KR101005975B1 - 스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위칭 온 및 오프될 수 있고 접촉부들 및 이동 가능한 접촉 브리지를 포함하는 적어도 하나의 메인 접촉부, 및 이동 가능한 앵커를 포함하는 적어도 하나의 제어 자석을 포함하는 스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 앵커 및 접촉 브리지는 스위칭 온 및 오프될 때 대응하는 메인 접촉부가 개방 또는 폐쇄되도록 서로 작동 가능하게 접속된다. 본 발명의 방법은 a) 스위칭 온 및 오프 후 앵커를 리턴시키는 경로 차를 인식하는 단계, b) 인식된 경로 차가 미리 결정된 값을 초과하고 스위칭 오프 후 특정 시간 기간이 경과될 때 융착된 메인 접촉부들을 개방하기 위하여 사용되는 수단을 방출 장치에 의해 방출하는 단계를 포함한다.

Description

스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE SECURE OPERATION OF A SWITCHING DEVICE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 청구된 바와 같은 스위칭 장치의 안전한 동작을 위한 방법, 및 청구항 제 9 항의 전제부에서 청구된 바와 같은 대응하는 장치에 관한 것이다.
스위칭 장치들, 특히 저전압 스위칭 장치들은 전원 장치와 부하들 사이의 전류 경로들을 스위칭하고, 그러므로 그 동작 전류를 스위칭하기 위하여 사용될 수 있다. 이것은 스위칭 장치가 전류 경로들을 개방 및 폐쇄하여, 접속 부하들이 안전하게 접속 및 분리되게 하는 것을 의미한다.
접촉기, 회로 차단기 또는 소형 스타터(starter) 같은 전기 저전압 스위칭 장치는 전류 경로들을 스위칭하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 제어 자석들에 의해 제어될 수 있는 하나 또는 그 이상의 소위 메인 접촉부들을 가진다. 본래, 이 경우, 메인 접촉부들은 이동 접촉 링크 및 고정 접촉 피스(piece)들을 포함하고, 상기 메인 접촉부들에 부하들 및 전원 장치가 접속된다. 메인 접촉부들을 폐쇄 및 개방하기 위하여, 적당한 접속 또는 분리 신호는 제어 자석들로 전달되고, 상기 신호에 응답하여 메인 접촉부들의 접극자(armature)들은 상기 이동 접촉 링크들 상에 작용하고, 상기 이동 접촉 링크들은 고정 접촉 피스들에 관련하여 상대적 이동을 수행하여, 전류 경로들이 폐쇄 또는 개방되게 한다.
적당하게 설계된 접촉 표면들은 접촉 피스들 및 접촉 링크들이 서로 만나는 지점들에서 상기 접촉부들 및 상기 접촉 링크들 사이의 접촉을 개선하기 위하여 제공된다. 이들 접촉 표면들은 이들 지점들에서 접촉 링크 및 접촉부들 모두에 제공되고, 특정 두께를 가지는 은 합금들 같은 재료들로 구성된다.
접촉 표면들의 재료들은 매 스위칭 처리 동안 마모된다. 이들 마모에 영향을 줄 수 있는 요인들은 하기와 같다:
- 접속 및 분리 처리들의 수가 증가할 때 접촉부 침식 또는 접촉부 마모 증가,
- 변형 증가,
- 아크에 의해 발생되는 접촉 부식 증가, 또는
- 증기들 또는 부유 재료들 등등 같은 환경 영향들.
이런 마모는 동작 전류들이 더 이상 안전하게 스위칭되지 못하게 하여, 전류 중단, 접촉부 가열 또는 접촉부 융착(welding)을 유발할 수 있다.
예를 들어, 특히 접촉부 부식이 증가할 때, 접촉 표면들에 제공된 재료들의 두께는 감소할 것이다. 그러므로 접촉 링크 및 접촉 피스들의 접촉 표면들 사이의 스위칭 움직임은 보다 길어지게 되고, 결국 폐쇄시 접촉 힘을 감소시킨다. 스위칭 처리의 수가 증가할 때, 이것은 접촉부들이 더 이상 올바르게 폐쇄되지 않게 한다. 결과적으로 전류 중단들 또는 증가된 접속 바운싱(bouncing)은 접촉부 가열을 유발하고 따라서 접촉 재료의 용융을 증가시키고, 따라서 메인 접촉부들 접촉 표면들의 융착을 유발한다.
만약 스위칭 장치의 메인 접촉부가 마모되거나 심지어 융착되면, 스위칭 장치는 더 이상 안전하게 부하를 분리할 수 없다. 특히 융착된 접촉부의 경우, 최소한 융착된 메인 접촉부로 인한 전류 경로는 여전히 계속하여 전류를 운반하고, 분리 신호에도 불구하고 여전히 살아있을 것이고, 따라서 부하는 전원 장치로부터 완전하게 절연되지 못한다. 결과적으로, 부하가 안전하지 않은 상태에 놓이기 때문에, 스위칭 장치는 잠재적인 누전 소스를 나타낸다. IEC 60 947-6-2에 따른 소형 스타터들의 경우, 예를 들어 보호 메카니즘이 정상 스위칭 동안 전자기 드라이브로서 동일한 스위칭 지점에서 동작하는 경우, 이런 누전 소스는 보호 기능이 차단되게 한다. 이와 같은 누전 소스들은 스위칭 장치들의 안전한 동작, 그러므로 부하 및 전기 설비 보호를 위하여 방지되어야 한다.
본 발명의 목적은 잠재적인 누전 소스들을 식별하고, 이에 적당하게 반응하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항의 특징들을 가지는 방법, 및 청구항 제 9 항의 특징들을 가지는 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 분리 동안 접촉부 융착, 따라서 스위칭 장치의 동작이 더 이상 안전하지 않다는 사실이 상기 상황에 적당하게 반응되도록 하기 위하여 거의 복잡하지 않게 식별되게 한다.
본 발명에 따라, 접속 또는 분리 후 접극자가 이동하는 이동 거리는 이런 목적을 위하여 식별되고, 식별된 이동 거리가 미리 결정된 값 미만이고 분리 후 특정 시간 기간이 경과될 때 개시(initiation) 장치에 의해 융착된 메인 접촉부들, 즉 폐쇄된 메인 접촉부들을 강제로 개방(breaking open)하기 위한 수단은 개시된다.
상기 미리 결정된 값은 이 경우 제어 자석이 분리될 때 접촉 링크가 여전히 접촉 피스들에 접속되는 결정된 이동 거리에 해당하므로, 융착이 발생되었다는 것이 가정될 수 있다. 이 경우, 이동 거리는 접극자에 직접 인접하거나, 접극자에 동작 가능하게 접속된 접촉 링크에 인접하거나, 이런 동작 접속을 형성하는 수단에 인접하게 결정될 수 있다. 이동 거리의 식별은 예를 들어 접극자 및 개시 레버 사이의 접속부, 예를 들어 접극자에 의해 이동된 이동 거리가 미리 결정된 값 미만이 아닐 때 개시 레버상에 더 이상 임의의 힘을 가하지 않는 기계적 결합 장치에 의해 수행될 수 있다.
만약 미리 결정된 시간 기간 후 접극자에 의해 이동된 이동 거리가 이런 미리 결정된 값 보다 작으면, 융착이 발생되었고 그러므로 스위칭 장치의 동작이 안전하지 못하다는 것이 가정될 수 있다. 이들 융착된 메인 접촉부들은 다시 강제로 개방될 수 있고, 따라서 융착된 메인 접촉부들을 개방하기 위한 적당한 수단의 개시에 의해 개방된다. 게다가, 스위칭 장치의 안전하지 못한 동작은 스위칭 장치의 분리 및/또는 적당한 경고 신호들의 형성 같은 추가 방법들에 의해 표시될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예들 및 바람직한 개선들은 종속항들에 기술된다.
본 발명뿐 아니라 그 바람직한 실시예는 다음 도면들을 참조하여 다음 상세한 설명에서 보다 상세히 기재될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 간략한 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 제 3 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 제 4 실시예를 도시한다.
도 6, 7은 도 2 및 도 3에 관련된 특성 변수들의 시간 프로파일들의 개략적인 도면이다.
도 8은 스위칭 장치의 온 위치에서 지연된 검사 엘리먼트를 가진 본 발명에 따른 장치의 제 5 실시예를 도시한다.
도 9는 스위칭 장치의 오프 위치에서 지연된 검사 엘리먼트를 가진 도 8에 도시된 바와 같은 제 5 실시예를 도시한다.
도 10은 스위칭 장치의 "융착된" 위치에서 지연된 검사 엘리먼트를 가진 도 8에 도시된 바와 같은 제 5 실시예를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 다음 단계들은 본 발명에 따른 방법에서 필수적으로 수행된다:
단계 a) 접극자 또는 상기 접극자(120)에 기계적으로 접속된 구성요소가 접속 또는 분리 후 이동하는 이동 거리의 식별, 및
단계 b) 식별된 이동 거리가 미리 결정된 값 보다 작고 분리 후 특정 시간 기간이 경과될 때 개시 장치에 의해 융착된 메인 접촉부들을 강제로 개방하기 위한 수단의 개시.
본 발명에 따른 방법이 바탕으로 하는 생각은 이 경우 개시 장치가 미리 결정된 시간 관성 및 응답 시간을 가진다는 것이고, 상기 시간 관성 및 응답 시간은 이후 설명에서 요구된 개시 시간이라 하고, 상기 요구된 개시 시간은 정상 스위칭 동작 동안 완전한 접극자 이동에 의해 정의된 개시 시간 윈도우 보다 크다. 개시 시간 윈도우는 다음 설명에서 분리 시간과 동의어로 사용된다. 상기 개시 시간 윈도우는 접촉부가 융착되는 경우, 특히 접촉부들이 융착됨으로써 미리 결정된 시간 관성에 의해 정의된 시간 기간 후, 접극자가 짧은 이동 거리만을 이동할 때, 개시가 이루어지는 것을 보장한다.
이런 개시 프로세스는 적당한 수단, 즉 래칭 메카니즘 같은 힘 에너지 저장소가 융착된 메인 접촉부 또는 접촉부들을 강제로 개방하기 위하여 언로킹되게 한다. 게다가, 다른 스위칭 엘리먼트는 제공되어, 개시시 스위칭 장치의 다른 동작을 차단하고, 따라서 리셋될 때까지 스위칭 장치를 차단한다. 추가로 정상 스위칭의 차단은 디스플레이, 기계적 표시 및 리셋 엘리먼트, 시그널링 접촉부 또는 데이터 버스를 통하여 표시 및/또는 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 다양한 실시예들은 접촉기의 예를 사용하여 다음 설명에서 보다 상세히 기술될 것이다.
누전이 없고 그러므로 스위칭 장치의 안전한 동작 동안, 도 2에 예로써 도시되는 제어 자석(110)의 정상 분리 동안, 자기력(FM)이 인장 스프링(130)에 대해 반대 방향으로 스프링 개방 힘의 값 이하로 떨어진 후 자석 접극자(120)는 개방 방향으로 이동한다. 몇 밀리미터, 예를 들어 2mm의 개방 이동 후, 접극자(120)에 결합되지만, 여기에 상세히 도시되지 않은 기계적 동작 엘리먼트들은 스위칭 장치의 메인 접촉부 또는 접촉부들의 접촉 링크와 부딪친다. 자석 접극자(120)의 개방 이동이 추가로 계속될 때, 접촉 링크는 최종 개방 위치로 이동된다. 메인 접촉부가 폐쇄된 접속 위치로부터 메인 접촉부가 개방된 분리 위치로 전체적인 접극자 이동 거리(Δx)는 대략 6mm일 수 있다. 0.5m/s 및 2m/s 사이의 통상적인 개방 속도는 회로 차단기들 및 접촉기들의 경우 접속된 위치로부터 분리된 위치로 자석 접극자(120)의 가속된 개방 이동 동안 도달된다. 접촉부 융착의 경우, 본 실시예에서 접극자의 개방 이동은 2mm의 개방 이동 후 급격하게 제동된다. 아마도 1 밀리미터의 추가 개방 이동 후, 기계적 자유가 극복되고 변형이 형성되면, 접극자 이동은 완전히 정지된다.
따라서 접촉부들이 융착되지 않은 경우 및 융착된 상태 사이의 접극자 이동 거리의 차(Δx)는 약 3mm이다. 따라서 이런 이동 거리(Δx)는 v=2m/s의 속도에 해당하는 융착되지 않은 경우에서 예를 들어 1.5ms 이동되거나, v=0.5m/s의 속도에 해당하는 경우 6ms 이동된다. 만약 이런 이동 거리(Δx)가 기계적 개시 윈도우로서 간주되면, 이것은 1.5ms 또는 6ms의 시간 기간을 가진 개시 시간 윈도우에 해당한다. 그러므로 비활성 개시 메카니즘은 안전한 동작 동안인 이런 짧은 시간 동안 응답하지 않는 조건을 만족한다.
본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예는 도 2를 참조하여 지금 설명될 것이다.
이 경우, 장치는 개시 장치로서 회전할 수 있도록 장착된 개시 레버(150)를 가진다. 개시 레버(150)는 이동 가능한 강자성 슬롯 링크(160)상 개시 스프링(170)의 반작용 힘(FF)에 대항하여 개시 레버(150)에 단단하게 접속된 영구 자석(151)의 자석 힘(FM)에 의해 접촉이 이루어지지 않고 고정되어 유지된다. 강자성 슬롯 링크(160)는 리세스(161)를 가진 금속 시트로 구성되고, 폐쇄 및 개방 이동 동안, 접극자에 결합(140)되어 자기 접극자(120)와 함께 이동된다. 영구 자석(151) 및 슬롯 링크(160)는, 접촉 융착이 발생하는 경우, 즉 접극자가 몇 밀리미터 이동하는 경우 슬롯 링크 리세스(161)가 영구 자석(151)에 대향하므로, 자기 유지력(FM)이 반대 방향으로 스프링(170)의 개시 스프링 힘의 값 아래로 떨어지도록 서로에 관련하여 배치된다. 이것은 접극자가 특정 값, 본 실시예에서 3mm 미만의 이동 거리(Δx) 만 이동되기 때문에, 슬롯 링크 리세스(161)가 영구 자석(151)과 대향할 때, 유지 힘(FM)이 감소한다는 것을 의미한다. 이동 거리(Δx)는 접극자(120)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만이 아닐 때 개시 레버(150)상에 임의의 힘을 더 이상 가하지 않는 개시 레버(150)와 접극자(120) 사이의 접속점(140)에 의해 식별된다. 융착의 결과로서, 슬롯 링크(160)는 추가로 이동하지 않기 때문에, 일단 시간 관성에 의해 결정된 시간 기간이 경과되면, 개시 레버(150)가 개시 위치로 이동되고, 예를 들어 래칭 메카니즘(180)이 래치 해제되도록 개시 스프링(170)으로부터 연속적인 과도한 힘이 존재한다.
그 다음 접촉 융착은 메인 접촉부상에 작동하는 래칭 메카니즘(180)의 대응하는 높은 스프링 힘에 의해 강제로 개방될 수 있고, 그 결과 접극자(120)는 접촉 링크들에 따라 분리 위치로 이동된다. 래칭 메카니즘(180)이 분리 위치 또는 개시 위치로 이동하는 상황에서, 누전 식별을 위하여 추가 동작에 반하여 스위칭 장치를 보호하기 위하여 자석 드라이브(110)에 대한 제어 회로의 분리와 이런 래칭 메카니즘 위치를 링크하는 것은 편리할 수 있다. 그 다음 개시 레버(150)는 영구 자석(151)의 자석 힘(FM)에 의해 강자성 슬롯 링크(160)에 대하여 유지되는 상태로 다시 리셋되고, 그러므로 추가 안전 동작을 위한 개시 장치들은 예를 들어 스위칭 장치에서 유지 측정 중에 활성 수신응답 또는 리셋팅에 의해서만 인터록된다.
게다가, 도 2에 도시된 바와 같이, 접촉 융착을 극복하기 위한 개시 기능은 자석 드라이브(110)의 접속 동안 중단되는 것이 가능하다. 예를 들어, 이것은 개시 시간 윈도우가 낮은 접극자 폐쇄 속도로 인하여 개시 메카니즘의 응답 시간 보다 커지는 문제를 방지하는 것을 가능하게 한다. 이것은 가짜 개시를 방지하는 것을 가능하게 한다. 이런 목적을 위하여, 개시 레버(150)는 자석 드라이브(110)와 동시에 스위칭 온되는 부가적인 자석 코일(190)에 의해 "비개시 위치"에 유지된다.
게다가, 개시 메카니즘의 시간 관성이 제한된 시간 동안 전하 캐패시터에 의한 공급 전압 및 따라서 제어 전압의 중단 후 전류가 계속 인가되는 자석 코일(190)에 의해 분리 처리 동안 증가되게 하는 것은 가능하고, 그 동안 슬롯 링크 윈도우는 영구 자석을 통과한다.
다른 실시예 변형으로서, 자석 드라이브(110)의 접속 동안 개시 레버(150)의 부가적인 유지는 개시 레버(150)에 접속된 구성요소상에 유지 힘(FM)을 가하는 접극자 공기 갭의 자기 표유 필드(상세하게 도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다. 일정한 필드 자기 여기의 경우, 이것은 개시 레버(150)의 영구 자석(151)일 수 있고 자기 교류 필드 여기의 경우, 개시 레버(150)에 설치된 부가적인 강자성 구성요소일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 도시한다. 접속된 위치로부터 분리된 위치로 전체 접극자 이동 거리는 이 경우 기계적 개시 윈도우인 것으로 고려된다. 예를 들어 10-20 밀리초의 폭을 가진 개시 시간 윈도우는 만약 접촉기의 예에서, 접극자의 평균 개방 속도가 0.3m/s 및 0.6m/s 사이이면 상기 개시 시간 윈도우에 해당한다. 개시 시간 윈도우는 또한 제어 회로로부터 분리 명령 후 자기장의 감쇠 시간만큼 증가될 수 있다. 도 2의 경우에서 처럼, 도 3으로부터의 비활성 개시 메카니즘은 이런 개시 시간 윈도우 동안 응답하지 않는 조건을 만족한다.
이런 목적을 위하여, 개시 메카니즘은 정상 동작 동안 자석 드라이브(210)의 자석 접극자(220)에 의해 동작될 수 있는 블록킹 레버(240) 같은 블록킹 장치, 및 부가적인 작동기(270)에 의해 동작되는 개시 레버(250) 같은 개시 장치를 포함한다. 블록킹 장치(240) 및 개시 장치(250)는 서로 링크되어 개시는 언로킹된 상태에서만 가능하다. 이렇게 하는 한가지 방법은 블록킹 레버(240) 및 개시 레버(250)가 하나의 기계적 유니트를 형성하고, 자기 접극자(220)의 블록킹 힘(FAN)이 작동기(270)의 개시 힘(FAK) 보다 상당히 크게 하는 것이다. 선택적으로, 블록킹 레버(240), 개시 레버(250) 및 부가적인 접극자(270)의 플런저(plunger) 형태 접극자(274) 쪽으로 도 3에서 점선 화살표 형태로 도시된 기계적 동작 접속부는 하나의 기계적 유니트 형태일 수 있다. 융착이 발생되지 않을 때 개시를 방지하기 위하여, 개시 장치(250)는 작동기(270)가 개시를 시도하기 전에 자석 접극자(220)에 의해 차단되어야 한다. 이 경우 개시 시간 윈도우는 작동기(270)에 의한 개시를 위해서는 너무 짧다. 이런 목적을 위하여 작동기(270)는 분리 처리 동안 비활성 응답이 제공된다. 이 경우, 공지된 설계의 자기 개시기는 작동기(270)로서 사용될 수 있다.
DC 자기 드라이브를 가진 접촉기의 경우, 이런 자기 개시기(270)의 비활성 응답은 프리휠링 회로, 즉 자기 개시기(270)와 병렬로 접속된 프리휠링 다이오드(271)에 의해 형성될 수 있다. 이 경우 DC 자석 드라이브(210) 및 자기 개시기(270)에 대한 제어 회로들은 예를 들어 다이오드 회로에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 자기 드라이브(210)의 접속 동안, 자기 개시기(270)는 동시에 접속되고, 자기 개시기 접극자(274)는 이 경우 비개시 위치로 이동되고, 여기서 자기 개시기 접극자는 접극자(220)가 접속된 상태로 유지되는 한 개시기 스프링(275)에 반하여 기계적으로 유지된다. DC 자석 드라이브(210)의 분리 동안, 자기 개시기(270)는 동시에 분리된다. 프리휠링 회로(271, 276)는 자기 개시기(270)의 자기장의 감쇠를 지연시키고, 자기 개시기 접극자(274)는 지연 시간 이후에만 강하한다. 부가적인 지연은 프리휠링 회로(271, 276)와 병렬로 접속된 전하 캐패시터(273)가 자석 드라이브(210)의 분리 신호를 통하여 미리 결정된 시간 기간 동안 전압을 자기 개시기(270)에 공급하여 달성된다.
도 6 및 7은 분리 후 작동하는 힘들에 대한 대응하는 도면들이고, 각각 도 2 및 도 3에 도시된 두 개의 실시예들에 대한 분리 후 스위치 위치를 도시한다. 이 경우, 도 6의 상부는 특히 정상 동작 동안, 즉 융착 없는 동작 동안 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 실시예에 대한 힘/시간 도면을 나타내고, 도 6의 하부는 누전 동작, 즉 융착된 동작 동안 힘/시간 도면을 나타낸다. 대응하는 방식으로, 도 7의 상부는 정상 동작 동안 도 3에 도시된 실시예의 스위치 위치를 나타내고, 도 7의 하부는 누전 동작 동안 동일한 실시예를 나타낸다. 이 경우 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치에 대해 경과되어야 하는 시간 기간은 여기서 τ로 표시된다.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에 대한 대안으로서 제 3 실시예를 도시하고, 접촉기는 AC 자석 드라이브(310)가 장착된다. 이 경우 자기 개시기(370)에 대한 제어 회로는 브리지 정류기(372)를 통하여 AC 자석 드라이브(310)의 제어 회로에 접속되고, 자기 개시기(370)의 비활성 응답은 일단 다시 프리휠링 다이오드(371)에 의해 형성될 수 있다. 부가적으로 자기 개시기(370)를 지연시키기 위하여, 전하 캐패시터(373)는 프리휠링 회로(371, 376)와 병렬로 접속될 수 있다. 도 4에 도시된 회로에서, AC 자석 드라이브(310)는 제어 회로의 분리 동안 프리휠링 회로(371, 376) 타입으로서 자기 개시기(370)의 회로를 사용하고, 따라서, 자석 드라이브(310)의 자석 접극자(374)가 지연을 가지고 하강하게 한다. 이런 지연을 제한하기 위하여, 제한 저항기(374)는 개시기 회로에 제공된다. AC 자석 드라이브(310)의 분리 동안 자기장 감쇠의 시상수(T)는 하기 관계로 정의된 시간 기간에 의해 좌우된다:
T = (L자석 드라이브 + L개시기)/(R자석 드라이브 + R개시기 + R).
도 5는 스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치의 제 4 실시예를 도시한다. 이 경우, 개시 장치(450)는 실제로 정상 스위칭 장치 드라이브(410)의 접속 동안 작동한다.
작동기(470)는 이런 목적을 위하여 제공되고, 실제로 접속 신호와 동시에 구동되고 상기 신호의 펄스 지속 기간은 시간 제어에 의해 미리 결정된 시간 기간, 예를 들어 1ms 내지 10ms으로 제한된다. 이와 같은 시간 제어는 아날로그 전자제품 및 디지털 전자제품 모두에서 당업자에게 공지되었다. 따라서 방형파 신호는 제어 자석(410)의 접속 신호로부터 또는 상기 접속 신호를 위하여 생성될 수 있고, 상기 신호의 상승하는 신호 측면에서, 미리 결정된 시간 지속 기간의 단일 전압 펄스는 형성된다. 시간 제어에 의해 미리 결정된 시간 지속 기간, 또는 상기 시간 지속 기간의 대부분은 작동기(470)의 응답 시간이라 한다. 응답 시간 동안, 작동기(470)는 만약 개시 방향으로 방해없이 이동될 수 있다면, 작동기 유지 스프링(475) 및 래칭 메카니즘 래칭에 대항하여 개시를 위한 충분한 에너지를 수신할 수 있다.
접촉 융착의 경우, 즉 작동기(470)가 차단될 때, 이런 작동기(470)는 정상 스위칭 장치 드라이브(410)의 접속 동안 임의의 지연없이 래칭 메카니즘(480)을 푼다. 이 경우, 기계적 개시 윈도우는 이동 가능한 드라이브 구성요소의 분리된 위치 및 융착 위치 사이의 이동 거리(Δx)에 의해 좌우되고, 개시 시간 윈도우는 작동기(470)의 미리 결정된 응답 시간 보다 크다.
접촉부들이 융착되지 않을 때, 기계적 개시 윈도우의 길이는 드라이브 펄스 동안 이동 가능한 드라이브 구성요소의 순시 위치 및 분리된 위치 사이의 이동 거리(Δx)에 의해 좌우된다. 이런 기계적 개시 시간 윈도우는, 래칭 메카니즘(480)의 개시를 위한 충분한 에너지가 수신되지 않도록, 작동기(470)의 응답 시간 보다 짧은 시간 내에 작동기(480)에 의해 통과된다.
도 8은 스위칭 장치의 온 위치에서 지연된 검사 엘리먼트(501)를 가지는 본 발명에 따른 장치의 제 5 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 장치는 스위칭 장치의 분리 후 및 특정 시간 기간이 경과된 후, 보조 접촉 슬라이드(502)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)를 결정하는 개시 장치로서 검사 엘리먼트(501)를 가진다. 이 경우, 보조 접촉 슬라이드(502)는 보다 상세히 도시되지 않은 제어 자석 또는 전자기 드라이브의 접극자에 기계적으로 동작 가능하게 접속된다. 스위칭 장치의 접속 동안, 보조 접촉 슬라이브(502)는 메인 접촉부들을 개방하기 위하여 접극자와 함께 도 8에 도시된 도면에서 아래쪽으로 이동한다. 스위치 장치의 두 개의 스위치 위치들은 이것을 도시하기 위하여 단어 "온" 및 "오프"로 표현된다. 이들 두 개의 스위치 위치들 사이의 거리는 이동된 이동 거리(Δx)에 해당한다. 검사 엘리먼트(501)는 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만일 때 융착된 메인 접촉부들을 강제로 개방하기 위한 수단(505-508)을 개시하기 위하여 본 발명에 따라 다시 설계된다.
도 8에 도시된 실시예에서, 검사 엘리먼트(501)는 전류가 도시된 전기 접속부들(A)을 통과할 때, 보조 접촉 슬라이드(502) 위치의 기계적 샘플링을 위한 원통형 볼트(504)를 연장시키는 작동기, 특히 솔레노이드 형태이다. 이 경우, 스위칭 장치의 분리 후, 미리 결정된 시간은 볼트(504)가 연장되게 하고, 이 시간은 예를 들어 200ms 내지 500ms 범위이다.
도 9는 스위칭 장치의 오프 위치에서 지연된 검사 엘리먼트(501)를 가진 도 8에 도시된 바와 같은 제 5 실시예를 도시한다. 도 9는 "보다 낮은" 스위치 위치에서 보조 접촉 슬라이드(502)를 나타내고, 보조 접촉 슬라이드(502)상 위치(503)는 샘플링된다. 상기 경우, 샘플링은 보조 접촉 슬라이드(502)상 돌출부(503)에 의해 차단되거나 제한되는(504) 검사 엘리먼트(501)의 볼트(504)의 동작에 의해 수행되고, 상기 샘플링은 만약 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만이 아니면, 샘플링되는 위치를 형성한다. 이 경우, 메인 접촉부들을 강제로 개방하기 위한 수단(505-508)은 개시되지 않는다.
도 10은 스위칭 장치의 "융착된" 위치에서 지연된 검사 엘리먼트(501)를 가진 도 8에 도시된 바와 같은 제 5 실시예를 도시한다. 도 10이 도시하는 바와 같이, 검사 엘리먼트(501)의 볼트(503)는 연장되는 동안 더 이상 차단되는 것이 아니고, 검사 엘리먼트(501)의 하우징에서 임의의 방해없이 이동한다. 보조 접촉 슬라이드(502)가 이런 위치에 있을 때, 이동 거리(Δx)는 추가로 도시되지 않은 메인 접촉 슬라이드에 접속된 보조 접촉 슬라이드(502)가 오프 위치로 완전하게 이동되지 않기 때문에 미리 결정된 값 보다 작다. 작동기 또는 솔레노이드(501)의 볼트(504)의 방해되지 않은 연장의 결과로서, 이런 경우 생성된 힘은 회전할 수 있도록 솔레노이드(501)의 하우징에 장착된 피봇 레버(506)를 통하여 강제 개방 슬라이드(508)로 전달되고, 그 다음 융착된 메인 접촉부를 강제로 개방할 수 있다. 도시를 위하여, 화살표들은 작동기(501) 및 강제 개방 슬라이드(508)의 볼트(503)의 이동에 관련하여 도시된다.
본 발명의 도 8 내지 10에서, 보조 접촉 슬라이드(502)는 작동기(501) 및 검사 엘리먼트의 이동 방향에 대해 직각으로 이동된다. 그러나, 이것은 상기 경우 필수적일 필요가 없다. 검사 엘리먼트가 보조 접촉 슬라이드(502)와 동일한 방향으로 이동하는 것은 가능하다. 예를 들어, 보조 접촉 슬라이드(502)는 메인 접촉부들을 개방할 때 "하방"으로 이동할 수 있고, "지연된" 검사 및 개시 엘리먼트(501)는 개시 동안 상방으로 이동할 수 있다. 만약 보조 접촉 슬라이드(502)가 전체적으로 오프 위치에 도달되고 그 힘이 검사 및 개시 엘리먼트(501) 보다 크면, 검사 및 개시 엘리먼트(501)는 보조 접촉 슬라이드(502)에 의해 유지된다. 결과적으로, 더 이상 개시되지 않는다.
선택적으로, 도 8 내지 도 10에 도시된 보조 접촉 슬라이드(502)의 스위치 위치는 측정을 위한 유도성, 용량성, 광학성 또는 다른 공지된 수단에 의해 검사될 수 있다. 상기된 바와 같이 검사 및 개시 엘리먼트 및 강제 개방 수단의 구성요소들은 기능 유니트(501,504-505)에 결합될 수 있고, 스위칭 장치에서 모듈식으로 집적될 수 있다.

Claims (20)

  1. 접속 및 분리될 수 있고 접촉 피스(peice)들 및 이동 가능 접촉 링크를 가지는 하나 이상의 메인 접촉부, 및 이동 가능 접극자(120)(amature)를 가진 하나 이상의 제어 자석(110)을 구비한 스위칭 장치의 안전한 동작을 위한 방법으로서,
    상기 접극자(120) 및 상기 접촉 링크는 메인 접촉부(1)가 접속 또는 분리 동안 폐쇄 또는 개방될 수 있도록 동작 가능하게 접속되고,
    a) 접속 또는 분리 후 상기 접극자(120) 또는 상기 접극자(120)에 기계적으로 접속된 구성요소(502)가 이동하는 이동 거리(Δx)를 식별하는 단계; 및
    b) 식별된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만이고 분리 후 특정 시간 기간이 경과될 때, 개시 장치(150)에 의해 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방(breaking open)하기 위한 수단(180)을 개시하는 단계를 포함하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 강제 개방을 위한 수단(180)은 래치 해제될 수 있는 힘 에너지 저장소를 포함하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개시는 개시 장치로서 개시 레버에 의해 수행되고, 상기 개시 레버는 회전될 수 있고 한쪽 단부에서 상기 접극자(120)에 동작 가능하게 접속되고 다른쪽 단부에서 반작용 힘(FF)의 생성을 위한 수단(170)에 동작 가능하게 접속되도록 장착된,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이동 거리(Δx)는, 상기 접극자(120)와 함께 이동되고, 상기 개시 레버 상 자석(151)에 동작 가능하게 접속되고, 그리고 상기 접극자(120)에 의해 이동되는 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만일 때 슬롯 링크(160) 및 상기 자석(151) 사이에서 힘 링크(FM)를 제거하는 강자성 슬롯 링크(160)에 의해 식별되는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개시 장치(150)는 개시 레버이고, 상기 이동 거리(Δx)는 상기 접극자(120)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만이 아닐 때 상기 개시 레버 상에 임의의 힘을 더 이상 가하지 않는 상기 개시 레버와 상기 접극자(120) 사이의 접속점(140)에 의해 식별되는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 분리 후 및 특정 시간 기간이 경과된 후, 상기 접극자 및 상기 구성요소(502)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)는 개시 장치로서 검사 엘리먼트(501)에 의해 결정되고, 상기 검사 엘리먼트(501)는 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 보다 작을 때 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방하기 위한 수단을 개시하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 검사 엘리먼트(501)는 상기 접극자 및 상기 접극자에 접속된 구성요소(502)의 위치(503), 또는 상기 접극자 또는 상기 접극자에 접속된 구성요소(502)의 위치(503)를 샘플링하기 위하여 분리 후 및 특정 시간 기간이 경과된 후 동작되는 작동기이고, 상기 작동기(501)의 동작은 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만이 아닐 때 상기 접극자 또는 상기 접극자에 접속된 구성요소에 의해 차단 또는 적어도 제한되는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 만약 동작이 방해받지 않으면, 상기 작동기(501)는 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방하기 위하여 상기 작동기(501)에 동작 가능하게 그리고 기계적으로 접속되는 수단(505-508)을 동작시키는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 방법.
  9. 접속 및 분리될 수 있고 접촉 피스들 및 이동 가능 접촉 링크를 가진 하나 이상의 메인 접촉부, 및 이동 가능 접극자(120)를 가진 하나 이상의 제어 자석(110)을 구비한 스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치로서,
    상기 접극자(120) 및 상기 접촉 링크는 상기 메인 접촉부가 접속 또는 분리 동안 폐쇄 또는 개방될 수 있도록 동작 가능하게 접속되고,
    개시 장치(150)는 제공되어, 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방하기 위한 수단(180)을 개시하고,
    상기 개시 프로세스는 분리 동안 접극자(120) 또는 상기 접극자(120)에 기계적으로 접속된 구성요소(502)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 보다 작고, 분리 후 특정 시간 기간이 경과될 때, 발생하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 개시 장치(150)는 개시 레버이고, 상기 강제 개방을 위한 수단(180)은 상기 개시 레버에 의해 래치 해제될 수 있는 힘 에너지 저장소를 포함하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 개시 장치(150)는 개시 레버이고, 상기 개시 레버는 회전될 수 있고, 한쪽 단부에서 상기 접극자(120)에 동작 가능하게 접속되고 다른쪽 단부에서 반작용 힘(FF)의 생성을 위한 수단(170)에 동작 가능하게 접속되도록 장착되는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 강자성 슬롯 링크(160)는 제공되고, 상기 접극자(120)와 함께 이동되고, 상기 개시 레버 상의 자석(151)에 동작 가능하게 접속되고 상기 접극자(120)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 미만일 때 상기 슬롯 링크(160) 및 상기 자석(151) 사이의 힘 링크(FM)를 제거하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 기계적 결합 장치(140)는, 상기 접극자(120) 및 개시 레버 사이에 제공되고 상기 접극자(120)에 의해 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값보다 작지 않을 때 상기 결합 장치(140)가 상기 개시 레버에 임의의 힘을 더 이상 가하지 않도록, 설계되는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 검사 엘리먼트(501)가 개시 장치로서 제공되고, 분리 후 및 특정 시간 기간이 경과된 후 상기 접극자 또는 상기 구성요소(502)에 의해 이동되는 이동 거리(Δx)를 결정하고, 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값 보다 작을 때 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방하기 위한 수단을 개시하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 검사 엘리먼트(501)가 상기 접극자 및 상기 접극자에 접속된 구성요소(502)의 위치(503), 또는 상기 접극자 또는 상기 접극자에 접속된 구성요소(502)의 위치(503)를 샘플링하기 위하여 분리 후 및 특정 시간 기간이 경과된 후 동작될 수 있는 작동기이고, 상기 접극자 또는 상기 접극자에 접속된 구성요소(502)는 만약 이동된 이동 거리(Δx)가 미리 결정된 값보다 작지 않으면 작동기(501)의 동작을 차단하거나 적어도 제한하는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 만약 동작이 방해받지 않으면, 작동기(501)에 동작 가능하게 그리고 기계적으로 접속된 수단(505-508)은 융착된 메인 접촉부들을 강제 개방하기 위하여 작동기(501)에 의해 동작될 수 있는,
    스위칭 장치의 안전 동작을 위한 장치.
  17. 부하들의 안전한 스위칭을 위하여 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 스위칭 장치로서,
    상기 스위칭 장치는 접촉기(contactor), 회로 차단기 또는 소형 아웃고어(compact outgoer)인,
    스위칭 장치.
  18. 제 9 항, 제 10 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 가진 부하들의 안전한 스위칭을 위한 스위칭 장치로서,
    상기 스위칭 장치는 접촉기, 회로 차단기 또는 소형 아웃고어인,
    스위칭 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 스위칭 장치는 제어 자석(120)에 의해 3개의 전류 경로들의 접속 및 분리를 위한 3 개의 메인 접촉부들을 가지는 3극 스위칭 장치인,
    스위칭 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 스위칭 장치는 제어 자석(120)에 의해 3개의 전류 경로들의 접속 및 분리를 위한 3 개의 메인 접촉부들을 가지는 3극 스위칭 장치인,
    스위칭 장치.
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