KR100998646B1 - 철도차량용 계전기의 자동시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 대의 시험장치로 각종 철도차량에 사용되고 있는 다양한 종류의 계전기의 동작 및 특성시험을 보다 간편하고 용이하게 시험하고, 시험결과를 컴퓨터에 자동 저장하여 계전기에 대한 효율적인 이력 관리를 할 수 있는 철도차량용 계전기의 자동시험장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 철도차량용 계전기의 자동시험장치는, 전원부와, 전원부로부터 인가되는 전압을 설정된 전압으로 변환시키는 제1 전원변환부, 제1 전원변환부로부터 인가되는 전압을 공급받아 계전기를 시험하는 전압형 계전기 시험부, 제1 전원변환부로부터 인가되는 전류값을 조정하는 전류조정기, 전류조정기로부터 인가되는 전류를 공급받아 계전기를 시험하는 전류형 계전기 시험부, 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제2 전원변환부, 제2 전원변환부로부터 인가되는 전원이 이상상태일 때 계전기의 동작을 시험하는 2중계전기 시험부, 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제3 전원변환부, 제3 전원변환부로부터 인가되는 전원을 인가받아 계전기의 동작을 시험하는 시한계전기 시험부 및 시험 결과를 알려 주는 표시부를 포함하여 구성된다.

전원변환부, 계전기, 시험장치, 전류조정기

Description

철도차량용 계전기의 자동시험장치{Automatic tester for relays of railway vehicles}

본 발명은 철도차량용 계전기의 자동시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 한 대의 시험장치로 각종 철도차량에 사용되고 있는 다양한 종류의 계전기의 동작 및 특성시험을 보다 간편하고 용이하게 시험하고, 시험결과를 컴퓨터에 자동 저장하여 계전기에 대한 효율적인 이력 관리를 할 수 있는 철도차량용 계전기의 자동시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 계전기란 입력되는 전압 또는 전류가 어떤 일정한 값이 되면 on/off 작동하거나 일정 조건에서 한정된 시간 동안만 작동하는 스위치인데, 이와 같이 일정 조건에서 스위칭 동작을 하는 것을 계전기(Relay)라 한다. 또한 계전기는 해당 계전기에 과전압 또는 과전류가 걸렸을 때 회로를 차단시켜 부하를 보호하는 기능도 중요한 기능 중의 하나이다. 이러한 계전기는 외부에서 전달되는 전원 전류에 의해 코일에 자계력이 형성되면서 스위치가 on되거나 off될 수 있도록 되어 있다. 그러나 계전기는 정격이상의 전류가 흐르거나 이상전압이 발생했을 때 접점이 불꽃에 의해서 녹으며 접점이 변형되어 작용을 할 수 없는 등의 고장이 발생하게 된다.

철도차량은 동력을 발생시키는 기관차, 기관차에 연결되어 화물이나 승객을 실어 나르는 화차 또는 객차, 전동차 등 다양한 종류가 있는데, 객차를 예로 들면, 객차에 필요한 전원을 공급하기 위한 보조전원장치나, 객차의 도어 혹은 냉·난방기 등이 내부에 설치되어 있고 이를 제어하기 위해 배전반이 차량 내에 설치되며, 이러한 배전반 내에는 객차 내에 설치된 각종 기기, 예를 들면, 도어를 제어하는 도어엔진이나 냉·난방기 등을 전기적으로 제어하는 계전기들이 다수 개가 설치되어 있고, 전기기관차의 경우에는 각종 제어회로를 동작시키기 위하여 기관차의 기계실 내에만도 25개의 계전기가 설치되어 있다.

이와 같이 철도차량에 설치된 각종 계전기는 계전기 접점의 접점작용이 공기 중에서 실행되므로 접점 동작에 따라 아크(Arc)가 발생되어 계전기 접점의 수명을 단축시킴은 물론, 계전기 접점은 기계적인 특성 때문에 일정기간 사용 후에는 마모되기 때문에 교체해 주어야 하는데, 이러한 교체시기를 육안으로 식별하기가 매우 어렵다는 문제가 있다.

또, 이와 같이 차종별로 다양한 종류가 설치되어 사용되고 있는 계전기지만, 지금까지는 계전기의 성능시험 및 고장 점검을 위하여 현장에서 사용되고 있는 방법은 직접 회로를 조합하여 시험하는 간이식 계전기 시험기를 사용하였으나, 이는 실제 전류와 다른 단순 전류로 계전기를 시험하게 되므로 실제 차량에서 동작하는 특성과는 다를 수 있다는 문제가 있다. 따라서 각 계전기에 대한 마모 등을 감안한 수명을 정확히 진단하기가 어려웠으며, 이에 따라 차량 관리가 제대로 되지 않아 운행도중 고장이 잦게 되는 문제점이 있었다.

또한, 기존에는 수동으로 계전기의 동작상태만을 확인하고 현차에 취부한 후에 기능검사를 했기 때문에 많은 시간과 인력이 소요될 뿐만 아니라 차량의 운행 도중에 고장이 발생하며, 전동차나 전기기관차와 같이 전차선 구간에서 운행하는 차량의 경우에는 전자선 구간에서 기능 점검을 해야 하므로 안전사고의 위험성이 매우 높았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 각종 철도차량에 설치되어 사용되고 있는 다양한 종류의 계전기의 동작 및 특성시험을 함에 있어서, 계전기에 현차에서와 똑같은 상태의 전압 및 전류를 인위적으로 발생케 하여 한 대의 시험장치로 다양한 종류의 계전기를 실제 사용상태와 같은 상태에서 간편하고 용이하게 시험하고, 시험결과를 컴퓨터에 자동 저장하여 계전기에 대한 효율적인 이력 관리를 할 수 있는 철도차량용 계전기의 자동시험장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 철도차량용 계전기의 자동시험장치는, 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부로부터 인가되는 전압을 설정된 전압으로 변환시키는 제1 전원변환부와, 상기 제1 전원변환부로부터 인가되는 전압을 공급받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 전압형 계전기 시험부와, 상기 제1 전원변환부로부터 인가되는 전류값을 조정하는 전류조정기와, 상기 전류조정기로부터 인가되는 전류를 공급받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 전류형 계전기 시험부와, 상기 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제2 전원변환부와, 상기 제2 전원변환부로부터 인가되는 전원이 이상(異常)상태일 때의 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 2중계전기 시험부와, 상기 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제3 전원변환부와, 상기 제3 전원변환부로부터 인가되는 전원을 인가받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 시한계전기 시험부와, 상기 전압형 계전기 시험부, 전류형 계전기 시험부, 2중계전기 시험부 및 시한계전기 시험부와 연결되어 계전기 시험 결과를 표시해 주는 표시부를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 전압형 계전기 시험부와 전류형 계전기 시험부는, 입력되는 전압 또는 전류를 조정하기 위한 가변저항 또는 슬라이닥스(Slidox)를 포함하여 구성되며, 표시부는 시험한 계전기의 이상 유무를 현시해 주는 램프 또는 부저이다.

상기와 같은 특성을 갖는 본 발명에 따른 철도차량용 계전기의 자동시험장치는, 한 대의 시험장치로 각종 철도차량에 설치되어 사용되고 있는 다양한 종류의 계전기의 동작 및 특성시험을 간편하고 용이하게 자동으로 할 수 있다.

또한, 슬라이닥스(Slidox) 또는 가변저항을 이용하여 입력전압 및 입력전류를 조정하여 각종 계전기에 현차에서와 똑같은 상태의 전압 및 전류를 인가하여 실제 운행상태와 같은 상태에서 계전기의 동작 및 특성시험을 함으로써 시험결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

철도차량에 설치되어 사용되고 있는 계전기는 인가되는 전압에 따라 작동하는 전압형 계전기와, 인가되는 전류에 따라 작동하는 전류형 계전기 및 설정시간 동안만 한시적으로 작동하여 부하의 동작을 조정하는 시한계전기로 나눌 수 있는데, 본 발명은 이와 같은 다양한 종류의 계전기의 동작 및 특성을 한 대의 시험장치로 시험하기 위한 계전기의 자동시험장치에 관한 것이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 계전기의 자동시험장치는 장치 전체에 전원을 공급하는 전원부(10)와, 전압과 전류를 설정된 값으로 변환시키는 3개의 전원변환부(20, 40, 50)와 전류조정기(30), 계전기를 시험하는 계전기 시험부 및 시험 결과를 표시해 주는 표시부(60)로 구성된다.

전원부(10)는 자동시험장치의 각 회로부에 교류전원을 공급하며, 제1 전원변환부(20)에서는 전원부(10)로부터 인가받은 전압을 설정된 전압으로 변환시키고, 전류조정기(30)에서는 제1 전원변환부(20)로부터 인가되는 전류값을 설정된 전류값으로 변환시키며, 제2 전원변환부(40)는 전원부(10)로부터 인가되는 전압과 전류를 설정된 과전압과 과전류로 변환시키는 기능을 하며, 제3 전원변환부(50)는 전원부(10)로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 기능을 한다.

전압형 계전기 시험부(22)는 해당 계전기가 정격전압에서 작동하게 되는 전압형 계전기의 동작 및 특성을 시험하기 위한 것으로, 제1 전원변환부(20)로부터 인가되는 정격전압을 받아 작동하는 각종 전압형 계전기의 동작 및 특성을 시험하게 된다. 도 1에서 보는 바와 같이, 전압형 계전기 시험부(22)에는 현재 철도차량에서 사용되고 있는 다양한 형태의 계전기를 시험하기 위하여 다수의 소켓이 구비되며, 계전기 형태에 맞는 소켓에 삽입하여 시험하게 된다.

전류형 계전기 시험부(32)는 해당 계전기가 정격전류에서 작동하게 되는 전류형 계전기의 동작 및 특성을 시험하기 위한 것으로, 전류조정기(30)로부터 인가되는 정격전류를 받아 작동하는 각종 전류형 계전기의 동작 및 특성을 시험하게 된다. 도 1에서 보는 바와 같이, 전류형 계전기 시험부(32)에는 현재 철도차량에서 사용되고 있는 다양한 형태의 계전기를 시험하기 위하여 다수의 소켓이 구비되며, 계전기 형태에 맞는 소켓에 삽입하여 시험하게 된다.

계전기는 해당 계전기에 정격전압 또는 정격전류가 인가되었을 때 작동하여 제어회로를 구성시키는 기능도 하지만, 해당 계전기에 과전압 또는 과전류가 인가되었을 때 작동하여 전원을 차단시켜 제어회로(부하)를 보호하는 기능도 중요한 기능 중의 하나이다. 제2 전원변환부(40)는 전원부(10)로부터 인가되는 전압과 전류를 설정된 과전압과 과전류로 변환시켜 2중계전기 시험부(42)에 인가하는데, 2중계전기 시험부(42)는 해당 계전기에 정격전압 또는 정격전류보다 높은 과전압 또는 과전류가 걸리면 작동하여 부하에 과전압과 과전류가 걸리는 것을 차단하기 위한 계전기의 기능을 시험하기 위한 것으로, 해당 계전기에 인가되는 전원이 정격전압 이나 정격전류가 아닌 이상(異常)상태일 때 작동하여 전원공급을 차단시키는 계전기의 동작 및 특성을 시험하게 된다.

시한계전기 시험부(52)는 제3 전원변환부(50)로부터 정격전압 또는 정격전류를 인가받아 시한계전기의 동작 및 특성을 시험하게 되는데, 시한계전기는 설정된 시간 동안 한시적으로 동작하여 부하의 동작을 조정하는 계전기이다.

전압형 계전기, 전류형 계전기 및 시한계전기는 해당 계전기에 정격전압 또는 정격전류가 인가되었을 때 작동하여 회로를 구성해야 하지만, 해당 계전기에 과전압 또는 과전류가 인가되었을 때도 작동하여 회로를 차단시킴으로써 부하를 보호해야 하므로, 모든 계전기는 해당 계전기 시험부(22, 32, 52)에서 시험도 하지만 2중계전기 시험부(42)에서도 반드시 동작 및 특성시험을 거쳐야 한다.

표시부(60)는 전압형 계전기 시험부(22), 전류형 계전기 시험부(32), 2중계전기 시험부(42) 및 시한계전기 시험부(52)와 병렬로 연결되어 계전기가 해당 계전기 시험부에서 시험을 마쳤을 때 이상 여부를 표시하여 검사자가 해당 계전기의 이상 유무를 식별할 수 있도록 해 주는 부분으로, 그 표시는 육안으로 식별할 수 있도록 점등 또는 소등되는 램프로 할 수도 있고, 청각으로 식별할 수 있도록 부저(buzzer) 등으로 할 수도 있다.

전압형 계전기 시험부(22)와 전류형 계전기 시험부(32)는, 입력되는 전압 또는 전류를 조정하여 해당 계전기에 설정된 전압이나 전류로 변환시키기 위한 가변저항 또는 슬라이닥스(Slidox)를 포함하여 구성되는데, 슬라이닥스는 전류가 크게 동작하는 곳에는 불리하므로 전압변동이 많은 전압형 계전기에 사용하는 것이 바람직하고, 가변저항기는 전류형 계전기에 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 시험장치를 컴퓨터와 연결시킴으로써, 계전기의 전기적 특성인 동작전압, 동작전류 및 이상 유무 등을 시험 측정하여 그 결과를 컴퓨터에 저장하거나 프린터로 출력해서 검사자(시험자)에게 제공함으로써 해당 계전기에 대한 효율적인 이력 관리를 할 수 있다.

본 발명에서는 계전기 자동시험장치의 용도를 철도차량용이라고 했으나, 철도차량용 계전기에만 한정되는 것은 아니고 산업용 배전반에 설치된 모든 계전기의 동작 및 특성시험에는 얼마든지 사용할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한 정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 계전기의 자동시험장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 계전기의 자동시험장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 전원부 20 : 제1 전원변환부

22 : 전압형 계전기 시험부 30 : 전류조정기

32 : 전류형 계전기 시험부 40 : 제2 전원변환부

42 : 2종계전기 시험부 50 : 제3 전원변환부

52 : 시한계전기 시험부 60 : 표시부

Claims (8)

1. 다양한 종류의 계전기에 대하여 동작 및 특성시험을 하는 자동시험장치로,

   전원을 공급하는 전원부;

   상기 전원부로부터 인가되는 전압을 설정된 전압으로 변환시키는 제1 전원변환부;

   상기 제1 전원변환부로부터 인가되는 전압을 공급받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 전압형 계전기 시험부;

   상기 제1 전원변환부로부터 인가되는 전류값을 조정하는 전류조정기;

   상기 전류조정기로부터 인가되는 전류를 공급받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 전류형 계전기 시험부;

   상기 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제2 전원변환부;

   상기 제2 전원변환부로부터 인가되는 전원이 이상(異常)상태일 때의 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 2중계전기 시험부;

   상기 전원부로부터 인가되는 전원을 설정된 값으로 변환시키는 제3 전원변환부;

   상기 제3 전원변환부로부터 인가되는 전원을 인가받아 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 시한계전기 시험부;

   상기 전압형 계전기 시험부, 전류형 계전기 시험부, 2중계전기 시험부 및 시한계전기 시험부와 연결되어 계전기의 시험 결과를 표시해 주는 표시부;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전압형 계전기 시험부는, 입력되는 전압을 조정하기 위한 슬라이닥스(Slidox)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전류형 계전기 시험부는, 입력되는 전류를 조정하기 위한 가변저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 전압형 계전기 시험부는, 인가되는 전압이 정격전압일 때 작동하는 전압형 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전류형 계전기 시험부는, 인가되는 전류가 정격전류일 때 작동하는 전류형 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2 전원변환부는, 과전압 또는 과전류를 발생시키기 위한 것인 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 2중계전기 시험부는, 과전압 또는 과전류가 인가되었을 때 계전기가 작동하여 부하에 전원공급을 차단시키는 계전기의 동작 및 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 시한계전기 시험부는, 설정된 시간 동안 한시적으로 동작하여 부하의 작동을 조정하는 시한계전기의 동작 및 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 계전기의 자동시험장치.

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