KR100885771B1 - 스위치 장치의 제어 및 보호 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커넥터 베이스(50), 제어 전자석(41)과 전극 막대를 열거나 브레이킹하기 위하여 이동 접착부들(52)에 작용할 수 있는 트립 장치(42)를 포함하는 저전압용 다극 스위치 장치를 위한 제어 및 보호 모듈(10)에 관한 것이다. 단절할 수 있는 제어 및 보호 유닛(10), 처리 유닛(30), 제어 장치(31)와 보호 장치(32)를 가지는 전자 기판(20), 각자 제어 시그널(310)과 트립 시그널(320)에 응답하여 전자석과 트리 기구를 작동시킨다. 처리 유닛은 보호 장치(32)의 오작동의 경우에 전자석(41)로부터 제어 신호(310)을 억제할 수 있다.
다극 스위치 장치, 컨택터, 브레이커,

Description

스위치 장치의 제어 및 보호 모듈{CONTROL AND PROTECTION MODULE OF A SWITCH DEVICE}
본 발명은 컨택터-브레이커(contactor-breaker)와 같은 저전압 전기 스위치 장치를 위한 제어 및 보호 모듈에 관한 것이다. 이 제어 및 보호 모듈은 전기 스위치 장치의 파워 폴들(power poles)을 개폐할 수 있는 전자석과 트립핑(tripping)장치의 제어를 통제한다. 본 발명은 또한 이러한 제어 및 보호 모듈에 연결될 수 있는 전기 스위치 장치에 관한 것이다.
컨택터-브레이커는 모터처럼 전기 차지(eletric charge)를 제어하고 보호하기 위하여 사용되는 다극 전기 장치이다. 컨택터-브레이커는 "컨택터(contactor)"부에 부착된 제어 전자석에 의하여, 차지에 연결된 전선들(power leads)의 공급과 차단을 제어할 수 있다. 컨택터-브레이커는 또한 열적 과부하, 자기 과부하 또는 단락 회로와 같은 전기적 결함이 적어도 하나 이상의 도선에서 발생할 때, 전자석 트립장치에 의하여 자동적으로 전선을 차단한다.
이러한 장치에서, 파워 폴들은 컷-오프(cut off)영역 안에서 고정 및 이동 컨택트들을 가진다. 제어 전자석은 제어 모델로부터의 명령에 반응하여 전선을 개방하거나 브레이킹(breaking)하기 위하여 다극 소자가 이동 컨택트들에 작용하도록 유발한다. 트립 장치는 또한 다극 소자가 보호 장치로부터 오는 전기적 결함의 발견에 반응하여 파워 폴들을 열기 위하여 이동 컨택트들에 작용하도록 유발한다. 트립 장치는 또한 다극 소자가 이동 컨택트들의 개방을 확실하게 하도록 유발할 수 있는 수동 제어 소자에 의해 리셋(reset)될 수 있다.
문서 EP 366,519 는 상기에서 서술된 종류의 컨택터-브레이커를 설명한다. 보호 장치는 많은 장치들 및 광범위한 전압 및 전력 전류를 가지고 작동해야 하기 때문에 본질적으로 기계적이다. 문서 FR 2,759,489에서는, 컨택터-브레이커의 전자석이 컨택터와 브레이커 모드 모두에서 컨택트의 스위칭(switching)을 수행한다. 전자석이 기능하는 하이브리드 방식과 브레이커 모드에서 필요한 빠른 제어 속도는 문제가 된다.
문서 wo 01/27958은 전선, 고정 및 이동 컨택트들, 제어 전자석 및 트립 장치가 장치의 커넥터 베이스(connector base)안에 장착된 컨택터-브레이커를 설명한다. 커넥터 베이스는 커넥터 베이스에 교체할 수 있게 연결된 단절가능한 모듈의 이점을 이용하는 전기적 제어 및 보호 장치에 연결된다. 이 장치는 같은 베이스에 대하여 다른 비율의 보호 모듈들을 받으므로, 생산품의 전 영역을 다루기 위하여 필요한 다른 컴비네이션들(combinations)을 감소시킨다. 또한, 이 장치는 사용자가 전력부에 케이블링(cable) 이후 마지막 순간에 컨텍터-브레이커를 커스터마이징(customize)할 수 있도록 한다.
그러나, 이러한 종류의 스위치에서, 작동 안전성은 다른 제어 및 보호 유닛에 의하여 영구적으로 보장되어야만 한다. 이것은 본 발명의 주된 목적이 전자석 과 트립 장치 모두를 구동하고 제어하기 위한 전기적 중앙 처리 수단의 사용 때문에 여분의 안전 기능을 제공하는 트립 자석의 제어와 전자석의 제어 사이에 서보(survo)-장치들을 적절히 삽입함으로써, 컨텍터-브레이커의 작동 안전을 증가시키는 것이기 때문이다.
그러므로, 본 발명은 전기 차지를 제어하고 보호하기 위해 설계된 저전압 제어 및 보호 모듈을 설명한다. 스위칭 장치는 고정 및 이동 컨택트들, 제어 전자석, 파워 폴들을 열고 브레이킹(brake)하는 상기 이동 컨택트들 상에 작용할 수 있는 트립 장치를 가지는 전류 도선을 통합한 커넥터 베이스로 구성된다. 박스 안에 놓이며 분리가능한 방법으로 커넥터 베이스에 부착된, 제어 및 보호 유닛은 상기 전류 도선을 교차하는 전류의 세기를 측정하는 전류 센서들과 전자 제어 장치로 처리 유닛을 나르는 전자 기판과 처리 유닛에 의하여 전송된 제어 시그널와 트립 시그널에 각각 답하여 제어 터미널 블럭에 의하여 제어 전자석과 트립 메커니즘을 각각 담당하는 전기 보호 장치를 제공한다. 모듈은 처리 유닛이 보호 장치가 오작동하는 경우에 전자석 제어 시그널를 디스에이블(disable)할 수 있다는 사실을 특징으로 한다.
전기 보호 장치는 트립 메카니즘을 작동시키기 위하여 적어도 충분한 수준과 동등한 전기 에너지의 저장을 가능하게 하는 에너지 저장 수단을 가진다. 하나의 특징에 의하면, 처리 유닛은 저장 수단에 저장된 전기 에너지가 상기 레벨 이하일 때 전자석 제어 시그널를 디스에이블한다. 처리 유닛은 또한 연결 결함이 전기 보 호 장치와 트립 장치 사이에서 검출될 때 전자석 제어 시그널을 디스에이블한다.
또한, 본 발명은 이러한 컨택터-브레이커 장치를 최적화하며, 보호 모듈의 배치를 단순화하며, 사용자가 보다 제어하기 쉽도록 하고, 그것의 생산에 사용되는 소자의 수를 감소시키며, 커넥터 베이스와 보호 모델 사이에서의 연결들을 보다 신뢰성이 있도록 만드는 목적을 가진다.
다른 특징에 의하면, 전자 기판은 전류 센서들, 제어 터미널 블럭, 운전자 통신 수단을 케이스의 앞면에 직접 제공하는 것과 같은 방법으로 설계된다. 이러한 운전자 통신 수단들은 유일한 설정 계수를 선택하는 유닛을 포함하며, 처리 유닛은 상기 설정 계수에 의하여 열적 과부하와 자기장 결함의 경우에 임계(threshold) 트립 값을 결정하는 계산 수단들을 가진다.
본 발명은 또한 전기 차지를 제어하고 보호하기 위해 설계되고, 고정 및 이동 컨택트들에 적합한 전류 도선들을 수용하는 커넥터 베이스, 제어 전자석, 및 상기 이동 컨택트들 상에 작용할 수 있는 트립 메커니즘으로 구성된, 다극 스위칭 장치에 관한 것이다. 전기 장치는 커넥터 베이스가 단절할 수 있는 방식으로 이러한 제어 및 보호 모듈에 부착될 수 있다는 것을 특징으로 한다.
다른 특징들과 장점들은 실시예와 다음의 첨부한 도면에 의하여 주어진 실시예를 참조하여 상세하게 기술될 것이다.;
-도 1은 본 발명에 의한 제어 및 보호 모듈의 기능도를 도시한다.
-도 2는 스위치 장치의 커넥터 베이스상에 장착된 제어 및 보호 모델의 단순 화된 구조물을 도시한다.
-도 3은 수동 제어 버튼이 다른 위치에 있는 것을 제외하면 도 2와 동일한 도면이다.
도 2는 사람이 교체할 수 있고 단절할 수 있는 제어 및 보호 모듈(10)을 전기적으로 부착할 수 있는, 커넥터 베이스(50)로 구성된, 전류 리버서(reverser) 또는 스타터(starter) 같은 컨택터-브레이커와 같은, 컨택터-브레이커 타입인 다극 스위치 장치를 도시한다. 커넥터 베이스(50)는 배면에 표준화된 레일 또는 캐리어 장착판과 같은 종래의 고정 수단을 가지며, 이동 컨택트들(52)사이에서 고정 공급측과 부하측 컨택트들을 가진 파워폴들을 수용한다. 고정된 공급측 컨택트들은, 스위치 장치의 폴들과 전기 네트워크 간의 전기적 연속성을 형성하는 부하측 전류 도선들(53)(소스 도선들)에 연결되어 있다. 고정된 공급측 컨택트들은 스위치 장치로 제어되고 보호될 수 있는, 일반적으로 전기모터인, 전기 차지와 스위치 장치의 폴들 사이의 전기적 연속성을 형성하는 부하측 전류 도선들(54)(전하 도선들)에 연결되어 있다. 고정 및 이동 컨택트들은 도 2에 나타낸 것처럼 상기 장치의 배면에 위치한다. 전력 터미널 블럭(22)는 부하측 전류 도선들(54)위에 위치된다. 이 전력 터미널 블럭(22)은 다양한 파워 폴안에서 순환하는 전류를 측정하는 제어와 보호 모듈(10)의 전류 센서들(11,12,13)을 연결한다.
이동 컨택트들(52)은 고정 컨택트들로부터 단절될 때 그들의 개방 위치에 있다. 그것들은 고정 컨택트들에 연결될 때 닫힌 위치에 놓이게 되어 파워폴들을 브 레이킹하고 전기 차지안에서 전류 통로가 전력 터미널 블럭(22)안에서 전류가 연속된 상태가 가능하도록 한다. 도 2는 그것들의 개방 위치에서 이동 컨택트를 도시한다.
각각의 폴에 대하여, 이동 컨택트들(52)들은 압력 막대(58)의 이동에 의해 열리고, 프레스(press) 막대(58)가 느슨할 때, 스프링(59)에 의해 브레이킹되는 이동 브릿지(bridge)상에 위치하여, 일반적으로 " 브레이킹 폴(braking pole)"로 알려진 작용을 한다. 다른 유닛들은 압력 막대(58)가 종래의 기계적 연결에 의하여 이동 컨택트들을 열고 닫기 위한 방향으로 움직이도록 야기하기 위해 기계적으로 함께 작동하며, 이것의 세부는 이 도면에 도시되지 않는다. 커넥터 베이스(50)에 속하는 이러한 다른 소자들은 제어 전자석(41), 트립 전자석(42)과 수동 제어 버튼(51)이다. 알려진 방식으로, 트립 전자석(42)과 수동 제어 버튼(51)은 스위치를 의하여 이동 컨택트상에 작용한다.
제어 전자석(41)은 단일의 안정한 타입이고 직류를 제공하는 코일을 가진다. 이 전자석은 전류가 코일안에서 순환할 때의 이동 컨택트들(52)의 폐쇠와 순환하는 전류가 없을 때의 이동 컨택트들(52)의 개방을 제어한다. 트립 전자석(42)은 빠른 작동을 하는 바이스테이블(bistable)유형으로, 전류가 코일에서 순환할 때 그것은 전자석(41)의 상태와 관계없이 이동 컨택트들(52)의 개방을 유발한다.
수동 제어 버튼(51)은 스위치 장치가 작용할 때 사용자가 쉽게 접근할 수 있도록 하기 위하여 커넥터 베이스(50)의 전면에 위치한다. 버튼(51)은 "온" 위치와 "오프"위치에 놓일 수 있다. 오프 위치는 이동 컨택트들(52)를 개방하도록 하여 스위치 장치를 절연 모드에 놓는다. 오프 위치로부터 온 위치로 이동은 트립 장치(42)의 재사용(reengagement)을 야기하므로 이동 컨택트들(52)의 폐쇄는 전자석(41)으로부터 적절한 명령에 의하여 조절된다. 버튼(51)은 또한 트립 장치(42)의 작동에 의해 얻어진 제 3의 "트립" 위치에 놓여 열적 또는 자기 결함의 발생을 시그널로 알릴 수도 있다.
제어 및 보호 모듈(10)은 커넥터 베이스(50)으로부터 교체가능하고 단절가능하다. 그것은 바람직하게는 "L" 형태의 수직부를 가진 평행 육면체 형태를 가지는 케이스를 가진다. 케이스는 부하측 전류 도선(54)에서 순환하는 전류의 세기를 측정하기 위한 전류 센서들(11,12,13), 전자 기판(20)과 운전자가 쉽게 접근할 수 있기 위해 케이스의 전면에 놓인 운전자 통신 수단들(14)을 포함한다.
도 1을 참조하고, 본 발명에 의하면 제어 및 보호 유닛(10)의 전자 기판(20)은 전자 보호 장치(32)에 연결된 중앙 처리 유닛(30)을 포함한다. 전자 제어 장치(31)는 분극된 2개 도선 커넥션(connection)(311)에 의하여 제어 전자석(41)에 연결되며 전자 보호 장치(32)는 또한 분극된 2개 도선 커넥터에 의하여 트립 장치에 연결된다. 전자 카드(20)는 공급 모듈(43)로부터 오는 전기 공급 시그널(430)을 받는다. 단순화된 실시예에서, 이 시그널(430)은 전자석(41)을 제어하기 위해 사용되는 온/오프 명령(A1, A2)과 혼동될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자석의 OFF/ON 명령은 논리 형식 또는 통신 네트워크를 통해 개별적으로 제공된다.
전자 제어 장치(31)는 처리 유닛(30)에 의하여 전송된 전자석으로부터의 제어 시그널(310)에 반응하여 제어 전자석(41)을 작동시킨다. 이를 위하여, 그것은 다음을 행한다.: 제어 시그널(310)을 받자마자, 제어 장치(31)는 받은 온/오프 순서로 이용가능한 전압 레벨에 접근한다. 만약 이 전압 레벨이 "상승(climb) 전압"으로 칭하는 레벨보다 크다면, 그것은 커넥션(311)에 의하여 전압 상승(콜(call) 에너지)에 필요한 에너지를 전자석(41)에 통신(communicate)하여, 이동 컨택트들(52)의 폐쇠를 일으키고, 그 후 그것은 유지(maintenance)(일반적으로 콜 에너지보다 작은 유지 에너지)를 위하여 요구되는 에너지의 양을 전달한다. 제어 시그널이 사라질 때, 제어 장치(31)는 에너지를 억제함으로써 전자석(41)의 하강을 제어한다. 안전상 이유로, 설명된 시스템은 전자석이 모노스테이블(monostable)하기 때문에, 제어 및 보호 보듈(10)으로부터 공급의 단절 또는 차단이 전자석(41)의 자동 하강을 일으키는 이점을 갖는다. 이하에서 상세하게 설명한 바와 같이, 전자석(41)으로부터의 제어 시그널(310)은 트립 장치의 작동을 위해 필요한 충분한 에너지가 있음을 확인한 후에만 전송된다.
이로운 실시예에 의하면, 전자 제어 장치(31)는 커넥터 베이스(50)으로부터 전자석(41)로부터 식별 시그널(312)을 받을 수 있다. 이 식별 시그널(312)은 전자 제어 장치(31)가 커넥터 베이스(50)에 있는 전자석의 유형을 식별할 수 있도록 한다. 예를 들면, 설명한 두 유형의 전자석들은 스위치 장치의 등급에 따라 커넥터 유닛(50)으로 삽입될 수 있다. 모든 이런 유형의 전자석은 예를 들면 24 볼트와 같은 직류 전류가 공급되는 코일로 작동하지만 그것의 전기 소비 레벨은 다르다. 제 1 타입의 전자석 코일은 대략 200mA를 소모하는 반면에, 제 2 타입의 전자석 코일은 단지 100mA를 소모한다. 이러한 제 2 타입의 전자석은 중간의 릴레이 없이 경제적으로 연결하도록 필수적으로 적응되고, 스위치 장치는 프로그래머블 자동화 시스템(programmable automation system)과 같은 자동 시스템에 직접적으로 연결되고, 프로그래머블 자동화 시스템의 24볼트의 다이렉트 컴팩트(direct compact) 출력은 보통 100mA 이상을 전달하지 않는다.
그러므로 전자 제어 모듈(31)은 2개-도선 커넥터(311)안에서 순환하는 전류 값을 식별 시그널(312)의 상태에 따라 다른 값으로 바꿀 수 있다. 매우 간단한 실시예에서, 식별 시그널(312)은 한편으로 2개-도선 커넥터의 "플러스 터미널(plus terminal)"(낮은 전기 소비를 가진 전자석의 제 2 유형에 대하여)에 연결되거나, 어떤 파워 터미널(전자석의 제 1 유형에 대하여)에 연결되지 않는 하나의 컨덕터로 구성된다. 그러므로 제어 장치(31)가 2개-도선 커넥터의 전류의 크기를 원하는 레벨로 설정하기 위하여 식별 시그널(312)에서 전압의 존재를 테스트하는 것은 쉽다.
트립 장치(42)를 제어하기 위한 2개-도선 커넥터(321), 전자석을 제어하기 위한 2개-도선 커넥터와 전자석(41)의 식별 시그널(312)은 보여준 예에서 5개의 커넥터들로 구성되는 고유의 제어 터미널 블럭(21)을 통과하여 베이스(50)와 모듈(10)의 전자 기판(20)사이에서 전송된다. (예로서, 전압 블레이드(blade) 타입)
전자 보호 장치(32)는 처리 유닛(30)에 의하여 전송된 트립 시그널(320)에 반응하여 트립 장치를 작동시킨다. 트립 시그널(320)은 처리 유닛(30)이 한 개 또는 그 이상의 파워 폴들에서 열적 결함, 자기 결함 또는 단락-회로 결함과 같은 결함 상황을 전류 센서(11,12,13)에 의하여 전송된 정보에 기초하여 검출할 때 발생된다. 트립 장치(42)가 트리거(trigger)되도록 보장하기 위해, 전자 보호 장치 (32)는 트립 장치(41)를 작동시키는데 충분한 결정된 레벨과 적어도 동일한 양의 에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 수단들을 가진다. 이 저장 수단들(34)은 예를 들면 전자 기판(20)에서 전압을 인가하는 전자 기판위에 위치한 커패시터들로 형성된다. 처리 유닛(30)으로부터 나오는 트립 시그널(320)을 받으면, 이 커패시티에 의해 저장된 전기 에너지는 트립 장치를 매우 빨리 작동시키기 위하여 2개-도선 커넥션(321)를 통해 전자 보호 장치(32)에 의하여 전송된다.
따라서, 집중화된 처리 유닛(30)을 통해, 제어 및 보호 모듈(10)은 동시에 두 개의 다른 액츄에이터들을 작동시킬 수 있고, 파워 폴들 상에, 즉 자의적인 순서로 스위치 메커니즘의 폴들을 개방하거나 브레이킹하기 위해 제어 전자석(41)상에 및 스위치 메커니즘(회로 브레이커 기능)의 폴상에 결함이 검출되는 경우 트립 스위치(42)상에 작용할 수 있다. 바람직한 실시예에 의하면, 처리 유닛(30)은 전자적 카드(20)상에 장착된 ASIC 소자로 통합될 수 있다.
그러나, 최적화된 기능을 보장하기 위하여, 스위치 장치는 항상 트립 장치를 작동시킬 수 있음을 확인하는 것이 필요하다. 이는 처리 유닛(30)이 또한 전기 보호 장치(32)의 기능을 지속적으로 감시하기 위하여 모니터링 기능을 수행하기 때문이다. 이 모니터링 기능에 의하여 전기 보호 모듈에서 오작동이 발견되자마자, 처리 유닛(30)은 스위치 장치의 이동 컨택트들(52)이 열린 것을 보장하기 위하여 명령 시그널(310)을 억제할 수 있다. 따라서 여분의 보안 기능이 그것의 중앙 처리 유닛(3) 때문에 발생되며, 스위치 장치의 제어 및 보호 모듈(10)은 트립 장치(42)를 작동함으로써 열적 결함들, 자기적 결함들, 단락-회로로부터 전기 차지를 보호 하고 또한 전자석(41)로부터 제어 시그널(31)을 억제할 수 있는 것에 의하여 트립 장치(42)에서의 작동 결함에 대해 보호할 수 있다.
따라서 전기 보호 모듈(32)의 다른 오작동들은 제어 및 보호 모듈(10)에 의하여 탐지될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 당신은 저장 수단(23)에 저장된 충분한 에너지가 존재한다는 것과, 보호 장치(32)와 트립 장치 사이의 전기적 연결이 옳다는 것을 영구적으로 모니터할 수 있다.
이를 위하여, 처리 유닛(30)의 모니터링 기능은 이 에너지가 트립 장치(42)를 작동시키는데 적어도 충분하다는 것을 영구적으로 확인하기 위하여 저장 수단들(34)안에 저장된 전기 에너지를 측정할 수 있다. 만약, 저장 설비(34)에 충분한 에너지가 없다면, 이것은 스위치 장치가 열적, 자기적 결함의 경우에 트립 장치(42)를 작동시킬 수 없음을 의미하므로, 따라서 만약 이동 컨택트들(52)이 폐쇄되었다면 잠재적으로 위험한 상황을 초래한다.
처리 유닛(30)의 모니터링 기능은 제어 및 보호 모듈(10)과 트립 장치(10)사이의 전기적 연결이 옳다는 것을 계속적으로 확인하도록 유지한다. 이를 위하여, 모듈(10)은 예를 들면 작은 전류 발생기를 사용하여 2개-도선 커넥션(312)을 통해 순환하는 낮은 진폭 시그널을 발생시킬 수 있다. 이 전류는 이 2개-도선 커넥션(321)의 폐회로(loop)를 테스트하는데 충분하지만 트립 장치를 작동시키는 것은 충분하지 않다. 만약 2개-도선 커넥션(321)이 공급하지 않는다면(제어 및 보호 모듈(10)과 트립 장치(42)사이에서의 연결 결함), 이것은 스위치 장치가 열적, 자기적 결함의 경우에 트립 장치(42)를 작동시킬 수 없음을 의미하며, 따라서 만약 이동 컨택트들(52)이 폐쇄되어 있으면 잠재적으로 위험한 상황을 초래한다.
전술한 2개의 오작동 사건에서, 본 발명에 의하면, 처리 유닛(30)은 전자 제어 자치(31)가 이동 컨택트들(52)을 열기 위해 전자석(41)로부터 공급을 중단시키도록 제어 시그널(31)을 억제함으로써 스위치 장치를 안정한 상태에 놓을 수 있다.
게다가, 처리 유닛(30)은 다음 사항을 미리 체크하지 않고서는 제어 시그널에 의하여 전자석(41)의 제어를 수행할 수 없다.:
-저장 수단(34)에 저장된 전기 에너지가 트립 장치를 작동시키는데 요구되는 레벨과 같거나 그 이상이다.
-제어 및 보호 모듈(10)과 트립 장치사이에서 연결이 유효하다.
따라서, 전하를 공급하는 스위치 장치를 구비하고 열적 또는 자기적 결함 또는 단락-회로의 경우에 그것의 안전성 기능을 수행할 수 없을 가능성을 상당히 감소시키기 때문에, 제어 및 보호 모듈(10)은 스위치 메커니즘의 여분의 안정성을 보장한다.
따라서, 집중화된 처리 장치(30)을 통해, 제어 및 보호 모듈(10)은 선택된 기능 모드와 조화하여 하나 또는 몇개의 전류 도선에서 열적 결함의 발생을 관리할 수 있다. 예를 들면, 열적 결함이 자동 유형 기능 모드에서 발생할 때, 처리 유닛(30)은 트립 장치(42)로부터 트립 시그널(320)을 전송하지 않고 전자석(41)의 제어 시그널(31)을 고유하게 억제할 수 있다. 미리 지정된 시간이 지난 후에, 조건들이 다시 만족된다,; 처리 유닛(30)은 자동적으로 전자석 제어 시그널을 보내기 시작할 수도 있다. 이 기능 모드는 간단한 열적 결함이 발생할 때 수동으로 스위치 장치 를 리셋/리인게이지(reset/reengage)하기 위해 국부적으로 개입해야하는 운전자를 보호하기 때문에 특히 멀리 떨어지거나 접근하기 어려운 모터의 제어를 위한 것이다. 만약 열적 결함이 다시 나타난다면, 처리 유닛(30)은 물론 트립 장치(42)를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 생산의 단순화와 제어 및 보호 모듈(10)의 작동을 쉽게 하는 것에 관한 것이다.
다른 특징에 의하면, 전자 기판은 전류 센서들(11,12,13), 제어 터미널 블럭(21)과 운전자 통신 수단(14)을 전선과 같은 다른 연결부를 요구하지 않고 직접적으로 수용하는 것 같은 방법으로 하우징에 설치된다. 따라서, 이 공급은 어셈블리를 단순화시키고 연결부를 보다 신뢰성 있게 만든다. 도 2를 참고하면, 전자 카드(20)는 스위치 장치에서 절대적으로 수직인 위치에 놓인다. 그것은 스위치의 전면을 향하여 전면측(20a)을 가지며 스위치 장치의 배면을 향하여 배면측(20b)를 가진다. 하우징을 가로지르는 작동 통신 수단들(14)은 스위치 장치의 앞에 위치된, 운전자가 접근할 수 있도록 하우징을 가로지르며, 예를 들면 납땜에 의하여 카드의 전면(20a)에 직접적으로 부착된다. 제어 터미널 블럭은 또한 납땜에 의해 카드의 배면(20b)에 부착되고, 케이스를 가로지르며 커넥터 베이스(50)에 연결된다.
전류 센서들(11)(12)(13)은 스위치 장치의 배면을 향하여 수평 배치로 전자 카드(20)에 정확하게 직각을 이루도록 삽입된다. 이 공급은 전자 카드를 가열하는 전류 센서들의 위험성을 감소시킨다. 전면의 엣지(edge)에서, 각각의 전류 센서(11,12,13)은 예를 들면 카드위에 직접적으로 납땜질 한 두개의 돌기(teeth)를 통 해 전자 카드(20)의 배면(20b)에 연결된다. 배면의 엣지에서, 각각의 전류 센서(11,12,13)은 스위치 장치의 부하측 전류 도선(54)의 각 폴에서 공통 전력 터미널 블럭(22)에 의하여 직렬로 연결된다. 따라서, 제어 및 보호 모듈(10)이 없을 때, 부하측 전류 도선들(54)은 전력 터미널 블럭(22)의 레벨에서 개방되며, 스위치 장치는 안전한 고립 타입 위치에 넣어진다.
스위치 장치는 도 2에 나타난 바와 같이 선택적으로 제어 및 보호 모듈(10) 아래에 위치한 보조 블럭(44)을 받는다. 하우징을 가로지르는 통신 커넥터(24)는 전자 기판(20)에 직접적으로 부착되어 제어 및 보호 모듈(1)과 보조 블럭(44)사이의 통신을 가능하게 한다.
이 다른 설비들은 특히 브레이드들(braids)과 전선들이 필요한 다른 부가적인 연결을 피함으로써 유리하게 전자 기판(20)과 그것의 외부 환경사이의 연결들을 최대로 간소화한다.
제어 및 보호 모듈(10)은 앞부터 뒤까지 수평 방향 X에서 커넥터 베이스(50)으로부터 교체되고 단절된다. 전력 터미널 블럭(22)과 컨트롤 블럭(21)모두는 동일한 X방향으로 제어 및 보호 모듈(10)의 하우징의 배면을 향한다. 삽입될 때, 그것들은 커넥터 베이스(50)의 전면을 향하는 보충 연결부에 연결된다. 이 위치들은 컨택트들의 신뢰성을 증가시키고, 연결을 위한 압력의 작용은 모듈(10)을 삽입시키기 위한 작용과 같은 방향으로 인가되기 때문에 모듈(10)의 삽입을 보다 쉽게 만든다. 또한, 본 발명은 제어 및 보호 모듈을 제거할 때, 제어 터미널 블럭(21)은 특히 전력 공급 터미널(22)의 플러그들(plugs)의 길이 때문에 항상 전력 공급 터미널 (22)이 단절되기 전에 단절된다. 이것은 부가적인 안전성 기능을 주고, 이동 컨택트들(52)은 전력 충전에서 단절을 피하기 위하여 전력 공급 터미널(22)의 단절 전에 확실히 개방되도록 보장한다. 제어 터미널 블럭(21)이 단절되자마자, 제어 전자석(41)은 더이상 전기가 공급되지 않고, 이동 컨택트들(52)를 개방시킨다.
수동 제어 버튼(51)은 그것이 오프 위치에 있을 때, 도 2에 도시된 바와 같이 커넥터 베이스(50)에서 제어 및 보호 모듈(10)의 추출과 삽입을 방해하지 않는 방식으로 배치된다. 그러나, 수동 제어 버튼(51)이 온 위치에 있을 때, 도 3에 도시된 바와 같이 그것은 제어 및 보호 모듈의 상부를 덮어서 제어 및 보호 모듈을 불시에 제거하는 것을 방지하며, 따라서 부가적인 안전 기능을 제공한다.
스위치 장치를 빠르게 작동시키기 위하여, 운전자 문답(dialog) 설비(14)는 운전자가 접근할 수 있도록 하우징의 전면에 위치한 코드 휠(wheel) 타입의 선택 요소, 분압기 또는 이와 동등한 것을 포함한다. 유리하게, 이 유닛은 작동자가 하우징의 전면에서 읽을 수 있는 고유한/하나의 설정 계수값 IR을 선택할 수 있도록 한다. 본 발명에 의하면, 처리 유닛(30)은 또한 이 선택된 IR에 기초하여 열적 결함 트립 임계치와 자기 결함 트립 임계치로 사용되는 값을 결정하기 위하여 계산 설비를 갖는다. 운전자는, 보통 모터위에 덮인 공칭(nominal)전류에 대응하기 때문에 쉽게 설정 계수값 IR을 설정할 수 있다. 그것은 그것의 비율에 따라 제어 및 보호 모듈(10)에서 미리 결정된 최대값 IRmax과 최소값 IRmin사이에서 변한다.
전류 센서들(11)(12)(13)에 의해 측정된 모터의 고정자(stator) 전류들중의 하나가 대략 최대값 IRmax의 15배의 임계치를 초과할 때, 모듈(10)의 처리 유닛(30)은 단락-회로 결함을 검출한다. 모터의 고정자 전류들중의 하나가 100ms 치수의 한 주기 시간동안 대략 최대값 IRmax의 15배의 임계치를 초과할 때, 처리 유닛(30)은 자기적 과부하 타입의 결함을 검출한다. 열적 과부하 유형 결함-종래에는 바이메탈 스트립들(bimetal strips)을 사용하여 검출됨-을 검출하기 위하여, 처리 유닛(30)은 작동하여 모터의 고정자 전류 측정을 사용하여, 열적 상태와 운전자에 의하여 설정된 공칭 전류 IR에 비례하여 위상에서 전류의 제곱에 비례하고 보호를 요구하는 열적 상태를 대표하는 열적상태를 저장한다. 열적 결함은, 측정된 고정자 전류들이 동일하지 않을 때 혹은 축적된 열적 상태가 전류에 비례하는 트립 시간을 주는 종래의 보호 커브에 의하여 결정된 값을 초과할 때 모듈(10)의 처리 유닛(30)에 의하여 탐지되고 처리 유닛(30)안에 저장된다. 다양한 다른 유형의 열적 보호는 모델(10)이 조립될 때 전자 카드 레벨(20)에서 선택될 수 있다. (보호 카테고리들, 모터 타입들)
운전자 통신 설비(14)는 또한 운전자가 모터의 열적 상태를 인위적으로 바꿈으로써 열적 결함의 발생을 모의실험을 할 수 있도록 하우징의 전면에 테스트 버튼을 가질 수도 있다. 어떠한 변형에 대해서, 특히 하우징의 전면에 작은 스크린을 제공함으로써 무료 정보를 시각화할 수 있는 보다 정교한 운전자 통신 수단들(14)이 구상된다.
그것은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 다른 변형과 결정적인 수정을 예상하고 균등한 수단의 사용을 예측할 수 있음에 주의하라.

Claims (13)

  1. 전기 차지를 제어하고 보호하기 위해 설계된 저전압 다극 스위치 장치용 제어 및 보호 모듈(10)로서, 상기 스위치 장치는 고정 및 이동 컨택트들, 제어 전자석(41), 및 파워 폴들(power poles)을 개방하거나 브레이킹(break)하기 위해 상기 이동 컨택트들(52)에 작용할 수 있는 트립 장치(42)를 구비하고 전류 도선(53, 54)이 설비된 커넥터 베이스(50)로 구성되고,
    상기 제어 및 보호 모듈은, 상기 커넥터 베이스(50)에 단절할 수 있는 방식으로 부착된 하우징내에:
    -상기 전류 도선들(54)을 가로지르는 전류의 세기를 측정하는 전류 센서들(11,12,13);
    -처리 유닛(30)을 구비하고, 상기 처리 유닛(30)에 의하여 전송된 트립 시그널(320)과 제어 시그널(310)에 각각 반응하여 제어 터미널 블럭(21), 상기 제어 전자석 및 상기 트립 장치(42)에 의하여 각각 작동하는 전자 제어 장치(31)와 전자 보호 장치(32)를 포함하는 전자 기판(20);
    을 포함하며, 상기 처리 유닛(30)은 상기 보호 장치(32)가 오작동 하는 경우에 전자석 제어 시그널(310)을 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 및 보호 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 보호 장치(32)는 트립 장치(42)를 작동시키기 위해 필요한 레벨과 적어도 동일한 전기 에너지의 저장을 가능하게 하는 에너지 저장 수단(34)을 가지며, 상기 저장 수단(34)에 저장된 전기 에너지가 상기 레벨보다 작을 때, 상기 처리 유닛(30)이 상기 전자석(41)으로부터 상기 제어 시그널(310)을 억제하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(30)은 제어 시그널(310)을 보내기 전에 상기 저장 수단(34)에 저장된 전기 에너지가 상기 트립 장치(42)를 작동시키는 데 필요한 상기 레벨보다 크거나 동일한가 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(30)은 상기 전자 보호 장치(32)와 상기 트립 장치(42)사이에서 연결 결함이 검출될 때, 상기 전자석(41)으로부터 상기 제어 시그널(310)을 억제하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(30)은 열적 결함이 검출될 때, 상기 트립 장치(42)로부터 상기 트립 시그널(320)을 전송하지 않고 상기 전자석(41)으로부터 상기 제어 시그널(310)을 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 기판(20)은 상기 전류 센서들(11,12,13), 상기 제어 터미널 블럭(21), 및 케이스의 전면에 위치한 운전자 통신 수단(14)을 직접 수용하는 방식으로 배치된 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 기판(20)은 상기 제어 및 보호 모듈(10)이 상기 스위치 장치의 보조 블럭(44)과 통신할 수 있도록 하는 통신 커넥터(24)를 직접 수용하는 방식으로 배치된 것을 특징으로 하는 제어 및 보호 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 운전자 통신 수단(14)은 고유의 계수 설정(IR)을 하는 선택 유닛을 포함하며, 상기 처리 유닛(30)은 상기 계수 설정(IR)에 의하여 열적 결함 트립 임계치와 자기 결함 트립 임계치를 결정하기 위한 계산 수단들을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 센서들(11,12,13)은 전력 공급 터미널(22)에 의해 상기 커넥터 베이스(50)의 전류 도선들과 직렬로 연결되어 있고,
    상기 제어 터미널 블럭(21)과 상기 전력 공급 터미널(22)은 상기 스위치 장치의 상기 커넥터 베이스(50) 안에서 모듈(10)의 삽입 및 제거 축에 대응하는 동일한 방향(X)에서 하우징의 배면쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 및 보호 모듈(10)이 상기 스위치 장치의 상기 커넥터 베이스(50)로부터 단절될 때, 상기 제어 터미널 블럭(21)은 상기 전력 공급 터미널(22) 전에 상기 커넥터 베이스(50)로부터 단절되는 것을 특징으로 하는 제어 및 보호 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(31)는 상기 커넥터 베이스(50)로부터 상기 제어 터미널 블럭(21)을 통해 상기 전자석(41)으로부터 식별 시그널(312)을 받는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(31)는 상기 전자석(41)을 제어하기 위하여 보낸 전류의 세기를 적응시키기 위하여 상기 식별 시그널(312)을 사용하는 것을 특징으로 하는, 제어 및 보호 모듈.
  13. 전기 차지의 제어 및 보호를 위해 설계된 다극 스위치 장치로서,
    고정 및 이동 컨택트들이 설비된 전류 도선들(53,54), 제어 전자석(41) 및 상기 이동 컨택트들(52)상에 작용할 수 있는 트립 장치(42)를 수용하는 커넥터 베이스(50)를 포함하며, 상기 커넥터 베이스(50)는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 제어 및 보호 모듈(10)에 단절할 수 있는 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는, 다극 스위치 장치.
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