KR100796843B1 - 접촉자-회로차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중-전극 장치를 통하여 임의의 제어와 감지된 전기적 장애에 각각 응답하여 이동 접촉자에 작용할 수 있는 제어 전자석 및 보호장치를 포함하는 접촉자-회로차단기에 관한 것이다.
전자기적 트리핑 장치(41)는 접촉 제어 매커니즘(40)에 부가된다. 교체가능한 것이 바람직한, 보호장치(30)는, 제어선(33B)을 통하여 상기 전자석(20)에 연결되고 트립 라인(33A)을 통해 상기 전자석(20)에 연결되어, 상기 제어선 상의 상기 전자석으로 전원공급을 출력하고, 장애가 발생한 경우에는, 상기 트립 라인 상에 트립 신호를 출력한다. 상기 전자석(20)은 DC 타입이고, 상기 보호장치(30)는 전원 전압을 조절한다.

Description

접촉자-회로차단기{CONTACTOR-CIRCUIT BREAKER(REVERSE CURRENT RELAY)}
본 발명은 분리가능한 접촉자를 가진 전극들과, 이 접촉자들을 제어하기 위한 제어 전자석과, 트리핑(tripping) 장치와 결합된 보호장치를 포함하는 접촉자-회로차단기(contactor-circuit breaker;reverse current relay)에 관한 것이다.
접촉자-회로차단기는 전원을 임의로 제어하고, "접촉자(contactor)" 부재에 고유한 전자석을 사용하여 모터와 같은 부하를 수행하는 전선을 차단(달리 말하자면 이 부하를 온/오프로 스위치함)하고, 보호장치가 적어도 하나의 전선에서 단락회로와 같은 전기적 장애를 감지하는 순간 "회로차단기" 부재에 특유한 보호장치를 사용하여 부하 회로를 자동적으로 차단하기 위한 전기장치이다.
이러한 유형의 장치에서, 전자석과 보호장치는 각각 임의의 제어 및 전기적 흠결 감지에 따라 이동 접촉자에 작용하기 위한 다전극 장치(multi-pole device)를 각각 사용한다. 트리핑 장치는 전자기적 트리핑 장치의 작용하에서 접촉자 닫힘상태로부터 접촉자 열림상태로 바꿀 수 있으며, 접촉자들을 자체적으로 열고 닫을 수 있는 수동적 제어장치에 의해 리셋될 수 있다.
따라서, 공보 EP-366 519는 상기한 유형의 접촉자-회로차단기를 나타낸다. 상기 보호장치는 주로 기계적인 것으로서, 많은 수의 스위치가 요구되는 범위의 전 력 전압 및 전류를 감당할 필요가 있다.
공보 FR-2 759 489는 전자석이 접촉자들을 접촉자 모드 및 회로차단기 모드에서 스위칭하는, 접촉자-회로차단기를 나타낸다. 그런데, 상기 전자석의 혼합성 동작과 회로 차단 모드에서의 빠른 제어의 필요성은 문제점을 야기한다.
본 발명의 목적은, 요구범위의 전력 전압 및 전류를 최소 수의 소자로 감당하기 위해 기계적 연결 및 스위치용 전기 전선을 구성하면서, 접촉자 모드에서의 신뢰적 동작을 회로 차단모드에서의 고속 차단과 신뢰성있게 조화시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 전자기적 트리핑 장치가 제어 매커니즘에 포함되며, 보호장치가 제어선을 통해 전자석에 연결되고 트립 라인을 통해 제어 매커니즘에 연결되어, 제어선 상의 전자석으로 전력 공급을 출력하고, 전기적 결합이 발생할 경우에는 트립 라인(trip line) 상에 트립 신호를 출력한다.
바람직하게는, 보호장치는 AC 또는 DC 전원단에 연결되고, 전자석은 소정의 전압에서 동작하는 DC 타입이며, 이때 보호장치에는 전원 전압을 전자석에 전력을 가하기 위한 소정의 전압으로 변환할 수 있는 전압 어뎁터 회로가 구비된다. 또한, 보호장치는 전자석에게 강화단계 및 유지단계에서 지속적인 전류를 출력할 수 있다.
전력용 도체, 분리가능한 접촉자 및 그와 결합된 소멸챔버(extinguishing chamber)는 베이스(base) 내에 유리하게 하우징 될 수 있으며, 보호장치는 그 베이스에 교체 가능하도록 부가되는 제거가능한 모듈인 반면, 전자석과 제어 메커니즘 은 그 베이스에 고정된다. 이 경우에, 전자석과 제어 메커니즘은 돌출한 베이스의 일부분에 하우징될 수 있으며, 그 베이스 내의 소자는, 상부로부터 시작하여 아래를 향하여, 전자석과 제어 메커니즘, 보호장치 및 보조 접촉자 부가기기가 하우징될 수 있는 분실이다. 그러면, 전자석 코일을 위한 전원단은 보호모듈에 인접하여, 보조 접촉자가 부가될 수 있는 분실의 옆에 하우징 될 수 있다.
유익하게는, 베이스는 또한 보호 모듈과 부가 보조 접촉자를 위한 분실과의 사이에 통신 부가장치를 하우징하기 위한 분실을 가질 수 있다. 상기 분실이 통신 부가기기을 곁에 두고, 제거가능한 보호모듈하에서 보조 접촉자 부가기기가 그룹지어지면 유익하다.
다음의 설명은 첨부도면에 대하여 본 발명의 비제한적인 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉자-회로차단기의 다이어그램,
도 2 내지 도 4는 접촉자-회로차단기의 변형의 다이어그램,
도 5 및 6은 접촉자-회로차단기의 평면 VI-VI에 따른 정면도 및 단면도이다.
접촉자-회로차단기는 고정된 접촉자(10) 및 소멸챔버(12)와 결합된 이동성 접촉자(11)가 달린 여러 접촉자 전극을 포함한다. 고정된 접촉자(10)는 전력용 도체(13,14)에 의하여 장치 하우징(17) 또는 그 하우징에 부착된 단자 블록 상에 배치된 소스 전원단(15)과 부하 전원단(16)에 연결된다. 각 전극에 있어서, 이동성 접촉자(11)는 브리지 상에 배치되어, 스프링(18)에 의해 닫히는 방향으로 힘을 받 으며 푸셔(19)에 의해 열리는 방향으로 힘을 받는다.
접촉자-회로차단기는 단안정(單安定) 또는 쌍안정(雙安定)형 전자석(20)과 전자 보호 및 제어 장치(30)를 포함한다; 상기 전자석 및 보호장치의 궁극적 목적은 다양한 전극의 푸셔(19)를 동작시키는 것이다. 전자석(20)은, 회로망의 예에서, DC 타입이고 전원 전압에 대해 독립적인 반면에, 상이한 보호 및 제어 장치(30)는 예컨대 24V DC, 24V AC, 72V AC, 240V AC 등의 전원 전압의 함수로서 제공된다는 점에 주의해야 한다. 따라서, 장치(30)는 첫째로 전원 전압을 전자석에 요구되는 DC 전압으로 조절하고, 둘째로 전자석(20)이 강화 또는 유지 위치에 있을 때에는 예컨대 100mA 수준의 일정한 전류를 전자석(20)의 코일(21)에 공급한다.
보호 및 제어 장치(30)는, 이하에서 단순히 "보호장치"로 나타내며, 여러 전극에서의 전류를 감지하는 전류 센서(31)를 포함한다; 센서(31)는 도 2에 나타난 클립 또는 플러그(32)에 의해 여러 전극의 전력용 도체(14)에 연결될 수 있다. 센서(31)는, 단락회로가 센서에 의해 감지되는 경우 또는 다른 전기적 장애의 경우에 장애신호를 생성하는 보호회로(33)에 연결된다. 보호회로(33)로부터의 출력은 트립 라인(33A)을 통하여, 접촉제어 매커니즘(40)에 속하는 잠금 레버를 동작시키는 간헐적인 작용을 하면서, 전자기적 트리핑 장치(41)로 연결된다. 보호회로(33)는 또한 전원 라인으로서도 작용하며, 코일을 위한 규정 전원 전류를 결정하는 제어회로(34)에 연결되고, 제어선(33B)을 통하여 전자석(20)의 코일(21)에 연결된다.
보호장치, 트리핑 장치 및 코일을 위한 전원 전압은 보호장치(30)상에 결합 된 단자(35)에 인가되며, 장치(30)의 하우징 자체 또는 상기 장치나 부착된 단자 블록 또는 부가기기 상에, 또는 케이스에 따라서는 그 장치가 고정된 베이스에 배치된다. 보호장치(30)는 접촉자-회로차단기의 전류 정격에 따라 가변적이며, 접촉자-회로차단기의 전원단(35)에 연결되어 장치(30)에 및 전자석 코일(21)로 소정의 레벨의 전압을 출력할 수 있는 전압 변환회로(36)을 포함한다.
온(On) 위치나 오프(Off) 위치로 움직여질 수 있는 수동 제어버튼(42)은 매커니즘(40)과 조화하여 접촉자(11)의 스위칭을 제어한다. 명확히, 두개의 버튼 중에서 하나는 온(On) 기능을 위해, 그리고 다른 하나는 오프(Off) 기능을 위하여 제공될 수 있다. 제어 매커니즘(40)은 다음을 포함한다:
- 전자기적 트리핑 장치(41)에 의해 제어되는 쌍안정(雙安定) 트립 부재(40A),
- 단자(35)로 보내어지는 온(On) 또는 오프(Off) 명령으로부터 전자석(20)에 의해 제어되는 자동식 쌍안정 제어 부재(40B),
- 버튼(42)에 의해 직접적으로 제어되고, 트립 부재(40A)에 의해 영향을 받는 수동 제어 부재(40C).
부재(40A 및 40C)는 슬라이딩 또는 피벗 장치(43A,C)를 통해 이동 접촉자(11)를 동작시키고, 부재(40B)는 슬라이딩 또는 피벗 장치(43B)를 통하여 이동 접촉자(11)를 동작시킨다. 이들 두개의 장치(43A,C 및 43B)는 분리가능하다. 바람직한 실시예로서, 장치(43A,C 및 43B)는 전극 푸셔(19)에 작용을 하는 공통 피벗 다중-전극 레버(44)에 적용될 수 있다(도 3을 보라).
도 2 내지 도 4에 나타난 실시예에서, 접촉자-회로차단기는 베이스(50)를 포함하며, 보호장치(30)는 접촉자-회로차단기에 할당된 전류 정격의 함수로서 베이스에 교체할 수 있도록 부가된 전자적 보호 모듈로 구성된다. 베이스의 뒤에는 표준 레일 또는 반송판과 같은 서포트에 부착수단(51)이 구비되고 전원단(15,16)을 가지고 있는 단자 블록(52,53)을 포함하거나, 또는 그 꼭대기 및 바닥부에 맞는다. 베이스는 전력용 도체(13,14), 고정된 접촉자(10) 및 이동 접촉자(11)와 소멸챔버(12)를 포함한다.
도 2에서, 전자석(20) 및 제어 매커니즘(40)은 베이스(50)에 모아진 전자기계적 제어 모듈(60) 내에 수용된다. 도 3 및 4에서, 전자석(20) 및 제어 매커니즘(40)은 상기 베이스로부터의 돌출부(54) 내에 베이스(50)의 꼭대기 근처에 배치된 하나(또는 두개)의 분실(들) 내에 수용된다. 이 경우에, 이는 전원 전압에 대하여 독립적이고 상이한 전류 정격에 대해 불변상태로 유지되는 전자기계적 제어 및 차단 어셈블리(50,20.40)이며, 이때 전압 조절은 보호모듈(30) 내의 전자회로에 의해 달성되고, 전류 정격은 해당 보호모듈(30)의 선택에 의해 달성된다.
도 3에서, 전자석(20) 및 보호모듈(30)은 전자석(20)이 베이스의 상측에 설치되고, 이어서 매커니즘(40), 보호모듈(30) 및 부속 접촉자 부가기기(56)을 수용할 분실(55)이, 베이스의 바닥을 향한 순서로, 베이스의 돌출부(54) 내에 배치된다. 전자석(20)의 코일(21)의 전원단(35)은 분실(55)내 또는 보조 접촉자 부가기기(56)내에 배치된다.
도 4에서, 보조 접촉자 부가기기(56)를 포함하는 분실(55)과 보호모듈(30)과 의 사이에서, 베이스(50)에는 통신 부가기기(58)를 포함할 분실(57)이 구비되는데, 예컨대, 통신 부가기기(58)에는 다른 전기적 장치들을 고려할 때 상기 장치를 연결하기 위해 통신 버스가 부가될 수 있고, 이 통신버스는 스위치에 전력공급하거나 스위치를 제어할 수 있다. 보호 모듈 박스(30)에는 통신 부가기기(58)를 분실(57)에 수용하기 위하여 숄더(37)가 구비될 수 있다.
버튼이 오프(off) 위치에 있을 때 보호 모듈로 공급되는 전력을 차단하기 위하여, 스위치(59)는 부가기기(56) 안에 배치(도 4)되거나 보호 모듈(30) 안에 배치(도 3)될 수 있다.
접촉자-회로 차단기는 다음과 같이 설치되고 작동한다. 보호 모듈(30)은 필요한 정격을 갖춘 전자석을 구비한 베이스(50)에 부가된다. 이 모듈은, 강화 단계와 유지 단계에서 모두, 전압을 전자석의 명목상 작동 전압으로 조절할 수 있으며 지속적인 전류를 전자석에 공급할 수 있다.
버튼(42)이 초기에 온(On) 위치에 있다고 가정하면, 단자(35)에 인가되는 전압은 제어 회로(34)를 통해 전력을 코일(21)로 보내고 매커니즘(40)의 부재(40B)를 통해 접촉자(10,11)를 닫을 것이다. 상기한 바와 같이 스위치(59)가 개방되는 동안, 접촉자는 버튼(42)을 매커니즘(40)의 부재(40C)를 통해 오프(Off) 위치로 놓음으로써 수동적으로 개방된다. 예컨대, 회로(33)가 스위칭될 때, 센서(31)에 의한 과전류 신호 출력의 함수로서, 접촉자는 자동적으로 개방된다; 이 스위칭은 매커니즘(40)의 부재(40A)를 트리핑 장치(41)를 통해 스위칭할 것이다. 단자(35)에 전압이 없으면, 코일(21)은 여기되지 않고 접촉자는 부재(40B)를 통해 개방된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 접촉자-회로차단기는 요구범위의 전력 전압 및 전류를 최소 수의 소자로 감당하기 위해 기계적 연결 및 스위치용 전기 전선을 구성하면서, 접촉자 모드에서의 신뢰적 동작을 회로 차단모드에서의 고속 차단과 신뢰성있게 조화시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 분리가능한 고정 접촉자 및 이동 접촉자를 가진 전력용 도체;
    적어도 하나의 다중-전극 장치를 통해 상기 이동 접촉자(11)에 대하여, 임의의 제어에 따라 작용하는 전자석(20)과 전기적 장애를 감지함에 따라 작용하는 보호장치(30);
    이때 상기 보호장치는 전력용 도체에 의해 수행되는 전류 검출의 수단(31)과 트립 신호를 생성하는 수단(33)을 포함하며,
    활성화된 때 상기 하나의 다중-전극 장치를 접촉 개방 상태 및 접촉 폐쇄상태의 사이에서 스위칭할 수 있는 접촉 제어 매커니즘(40)을 포함하는 접촉자-회로차단기에 있어서,
    상기 접촉자 회로 차단기는,
    상기 제어 매커니즘에 결합된 전자기 트리핑 장치(41);
    상기 보호장치(30)를 상기 전자석(20)에 연결하여 상기 전자석(20)을 위한 전원을 공급하기 위하여 사용되는 제어선(33B);
    상기 보호장치를 상기 제어 메커니즘(40)에 연결하여 장애가 발생한 경우에 트립신호를 공급하기 위하여 사용되는 트립선(33A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호장치(30)는 AC 또는 DC 전원단(35)에 연결되고, 상기 전자석(20)은 소정의 전압에서 동작하는 DC 타입이며, 상기 보호장치는 상기 전원 전압을 상기 전자석에 전력을 공급하기 위한 소정의 전압으로 변환시킬 수 있는 전압 조절 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자석(20)은 그 강화 단계 및 유지 단계에서 일정한 전류로 상기 보호장치(30)에 의하여 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 접촉자는 이동시 푸셔(pusher)에 의해 제어되고,
    상기 푸셔(19)에 적용될 수 있고 상기 전자석(20)과 상기 제어 매커니즘(40)에 의하여 활성화되는 공통 레버(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력용 도체(13,14), 상기 분리가능한 고정 및 이동접촉자(10,11), 및 그에 결합된 소멸챔버(12)는 베이스(50) 내에 배치되고, 상기 보호장치(30)는 상기 베이스에 교체가능하도록 부가되는 제거 가능한 모듈이며, 상기 전자석(20) 및 상기 제어 매커니즘(40)은 상기 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자석(20) 및 상기 제어 매커니즘(40)은 앞으로 돌출한 상기 베이스(50)의 부재에 하우징되어, 상기 베이스의 상측에 상기 전자석(20)을 포함하고, 하부측을 향한 순서로, 상기 제어 매커니즘(40), 상기 보호장치(30) 및 보조 접촉 부가기기를 위한 분실(55)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전자석(20)의 코일(21)의 상기 전원단(35)은 보조 접촉자 부가기기를 위해 분실(55) 내의 상기 보호 장치(30)에 인접하여 하우징되는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 베이스(50)에는, 상기 보호 장치(30)와 보조 접촉자 부가기기를 위한 분실(55)과의 사이에서, 통신 부가기기(58)를 수용하기 위한 분실(57)이 구비되는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보호장치는 교체가능한 모듈인 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 접촉제어 메커니즘(40)은 상기 전자석(20)에 의해 제어되는 쌍안정 자동 제어 부재(40B)와 접촉자 전극들을 동작시키기 위해 전자기적 트리핑 장치(41)에 의해 제어되는 쌍안정 트립 부재(40A)가 구비되는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접촉제어 메커니즘(40)은 수동적 제어버튼(42)에 의해 리셋될 수 있는 것을 특징으로 하는 접촉자-회로차단기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보호장치(30)는 온(On) 조건상에서 일정한 전류로 상기 전자석(20)의 코일(21)에 전력을 공급하는 수단을 포함하는 접촉자-회로차단기.
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