KR100926394B1 - 스위치기어 컨택트들의 마모를 결정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치기어에서 필드 코일(21)에 의하여 이동이 제어되는 전자석(20)에 의하여 이동하는 폴 컨택트들(C1,C2,C3)의 마모를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 마모는 전자석을 폐쇄하는 이동중에 생성되는 컨택트들(C2,C2,C3)의 마모 스트로크(stroke)의 이동 시간(Tu)에 기초하여 적어도 하나의 파워폴의 전도 상태를 나타내는 적어도 하나의 전기 시그널(Ip)을 측정하고, 전자석 코일(21)에서 흐르는 여기 전류(Is)를 측정하여, 시간 베이스에서 전기적 시그널(Ip)과 여기 전류(Is)를 비교함으로써 결정된다. 마모 스트로크의 측정된 이동 시간(Tu)은 스위치기어에 저장된 초기 이동 시간(Ti)와 비교될 수 있다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시할 수 있는 스위치 기어에 관한 것이다.
스위치 기어, 컨택트 폴, 마모, 결정

Description

스위치기어 컨택트들의 마모를 결정하는 방법{METHOD FOR DETERMINING WEAR OF A SWITCHGEAR CONTACTS}
본 발명은 한개 또는 여러개의 전력 폴(pole)들을 가진 전극 스위치 장치, 특히 컨택터(contactor), 스타터(starter), 디스컨택터(discontactor) 또는 컨택터 브레이커(contactor breaker)에서, 폴 컨택트들의 마모를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 사용할 수 있는 스위치 장치에 관한 것이다.
스위치 장치는 제어될 전기적 로드(load)를 스위치하기 위하여 각각의 파워 폴상에 고정 컨택트들과 이동 컨택트들을 가진다. 이 컨택트들상에 설치된 디스크들은 각각의 스위치 작동중에 전류 또는 전압 로드에 따라 가변 비율로 마모된다. 다수의 스위치 작동 후에, 이 마모는 스위치 장치의 고장을 야기할 수 있으며, 이 고장의 결과는 안전성과 이용가능성면에서 심각할 수도 있다. 이러한 유형의 결과를 예방하기 위하여 종종 사용되는 한가지 해결책은, 컨택트 디스크들의 실제 마모를 검사하지 않고 컨택트들이나 스위칭 장치를 체계적으로 미리 정해진 수의 작동 후에(예를 들면 백만번 작동) 전체적으로 바꾸는 것이다. 그 결과는 만약 디스크가 이미 지나치게 마모되었다면 작업이 너무 늦게 행해지거나, 또는 만약 디스크들 이 아직 충분하게 마모되지 않았다면 필요한 것보다 너무 일찍 작업이 행해질 수 있다. 그러므로, 컨택트 폴들의 잔여 수명과 관련된 정보를 추론하거나, 또는 그것들이 그들의 수명의 최후에 언제 도달하는지를 알기 위하여 컨택트들의 실제 마모를 결정하는 능력은 그것이 사용자에게 정확한 시간에 경고를 하는 수단을 제공하기 때문에 많은 수의 작동을 수행하는 스위치 장치의 경우에 상당할 수 있다.
문서들 EP0878015와 EP0878016은 컨택드 개방 동작동안 컨택트 압력의 변화를 계산함으로써, 컨택트들의 잔여 수명을 결정한다. 컨택트 압력 변화는 제어 전자석 아마추어(armature)의 이동이 시작되는 최초의 순간과 컨택트가 개방되는 최후 순간 사이의 시간을 결정함으로써 결정된다. 최초의 순간은 개방 단계동안 전자석 코일의 단자들에서 전압을 분석하는 보조 회로를 사용하여 탐지된다. 최후의 순간은 가장 심하게 마모된 스위치 폴 컨택트들의 개방의 시작시에 있으며, 모든 단계를 탐지 회로에 연결하여 출력측 파워라인들상의 인위적인 중간지점(neutral point)에서 전압의 변화와 같은 스위치 전압을 측정하는 것에 의하여 탐지된다.
그럼에도 불구하고, 이 장치들이 개방된 동안 작동한다는 사실은 폴들에서 전압 측정을 방해할 수 있는 전기 아크(arc)의 존재를 도입한다. 이 장치들은 또한 코일 전압을 측정하기 위하여, 방전 저항에서 코일의 전압을 측정하기 위하여 코일 전력 공급부로부터 보조 회로를 분리시키기 위해 부가되어야만 하는 보조 스위치의 사용과 같은, 특별한 예방책을 요구한다.
본 발명의 목적은 이러한 불이익을 피하면서 가능한 단순하게 스위치 장치에 서 폴 컨택트들의 마모를 결정하는 것이다. 이를 달성하기 위하여, 본 발명은 제어 전자석에 의하여 작동되는 컨택트들을 가진 한 개 또는 몇개의 파워 폴들로 포함하는 스위치 장치에서 폴 컨택트들의 마모를 결정하기 위한 프로세스(process)를 설명한다. 개방 위치와 폐쇄 위치사이의 이동이 여기(excitation) 코일에 의하여 제어되며, 컨택트들의 마모가 컨택트 마모 거리 이동(travel)시간으로부터 시작되어 결정되기 때문이다. 본 발명에 의하면, 컨택트 마모 거리 이동시간은 적어도 하나의 파워 폴에서의 전도상태 또는 비전도상태를 나타내는 적어도 하나의 전기적 시그널을 측정하여, 상기 전기 시그널로부터 결정된 컨택트 폐쇄 순간과 상기 여기 전류로부터 결정된 전자석 폐쇄 움직임의 최후 순간사이의 시간 간격을 계산함으로써, 전자석 폐쇠 이동중에 생성된다.
하나의 특징에 의하면, 컨택트 폐쇄 순간은 폴이 전도될 때 전기 시그널의 형태(appearance)에 의하여 결정되며, 전자석 폐쇄 움직임의 엔드(end)는 최소의 여기 전류의 탐지에 의하여 결정된다.
다른 특징에 의하면, 각각의 파워폴의 컨택트들의 폐쇄 순간은 스위치 장치에서 대응하는 파워 폴에서 순환하는 주요 전류의 형태(appearance)에 의하여 결정된다. 다른 특징에 의하면, 파워폴의 컨택트들의 폐쇄 순간은 대응하는 파워폴과 중간 지점 사이에서 컨택트들의 출력측상에서 위상/중간 전압의 형태에 의하여 결정된다. 또다른 특징에 의하면, 파워폴들의 컨택트들의 폐쇄 순간은 컨택트들의 출력측상에서 두개의 파워 폴들사이의 위상/위상 전압(phase/phase voltage)의 형태에 의하여 결정된다.
컨택트들이 닫히는 때 즉, 전자석에 전압이 가해질 때에 작동은 컨택트들이 개방될 때보다 이점이 있다. 첫째로, 그것은 개방동안 발생할 수 있는 방해물, 특히 컨택트들의 전기적 아크와 코일안의 잔여 자속과 관련된 방해물들을 피할 수 있다. 그러므로, 이것은 컨택트 폐쇄 순간을 탐지하기 위하여 장치의 폴들에서 전류 또는 전압의 측정을 단순화시킨다. 또한, 전기적으로 제어되는 코일을 가진 스위치 장치에서, 코일 여기 전류는, 비록 이것이 개방된 동안 반드시 측정될 필요는 없지만, 이미 전자석에 전압이 가해지는 동안 폐쇄 시간에 이미 측정된다. 그러므로, 여기 전류의 측정은 전자석 폐쇄 움직임의 엔드를 탐지하기 위하여 쉽게 사용될 수 있다.
결정된 마모 거리 이동 시간은, 보정 계수에 의하여 보정이 가능하며, 스위치 장치 저장 수단에 저장된 초기 마모 거리 이동시간에 관해 측정된 이 이동 시간의 드리프트(drift)로부터 시작되는 이 컨택트들의 마모를 결정하는데 사용된다. 따라서 컨택트 마모는, 측정된 마모 거리 이동 시간과 스위치 장치의 저장 수단에 저장된 최소 수용가능한 마모 거리 이동 시간의 비교로부터 시작하여 결정될 수 있다.
본 발명은 또한 이 방법을 실시할 수 있는 스위치 장치를 설명한다. 이러한 유형의 스위치 장치는 첫번째로 적어도 하나의 파워 폴의 전도 또는 비전도 상태를 나타내는 적어도 하나의 제 1차 시그널을 출력하는 제 1 측정 수단과, 전자석 코일에서 순환하는 여기 전류를 나타내는 제 2 시그널을 출력하는 제 2 측정 수단과, 제 1 시그널 및 제 2 시그널이 본 방법은 실시하기 위하여 입력되는 처리 유닛을 포함한다. 제 1 측정 수단은, 파워 폴들에서 순환하는 주요 전류들을 측정하기 위하여 스위치 장치의 전류 라인들 상에 직렬로 배치된다. 대안적으로, 제 1 측정 수단은 파워 폴들의 위상/중성 전압들을 결정하기 위하여, 출력측 전류 라인들과 스위치 장치 위의 중간 지점 사이에 배치될 수 있다.
또다른 특징에 의하면, 스위치 장치는 초기 컨택트 마모 거리 이동 시간의 저장을 위한 수단을 포함한다. 처리 유닛은 결정된 컨택트 마모 거리 이동 시간을 계산하며, 컨택트들의 잔여 수명을 결정하고/거나 생산품의 성능을 그 이상으로 더이상 보장할 수 없는 수명 정보의 결과를 제공하기 위하여 상기 측정된 거리 이동 시간을 초기 저장된 거리 이동 시간과 비교한다.
다른 특징들과 장점들은 이하 예시로서 주어지고 첨부된 도면에 의하여 나타낸 실시예를 참조하여 상세한 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다. 여기서,
도 1은 제 1 전류 측정 수단을 포함하는 본 발명에 의한 스위치 장치의 기능도를 나타낸다.
도 2는 도 1에서 나타낸 스위치 장치에서 컨택트 폴의 작동을 단순화한 세부를 나타낸다.
도 3은 도 1에 나타낸 스위치 장치의 폐쇄 움직임중에 주요 전류들과 여기 전류의 변화를 나타내는 일련의 도면들이다.
도 4는 제 1 전압 측정 수단을 가진 도 1에 대한 대체물의 세부들을 나타낸다.
전자 스위치 장치는, 예를 들면 컨택터, 컨택터 브레이커 또는 스타터(디스컨택터)와 같은, 하나 또는 몇개의 파워 폴들을 포함한다. 도 1에 도시된 예에서, 스위치 장치는 3개의 파워 폴들 P1, P2, P3을 포함한다.
스위치 장치는 전기 파워 공급 네트워크와 폴들 P1, P2, P3사이를 전기적으로 연속되도록 하는 입력측 전류 라인들(소스 라인들)과 스위치 장치의 폴들과 스위치 장치를 사용하여 제어되고/거나 보호되는 보통 전기 모터 M인, 전기로드 사이에서 전기적으로 연속되도록 하는 입력측 전류 라인들 L1, L2, L3로 구성된다. 입력측 전류 라인들은 폴 컨택트들 C1, C2, C3에 의하여 출력측 전류 라인들로부터 연결되거나 분리된다. 컨택트들 C1, C2, C3는, 공지된 방식으로, 이동 브릿지(28)상에 배열된 이동 컨택트들과, 고정 컨택트을 포함한다. 이동 브릿지(28)는 제어 전자석(20)과 컨택트 압력 스프링(25)에 의하여 움직인다. 제어 전자석(20)은 고정요크(yoke), 이동 아마추어(23)(movable armature), 리턴 스프링(26)(return spring) 및 여기 코일(21)을 포함한다. 전자석(20)의 이동 아마추어(23)의 폐쇄 움직임은 여기 코일(21)에서 여기 전류 Is를 통과시키는 것에 의하여 발생된다. 바람직하게는, 여기 코일(21)은 DC 여기 전압에 의하여 전원을 공급받는다.
브레이크 폴들을 가진 스위치 장치는 도 2에 도시된 상세한 실시예에서 도시되고 있으나, 이와 동등하게 컨택터 폴들을 가진 장치를 상상하는 것이 가능하다. 브레이크 폴들을 가진 장치의 작동은 다음과 같다.: 전자석의 코일(21)에서 여기 전류 Is가 순환하지 않을 때, 리턴 스프링(26)은 전자석의 이동 마아추어(23)와 고 정 요크(yoke)사이의 분리를 야기시킨다. 이동 아마추어(23)는 이동 브릿지(28)에 작용하기 위하여 여기서 상세하게 도시하지 않은 기계적 링크(22)(예를 들면 압력 로드(rod))를 가지고 기계적으로 협력하여, 이동 컨택트들을 고정 컨택트들로부터 분리함으로써 컨택트들을 개방한다. 리턴 스프링(26)은 만약 그것의 힘이 컨택트 압력 스프링(25)의 힘보다 크지 않다면 이것을 할 수 없다. 여기 코일(21)안의 여기 전류 Is의 형태는 전자석(20)의 고정 요크를 향하여 이동 아마추어(23)의 역이동을 야기시켜, 이동 브릿지(28)를 해제(release)시킨다. 컨택트 폐쇄력은 이동 컨택트들을 고정 컨택트들과 견고하게 접촉시키기 위하여 이동 브릿지(28)에 작용하는 컨택트 압력 스프링(25)에 의하여 제공된다. 특히, 브레이크 폴들을 가진 장치는, 컨택트 폐쇄 움직임의 엔드에서 바운스(bounce)의 위험을 감소시키는 장점을 가진다. 왜냐하면 이동 브릿지(28)가 그 순간에 전자석의 이동 아마추어(23)로부터 분리되기 때문에 이동하는 이동 브릿지의 관성이 전체적으로 감소되기 때문이다.
브레이크 폴들을 가진 스위치 장치에서, 컨택트 디스크들은 생산품 수명의 엔드가 디스크가 너무 얇기 때문이 아니라 오히려, 컨택트들의 남아있는 마모 이동 거리가 너무 작은 결과에 의한 것이기 위하여 충분히 두껍게 만들어질 수 있다. 이 마모 이동 거리가 0이 되는 경우, 이동 아마추어(23)가 그것의 폐쇄 움직임을 끝냈을 때, 압력 로드(22)는 여전히 이동 브릿지(28)과 접촉될 것이며,이것은 스프링(25)에 의하여 가해진 압력이 고정 컨택트들과 이동 컨택트들이 접촉하도록 하는 것을 방해한다. 컨택트 압력이 더이상 충분하지 않기 때문에, 이러한 조건에서, 스위치 장치가 적절하게 작동하는 것을 더이상 보장할 수 없다. 따라서, 컨택트 마모는 디스크들의 남은 두께보다 컨택트들의 남은 마모 이동 거리에 의존할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 스위치 장치는, 적어도 하나의 파워 폴 P1, P2, P3의 전도 또는 비전도 상태를 나타내는 적어도 하나의 전기 시그널에서 측정하는 적어도 하나의 제 1 시그널을 출력할 수 있는 제 1 측정 수단(11,12,13,11')을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 상기 제 1 측정 수단은 각각 출력측 전류 라인들(L1,L2,L3)에 직렬로 설치되며, 스위치 장치의 각 폴(P1,P2,P3)각각에서 순환하는 주전류 Ip에 따라 각자 제 1 시그널(31,32,33)을 출력하는 전류 센서들(11,12,13)을 포함한다. 보통, 이 전류 센서들(11)(12)(13)은 컨택터 브레이커에서 열적 결함, 자기 결함 또는 단락 회로 결함 보호 기능들을 수행하기 위하여 특별히 사용된다. 예를 들면, 전류 센서들(11)(12)(13)은 로고스키(Rogowski)유형의 전류 센서들일 수 있다. 이 경우에, 얻어진 제 1 시그널은 사실상 전류 Ip의 유도물의 이미지이므로,큰 시그널은 즉시 상기 전류가 나타나도록 할 수 있고, 따라서 전류 Ip가 나타나는 순간의 탐지를 용이하게 한다.
도 4에서 도시된 대안적인 실시예에서, 제 1 측정 수단(11')은 각자 다른 파워 폴들(P1,P2,P3)의 위상/중간 전압에 따른 제 1 시그널들(31',32',33') 각각을 출력하기 위하여, 출력측 전류 라인들(L1,L2,L3)과 스위치 장치의 가상의 중간지점 사이에서 컨택트들 (C1,C2,C3)의 출력측상에 배치된다. 이 대안적인 해결책은 전류 센서들이 없는 장치들에서 실시하는 것이 더 단순하다. 도 4에서의 단순화된 예에서, 상기 측정 수단(11')은 전류 강도를 낮추기 위하여 각 측정된 폴을 바이패 스하는(bypassing) 제 1 고저항을 포함하고, 제 1 고저항은 그 전압이 단자들에서 측저되는 제 2 저항과 직렬로 배치된다. 2개의 제 2 저항의 끝부분은 중간지점 N에 연결된다. 다른 유사한 전압 측정 시스템들이 존재한다. 그러므로, 만약 필요하다면 아날로그 처리후에, 측정 수단(11')은 다른 폴들의 위상/중성 전압들을 나타내는 제 1 시그널들(31',32',33')을 생성한다. 또다른 대안적인 실시예에서, 그것은 또한 두 개의 파워 폴들사이의 위상/위상 전압을 측정할 수 있는 제 1 측정 수단을 사용하는 것이 가능하다.
제 1 시그널들(31,32,33)또는 (31',32',33')은 스위치 장치의 처리 유닛(10)으로 보내진다. 이 처리 유닛(10)은 예를 들면 스위치 장치내에서 배선 회로상에 설치된 ASIC 유형의 집적 회로에 설치될 수 있다. 특히, 그것은 제어 전자석(20)을 제어하기 위하여 사용될 수 있으며, 컨택터 브레이커의 경우에 열 및/또는 자기 트립(trip) 장치를 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
스위치 장치는 또한 전자석(20)의 여기 코일(21)에서 순환하는 여기 전류(Is)를 측정하기 위하여 제 2 측정 수단(14)을 포함한다. 코일(21)이 DC 전압으로 전원을 공급받기 때문에, 제 2 측정 수단(14)은, 단자들에서의 전압을 직접 측정하기 위하여, 코일(21)의 제어 회로상에 직렬로 연결된 저항으로 구성될 수 있다. 그러므로, 이 측정의 아날로그 처리후에, 측정 수단(14)은 처리 유닛(10)으로 보내는 여기 전류 Is를 나타내는 제 2 시그널(34)을 생성한다.
전기 로드를 탐지하기 위하여 주요 전류들Ip을 측정하는 전류 센서들(11,12,13)이 이미 제공되는 컨택터/회로 브레이커 유형의 스위치 장치의 경우에, 이 동일한 전류 센서들은 컨택트들(C1,C2,C3)이 닫히는 시간을 결정하기 위하여 본 발명의 전후관계에서 유리하게 사용될 수 있다. 또한, 만약 상기 컨택터 브레이커 장치가 이미 제어 전자석(20)을 제어하도록 특별하게 설계된 전자 처리 유닛(10)을 포함한다면, 이 처리 유닛(10)은 또한 여기 전류 Is를 나타내는 정보(34)를 가진다. 요구되는 순간에 사용자에게 경고를 할 수 있고, 그에 따라 스위치 장치의 고장 또는 결함을 방지할 수 있도록 본 발명에서 설명된 컨택트 마모의 결정을 위한 공정을 이러한 스위치 장치에 통합하는 것은 쉽고 경제적이다.
도 3을 참조하면, 처리 유닛(10)에서 사용되는 공정은 다음 원칙에 기초를 두고 있다.:
컨택트들을 닫는 명령(50)이 나타날 때, 커브(51)로 도시적으로 도시된 전자석(20)의 코일(21)에 보내는 여기 전류 Is는 증가하기 시작한다. 이 분리 단계동안, 전자석(20)의 이동 아마추어(23)는 이동하지 않으며, 이 여기 전류 Is는 대략적으로 점근커브(asymptotic curve)를 따라 증가한다.
순간 A에서, 여기 코일(21)은 이동 아마추어(23)의 폐쇄 움직임을 시작하도록 만들기 위하여 충분한 수의 암페어-권선수를 저장했다. 이 순간으로부터 시작해서, 전자석(20)의 공기 갭(gap)은 점차적으로 감소할 것이며, 이것은 전자석(20)의 이동 아마추어(23)와 고정 요크로 구성되는 자기 회로의 자기저항(reluctance)에 변화를 야기할 것이다. 이러한 자기저항의 변화는 여기전류 Is에서의 감소를 야기한다. 여기 전류 Is안에서 이 감소는 이동 아마추어(23)의 이동 거리의 엔드 즉, 전자석(20)의 폐쇠 이동의 엔드에 대응하는 순간 C까지 계속된다. 순간 C후 에, 공기갭과 전자석의 자기저항은 더이상 변하지 않으며, 커브(51)에 도시된 바와 같이 여기 전류 Is는 다시 증가한다.
동시에, 순간 A으로부터 시작해서, 이동 아마추어의 이동은 점차적으로 컨택트 압력 스프링(25)에 의하여 운반된 이동 브릿지(28)를 해체시킨다. 이동 브릿지(28)는 그 후 각각의 파워 폴의 이동 컨택트들이 대응 고정 컨택트들과 접촉하도록 강압될 순간 B까지 이동을 시작하여 폴을 전도 상태로 유도한다. 이 순간 B로부터 시작해서, 다른 전류 센서들(11)(12)(13)에 의하여 측정된 주요 전류 Ip는, 커브(52)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 나타날 것이다. 만약 각각의 폴이 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 고정 컨택트들과 두 개의 이동 컨택트들로 구성된다면, 순간 B는 유리하게 두 쌍의 고정/이동 컨택트들의 폐쇄에 대응하고, 이것은 동일한 폴에서 두 쌍의 컨택트들에서 디스크들의 가장 큰 마모를 탐지하는 것이 가능할 것이다. 도 4의 변경된 실시예에서, 순간 B는 컨택트들의 폴과 가상의 중간지점 N사이에서 제 1 측정 수단(11')에 의하여 측정된, 출력측상의 위상/중간 전압의 형태에 의하여 각각의 폴에 대하여 결정될 수 있다. 유사하게, 순간 B는 또한 컨택트들의 입력측상에서 장치의 두 폴들사이의 위상/위상 전압 측정을 사용하여 탐지될 수 있다.
따라서, 처리 유닛(10)은, 수신된 제 2 시그널(34)로부터 시작해서, 도 3에서 커브 Is상의 전환점으로 나타낸 여기 전류 Is의 최소값의 형태를 탐지함으로써, 순간 C에 대응하는 전자석 폐쇄 움직임의 엔드를 탐지할 수 있다. 또한, 처리 유닛(10)은 제 1 시그널(들)(31,32,33 또는 31',32',33')로부터 시작하는 폴들의 전도 도는 비전도 상태를 나타내는 전자 시그널들의 형태를 탐지하는 것에 의하여(즉, 주요 전류 Ip 또는 위상/중간 전압, 또는 위상/위상 전압), 순간 B에 대응하는 컨택트 폐쇄 순간을 탐지할 수 있다. 처리 유닛(10)은 시간 함수로서 전기 시그널(들)과 여기 전류 Is의 변화를 비교할 수 있으며, 컨택트 마모 거리 이동 시간을 결정하기 위해 이러한 변화들을 사용할 수 있다.
순간 A와 순간 C사이의 시간 T1은 전자석 이동 아마추어(23)의 폐쇄 움직임 기간에 대응한다. 순간 A와 순간 B사이의 시간 T2는 이동 브릿지(28)의 폐쇄 이동 기간에 대응한다. T1과 T2사이의 차이(또는 시간 간격)는 Tu로 부르며,도표(53)에 도식적으로 도시된, 순간 B와 순간 C사이의 컨택트 마모 거리(또한 컨택트 압축 이동 거리로 불린다.)를 이동시키는 데 필요한 이동 시간에 대응한다. 시간 T2는 고정 및/또는 이동 컨택트 디스크들의 마모가 증가함에 따라 증가하는 것이 명백하며, 따라서 시간 Tu는 감소한다.
시간 Tu의 측정들 및 계산에서 가끔씩의 부정확함을 피하기 위하여, 처리 유닛(10)은 특히, 예컨대 수십번의 주기의 차원과 같이 전자석 폐쇄 주기상에서 이루어진, 몇몇의 결정들로부터 계산된 평균값들을 사용하는 것만으로 선택적으로 필터링(filtering) 또는 평활화(smoothing)을 실행할 수 있다.
컨택트 마모와 관련된 정보는, 백분율(percentage), 마모도 등과 같이 표현되는 컨택트들의 잔여 수명과 관련된 정보, 및/또는 스위치 장치의 컨택트들의 수명 엔드를 나타내는 경고 정보를 차별없이 포함할 수 있다.
컨택트들의 잔여 수명과 관련된 정보를 생성하기 위하여, 처리 유닛(10)은 측정된 컨택트 마모 거리 이동 시간 Tu와 컨택트의 초기 마모 거리에 대응하는 초기 이동 시간 Ti(또한 새로운 상태에서 압축 거리로 불림)를 비교하며, Tu와 Ti사이의 시간 변화 또는 차이의 전개를 모니터링한다. 이 초기 이동 시간 Ti는 소정의유형의 전자석에 대해 결정된 조정값에 대응한다.
컨택트 수명 경고 정보의 엔드를 생성하기 위하여, 처리 유닛(10)은 측정된 컨택트 마모 거리 이동 시간 Tu와, 그 이하로는 더이상 스위치 장치의 기대되는 실행을 보장할 수 없는 최소 수용가능한 컨택트 마모 거리에 대응하는 최소 이동 시간 Tmin을 비교한다. 이 최소 이동 시간 Tmin은 또한 소정의 유형의 전자석에 대해 결정된다.
스위치 장치는 그 후 초기값 Ti 및/또는 이 최소값 Tmin을 저장할 수 있는 처리 유닛(10)에 연결된 내부 저장 수단(15)를 가진다. 저장수단(15)은 예를 들면, 비휘발성 EEPROM 유형의 메모리 또는 플래시 유형의 메모리로 구성될 수 있다. 유리하게는, 비용과 크기상의 이유로, 처리 유닛(10)과 저장 수단(15)은 스위치 장치에서 동일한 집적 회로에 설치된다. 초기값 Ti는, 스위치 장치가 생산될 때 미리 결정된 값을 가지고 또는, 스위치 장치의 제 1 스위치 작동중에 만들어진 Tu의 제 1 측정값을 가지고, 메모리 수단(15)안에 저장된다.
Tu를 Ti 및/또는 Tmin과 비교하기 위하여, 컨택트 폐쇄거리중에 전자석의 이동부분의 실제 속도에 대한 가정을 만드는 것은 유용하다. 예를 들면, Ti 및 Tmin은 전자석의 이동 부분(23)의 공칭 속도로부터 결정될 수 있으며, 이 공칭속도는 Tu를 결정하기 위해 사용되는 실제 속도와 반드시 동일하지는 않다.
제 1 단순화된 변형에서, 이동 아마추어(23)의 변위 속도는 대략 소정의 비율을 가진 소정의 유형의 전자석에 대해 대략 일정하게 유지된다. 이 경우에, 처리 유닛(10)은 측정된 이동 시간 Tu와 초기 이동 시간 Ti사이의 차이의 도함수를 모니터링할 수 있으며, 컨택트들의 잔여 수명을 쉽게 계산할 수 있다. 유사하게, 처리 유닛(10)은, Tu가 Tmin이하로 떨어질 때, Tu의 측정에 보정을 필요로 하지 않고 컨택트 수명 정보의 엔드를 쉽게 줄 수 있다.
제 2의 변형에서, 이동 아마추어(23)의 변위 속도는 전자석의 유형뿐만 아니라 여기 코일의 파워 공급 전압(또는 스위치 순서의 경우에 코일에 의하여 나타내는 적어도 평균 파워 공급 전압)에 의존한다. 파워 공급 전압이 증가함에 따라, 이동 아마추어(23)의 실제 변위 속도는 폐쇄 이동중에 증가할 수 있다. 이 경우에, 스위치 장치는 이 파워 공급 전압을 측저하는 수단이 제공된다. 이 수단은 처리 유닛(10)에 연결되어, 컨택트 마모와 관련된 정보의 형성에서 보다 나은 정확도를 얻기 위하여, Ti 및/또는 Tmin과 비교하기 전에 속도 변화를 고려하여 결정된 이동 시간 Tu에 보정 계수를 부여할 수 있다.
제 3의 변형에서, 이동 아마추어(23)의 변위 속도는 또한 장치 작동 온도와 같은 다른 계수들에 의존한다. 그럼에도 불구하고, 공정은 너무 복잡해지는 계산으로 불리해져서는 안된다. 이것은 이 경우에, 처리 유닛이, 코일에서 이동 아마추어(23)의 이동 속도를 보다 정확하게 평가하기 위하여, 전류 Is가 코일에 나타나는 시간 0과 최대 전류 Is가 이동 아마추어(23)의 이동 초기에 나타나는 순간 사이에서 경과된 시간에 대응하는, 분리 단계 T3의 기간(도 3을 보라)을 계산하는 이유 이다. 이 기간 T3는 또한 상기 장치의 작동 온도와 코일의 파워공급 전압의 함수이고, 결과적으로 간단한 보정이 기간 T3의 변화화 이동 아마추어 속도의 변화 사이에서 이루어질 수 있다. 저장된 기준 기간과 측정된 기간 T3를 비교함으로써, 컨택트들의 마모와 관련된 정보를 생성하는데 보다 나은 정확도를 얻기 위하여,보정 요소가 속도 변화를 고려하여 측정된 이동 시간 Tu에 부여될 수 있다.
스위치 장치는 또한 시리얼 링크, 필드 버스, 랜(LAN), 글로벌 네트워크(인터넷 또는 인터넷 유형) 또는 기타와 같은 통신 버스 B에 그것을 연결하기 위한 통신 수단(18)을 포함한다. 이 통신 수단(18)은 폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보가 통신 버스 B상에 전송될 수 있도록 하기 위하여 처리 유닛(10)에 연결된다. 스위치 장치는 또한 처리 유닛(10)에 연결된 시그널 수단(17)을 포함한다. 이 미니 스크린 또는 스위치 장치 앞의 몇개의 라이트들과 같은 시그널 수단(17)은 처리 유닛(10)에 의하여 계산된 폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보를 디스플레이하기 위하여 스위치 장치에 가깝게 놓여진 오퍼레이터(operator)를 인에이블링(enable)한다.
또한, 처리 유닛(10)이 제어 전자석(20)을 제어하기 위하여 명령을 발행하도록 요구되는 경우에, 처리 유닛(10)은 만약 컨택트 마모가 너무 크다면, 그것은 스위치 장치의 알려진 성능들을 더이상 보장할 수 없기 때문에, 스위치 장치를 가진 파워 폴들을 닫기 위하여 명령을 발행할 가능성을 제거할 수 있도록 하기 위하여, 폴 컨택트 수명 정보의 엔드로 이 순서를 슬레이브(slave)할 수 있다. 따라서, 만약 어떤 오작동의 위험이 있다면 스위치 장치는 스스로를 잠그기(lock) 때문에, 이것은 부가적인 매우 가치있는 보안 기능을 제공한다.
하나의 바람직한 실시예에서, 스위치 장치는 그것의 각각의 파워폴들 P1, P2, P3에 대하여 전류 센서(11,12,13)이 제공된다. 처리 유닛(10)은 그 후 각각의 폴들에 대하여 하나의 제 1차 시그널(31,32,33)을 받으며, 따라서 각각의 파워 폴들에 대해 컨택트 마모를 개별적으로 탐지할 수 있다. 이 경우에, 스위치 장치에서 컨택트들의 마모는 폴-바이-폴(pole-by-pole)에 의하거나, 가장 심하게 마모된 컨택트들을 가진 파워 폴들을 사용하여 계산될 수 있다.
다른 실시예에서, 스위치 장치는 각각의 파워 폴(P1,P2,P3)안에 전류 센서(11,12,13)을 가지지 않지만, 예를 들면 하나의 폴에 대해서만 전류 센서를 가진다. 처리 유닛(10)은 하나의 제 1 시그널을 수신하며, 이 파워 폴상에서 컨택트들의 마모를 실제적으로 탐지할 수 있다. 이 경우에, 스위치 장치의 모든 컨택트들의 마모는, 다른 폴들에서 마모값들간의 불균일을 고려하지 않고서, 폴에 대해 이 하나의 측정으로부터 결정될 것이다.
명백하게, 세부에 대한 다른 변형과 향상이 예상될 수 있으며, 균등 수단의 사용은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 예상될 수 있다.

Claims (17)

  1. 개방 위치와 폐쇄 위치사이의 이동이 여기 코일(21)에 의하여 제어되는 제어 전자석에 의하여 움직이는 컨택트들이 적합화된 하나 또는 그 이상의 파워 폴들을 포함하는 스위치 장치에서 폴 콘택트들(C1,C2,C3)의 마모를 결정하는 방법으로서, 컨택트들(C1,C2,C3)의 마모가 컨택트 마모 거리 이동 시간(Tu)을 사용하여 결정되고,
    -적어도 하나의 파워폴(P1, P2, P3)에서 전도 또는 비전도 상태를 나타내는 적어도 하나의 전기적 시그널을 측정하는 것에 의하여,
    -전자석(20)의 코일(21)을 통과하는 여기 전류(Is)를 결정하는 것에 의하여,
    -상기 전기적 시그널로부터 결정된 컨택트 폐쇄 순간과 상기 여기 전류(Is)로부터 결정된 상기 전자석 폐쇄 움직임의 마지막 순간 사이의 시간 간격을 계산하는 것에 의하여,
    컨택트 마모 거리 이동 시간(Tu)이 전자석 폐쇄 움직임중에 생성되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자석 폐쇄 움직임의 마지막 순간이 상기 여기 전류(Is)의 최소값의 탐지에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨택트들(C1,C2,C3)의 폐쇄 순간이 상기 전기적 시그널 (Ip)의 형태에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 폴의 컨택트들(C1,C2,C3)의 폐쇄 순간이 상기 스위치 장치의 각 파워 폴(P1, P2, P3)에서 순환하는 주전류(Ip)의 형태에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 폴의 컨택트(C1,C2,C3)의 폐쇄 순간이 각각의 파워 폴(P1,P2,P3)과 상기 컨택트들의 외부측상의 중간지점(N)사이의 위상/중간 전압의 형태에 의하여 측정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴 컨택트들(C1,C2,C3)의 폐쇄 순간이 상기 컨택트들의 외부측상에서 두개의 파워 폴들(P1,P2,P3)사이의 위상/위상 전압의 형태에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨택트들의 마모가 스위치 장치 저장 수단(15)에 저장된 초기의 컨택트 마모 거리 이동 시간(Ti)과 비교하여 상기 결정된 컨택트 마모 거리 이동 시간(Tu)의 시간 변화를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨택트들의 마모는, 상기 결정된 컨택트 마모 거리 이동 시간(Tu)과 스위치 장치 저장 수단(15)안에 저장된 최소 수용가능한 컨택트 마모 거리 이동 시간(Tmin)과의 비교를 사용하여 결정하는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치에서의 폴 콘택트 마모 결정 방법.
  9. 여기 코일(21)에 의하여 이동이 제어되는 제어 전자석(20)에 의하여 움직이는 컨택트들(C1,C2,C3)을 가진 하나 또는 그 이상의 파워 폴들(P1,P2,P3)을 포함하는 스위치 장치에 있어서,
    적어도 하나의 파워폴(P1,P2,P3)의 전도 또는 비전도 상태를 나타내는 적어도 하나의 제 1 시그널(31,32,33,31',32',33')을 출력하는 제 1 측정 수단(11,12,13,11');
    상기 전자석(20)의 코일(21)안에서 순환하는 여기 전류(Is)를 나타내는 제 2 시그널(34)을 출력하는 제 2 측정 수단(14); 및
    상기 제 1 시그널(들)(31,32,33,31',32',33')과 상기 제 2 시그널(34)이 상기 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 하나에 의한 방법에 의하여 실행되도록 입력되는 처리유닛(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 측정 수단(11,12,13)과 상기 파워 폴들(P1,P2,P3)안에서 순환하는 주 전류를 측정하기 위하여, 상기 스위치 장치의 전류 라인들(L1,L2,L3)상에 직렬로 놓이는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    파워 폴들(P1,P2,P3)의 위상/중간 전압들(phase/neutral voltage)을 측정하기 위하여, 상기 제 1 측정 수단(11')은, 출력측 전류 라인들(L1,L2,L3)과 상기 스위치 장치상의 중간지점(N)(neutral point)사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위치장치는 초기의 컨택트 마모 거리 이동 시간(Ti)을 저장하기 위한 저장 수단(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(10)은 상기 컨택트들(C1,C2,C3)의 측정된 마모 거리 이동 시간(Ti)을 계산하며, 폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보를 결정하기 위하여, 상기 측정된 시간(Tu)를 상기 저장된 초기 이동 시간(Ti)과 비교하는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(10)과 저장 수단(15)은 상기 스위치 장치안의 집적 회로에 설치되는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 스위치 장치는, 폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보를 통신 버스(B)상에 전송할 수 있도록 상기 처리 유닛(10)에 연결된 통신 수단(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보를 디스플레이하기 위하여 상기 처리 유닛(10)에 연결된 시그널링 수단(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는,스위치 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(10)은 전자석(20)에 명령을 출력하며, 폴 컨택트들의 마모와 관련된 정보에 전자석(20)을 제어하기 위한 명령을 슬레이브(slaving)할 수 있는 것을 특징으로 하는, 스위치 장치.
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