる。
【００６６】
図５は、本発明による装置の第４の実施例を示す。この装置は、制御磁石ないし電磁駆動装置４２のブレーク接点４１と直列につながれた補助接点を開閉監視手段４５として有する。ブレーク接点４１は、図示の如く閉路時、即ち制御磁石４２が励起されたときに開く。更に、ブレーク接点４１および補助接点４５と直列に、励起および通電された状態の際に、例えば蓄力器や図５に示す切換ラッチのような開裂手段４６を作動させるアクチュエータ４４がつながれている。制御磁石４２は、駆動レバー４９を介して、主接点１を開閉可能な接触スライダ４３を操作し、制御磁石４２が励磁されたとき主接点１は、適正な作動時であれば、接点負荷ばね４０により閉じられる。補助接点４５は、補助接点スライダ４８と接触スライダ４３により主接点１と機械的に接続されているので、これらを介して主接点１の開閉状態が補助接点４５に「反映され」、即ち伝達される。この際機械的な接続は、少なくとも１つの主接点１の溶着が生じた場合に補助接点４５も閉じ又は閉じたまま保たれるように行われる。
【００６７】
本発明によると、開閉監視手段４５は、装置がオンされたときに主接点１が閉じると第１の状態へ移行し、ブレーク接点４１が開く。開路時にはブレーク接点４１が閉じ、開閉監視手段４５が開く。この際開閉監視手段４５は、少なくとも１つの主接点１が溶着していると、開路後もこの第１の状態のままに留まる。
【００６８】
開路後に主接点１の内の１つが溶着していると、ブレーク接点４１が閉じられると同時に、補助接点４５も閉じられる。開路命令にもかかわらず、主接点１の内の１つが閉じているからである。すると、これら両方の閉じた接点４１と４５を介して、アクチュエータ４４に電流が供給される。アクチュエータ４４は例えば吊上げ磁石であってよく、その場合、電流で励起されると、例えばばね蓄力器等の開裂手段４６を解放し、又は切換ラッチ４６を作動させる。その結果、切換ラッチレバー４７と接点スライダ４３を介して、溶着している主接点１に開裂力を加わり、その結果溶着が開裂され、即ち該当する負荷のスイッチを切ることができる。
【００６９】
開路時には、通常切換電圧が「消去される」、即ち、特に制御磁石へ電力供給するための切換電圧が遮断されるので、例えばコンデンサ等の電気蓄積部材にて、切換電圧を緩衝するとよい。この際コンデンサ電圧は、ダイオードにより切換電圧から切り離し得る。
【００７０】
開閉接点４１と４５は、閉路時にブレーク接点４１が開いた後で補助接点４５が閉じ、開路時に補助接点４５が開いた後でブレーク接点４１が閉じるように構成されている。
【００７１】
開閉接点４１と４５を時間的に開閉遅延させるこの特別な構成形態がないと、正常な切換動作時に、両方の開閉接点４１と４５が一時的にせよ同時に閉じるという事態が起こり得る。最終的には接点開裂手段４６の意図せぬ作動につながるこのような一時的な開閉状態の影響は、両方の閉じた開閉接点４１と４５で導通される電気的な作動信号を時間的にフィルタリングないし平滑化することで防止できる。このことは、例えば開閉接点４１と４６に直列につないだリアクトルやコンデンサにより実現可能である。
【００７２】
上記に代えて、制御磁石４２をオンするとき、又はオンするために、相応の補助接点を開き、制御磁石４２がオンされたときに、図示しないメーク接点を閉じてもよい。開路時に補助接点が開いた状態に留まっているときには、前述した開閉接点のその際開いている開閉状態を評価することで、解放手段が接点開裂手段４６を作動させる。
【００７３】
上述した開閉接点は、閉路時にはメーク接点が閉じた後に補助接点が開き、開路時には補助接点が閉じた後にメーク接点が開くように構成するのが好ましい。
【００７４】
前述の開閉接点は例えば並列につながれていてよく、不具合が発生すると、即ち両方の開閉接点が開いていると、その結果として解放手段に対する作動信号を発生する。この作動信号は、例えば既存の制御ユニットにより生成可能である。
【００７５】
図６は、図５に示す第４の実施形態における、電気的な原理回路図を示す。図６の真中の部分に、一例として接点スライダ４３を用い、制御磁石４２と切換ラッチ４６により操作される３つの主接点１を示している。制御磁石４２の励起コイルに電流を供給する２つの接続端子Ａ３とＡ４に並列に、ブレーク接点４１と、開閉監視手段４５と、切換ラッチ４６を解放するためのアクチュエータ４４とで構成された直列回路を接続している。端子Ａ３とＡ４に、装置をオンするための切換電圧が印加されると、主接点１を閉じるべく、制御磁石４２の励起コイルを通って電流が流れる。ところが不具合が存在すると、即ち主接点が溶着していると、補助接点４５と開閉監視手段も閉じられるので、結果として、切換ラッチ４６を解放すべく、アクチュエータ４４に電流が流れる。この際端子Ａ３とＡ４に印加される切換電圧は、アクチュエータ４４へ電流を供給する役目を果す。この種類の装置は、耐用寿命の終わり迄、いわば本質的に安全であり、安全な開閉状態を実現する。
【００７６】
この開閉装置は、作動に基づき閉じている接点の開放だけでなく、過電流発生時の作動停止も、主接点構造のみで行うコンパクトスタータで、格別に有利に採用できる。
【００７７】
図７は、本発明による装置の第５の実施形態を詳細に示す。図７の上側部分は、溶着した主接点１を開裂するための力部材としてのばね蓄力器が組み込まれた切換ラッチ４６を図示する。この組み合わされた切換ラッチ４６は、作動時、一例として互いに機械的に接続している２つのタペット４７と５１を介して、可動の接触ブリッジへ直接作用し、溶着している主接点１を開裂する。作動ユニットとしてのアクチュエータ４４を、一例として回転自在に支承したレバー５２により、切換ラッチ４６と連結している。アクチュエータ４４は、プランジャ型鉄心又は吊上げ磁石であるとよい。作動のために、アクチュエータ４４に電流を供給する。このことは、図５と図６に示す装置に準じた方法で行う。即ち、解放手段４５および補助接点と、開閉装置を作動時に開閉するための制御磁石４２のブレーク接点４１とを閉じたときに行う。この際、アクチュエータ４４は、制御磁石４２の励起コイル５６に印加される電圧により電流を供給される。図７の左側部分に、制御磁石４２が見える。オンすると制御磁石４２の鉄心５５を引き付け、該鉄心５５は、回転自在５３に支承された駆動レバー５４を操作する。正常動作時には、この操作により接点スライダ４３が「上方」に向かって動き、その結果接点負荷ばね４０のばね力により主接点１が閉じる。この際、接点負荷ばね４０のばね力は、溶着した主接点に対し必要な開裂力が接点負荷ばね４０のばね力をも克服できるようにすべく、力部材を組み込んで切換ラッチ４６を作動させた際に解放される力の方が明らかに高くなるよう設計している。
【００７８】
特別な一実施形態では、力部材４６の確実な作動のため、ブレーク接点４１と、開閉接点として構成した解放手段４５とを、時間的な観点から互いに正確に操作する。例えば、閉路時にブレーク接点４１が解放手段４５の閉止よりも時間的に前に開き、開路時にブレーク接点４１が解放手段４５の開放よりも時間的に後に閉じると好ましい。
【００７９】
その様子を図８に示す。ここではＺＯはブレーク接点４１の時間的推移、ＺＳはメーク接点として構成された解放手段４５の時間的推移を表している。符号ＣＬは該当する開閉接点４１と４５の閉じた状態を表し、符号ＯＰは開いた状態を表している。ΔＴは、時間的推移ＺＯおよびＺＳの各切換エッジの間の時間的ずれを表す。このような開閉操作の的確な時間的遅延によって、図５に関する図面の説明では必要だったフィルリング・平滑化部材は不要となる。
【００８０】
上記に代えてブレーク接点をメーク接点、解放手段をブレーク接点として構成し得る。両開閉器４１と４５は、装置の適正な作動時には、閉路された定常状態のときでも開路された定常状態のときでも、反対の接点位置を有するのが好ましく、即ち、スイッチ４１および４５は「開／閉」であるか、「閉／開」である。このことは、例えば機械的な方法で制動装置により、或いは電気的な方法で、閉路と開路について異なる時間定数を有する電気的な遅延素子により行い得る。
【００８１】
更に、制御磁石４２の励起コイル５６を励起すべく電気接続部Ａ３とＡ４に印加する、開閉装置を閉路および開路するための切換電圧は、電圧減結合のためのダイオードおよびこれに後置したコンデンサを介して緩衝できる。その結果、不具合が生じた場合に、装置をオフするために切換電圧が消滅したときでも、力部材４６および切換ラッチ４６を動作させるのに十分な電気エネルギーを利用できる。
【００８２】
図９は、永久磁石６８で支持される電磁駆動装置６０を備えた、本発明による装置の一実施例の断面図を示している。
【００８３】
ここで、上側半分には、閉状態時の電磁駆動装置６０の磁束を示している（鎖線で示すストッパ電極５８参照）。それに対し図９の下側半分には、開状態の際の電磁駆動装置６０の磁束を示している（実線で示すストッパ電極５８参照）。
【００８４】
図面の中央には、巻線本体６７に巻き付けられた励起コイル６６を示す。励起コイル６６は、コイル電流ｉの供給を受けるべく、一例として２つの接続部を持つ。符号ｕは、励起コイル６６に印加される切換電圧としてのコイル電圧を表している。巻線本体６７と励起コイル６６は円筒状の開口部ＯＦを形成し、この内部で、電磁駆動装置６０の鉄心６１が動く。鉄心６１は円筒状の開口部ＯＦの寸法に合せて適合化した円筒状のボルトと、これに取り付けたストッパ電極５８を備える。ここで鉄心６１の全体は、強磁性で特に軟磁性の材料、例えば鉄で作る。巻線本体６７と励起コイル６６は、励起コイル６７で生じた磁束を誘導するための軟磁性材料からなる内側のヨーク６５で取り囲まれ、内側のヨーク６５の一部は円筒状の開口部ＯＦの中に延び、そこで内側の極６３を形成している。このして生成した磁界は、最終的に、円筒状の開口部ＯＦの図示した領域で作用する。
【００８５】
電磁駆動装置６０は少なくとも１つの永久磁石６８で支持され、電磁駆動装置６０が開位置の際、鉄心６１に対する追加の保持力を生成する。この際永久磁石６８は、電磁駆動装置６０の内側のヨーク６５の外面に取り付けられている。両方の永久磁石６８の磁極に各々ＮとＳを付している。永久磁石６８は、内側のヨーク６５の円周に沿って配置するとよい。多数の永久磁石６８に代えて、内面にＮ極ＮおよびＳ極Ｓを形成すると共に外面にＳ極ＳおよびＮ極Ｎが形成するように分極した、１つの磁気リングおよび磁気輪を使用してもよい。永久磁石６８の外方を向いた面は、図９の例では、カップ状で軟磁性の外側のヨーク６４と結合している。外側のヨーク６４も同じく円筒状の開口部を有し、その中で接点スライダ５９を案内している。接点スライダ５９は鉄心６１のストッパ電極５８により操作可能であり、そのため接点スライダ５９と連結した、図示しない接触ブリッジを操作できるようになっている。
【００８６】
更に内側の極６３と、鉄心６１の円筒状のボルトとの間の円筒状開口部ＯＦの内部に、励起コイル６６への通電がない状態のときに鉄心６１を円筒状の開口部ＯＦから外へ押す復帰ばね６９が入っている。鉄心６１の円筒状のボルトの幾何学寸法、内側のヨーク６５の外面および外側のヨーク６４の内面は、鉄心６１のストッパ電極５８が、励起された閉位置のときには内側のヨーク６５の外面に突き当たると共に、励起が解消されると外側のヨーク６４の内面に突き当たるように、幾何学的に相互に適合化されている。ストッパ電極５８の鎖線の表示は、電磁駆動装置６０の閉位置を表している。
【００８７】
図９の下側半分に、電磁駆動装置６０の開位置に関し、永久磁石６８により生成される磁界ＭＦ１の形状を一点鎖線で図示している。図９の上側半分は、比較のため、電磁駆動装置６０の閉位置に関し、永久磁石６８により生成される磁界ＭＦ２の形状を図示している。後者の場合、磁界ＭＦ２にとって、外側のヨーク６４を通じての磁気抵抗の小さい経路がない故、必然的に、各永久磁石６８の回りに漂遊磁界が生ずる。
【００８８】
鉄心６１に対する永久磁石の拘束力により切換プロセスが急激に進行する故、始動時点での鉄心６１の運動は、純粋な電磁駆動装置と比べ、即座にかつ全面的な力で行われる。
【００８９】
本発明によると、特に励起コイル６６の範囲外での、かつ特に励起コイル６６を取り囲む電磁駆動装置６０の内側のヨーク６５の範囲外での磁束の変化を、適当な測定手段で認識可能である。そのため図９の例では、特に好ましい測定コイル６２を、外側のヨーク６４の脚部に巻き付けている。測定コイル６２に代えて、例えばホールセンサ等の磁界センサも使用できる。開位置を最初の状態とし、磁束ＭＦ１は測定コイル６２を経て定常的に流れる。鉄心６０が左方に向かって急激に閉位置へ動くと、図９に示す漂遊磁界ＭＦ２が下側領域にも形成されるという形で、磁束の形状も急激に変化し、同時に外側のヨーク６５の磁束はほぼ消滅する。外側のヨーク６５の脚部でのこのような磁束の動的な変化は、測定コイル６２の接続部に生ずる誘導電圧ｕiに表れ、その最大値は、磁束が急速に変化する程大きくなる。そして誘導電圧ｕiを所定の参照値と比較し、比較結果に基づいて、信号工学上の処理をするためのデジタル信号を生起することができる。
【００９０】
本発明では、誘導電圧ｕiの最低値が存在することに伴い、少なくとも１つの主接点の可動の接触ブリッジが、開路後に、開放点を超過しているに違いないと判定する。それに対し誘導電圧ｕiの最低値が所定の時間後および所定の時間内に認識されないと、開閉装置の以後の動作を中止する。この場合、鉄心電極５８が内側と外側のヨーク６５、６４に完全に接触しなくなる、接点溶着が生じているに違いないと判定し得る。生成する誘導電圧ｕiはそれに応じて低い。
【００９１】
この場合の格別な利点は、誘導電圧ｕiが低くなることで開閉操作が遅くなる結果につながる、電磁駆動装置６０の駆動機構の徐々に進行する磨耗現象も発見できる点である。
【００９２】
図１０は、本発明による装置の第６の実施形態を示す。
【００９３】
図１０に示す装置の主要な一面は、作動中にエネルギー緩衝が行えることであり、それにより、開路時およびこれに伴うエネルギー供給の解消後に、評価・制御ユニットへの電力供給をまだ最低時間の間保証でき、場合により、溶着している主接点が存在しているときは、接点開裂手段および／又は切換ラッチを始動および解放することができる。
【００９４】
図１０に示す本装置では、一例として、コンデンサの形態の電気エネルギー蓄積器９４を設けている。このコンデンサは、当初、制御端子Ａ５とＡ６を介して評価・制御ユニット９１に供給電圧が印加されるときに充電される。エネルギー蓄積器９４が最低充電状態に達したときに初めて、例えば制御磁石等の電磁駆動装置９２が主接点１を閉路するように制御される。コンデンサ９４の場合、電気エネルギー蓄積器９４の最低充電状態は、コンデンサ電圧Ｕｃの最低充電電圧Ｕｍｉｎに相当している。これは、端子Ａ５とＡ６に印加される切換電圧の例えば８０％であってよい。この際エネルギー蓄積器９４の最低充電状態は、解放手段への制御信号を利用して、評価・制御ユニット９１により接点開裂手段８０を動作させるのに十分であるように設定される。
【００９５】
図示した制御磁石９２は、開閉装置を閉路すべく励起されると、接触ブリッジ７４に作用する接点スライダ７３と機械的に作用接続された鉄心９７を操作する。すると接触ブリッジ７４は、可動の回路部材として、電流経路Ｌ１−Ｌ３の定置の回路部材を橋絡する。制御磁石９２がオンされると、開閉装置が開路された状態のときには初期応力をかけられる接点負荷ばね７５が応力を解除され、この接点負荷ばねが、電流経路Ｌ１−Ｌ３の定置の回路部材に向かって接触ブリッジ７４を押し、これらを接触させる。追加的又は代替的に、溶着した主接点１を開裂すべく、通常、溶着した主接点１を開裂できるように設計された切換ラッチを制御することもできる。
【００９６】
符号９３は、少なくとも１つの溶着した主接点１を認識するための手段を示す。この手段は、本発明では、少なくとも１つの主接点１の可動の接触ブリッジ７４が、開路後に開放点を超過しているか否か認識する役目をする。図１０の例では、手段９３は電流センサであり、特に３極開閉装置の主電流経路Ｌ１−Ｌ３で電流を検出するための３重電流センサである。この電流センサ９３は、電流測定値を出力する接続回線を介して、評価・制御ユニット９１と接続されている。
【００９７】
本発明では、所定の時間後に開放点を超過していないときは、開閉装置の以後の動作を中止する。そのため図１０の実施例では、評価・制御ユニット９１が、開閉装置が開路されてから例えば１００ｍｓの所定の時間内に、電流経路Ｌ１−Ｌ３で電流を評価する。電流を判定すると、評価・制御ユニット９１は解放手段９５に電流パルスを出力する。解放手段９５は、例えば吊上げ磁石又はソレノイド形磁石の形態のアクチュエータであり、該アクチュエータ鉄心９６が、ばね蓄力器の形態の解放手段８０を解放する。その結果、戻り止め爪として構成したアクチュエータ鉄心９６が、ばね８３によって初期応力をかけられた開裂接点スライダ８１の抑制ウェブ８２から外す。すると、この開裂接点スライダ８１が接点スライダ７３に突き当たって、溶着した主接点１を開裂する。
【００９８】
上記に代えて、測定工学的なフィードバックにより、電磁駆動装置のインダクタンスおよびこれに伴う主接点１の開位置を調べ得る。或いは、例えば評価・制御ユニット９１と電気的に接続された、ＩＥＣ  ６０９４７−４−１に基づくミラーコンタクト等の補助スイッチを用い、主接点１が開いたか否かを調べることもできる。主接点１が開いていないことを確認すると、エネルギー蓄積器９４が解放手段９５を通じて放電する。
【００９９】
場合により高い周囲温度の下で、多年にわたる長期の動作時間が経過した後での、エネルギー蓄積器の信頼度に対し格別に高い技術的要求が課せられる。軍事分野での使用に対し設計されたコンデンサの利用も考えられる。この種コンデンサは、通常のコンデンサより明らかに長い耐用寿命を持つ。コンデンサ９４は、開閉装置の開路プロセス時に誘導される制御磁石９２の励起コイルの電圧から、適当な充電回路により充電することも可能である。そして、このようにして供給された電気エネルギーを、以後の短い時間の間、評価・制御ユニット９１へ供給し、並びに解放手段９５を作動させるために利用できる。
【０１００】
コンデンサの代わりとして、開路後に運動エネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換する小型のフライホイールも利用可能である。
【０１０１】
これに代えて、評価・制御ユニット９１を作動させるため、そして解放手段９５を作動させるのに必要となるエネルギーを、主電流経路Ｌ１−Ｌ３から変流器９３を介して分岐して取り出すために、変流器９３を大型に設計することもできる。
【０１０２】
評価・制御ユニット９１が、端子Ａ５とＡ６に加えて、更に追加の電力供給端子を有する解決法も考えられる。この追加の電力供給端子から電圧を取り出せれば、評価・制御ユニット９１に、開路後も、この独立した電力供給部からエネルギーを供給できる。
【０１０３】
溶着した主接点１を開裂するには、接点が接触する領域に高い開放力および／又は高い開放衝撃を加える特別な切換ラッチ設計が好ましい。相応の変速機構によって、開路ばねに蓄えられたエネルギーが開放経路を通じて線形に減少していくのでなく、主として「閉」位置から「接点接触」位置迄の経路で減少するようになし得る。そして、「接点接触」位置から「開」位置までに残りのエネルギーが更に放出されて、切換位置「開」になるまで接点負荷ばねに初期応力をかける。
【０１０４】
図１１は、主接点１が開いた、本発明による装置の第７の実施形態を示す。主接点１はまだ磨耗しておらず、適正に開いているものと仮定する。
【０１０５】
図１１は右側部分に、オフされて励起を解消された状態の制御磁石７２を示す。この場合、制御磁石７２の復帰ばね７９が、鉄心７７と、これに機械的に作用接続された接触スライダ７３とを介して、接触ブリッジ７４を開位置へ押す。この際、復帰ばね７９に比べて力が弱い接触負荷ばね７５は、初期応力をかけられる。図示の状態では、主接点１は接点開放距離ａを持つ。従って、電流経路Ｌ１−Ｌ３による通電は不可能である。
【０１０６】
開路時、制御磁石７２の鉄心７７は、接触スライダ７３と堅固に連結された連結片７６に作用する。接触スライダ７３と連結片７６は、１つの構成部品として構成してもよい。図示の開状態では、制御磁石７２に対向する鉄心７７の端部に、励起を解消されたアクチュエータ８５のアクチュエータ鉄心８６が側方で接している。アクチュエータ８５は、接点開裂手段８０に対する解放手段としての役目を果す。鉄心７７は、図示の状態ではストッパとして作用し、その結果、アクチュエータ鉄心８６と対向する端部に形成された戻り止め爪は、接点開裂手段８０の抑止ウェブおよび抑止縁部８２から外れ得ない。この際アクチュエータ８５の復帰ばねは、ストッパの抑止によって初期応力をかけられた状態に保たれる。ここでの接点開裂手段８０の構造は、図１０のものに対応している。
【０１０７】
図１２は、主接点１が閉じた、本発明による装置の第７の実施形態を示す。ここでは、制御磁石７２の励起コイルが電気接続部Ａ５とＡ６を経て励磁されている。鉄心７７は、図１２の例では右方に向かって動き、接触スライダ７３への負荷を解消している。この負荷解消と、初期応力をかけられた接点負荷ばね７５の応力解消とにより、接触ブリッジ７４が接点１を閉じている。
【０１０８】
本発明によると、閉路時には接点開裂手段８０に対する解放手段８５が励起され、それと同時に、そしてその少し後に、制御磁石７２が励磁される。その結果、解放手段８５の復帰ばねは引き続き、かつこの時点では能動的に、初期応力をかけられる。図１１との比較から解るように、アクチュエータ８５の復帰ばねは更に少しだけ初期応力をかけられている。解放手段８５に対する制御磁石７２の操作遅延は、例えば閉路プロセスについてのみ作用する、機械的な緩衝手段で行える。これに代えて、制御磁石７２の励起回路に電気式の緩衝手段も採用でき、例えば制御磁石７２の励起コイルと直列につながれたリアクトルを採用できる。制御磁石７２の鉄心７７の操作に伴い、ストッパ機能と抑止機能が解放されているにも係らず、アクチュエータ鉄心８６は接点開裂手段８０を解放していない。
【０１０９】
図１２に示す如く、この時点で励磁の解消が外部から強制されると、アクチュエータ鉄心８６は、図１２の例では初期応力をかけられた復帰ばねにより下方に向かって動き、そのため接点開裂手段８０が解放される。この場合の格別な利点は、接点開裂手段８０の作動が確実に行われる点にある。作動のためのエネルギーは、緩衝することなくかつ連続的に供給せねばならないからである。作動のために必要なエネルギーは、初期応力をかけられているアクチュエータ８５の復帰ばねに既に蓄えられている。従って、図１２に示す解放・接点開裂機構は「フェールセーフ」に製作されている。
【０１１０】
更に図１２に示すように、連結片７６に対する鉄心７７の操作に基づき、開閉接点１の新たな状態に基づき生じる数ｍｍの隙間が生じている。この隙間は、接点材料の磨耗に伴って減っていく。閉状態のとき、戻り止め爪に対向するアクチュエータ鉄心８６の端部には、連結片７６が対向している。連結片７６は、一例として主接点１が新品であるか、それとも既に磨耗しているかに関わりなく、アクチュエータ鉄心８６の領域に切欠き７８を有する。切欠き７８は、解放手段８６が降下した際、即ち吊上げ磁石又はソレノイド形磁石として構成したアクチュエータが降下した際に、接点開裂手段８０が確実に解放されるように設定されている。これに代えて連結片７６は、その全長にわたり、端部領域における連結片７６の寸法に呼応する一定の断面積を有していてもよい。
【０１１１】
図１３は、接点開裂手段８０がまだ作動していない、主接点１が溶着しているときの本発明による装置の第７の実施形態を示す。制御装置のオフは、通常、制御磁石７２の端子Ａ５とＡ６への切換電圧が遮断および解消することで行われる。切換電圧は、端子Ａ７とＡ８を介して解放手段８５にも供給するとよく、それにより、切換電圧が解消した後に解放手段も降下する。制御磁石７２と解放手段８５の励起回路は、直列に接続し得る。
【０１１２】
本発明の開閉装置では、少なくとも１つの主接点１の可動の接触ブリッジ７４が、開路後に開放点を超過したか否かを認識およびチェックする。図１３に示すように、主接点１が溶着のために開いておらず、その結果、所定の時間後になっても開放点を超過していない。この所定の時間は、例えば１００ｍｓでよい。解放手段８５はオフされたときに、制御磁石７２に比べて遅延して降下するのが好ましく、それにより鉄心７７は、開路時に、アクチュエータ鉄心８６に対するストッパ・抑止機能を再び担うことができる。所定時間の経過後、主接点１が溶着しているため、既に降下しているアクチュエータ鉄心８６を「捕捉」できるように鉄心７７を操作できないと、開閉装置の以後の動作を中止する。そして解放手段８５が完全に降下し、それによって接点開裂手段８０が解放される。
【０１１３】
アクチュエータ８５がオフされたときの降下遅延は、例えば機械式の緩衝システムで行い又はアクチュエータ８５の励起回路にフリーホイーリングダイオードを備える電気式の緩衝システムにより行い得る。この場合、フリーホイーリング回路は、アクチュエータ８５の磁気回路の磁化を更に所定の時間の間だけ維持する。それに対し、制御磁石７２の励起回路は、開路時に、比較的抵抗の高い抵抗器によって電気的に緩衝することができ、その結果、制御磁石７２の磁気回路の磁気エネルギーを極めて迅速に低減できる。
【０１１４】
図１４は、解放された接点開裂手段により主接点１が開裂された、本発明による装置の第７の実施形態を示す。上記のように、接点開裂手段８０のばねのばね力は、必要な開裂力に加えて、接点負荷ばね７５の反対方向を向いたばね力も克服できるように設定されている。それにより、主接点１の再度の閉止はもはや不可能である。従って開閉装置の動作が中止されたまま保たれる。接点開裂手段８０は、動作したばね８３並びに解放手段８５に再び応力をかけることを可能にする、図示しない機構を有していてもよい。このような機構のリセットは、例えば手動で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明による方法の簡略化したフローチャートである。
【図２】本発明による装置の第１の実施形態である。
【図３】本発明による装置の第２の実施形態である。
【図４】本発明による装置の第３の実施形態である。
【図５】本発明による装置の第４の実施形態である。
【図６】第４の実施形態に属する電気的な原理回路図である。
【図７】本発明による装置の第５の実施形態を示す詳細図である。
【図８】図６および図７に示すブレーク接点およびこれと直列につながれたメーク接点の、一例としての時間的推移である。
【図９】永久磁石でサポートされる電磁駆動装置と測定コイルとを備える、本発明による装置の一実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明による装置の第６の実施形態である。
【図１１】主接点が開いている、本発明による装置の第７の実施形態である。
【図１２】主接点が閉じている、本発明による装置の第７の実施形態である。
【図１３】主接点が溶着していて接点開裂手段がまだ解放されていない、本発明による装置の第７の実施形態である。
【図１４】解放された接点開裂手段によって主接点が開裂されている、本発明による装置の第７の実施形態である。
【符号の説明】
【０１１６】
１、１０、２０、３０  主接点、１１  電極、１２、４２  制御磁石、１３  ばね蓄力器、１４  、３４  リリース機構、１５、２５、３５  評価装置、１６  制御装置、１７  接点負荷ばね、１８  接続部、４０  接点負荷ばね、４１  ブレーク接点、４２、７２  制御磁石、４３  接触スライダ、４４  アクチュエータ、４５  補助接点、４６、８０  接点開裂手段、４７  切換ラッチレバー、４９  駆動レバー、５２  レバー、５５  鉄心、５６  励磁コイル、５８  ストッパ電極、５９、７３  接点スライダ、６０、７２  制御磁石、６１  鉄心、６２  誘導コイル、６４、６５  ヨーク、６６  励磁コイル、６８  永久磁石、６８  永久磁石、７４  接触ブリッジ、７６  連結片、７７  鉄心、７９  復帰ばね、８５  開放手段、８６  アクチュエータ鉄心、９１  制御・評価ユニット、９２  制御磁石、９３  電流センサ、９４  電気蓄積部材、１１０、３１０  開閉装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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