KR101326639B1 - 적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛 - Google Patents

적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛 Download PDF

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Abstract

요약을 통해, 본 발명은 스위칭 엘리먼트들을 이용하여 적어도 2-상 전기 공급 시스템에 대하여 적어도 하나의 소비자 장치의 적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 가능한 한 비용-효율적이면서 콤팩트한, 단순한 구조를 갖는 스위칭 디바이스 유닛을 특정하는 것이다. 이를 위해, 스위칭 디바이스 유닛은 과부하와 단락을 방지하기 위한 트립 기능을 구현하기 위해 소비자 장치의 조작상의 스위칭을 위한 회로들을 포함하는데, 이러한 회로들은, 스위칭 디바이스 유닛이 특히 콤팩트 역전 시동기로서 자신의 기능 관점에서 스위치기어 캐비넷의 탑-햇 레일상에서 공간-절약적인 방식으로 설치되고 동작되도록 하기 위해 표준화된 폭을 가질 수 있도록, 통합된다.

Description

적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛{SWITCHING DEVICE UNIT FOR SWITCHING AT LEAST TWO OPERATING STATES}
본 발명은 스위칭 엘리먼트들을 이용하여 적어도 2-상 전력 공급 네트워크에 대하여 적어도 하나의 소비자 장치의 적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛에 관한 것이다.
스위칭 디바이스 유닛의 기능에 상관 없이, 상기 스위칭 디바이스 유닛은 일반적으로 또한 소비자 장치 브랜치로서 언급되며, 스위치기어 캐비넷의 표준화된 탑-햇 레일(top-hat rail) 상에서 다른 소비자 장치 브랜치들 바로 옆에 보통 배열된다. 스위치기어 캐비넷에 배열되는 소비자 장치 브랜치들은 각각의 요구사항들이 충족될 수 있기 위하여 모듈러 구성(modular construction)으로 조립된다. 이러한 소비자 장치 브랜치들은 고전류들과 고전압들을 제어하고 스위칭하기 위한 특히 산업용 플랜트 엔지니어링에서 사용된다. 특히, 3-상 모터는 상기 스위칭 디바이스 유닛을 이용하여 구동된다. 이 경우, 스위칭 디바이스 유닛은 또한 역전(reversing) 시동기 또는 모터 시동기로서도 언급된다.
하나 이상의 소비자 장치들의 스위칭 디바이스 유닛은 소비자 장치 또는 소비자 장치들의 보호를 위해 세 가지 기능들을 보통 갖는다. 제1 기능은 소비자 장치, 보통 모터의 조작상의 스위칭(operational switching)에 관련된 것이고, 별개의 표준 모듈, 보통 소위 컨택터(contactor)를 이용하여 구현된다. 상기 컨택터는 조작상 이용을 위해 고전류들을 온 그리고 오프로 반복적으로 스위칭하기 위하여 설계된다.
게다가, 스위칭 디바이스에서의 단락 방지와 과부하 방지를 위한 기능들은 회로 차단기로서 언급되는 표준 모듈에 통합될 수 있다. 상기 회로 차단기는 단락 발생시 또는 과전류 존재시 소비자 장치를 네트워크로부터 분리시킨다. 종래 기술에 따르면, 섀시(chassis) 상에서 서로 바로 옆에 배열되는 상이한 표준 모듈들에 의해 상이한 기능들이 보통 수행된다.
WO 03/043156 A1은 다중극 저-전압 스위칭 장치를 위한 제어 보호 모듈을 개시하는데, 상기 모듈은 마운팅(mounting) 플레이트, 제어 전자석 그리고 트립(trip) 엘리먼트로 구성되며, 이들은 전력 단자들을 개방하거나 폐쇄하기 위해 이동 접촉(contact)들에 대하여 동작하도록 제공된다. 이 경우, 제어 보호 모듈은 전력 단자들이 존재하는 만큼 동일한 개수의 스위칭 엘리먼트들 또는 전류 트립 엘리먼트들을 사용한다.
본 발명은 최대한 경제적이고 콤팩트하면서, 구조적으로 단순한 스위칭 디바이스 유닛을 특정하는 문제점을 해결한다.
상기 문제점은 스위칭 엘리먼트들을 이용하여 적어도 2-상 전력 공급 네트워크에 대하여 적어도 하나의 소비자 장치의 적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛에 의해 해결되는데, 여기서 상기 스위칭 디바이스 유닛은 전력 공급 네트워크의 위상들에 접속시키기 위한 전류 경로들을 특징으로 하고, 상기 전류 경로들은 동작 상태와 스위칭 엘리먼트에 할당될 수 있으며, 상기 스위칭 엘리먼트들은 트립 엘리먼트들에 의해 트립될 수 있고, 적어도 두 개의 스위칭 엘리먼트들의 그룹을 트립하기 위해 적어도 하나의 트립 엘리먼트가 제공되고, 상이한 동작 상태들을 스위칭하기 위해 상기 그룹에 속하는 스위칭 엘리먼트들이 제공된다.
본 발명은 기존 스위칭 디바이스들을 단순화하기 위한 잠재성이 존재한다는 통찰력에 기초한다. 제어 보호 모듈의 다양한 엘리먼트들이 더 높은 정도로 서로 통합되어야 한다. 이러한 방식으로, 공간-절약 모듈들이 더욱 간단하면서 경제적으로 제조될 수 있다.
스위칭 디바이스 유닛의 기능은 스위칭 엘리먼트들을 이용하여 동작 상태들의 소비자 장치-종속적 스위칭 또는 위상들의 소비자 장치-종속적 스위칭에 기초한다. 극성들로도 불리는 위상들은 전류 경로들을 통해 캐리되고, 스위칭 엘리먼트가 관련 전류 경로를 위해 전기 접촉을 기계적으로 생성하는 덕분으로 상기 위상들은 소비자 장치로 스위칭된다. 어느 전류 경로들이 접촉되는지에 따라, 소비자 장치의 특정 동작 상태가 설정된다. 그러므로, 소비자 장치로서 토크 모터에 적용되는 위상들은 토크 모터의 반시계방향 회전(counterclockwise rotation) 또는 시계방향 회전(clockwise rotation)을 위해 필요한 요구사항들을 실행하기 위해 예컨대 반시계방향으로 또는 시계방향으로 스위칭될 수 있다. 일반적으로, 공급 네트워크의 위상들에 대한 소비자 장치의 임의의 접속을 달성하는 것이 가능하다.
이러한 기능을 갖는 스위칭 디바이스 유닛을 통합하기 위한 가능성은, 다른 전류 경로들에 대하여 상보적인 방식으로 스위칭되는 전류 경로들이 존재한다는 사실에 기초한다. 이러한 방식으로, 동작 상태에 할당될 수 있고 다른 그룹들 또는 다른 동작 상태들에 대하여 상보적인 전류 경로들의 그룹들을 결합시키는 것이 가능하다. 스위칭 디바이스 유닛은 한 그룹의 전류 경로들이 상보적인 전류 경로 그룹과 동시에 소비자 장치에 접속되지 않는 것을 보장한다. 그룹들로의 결합 덕분에, 스위칭 메커니즘은 조직적으로 단순화된다. 이는, 전류 트립 엘리먼트가 예컨대 이전과 같이 하나의 스위칭 엘리먼트를 단지 트리거링하는 것이 아니라, 본 발명이 단일 전류 트립 엘리먼트를 이용하여 다수의 전류 경로들 또는 전류 경로 그룹들을 동시적으로 스위칭하는 것을 의미한다.
보호 기능은 트립 엘리먼트들에 의해 주요하게 보증된다. 트립 엘리먼트들은 예컨대 전류 트립 엘리먼트, 특히 열 전류 트립 엘리먼트이거나, 단락 트립 엘리먼트, 특히 전자기 단락 트립 엘리먼트, 또는 통합된 두 기능들 모두를 갖는다. 스위칭 장치 유닛. 트립 엘리먼트들의 개수를 줄이기 위하여, 트립 엘리먼트에 의해 트립될 수 있는 스위칭 엘리먼트들은 기계적 활성 접속을 통해 상기 트립 엘리먼트에 접속된다. 트립 엘리먼트에 의해 트립될 수 있는 스위칭 엘리먼트들의 물리적으로 폐쇄된 어레인지먼트가 특히 유용한데, 그 이유는 기계적 활성 접속이 유지되기가 쉽기 때문이다, 즉 거의 부품들을 요구하지 않기 때문이다.
유용한 실시예에서, 단락 방지 또는 전력 보호를 위해 제공되는 다른 장치들을 통합시키거나 또는 적어도 상기 다른 장치들의 그 개수를 줄이는 것이 유용하게도 가능하다. 이러한 타입의 장치의 한 예시는 전기 및/또는 열 과부하 메커니즘의 일부분으로서 과부하 및/또는 단락을 방지하는 과부하 트립 엘리먼트이다. 단락 방지 기능과 전력 보호 기능은 소비자 장치로의 출력부에서 일반적으로 사용된다. 다수의 기능들이 스위칭 디바이스 유닛으로 결합되고, 이제는 단 하나의 스위칭 디바이스 유닛만이 남겨지기 때문에, 단락 방지와 전력 보호를 위한 보호 메커니즘들의 개수는 한 장치의 출력부들의 개수에 관련된다. 이러한 설계 타입 덕분에, 여섯 개의 과부하 트립 엘리먼트들과 여섯 개의 전류 분석 유닛들(전류 트랜스포머들) 각각 대신에, 단 세 개의 과부하 트립 엘리먼트들과 세 개의 전류 분석 유닛들만을 포함하는 3-상 공급 네트워크를 위하여, 예컨대 역전 시동기 회로를 구성하는 것이 가능하다.
유용한 실시예에서, 적어도 두 개의 전류 경로들이 단일 스위칭 엘리먼트에 각각의 경우에 할당될 수 있다. 이 결과로서, 스위칭 엘리먼트들의 개수와 그에 따른 비용은 최소치로 유지될 수 있다.
추가의 유용한 실시예는 동일하거나 상이한 동작 상태들에 할당되는 전류 경로들을 특징으로 하는데, 상기 전류 경로들은 나란히 또는 위아래로 또는 교대로 배열된다. 이로써, 더 큰 정도의 콤팩트성이 달성된다.
추가의 유용한 실시예는 스위칭 엘리먼트들을 특징으로 하는데, 동일하거나 상이한 동작 상태들에 할당되는 전류 경로들의 스위칭 엘리먼트들은 나란히 또는 위아래로 또는 교대로 배열되며, 이로써 구조적 단순화에 부가하여 더 큰 정도의 콤팩트성이 마찬가지로 달성된다.
추가의 유용한 실시예는 단락 방지 및/또는 과부하 방지 기능들을 위해 제공되며, 그럼으로써 공간상의 이유로 스위치기어 캐비넷에서 한 기능 또는 두 기능 모두를 특징으로 하는 추가의 개별 모듈들이 회피된다. 스위치기어 캐비넷에서의 단락 방지 및/또는 과부하 방지 기능들의 통합은 다기능 콤팩트 디바이스 유닛을 도출한다.
추가의 유용한 실시예는, 스위치기어 캐비넷들에서 스위칭 디바이스들의 종래 설치와의 호환성을 보장하고 또한 설치를 단순하면서 효율적으로 유지하기 위하여, 탑-햇 레일에 대하여 고정시키기 위한 모듈로서 스위칭 디바이스 유닛이다.
스위칭 디바이스 유닛의 추가의 유용한 실시예는 탑-햇 레일 상의 공간이 최적으로 활용될 수 있도록 하기 위해 표준 프레임 폭을 갖는 콤팩트 디바이스 유닛이다.
스위칭 디바이스 유닛의 추가의 유용한 실시예는, 모터 시동기, 특히 조작상 이용을 위해 모터 시동기의 필요한 동작 상태들을 스위칭하는 콤팩트 역전 시동기이다. 특히, 동작 상태 "모터 시계방향 회전"과, 추가의 동작 상태 "모터 반시계방향 회전"이 제공된다.
추가의 유용한 실시예는 전기 및/또는 열 과부하 트립 기능에 의해 과부하 및/또는 단락으로부터 보호될 수 있음으로써, 최소의 구조적 비용으로 최적 보호가 보장되는 적어도 하나의 소비자 장치-측 출력부를 특징으로 한다.
추가의 유용한 실시예는 스위칭 디바이스 유닛의 와이어링 안으로 적어도 부분적으로 통합되는 전류 경로들을 특징으로 하는데, 전체 와이어링, 예컨대 리버싱 와이어링을 스위칭 디바이스 유닛 안으로 통합하는 것도 가능하다.
스위칭 디바이스 유닛은 부정확한 이용을 방지하기 위해 전기 및/또는 기계적 잠금부를 특징으로 하며, 상기 잠금부는 이상적으로는 스위칭 디바이스 유닛에 마찬가지로 통합된다. 사용자 체크 또는 다이어그램은 요구되지 않는다. 예컨대, 리버싱 잠금부는 역전 시동기에 대해서 정의되지 않은 상태의 오류적인 스위칭을 방지한다.
본 발명의 추가의 유용한 구성예들과 바람직한 개선예들은 도면들 및/또는 종속청구항들의 기술로부터 도출될 수 있다.
본 발명은 도면들에 도시된 예시적 실시예들을 참조하여 하기에서 더욱 상세하게 기술되고 설명된다.
도 1은 종래 기술에 대응하는 역전 시동기 회로의 회로도이다.
도 2는 스위칭 디바이스 유닛의 콤팩트 회로의 회로도이다.
도 3은 두 개의 전류 경로 레벨들을 갖는 스위칭 디바이스 유닛의 예시적 실시예의 3차원 도면이다.
도 4는 한 가지 전류 경로 레벨을 갖는 스위칭 디바이스 유닛의 다른 예시적 실시예의 3차원 도면이다.
도 1은 종래 기술에 대응하는 역전 시동기 회로(4)의 회로도를 나타낸다. 역전 시동기 회로(4)는 위상들(L1,L2,L3)을 갖는 3-상 공급 네트워크(7)에 대하여 제공된다. 상기 역전 시동기 회로(4)는 두 개의 스위칭 디바이스들로 보통 실시되는데, 상기 두 개의 스위칭 디바이스들의 각각은 정확하게 하나의 위상 결합을 스위칭 온 그리고 스위칭 오프 시키고 상기 위상 결합을 단락과 과부하로부터 보호할 능력을 갖고 있다. 간단히 말하면, 스위칭 디바이스들은 하나의 동작 상태(Z1,Z2)를 각각의 경우에 활성화(activate)시키거나 비활성화(deactivate)시킬 수 있다. 두 개의 동작 상태들(Z1,Z2)의 동시적 활성화를 방지하기 위해, 기계적 안전 디바이스(8)가 제공된다. 스위칭 디바이스들 내의 전류 경로들(B1,B2,B3,B4,B5,B6)은 스위칭 메커니즘(A1,A2,A3,A4,A5,A6)에 의하여 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 할당된다.
전류 트립 엘리먼트들(5) 각각은 하나의 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)를 서빙하고, 보호 트립 발생시 관련 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)의 긍정적 개방(positive opening)을 실행하기 위하여 관련 스위칭 메커니즘(A1,A2,A3,A4,A5,A6)에 활성적으로 접속된다.
소비자 장치(2)는 토크 모터를 나타내며, 여기서 제1 동작 상태(Z1)는 토크 모터의 시계방향 회전에 대응하고, 동작 상태(Z2)는 토크 모터의 반시계방향 회전에 각각 대응한다. 토크 모터의 비-동작에 대응하는 모터 정지(standstill)는 제3 동작 상태로서 정의될 수 있다. 상기 비-동작 또는 제3 동작 상태는, 예컨대 두 개의 동작 상태들(Z1,Z2)과 동일한 방식으로, 두 개의 스위칭 디바이스들을 이용하여 선택될 수 있다. 그러나, 명확성을 위해, 비-동작은 하기의 상세한 설명에서 동작 상태로서 고려되지 않는다. 동작 상태(Z1)는 스위칭 엘리먼트들(S1,S3,S5)이 트립될 때 활성화된다. 동작 상태(Z2)로 스위칭될 때, 스위칭 엘리먼트들(S1,S3,S5)이 동작 상태(Z1)를 먼저 비활성화시키기 위하여 다시 사용된다. 그런 다음에 스위칭 엘리먼트들(S2,S4,S6)이 상태(Z2)를 스위칭 온 하기 위해 트립된다.
역전 시동기 회로는 두 개의 별개의 스위칭 디바이스들을 이용하여 일반적으로 구현되는데, 여기서 스위칭 엘리먼트들(S1,S3,S5)이 하나의 스위칭 디바이스에 속하고, 스위칭 엘리먼트들(S2,S4,S6)이 다른 하나의 스위칭 디바이스에 속한다. 출력부들(AU1,AU2,AU3)은 또한 하나의 스위칭 디바이스에 할당되고, 출력부들(AU4,AU5,AU6)은 다른 하나의 스위칭 디바이스에 할당되며, 전류 트립 엘리먼트(5), 예컨대 과부하 트립 엘리먼트(5)에 의해 보호된다. 과부하 때문에 트립 발생시, 관련 과부하 트립 엘리먼트들(5)은 현재 활성 동작 상태(Z1,Z2)가 스위칭 오프 되는 것을 실행하기 위해 관련 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 대하여 동작한다.
통합된 회로 차단기 보호 기능을 포함하고 역전 시동기 회로(4) 또는 유사 회로에 기초하는 종래의 역전 시동기들은, 기존의 종래 기술에 따라 적어도 두 개의 스위칭 디바이스들로 이루어지고, 상기 스위칭 디바이스들은 예컨대 케이블들과 같은 접속 부품들을 이용하여 조립된다. 이 경우, 스위칭 디바이스들은 리버싱 블록이 "하부에" 장착되는 45㎜의 구조적 폭으로 보통 구현되거나, 또는 리버싱 기능이 "측면에" 장착되는 98㎜의 구조적 폭으로 보통 구현되는데, 이때 상기 폭은 2*45㎜ = 90㎜의 개별 장치들의 실제 프레임 규모를 초과한다.
기존의 종래 기술에 따라 스트라이커 아마추어 기능을 갖는 내부 전류 트립 엘리먼트들을 구비한 역전 시동기들의 경우에, 역전 시동기당 총 6개의 유닛들이 제공됨으로써 부가적인 제조 및 조립 비용이 발생한다면, 전류 트립 엘리먼트 또는 스트라이커 아마추어가 각각의 스위칭 포지션에 요구되는 것은 불리하다. 이 경우, 역전 시동기의 스위칭 전류는 예컨대 32A이지만, 상기 값을 초과할 수도 있다.
스위칭 디바이스들의 기능들은 다수의 장치 유닛들에 의해 사전에 수행되었고, 그에 따라 이러한 장치 유닛들의 출력부들은 항상 별개로 보호되어야 한다.
도 2는 스위칭 디바이스 유닛의 콤팩트 회로(1)의 회로도를 나타낸다. 기능은 도 1에 기술된 예시적 실시예와 유사하지만, 구성이 현저하게 상이하다. 스위칭 디바이스 유닛의 콤팩트 회로(1)에서, 도 1의 예시적 실시예에서와 같은 여섯 개의 전류 트립 엘리먼트들(5) 대신에, 단지 세 개의 전류 트립 엘리먼트들(5)만이 요구된다. 이는, 상보적인 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)이 쌍으로 결합하기 때문에 가능한데, 여기서 하나의 전류 경로(B1,B3,B5)는 동작 상태(Z1)에 할당되고, 상보적인 전류 경로(B2,B4,B6)는 동작 상태(Z2)에 할당된다. 상기 예시적 실시예에서, 전류 경로(B1)는 B2에 상보적이고, 전류 경로(B3)는 B4에 상보적이고 전류 경로(B5)는 B6에 상보적이다. 그러므로, 스위칭 메커니즘(A12)은 B1을 활성화시킬 때 B2의 비활성화를 동시에 수행하고, 스위칭 메커니즘(A34)은 동시적인 B3의 활성화 및 B4의 비활성화를 수행하는 등이다. 이러한 상황에서, 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)은 각각의 경우에 두 개의 독립적으로 기능하는 메커니즘들일 수 있거나, 또는 유용하게도 적어도 부분적으로 통합된 메커니즘들일 수 있다. 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)은 예컨대 하나의 이동 접촉을 각각 포함하는 두 개의 스위치 브릿지들로서, 또는 두 개의 접촉들을 포함하는 하나의 스위치 브릿지로서 실시될 수 있다.
이러한 동작 이후에, 스위칭 디바이스 유닛은 동작 상태(Z1)에 있다. 상기 동작은 다시 동작 상태(Z2)로 백 스위칭하기 위하여 대응하게 역으로 기능한다.
과부하 트립 엘리먼트들(5)의 개수는 도 1의 예시적 실시예와 비교할 때 마찬가지로 절반으로 감소되었다. 이는, 스위칭 디바이스 또는 스위칭 디바이스 유닛의 출력부들(AU12,AU34,AU56)만이 보호될 필요가 있기 때문에 가능하다. 동작 상태(Z1)(후속하여, 반시계방향 회전으로서 언급됨) 그리고 서로 바로 다음 차례의 동작 상태(Z2)(후속하여, 시계방향 회전으로서 언급됨)를 위해 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)의 쌍을 이룬 배열 덕분에, 콤팩트 회로(1)의 여섯 개의 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)은 세 개의 전류 트립 엘리먼트들(5)을 이용하여 동작될 수 있다. 이 경우, 전류 흐름은, 전류가 전류 트립 엘리먼트들(5)을 통해 라우팅되고 그런 다음에 반시계방향 또는 시계방향 회전 각각을 위해 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)로 분기되도록, 내부적으로 선택된다. 이 경우, 전류 트립 엘리먼트들(5)은 연관된 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)에 할당되고, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같은 기계적 활성 접속을 이용하여 두 개의 스위칭 엘리먼트들(S1,S2; S3,S4; S5,S6)을 동시에 개방할 수 있다. 특정하게도, 이는 스위칭 엘리먼트 쌍들(S1/S2, S3/S4, S5/S6)이 각각의 경우에 전류 트립 엘리먼트들(5)에 의해 트립될 수 있음을 의미한다. 이러한 설계 타입 덕분에, 스위칭 디바이스의 역전 시동기 회로(10)가 단지 세 개의 전류 트립 엘리먼트들(5)만을 갖추는 것이 가능하고, 단지 90㎜의 구조적 폭이 역전 시동기 회로(10)를 포함하는 스위칭 디바이스 유닛을 위해 구현되는 것이 가능하다.
도 3은 콤팩트 역전 시동기로서의 사용을 위해 두 개의의 전류 경로 레벨들을 포함하는 스위칭 디바이스 유닛의 예시적 실시예의 3-차원 관점도를 나타낸다. 회로의 견지에서, 구조는 도 2의 예시적 실시예에 기술된 구조와 동일하다. 상기 콤팩트 역전 시동기는 하나의 레벨에서 동작 상태(Z1,Z2)의 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)을 하우징하고, 그럼으로써 두 개의 전류 경로 그룹들이 위아래로(one above the other) 놓이게 된다.
상기 예시적 실시예에서, 도 2의 예시적 실시예에서 기술된 바와 같이, 여섯 개의 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)이 요구되는데, 그들의 보호를 위해 단지 세 개의 과부하 트립 엘리먼트들(5)만이 필요하다. 콤팩트 역전 시동기가 두 개의 3-극 또는 3-상 동작 상태들(Z1,Z2)을 위해 설계되기 때문에, 스위칭 엘리먼트들(S1,S3,S5)이 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)에 의해 과부하 트립 엘리먼트들(5)에 초기에 커플링된다. 또한, 활성 접속들은 스위칭 엘리먼트들(S1,S3,S5)로부터 플런저들(3)의 하부 레벨의 스위칭 엘리먼트들(S2,S4,S6)로 각각 운반되고, 상기 플런저들(3)은 마찬가지로 기계적 커플링들로서 기능한다. 세 개의 과부하 트립 엘리먼트들(5)은 상부 레벨에서 유지되고, 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)과 플런저들(3)에 의해 상하부 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 대하여 동작하는데, 상기 플런저들(3)은 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)의 일부일 수도 있다. 스위칭 메커니즘들(A12,A34,A56)은, 상기 목적을 위해 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)의 스위칭 메커니즘으로 통합되지 않으나, 여기서는 주로 커플링 기능을 갖는다.
도 4는 도 2에 도시된 것과 동일한 회로 구조를 갖는 콤팩트 역전 시동기로서의 예시적 사용을 위해 하나의 전류 경로 레벨을 포함하는 스위칭 디바이스 유닛의 추가의 예시적 실시예의 3-차원 관점도를 나타낸다. 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)은 단일 레벨에서 라우팅된다. 과부하 트립 엘리먼트(5)의 두 스위칭 엘리먼트들(S1,S2; S3,S4; S5,S6)로의 커플링은 잠금 장치(6)를 통해 구현된다. 상기 커플링은 상기 예시적 실시예에서 마찬가지로 기계적 성질을 갖고, 듀얼 보호 기능의 일부로서 긍정적 개방을 트립하기 위해 동일한 방식으로 열 트립 엘리먼트(9)에 의해 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4의 예시적 실시예들, 또는 도 3 및 도 4의 예시적 실시예들의 조합 덕분에, 스위치기어 캐비넷에서 공간 요구사항들을 충족시키는 콤팩트한 역전 시동기 모듈들을 구현하는 것이 가능하다.
요약하면, 본 발명은 스위칭 엘리먼트들을 이용하여 적어도 2-상 전력 공급 네트워크에 대하여 적어도 하나의 소비자 장치의 적어도 두 개의 동작 상태들을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 가능한 한 구조적으로 단순하고 경제적이면서 콤팩트한 스위칭 디바이스 유닛을 특정하는 문제점을 해결한다. 이를 위해, 스위칭 디바이스 유닛은 과부하와 단락을 방지하기 위한 트립 기능을 실행하기 위해 소비자 장치의 조작상의 스위칭을 위한 회로들을 포함하는데, 이러한 회로들은, 특히 콤팩트한 역전 시동기의 기능을 갖는 스위칭 디바이스 유닛이 스위치기어 캐비넷의 탑-햇 레일상에서 공간-절약적인 방식으로 설치되고 동작되도록 하기 위해 표준화된 폭을 특징으로 할 수 있도록, 통합된다.

Claims (16)

  1. 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 의해 적어도 2-상 전력 공급 네트워크(7)에 대하여 적어도 하나의 소비자 장치(2)의 적어도 두 개의 동작 상태들(Z1,Z2)을 스위칭하기 위한 스위칭 디바이스 유닛으로서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 상기 전력 공급 네트워크(7)의 위상들(L1,L2,L3)에 접속하기 위한 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)을 포함하고,
    상기 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)은 동작 상태(Z1,Z2)와 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 할당될 수 있고,
    상기 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)은 트립 엘리먼트들(5)에 의해 트립(trip)될 수 있고,
    적어도 두 개의 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)의 그룹을 트립하기 위해 적어도 하나의 트립 엘리먼트(5)가 제공되고,
    상기 그룹에 속하는 상기 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)은 상이한 동작 상태들(Z1,Z2)을 스위칭하기 위해 제공되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트립 엘리먼트는 전류 트립 엘리먼트, 단락 트립 엘리먼트, 또는 두 가지 모두의 조합인,
    스위칭 디바이스 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 두 개의 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)이 각각의 경우에 단일 스위칭 엘리먼트(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 할당될 수 있는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동일한 또는 상이한 동작 상태들(Z1,Z2)에 할당되는 상기 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)은 나란히 또는 위아래로 또는 교대로 배열되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동일한 또는 상이한 동작 상태들(Z1,Z2)에 할당되는 상기 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)의 상기 스위칭 엘리먼트들(S1,S2,S3,S4,S5,S6)은 나란히 또는 위아래로 또는 교대로 배열되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 단락 방지 및/또는 과부하 방지 기능들을 위해 제공되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 탑-햇 레일(top-hat rail)에 고정시키기 위한 모듈로서 제공되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 표준 프레임 폭을 갖는 콤팩트 디바이스 유닛으로서 설계되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 모터 시동기(starter)로서 설계되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛은 동작 상태(Z1) "모터 시계방향 회전"과 추가의 동작 상태(Z2) "모터 반시계방향 회전"을 위해 설계되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스 유닛의 적어도 하나의 소비자 장치-측 출력부(AU1,AU2,AU3)가 전기 및/또는 열 과부하 트립 기능에 의하여 과부하 및/또는 단락으로부터 보호될 수 있는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 경로들(B1,B2; B3,B4; B5,B6)은 상기 스위칭 디바이스 유닛에 적어도 부분적으로 통합되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    부정확한 사용을 방지하기 위한 전기적 및/또는 기계적 잠금 장치(lock)(8)가 상기 스위칭 디바이스 유닛에 통합되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 트립 엘리먼트는 열 전류 트립 엘리먼트인,
    스위칭 디바이스 유닛.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 단락 트립 엘리먼트는 전자기 단락 트립 엘리먼트인,
    스위칭 디바이스 유닛.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 모터 시동기(starter)는 콤팩트한 역전 시동기(reversing starter)로서 설계되는,
    스위칭 디바이스 유닛.
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