KR101315935B1 - 보호 디바이스 및 상기 보호 디바이스의 작동을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메인 전류 라인(14)을 포함하는 전기 스위칭 디바이스(10)와 결합하거나 상기 스위칭 디바이스(10)에 통합하기 위한 보호 디바이스(12) ― 상기 보호 디바이스(12)는 스위칭 엘리먼트(18) 및 스위칭 장치(16)를 포함하고, 상기 스위칭 장치(16)는 상기 스위칭 엘리먼트의 작동을 위해 제공되고 상기 메인 전류 라인(14)을 통해 흐르는 전류에 의해 영향을 받으며, 상기 스위칭 장치(16)에 영향을 주기 위하여, 전류 트랜스포머(26)는 메인 전류 라인(14)에 통합되고 상기 전류 트랜스포머(26)에 의해 둘러싸인 이차 권선의 전기 저항은 측정될 수 있음 ―, 및 본 발명에 따른 보호 디바이스(12)를 작동시키기 위한 방법 ― 상기 스위칭 장치(16)는 측정된 저항이 미리 결정되거나 미리 결정될 수 있는 임계값에 도달하거나 초과하면 스위칭 엘리먼트(18)를 작동시키기 위해 트리거됨 ―을 제공한다.

Description

보호 디바이스 및 상기 보호 디바이스의 작동을 위한 방법{PROTECTIVE DEVICE AND METHOD FOR ITS OPERATION}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 보호 디바이스 및 상기 보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

과부하들에 대해 전기 컨슈머들(consumer)을 보호하기 위하여, 상기 전기 컨슈머 또는 전기 컨슈머들에 전원을 공급하는 회로는 자동으로 차단될 수 있어야 한다. 상기 차단은 상기 경우들에서 과부하와 연관된 가열, 예를 들어 회로에 접속된 가열된 전선을 기초로 트리거될 수 있고, 예를 들어 바이메탈 트리거들을 가진 회로 차단기들이 상기 차단에 사용된다. 과부하 보호를 위한 전자적 해결책들은 예를 들어 통상적으로 측정 트랜스포머들을 포함하는 과부하 릴레이들이다. 이들 측정 트랜스포머들은 모니터될 전류 경로의 전류 흐름에 상응하는(equivalent) 신호를 처리 유니트에 전달한다; 컨슈머의 가열은 이런 신호를 바탕으로 시뮬레이트된다. 만약 시뮬레이트된 온도가 사전-지정 또는 사전지정 가능 값을 초과하면, 전류 경로에서 전류 흐름의 차단은 트리거된다.

DE 195 32 197은 트랜스포머 어레인지먼트(transformational arrangement)에서 적어도 하나의 일차 권선 및 상기 일차 권선에 결합된 적어도 하나의 이차 권선 을 포함하는 과부하 보호를 위한 전류 트랜스포머의 이용을 기술한다. 정격 전류 및 과부하의 동시 정밀 검출을 위해, 이차 브랜치 내 부하는 제 1 저항 값으로부터 제 2 저항 값으로 스위칭될 수 있고, 이런 스위칭은 과부하 동안 포화를 방지한다.

DE 102 53 018은 적어도 하나의 전류 경로를 통해 흐르는 전류를 검출하기 위한 적어도 하나의 전류 센서를 가진 스위칭 디바이스를 개시한다. 상기 스위칭 디바이스는 과전류가 존재하든 단락-회로 전류가 존재하든 에러 발생을 검출하기 위해, 과전류의 경우 전류의 느린 증가와 연관된 온도 상승을 측정하여 보고하는 적어도 하나의 부가적인 온도 센서를 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 과부하를 보호하기 위해 특히 적당한 디바이스를 제공하는 것이다. 게다가 상기 보호 디바이스를 작동시키기에 특히 적당한 방법이 제공된다.

상기 디바이스에 관련하여 상기된 목적은 청구항 제 1 항의 특징부들에 의해 창의적으로 달성된다. 메인 전류 라인을 포함하는 전기 스위칭 디바이스와 결합하거나 스위칭 디바이스로서 상기 전기 스위칭 디바이스에 통합하기 위한 것이며, 전기 또는 기계적 스위칭 엘리먼트로서 구현될 수 있는 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트 및 상기 스위칭 엘리먼트의 작동을 위해 제공되고 메인 전류 라인을 통한 전류 흐름에 의해 영향을 받는 스위칭 설비를 포함하는 보호 디바이스에서, 적어도 하나의 전류 트랜스포머가 상기 스위칭 설비에 영향을 미치기 위한 메인 전류 라인에 통합된다. 이 경우 메인 전류 라인은 전류 트랜스포머의 일차 라인을 형성할 수 있다. 스위칭 설비에 영향을 미치기 위해, 전류 트랜스포머에 포함된 적어도 하나의 이차 권선의 전기 저항 또는 전기 컨덕턴스가 측정될 수 있다. 게다가 상기 스위칭 설비에 영향을 미치는 것이 또한 이차 권선에 유도된 전류로 인해 발생할 수 있다. 이 경우 예를 들어 환경 효과들을 제거하기 위해 웨이팅(weighting)이 제공될 수 있다. 과부하를 검출할 뿐 아니라 온도 변화, 특히 온도 증가를 검출하기 위해 전류 트랜스포머의 이차 권선을 사용하는 것은 보호 디바이스 기능의 최적화, 즉 예를 들어 컨슈머들의 보호 및 자체-보호와 동시에 상기 보호 디바이스의 저비용 및 공간 절약 구현을 허용한다.

전기 스위칭 디바이스란 용어는 여기에서 및 이하에서 전류 흐름을 가능하게 하고 그리고/또는 전류 흐름을 차단하게 하기 위한 스위칭 디바이스를 지칭하기 위하여 사용된다. 이 경우 스위칭 엘리먼트는 전기적 또는 기계적 스위칭 엘리먼트일 수 있고 예를 들어 적어도 하나의 전기적으로 자화 가능한 자기 드라이브 또는 기계적 차단기 메카니즘에 의해 작동될 수 있다.

상기 방법과 관련하여 이런 목적은 청구항 제 2 항의 특징부들에 의해 창의적으로 달성된다. 이 경우, 본 발명의 보호 디바이스의 작동을 위해, 스위칭 설비에 영향을 미치기 위한 이차 권선 저항의 측정이 착수되는 것이 제안된다. 스위칭 엘리먼트를 작동시키기 위한 스위칭 설비는 측정된 저항 또는 가이드 값이 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 임계값에 도달하거나, 또는 상기 임계값을 초과하거나 또는 상기 임계값 아래로 떨어지면 트리거된다. 상기 경우들에서 임계값은 스위칭 디바이스 또는 컨슈머에 적응되거나 적응될 수 있다. 이런 방법의 편리한 추가 개선들은 이 청구항을 인용하는 종속항들의 목적이다.

상기 경우들에서 본 발명은 온도가 변화할 때 재료의 저항 및 전기 컨덕턴스가 변화하고 이와 같은 변화가 온도 변화로서 해석되거나 상기 온도/온도 변화가 결정될 수 있다는 지식을 바탕으로 한다.

온도 증가를 유도하는 과부하의 경우, 메인 전류 라인을 통한 전류 흐름은 발생할 수 있는 임의의 손상을 회피하기 위하여 스위칭 설비에 의해 차단된다.

메인 전류 라인 근처에 배치되는 트랜스포머, 예를 들어 측정 트랜스포머로 인해, 상기 트랜스포머의 이차 권선 온도는 예를 들어 메인 전류 라인을 통한 전류 흐름의 함수로서 변화한다. 게다가 또는 대안으로서 이차 권선의 온도 변화는 또한 환경에서 일반적인 온도 변화로 인해 발생할 수 있다. 만약 저항이 예를 들어 트랜스포머의 이차 권선에서 지금 결정되면, 예를 들어 측정되면, 측정값 또는 상기 측정값으로부터 결정된 온도 또는 온도 변화를 바탕으로, 전류 흐름은 차단될 수 있다.

바람직한 실시예에서 저항은 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 시점들, 특히 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 측정 사이클에 따라 측정된다. 선택적으로 저항은 연속적으로 측정될 수 있다. 이것은 저항 및 이에 따라 온도의 진행 모니터링을 가능하게 한다.

바람직하게 스위칭 엘리먼트는 스위칭 디바이스를 포함하는 제어 회로 내에 배열되고 상기 스위칭 엘리먼트를 작동시킴으로써 제어 회로의 차단시에, 메인 전류 라인을 통한 전류 흐름의 차단은 이루어진다.

다른 실시예에서 스위칭 엘리먼트는 스위칭 디바이스의 스위칭 메카니즘의 트리거, 예를 들어 소위 차단기 메카니즘으로서 배열되고, 스위칭 엘리먼트의 작동은 스위칭 메카니즘의 트리거링 및 메인 전류 라인을 통한 전류 흐름의 차단을 발생시킨다.

따라서 본 발명 및 본 발명의 실시예의 장점은 특히 과부하 보호가 보호 디바이스에 할당된 전류 트랜스포머의 이차 권선의 저항 측정에 의해 간단하고 저비용 방식으로 보장될 수 있다는 것이다. 게다가 추가 장치, 예를 들어 단락-회로들을 검출하여 이로부터 보호를 위한 적어도 하나의 부가적인 제 2 스위칭 설비와 보호 및/또는 스위칭 디바이스의 결합이 있을 수 있다.

예시적인 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 대신 다수의 변화들 및 변형들이 현재 개시물의 구조 내에서 가능하고, 특히 예를 들어 개별 특징부들 또는 엘리먼트들 또는 방법 단계들의 결합 또는 변화에 의해, 일반적인 설명 및 실시예의 형태들과 관련하여 기술되고 또한 청구항들에 기술되고 도면들에 포함되는 변화들, 엘리먼트들 및 결합들은 당업자에 의해 목적을 달성하는 것과 관련하여 얻어질 수 있고, 이것은 결합 가능한 특징부들에 의해 새로운 목적 또는 새로운 방법 단계들 또는 방법 단계들의 시퀀스들을 유도한다.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 기초로 보다 상세히 하기에 기술된다. 서로 대응하는 사물들 또는 엘리먼트들은 모든 도면들에서 동일한 참조 번호들이 붙여진다.

도 1은 보호 디바이스와 결합된 전기 스위칭 디바이스이다.

도 2는 전기 스위칭 디바이스와 결합된 보호 디바이스이다.

도 3은 전기 스위칭 디바이스에 통합된 보호 디바이스이다.

도 1은 본 발명에 의해 처리되는 전기 스위칭 디바이스(10)의 예로서 접촉기로서 지칭되는 것을 도시한다. 상기 전기 스위칭 디바이스(10)는 보호 디바이스(12)와 결합된다. 전기 스위칭 디바이스(10)는 메인 전류 라인(14)을 스위칭하기 위해 제공된다. 메인 전류 라인(14) 및 상기 메인 전류 라인과 함께 형성된 일차 전류 회로는 또한 보호 디바이스(12) 내로 연장한다. 보호 디바이스(12)의 영역에는 메인 전류 라인(14) 내 과전류의 검출을 위해 메인 전류 라인(14) 영역 내에 스위칭 설비(16)가 제공된다. 스위칭 설비(16)는 보호 디바이스(12) 및 전기 스위칭 디바이스(10)를 포함하는 제어 회로(20)에 배열된 스위칭 엘리먼트(18) 상에서 작동한다. 전기 스위칭 디바이스(10) 측의 자기 드라이브(22)는 제어 회로(20) 내에서 발견된다. 자기 드라이브(22)에 의해, 제어 회로(20)의 차단시에, 일차 회로는 자기 드라이브(22)에 의한 작동의 결과로서 일차 회로에 배치된 전기 스위칭 디바이스(10) 측 상 스위칭 접촉부(24)가 개방됨으로써 차단될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 보호 디바이스(12)의 실시예를 도시한다. 이것은 메인 전류 라인(14)에 통합될 전류 트랜스포머(26)를 제공한다. 이 경우 메인 전류 라인(14)은 전류 트랜스포머(26)의 일차 라인을 형성한다. 스위칭 설비(16)는 전류 트랜스포머(26)에 의해 영향을 받고 만약 필요하면 스위칭 엘리먼트(18)가 작동하고 이에 따라 스위칭 접촉부(24)가 개방된다. 스위칭 설비(16)가 전류 트랜스포머(26)에 의해 영향을 받도록 하기 위해, 스위칭 설비(16)가 전류 트랜스포머(26)에 포함된 이차 권선의 전기 저항 또는 전기 컨덕턴스를 측정하는 것이 제공된다. 이차 권선의 전기 저항 또는 전기 컨덕턴스는 온도에 종속하고 차례로 이차 권선의 전류 흐름 및 이차 권선과 메인 전류 라인의 근접함으로 인해 메인 전류 라인(14)의 온도에 종속한다. 이차 권선의 전류 흐름 및 메인 전류 라인(14)의 온도는 메인 전류 라인(14) 내 전류 흐름에 종속하므로, 이차 권선의 저항 또는 컨덕턴스는 메인 전류 라인(14) 내 전류 흐름의 측정값이다. 만약 측정된 저항 또는 측정된 컨덕턴스가 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 임계값에 도달하거나 상기 임계값을 초과하거나 떨어지면, 스위칭 엘리먼트(18)의 스위칭 설비(16)는 트리거된다. 저항은 이 경우 연속적으로 또는 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 간격들에서, 특히 미리 결정된 또는 미리 결정될 수 있는 측정 사이클에 따라 측정될 수 있다. 이 경우 측정 사이클에 따라 저항을 측정하는 것은 이차 권선의 온도 변화들이 측정의 결과로서 최소값에 도달한다는 장점을 가진다.

도 3은 보호 디바이스(12)가 전기 스위칭 디바이스(10)에 통합되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 전력 스위치는 이 도면에서 전기 스위칭 디바이스(10)의 예로서 도시된다. 도 2에 도시된 접촉기와 대조하여, 스위칭 메카니즘(28), 소위 차단기 메카니즘은 스위칭 접촉부를 개방시키는 스위칭 엘리먼트(18)로서 기능하는, 도면에 도시되지 않은 트리거를 통해 스위칭 설비(16)에 의해 트리거된다. 도 3에는 스위칭 메카니즘(28)을 또한 트리거링하도록 의도되는 단락-회로 회로-차단기(30: 도 3의 심볼 │>>)가 메인 전류 라인(14)에 통합된다는 사실이 도시된다.

본 발명은 따라서 다음과 같이 짧게 요약될 수 있다:

본 발명은 보호 디바이스 ― 상기 보호 디바이스(12)는 메인 전류 라인(14)을 포함하는 전기 스위칭 디바이스(10)와 결합하거나 상기 스위칭 디바이스(10)에 통합하기 위해 제공되고, 상기 보호 디바이스(12)는 스위칭 엘리먼트(18) 및 상기 스위칭 엘리먼트의 작동을 위한 것이며 메인 전류 라인(14)을 통한 전류의 흐름에 의해 영향을 받는 스위칭 설비를 가지며, 이에 따라 상기 스위칭 설비(16)에 영향을 주기 위해, 전류 트랜스포머(26)는 메인 전류 라인(14)에 통합되고 상기 전류 트랜스포머(26)에 포함된 이차 권선의 전기 저항은 측정할 수 있음 ―, 및 본 발명의 보호 디바이스(12)를 작동시키기 위한 방법을 제공하고, 상기 스위칭 설비는 만약 측정된 저항이 미리 결정되거나 미리 결정될 수 있는 임계값에 도달하거나 또는 상기 임계값을 초과하면 스위칭 엘리먼트를 작동시키기 위해 트리거된다.

Claims (6)

1. 메인 전류 라인(14)을 포함하는 전기 스위칭 디바이스(10)와 결합하거나 상기 스위칭 디바이스(10)에 통합하기 위한 보호 디바이스(12)로서,

   상기 보호 디바이스(12)는 스위칭 엘리먼트(18), 및 상기 스위칭 엘리먼트의 작동을 위해 제공되고 상기 메인 전류 라인(14)을 통한 전류 흐름에 의해 영향을 받는 스위칭 설비(16)를 가지며,

   전류 트랜스포머(26)가 상기 스위칭 설비(16)에 영향을 주기 위하여 상기 메인 전류 라인(14)에 통합되고,

   상기 스위칭 설비(16)는 상기 전류 트랜스포머(26)에 포함된 이차 권선에 유도된 온도에 기초하여 상기 메인 전류 라인(14)의 온도를 결정하기 위해 제공되고,

   상기 메인 전류 라인의 온도는 상기 유도된 온도에 의해 발생된 상기 이차 권선의 저항에 기초하여 결정될 수 있는,

   보호 디바이스.
2. 제 1 항에 따른 보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법으로서,

   상기 스위칭 설비(16)는 측정된 저항이 미리 결정된 임계값에 도달하거나 초과하면 상기 스위칭 엘리먼트(18)의 작동을 위해 트리거되는,

   보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 저항은 미리 결정된 시점들에서 측정되는,

   보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 스위칭 엘리먼트(18)는 상기 스위칭 디바이스(10)를 포함하는 제어 회로(20) 내에 배열되고, 상기 스위칭 엘리먼트(18)의 작동에 의한 상기 제어 회로(20)의 차단은 상기 메인 전류 라인(14)을 통한 전류 흐름의 차단을 발생시키는,

   보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 스위칭 엘리먼트(18)에는 트리거로서 상기 스위칭 디바이스(10)의 스위칭 메카니즘(28)이 할당되고, 상기 스위칭 엘리먼트(18)의 작동은 상기 스위칭 메카니즘(28)의 트리거링 및 상기 메인 전류 라인(14)을 통한 전류 흐름의 차단을 발생시키는,

   보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 저항은 미리 결정된 측정 사이클에 따라 측정되는,

   보호 디바이스를 작동시키기 위한 방법.

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