KR102186756B1 - 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 - Google Patents

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다. 본 발명은 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 반사율이 다른 적어도 복수의 영역을 갖는 감별 스티커; 및 상기 감별 스티커에 인접하여 설치되며, 상기 감별 스티커의 위치를 감시하는 센서 어셈블리;를 포함한다.

Description

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기{Monitoring device of contacting point for a vacuum circuit breaker and vacuum circuit breaker having it}
본 발명은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다.
진공차단기는 진공의 절연 내력을 이용해 전기회로에서 발생하는 단락이나 지락 등의 사고 시 사고전류로부터 부하기기 및 선로를 보호하는 전기 보호기이다.
진공차단기는 전력 수송제어 및 전력계통의 보호 역할을 한다. 진공차단기는 차단용량이 크고 신뢰성 및 안전성이 높다. 뿐만 아니라 작은 설치 공간에도 거치할 수 있어 중전압에서부터 고전압에 이르기까지 그 적용범위가 확대되어 가고 있다.
진공차단기는 전류를 차단하는 핵심부품인 진공 인터럽터와, 진공 인터럽터에 동력을 전달하는 동력전달장치, 동력전달장치에 의해 상하 왕복운동을 하여 진공 인터럽터 내의 접점을 투입 또는 차단하는 푸시로드 등을 포함한다. 진공차단기의 핵심 부품인 진공 인터럽터의 일 예가 한국특허등록 제10-1860348(등록일 2018. 05.16)에 개시되어 있다(이하 종래의 진공 인터럽터에 관한 설명에 인용되는 도면부호는 종래 기술의 설명에만 적용되는 부호이다).
종래의 진공 인터럽터(100)는 절연용기(190)와, 고정전극(110)과, 가동전극(150) 및 아킹쉴드(210)를 포함하여 이루어진다. 고정전극(110)과 가동전극(150)은 각각 고정접점(130) 및 가동접점(170)을 구비한다. 가동전극(150)의 상하이동에 따라 가동접점(170)이 고정접점(130)에 접촉하거나 분리된다.
고정접점(130) 및 가동접점(170)은 전류 차단 동작이 반복됨에 따라 접점 마모가 이루어지는 문제가 있다. 접점이 일정 이상 마모되면 보수 또는 교체가 필요하다. 접점의 보수 또는 교체가 적절한 시간에 이루어지지 않으면 진공 인터럽터의 단시간 성능, 단락 성능 및 통전 성능의 저하 원인이 된다. 따라서 정확한 접점의 마모 상태를 감지하는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 수평 방향의 센싱 방향을 갖는 포토 센서를 이용해 수직 방향의 변위인 접점 마모량을 감지할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 변위와 다른 센싱 방향을 갖는 센서 어셈블리를 포함한다.
상기 센서 어셈블리는 센싱 방향이 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향에 수직 방향으로 배치된다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함한다.
상기 감별 스티커는 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구분된 것을 특징으로 한다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 점진적으로 달라지는 그라데이션 형태인 감별 스티커를 더 포함한다.
상기 센서 어셈블리는 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부; 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;를 구비한 포토 센서 모듈을 포함한다.
상기 센서 어셈블리는 상기 푸시 로드 어셈블리와 인접하여 설치되어 상기 포토 센서 모듈을 수용하되, 상기 푸시 로드 어셈블리를 향하는 일측이 개방되고, 개방된 일측으로 상기 발광부 및 수광부가 노출되는 센서 홀더와, 주회로부 하우징의 하부 일측에 결합되어 상기 센서 홀더를 지지하는 센서 브라켓;을 더 포함한다.
상기 회로부의 출력 신호를 미리 저장된 기준값과 비교해 상기 진공 인터럽터의 접점 마모량을 판단하는 판단부;를 더 포함한다.
상기 감별 스티커가 상단이 검정색이고 하단이 흰색이며 검정색에서 흰색으로 갈수록 점차 색이 옅어지는 복수의 영역을 포함할 때, 상기 판단부는 상기 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이상이면 상기 접점 마모량이 한계치라고 판단하여 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 감별 스티커가 상단이 흰색이고 하단이 검정색이며 흰색에서 검정색으로 갈수록 점차 색이 진해지는 복수의 영역을 포함할 때, 상기 판단부는 상기 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이하이면 상기 접점 마모량이 한계치라고 판단하여 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터; 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징을 구비한 주회로부; 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및 상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 변위와 다른 센싱 방향을 갖는 센서 어셈블리를 포함하는 진공차단기를 제공한다.
상기 센서 어셈블리는 센싱 방향이 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향에 수직 방향으로 배치된다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함한다.
상기 감별 스티커는 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구분된 것을 특징으로 한다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 점진적으로 달라지는 그라데이션 형태인 감별 스티커를 더 포함한다.
상기 센서 어셈블리는 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부; 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;를 구비한 포토 센서 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점의 마모량을 실시간으로 감시하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 수평 방향의 센싱 방향을 갖는 포토 센서를 이용해 수직 방향의 변위를 갖는 접점 마모량을 감지할 수 있다. 따라서 접점 마모량을 정확하게 감지하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 접점 감지 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다. 도 2는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다. 도 5는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치(B)는 진공차단기(A)의 주회로부(100) 하측에 설치되어 진공 인터럽터(130)의 접점 마모를 감시한다.
진공차단기(A)의 주요 구성에 대해 간단하게 설명하면 다음과 같다(진공차단기의 구성은 본 발명의 설명에 필요한 구성에 대해서만 간단하게 설명하기로 한다).
진공차단기(A)는 진공 인터럽터(130)를 포함하는 주회로부(100)와, 진공 인터럽터(130)의 접점에 동력을 전달하기 위한 푸시 로드 어셈블리(200) 및 메인 샤프트(300)와, 구동력을 발생하며 메인 샤프트(300)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(400)를 포함한다.
주회로부(100)는 하우징(110) 내부에 진공 인터럽터(130)가 설치된다. 진공 인터럽터(130)는 수용 공간을 형성하는 절연용기(132)와, 절연용기(132)의 내측 상부에 고정되는 고정전극(134)과, 고정전극(134)의 단부에 구비된 고정접점(134a)과, 절연용기(132)의 내측 하부에 상하 이동 가능하게 설치되는 가동전극(136)과, 가동전극(136)의 단부에 구비된 가동접점(136a)을 구비한다. 절연용기(132) 내부에는 진공을 형성하는 아크 실드(132a)가 수용되며, 아크 실드(132a)는 고정전극(134)과 고정접점(134a), 가동전극(136)과 가동접점(136a)의 주변을 감싼다. 가동접점(136a)은 가동전극(136)에 의해 고정접점(134a)에 접촉(투입 상태)되거나 고정접점(134a)으로부터 분리(차단 상태)된다. 가동전극(136)은 푸시 로드 어셈블리(200)에 의해 상승 또는 하강한다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 가동전극(136)을 투입 또는 차단한다. 푸시 로드 어셈블리(200)는 메인 샤프트(300)의 동력을 가동전극(136)에 전달하는 여러 축 및 스프링 등으로 구성된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(210) 상에 후술할 접점 감시 장치(B)의 일부 구성이 설치된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 하단에 메인 샤프트(300)가 연결된다.
메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)에 연결되어 메커니즘 어셈블리(400)로부터 발생한 동력을 푸시 로드 어셈블리(200)로 전달한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 주회로부(100)의 하측에 설치되는 센서 어셈블리(500)와, 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 감별 스티커(700)를 포함한다.
센서 어셈블리(500)는 감별 스티커(700)의 위치 감지를 위한 포토 센서 모듈(510)과, 포토 센서 모듈(510)을 수용하는 센서 홀더(530)와, 센서 홀더(530)를 주회로부(100)의 하측에 결합시키는 센서 브라켓(550)을 포함한다. 도면에 도시하지는 않았으나, 센서 어셈블리(500)는 판단부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)은 발광부(512) 및 수광부(514)와, 발광부(512) 및 수광부(514)의 신호를 처리하는 회로부(516)를 포함한다. 발광부(512) 및 수광부(514)는 회로부(516)의 일면에 나란히 설치된다. 포토 센서 모듈(510)은 발광부(512) 및 수광부(514)가 푸시 로드 어셈블리(200)의 하우징(110)을 향하도록 설치된다. 포토 센서 모듈(510)의 설치 방향의 의미는 후술하기로 한다.
포토 센서 모듈(510)은 발광부(512)에서 빛을 방사하고, 방사된 빛이 감별 스티커(700)의 표면에 반사되어 되돌아온 광량을 수광부(514)에서 감지하는 타입의 광센서이다.
회로부(516)는 수광부(514)에서 감지한 빛의 세기에 비례하는 광전류가 흐르므로, 반사되어 되돌아온 광량이 클수록 발생하는 전류량이 커지게 된다. 포토 센서 모듈(510)이 발광부(512)에서 발광한 빛이 반사되어 입사되는 광량을 감지하므로, 포토 센서 모듈(510)에서 멀어질수록 반사되어 수광부(514)로 입사되는 광량이 감소한다. 입사되는 광량이 감소하면 광전류가 약해지므로 포토 센서 모듈(510)로부터의 거리를 알 수 있다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 빛을 발광하고 반사광이 반사되는 방향이 센싱 방향이 된다. 포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향과 동일한 방향의 이동 변위를 감지할 수 있다.
회로부(516)에서는 광전류를 처리해 외부로 신호를 출력할 수 있다. 출력 신호는 센싱한 광량에 따라 작아지거나 커지며, 광량은 변위에 따라 달라진다. 따라서 회로부(516)에서 출력된 신호를 처리하면 결과적으로 이동 변위를 계산할 수 있다. 회로부(516)에서 출력된 신호는 도면에 도시하지 않은 외부 데이터 처리장치나 관리자의 스마트 단말기 등으로 전송될 수 있다.
전술한 판단부는 회로부 내에 구비될 수도 있고 외부 데이터 처리장치나 스마트 단말기 내에 구비될 수도 있다. 판단부에서 회로부(516)의 출력 신호를 처리해 미리 저장된 기준값과 비교한 뒤 진공 인터럽터(130)의 접점 마모량을 판단할 수 있다.
센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)을 수용한다. 센서 홀더(530)는 일면이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다. 센서 홀더(530)의 개방된 일측으로 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)가 노출된다. 센서 홀더(530)는 개방된 일측과 반대쪽 타측 또는 측면부에 센서 브라켓(550)에 결합되는 결합부(532)가 구비될 수 있다. 결합부(532)는 볼트가 삽입되는 홀 형태로 구비될 수 있다.
센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)이 삽입되어 이탈되지 않는다면 박스 형태가 아닌 'ㄱ'자나 'ㄴ'자, 'ㄷ'자 형태 등의 프레임 형태를 가질 수도 있다.
센서 브라켓(550)은 주회로부(100)의 외관을 형성하는 하우징(110)의 하부 일측에 장착된다. 센서 브라켓(550)은 센서 홀더(530)를 지지할 수 있다면 그 형상에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 포토 센서 모듈(510)의 설치 위치가 로드 하우징(210)을 향해야 한다. 따라서 센서 브라켓(550)은 역'ㄱ'자 형상을 가지며, 주회로부(100)의 하우징(110) 하측으로 연장된 면에 센서 홀더(530)가 결합된다. 센서 브라켓(550)의 판면에는 센서 홀더(530)의 체결을 위한 복수의 체결홀과, 하우징(110)과의 체결을 위한 복수의 체결홀이 형성될 수 있다. 센서 브라켓(550)은 볼팅 결합 등으로 센서 홀더(530) 및 하우징(110)에 결합될 수 있다.
전술한 실시 예에서 센서 홀더(530)와 센서 브라켓(550)이 별도로 구비된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 포토 센서 모듈(510)을 수용해 주회로부(100)의 하우징(110)에 결합시킬 수 있다면 하나의 고정 수단을 사용해도 무방하다. 이렇게 설치된 포토 센서 모듈(510)은 감별 스티커(700)를 이용해 센싱 방향과 상이한 방향의 변위를 측정하는데 이용된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 스티커이다. 감별 스티커(700)는 소정의 크기를 갖는 사각형 형상이다. 감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)을 향하는 방향에 부착된다. 감별 스티커(700)는 일부 영역이 흰색으로, 일부 영역이 검정색으로, 그 사이의 영역은 명암이 다른 회색으로 형성될 수 있다. 즉, 감별 스티커(700)는 흰색에서 회색을 거쳐 검정색으로, 또는 검정색에서 회색을 거쳐 흰색으로 색(또는 명암)이 단계적으로 달라지는 복수의 영역을 가질 수 있다. 이렇게 감별 스티커(700)의 색 또는 명암이 다른 영역은 각기 다른 반사율을 나타낸다.
감별 스티커(700)의 흰색과 검정색 영역은 도 2를 기준으로 수직 방향으로 배치될 수 있다. 감별 스티커(700)의 흰색과 검정색 영역은 주변 부위의 색이 센싱에 영향을 주지 않도록 하기 위해 주변 부위와의 경계를 이루는 영역이다. 실제 센싱은 감별 스티커(700)의 흰색과 검정색 영역을 제외한 영역에서 이루어질 수 있다.
감별 스티커(700)는 도 4에서와 같이 상단이 검정색이고 하단이 흰색이며, 검정색에서 흰색으로 갈수록 점차 색이 옅어지는 복수의 영역으로 구성될 수 있다.
감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향과 수직을 이루는 변위인 접점 마모량을 감별하기 위해 사용된다.
즉, 감별 스티커(700)는 고정접점(134a) 및 가동접점(136a)이 일정량 이상 마모되어 푸시 로드 어셈블리(200)의 상승 높이가 달라지는지의 여부를 감별하기 위한 스티커이다(본 발명에서 '접점 마모량'이란 용어는 고정 접점 및 가동 접점이 투입에 의해 마모되어 푸시 로드 어셈블리가 상승하는 변위로 정의함).
따라서 접점 투입이 이루어지지 않은 상태(오픈 상태)에서 감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치(발광부에서 빛이 발광되어 반사되는 위치)가 검정색의 두번째 아래 영역에 위치하도록 부착될 수 있다. 이 위치를 오픈 위치(710)라고 정의한다. 오픈 상태에서 발광 및 수광이 이루어지는 위치는 항상 동일하다.
또한, 접점 투입 상태에서 포토 센서 모듈(510)의 최초 감지 위치를 초기 클로즈 위치(720)라고 한다. 그 후 접점 투입이 이루어질 때마다 접점이 마모되면서 푸시 로드 어셈블리(200)가 점차 상승하므로 감별 스티커(700)도 점차 상승하게 된다. 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)의 위치는 고정되어 있으므로 감별 스티커(700)의 상승에 따라 발광 및 수광 위치가 점차 하강하게 된다. 이에 따라 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 감별 스티커(700)의 하단 쪽으로 이동하게 된다.
미리 설정된 접점 마모량 이상으로 푸시 로드 어셈블리(200)가 상승하는 경우, 감별 스티커(700)의 흰색 바로 위의 영역이 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 되도록 감별 스티커(700)의 부착 위치가 결정될 수 있다. 접점 마모량이 미리 설정된 최대값이 되는 감지 위치를 최대 클로즈 위치(730)로 정의한다.
포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치 및 접점 마모량이 최대가 되는 위치가 감별 스티커(700)의 어느 부위가 될지는 현장에 접점 감시 장치가 설치되기 전에 미리 결정될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접점 감시 장치에 있어서, 포토 센서 모듈을 이용해 접점 마모량을 감지하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 도 2의 상하 방향인 수직 방향으로 작동되므로 오픈 상태에서는 항상 동일한 위치를 유지한다(도 4의 오픈 위치 710 참조). 최초 1회 투입 상태에서 푸시 로드 어셈블리(200)는 일정량의 수직 방향 변위를 나타낸다(도 4의 초기 투입 위치 720 참조). 그러나 접점 마모가 발생하면 마모량만큼 푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향을 따라 상승하게 된다. 즉, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위의 증가량이 접점 마모량이 된다.
푸시 로드 어셈블리(200)의 이동량을 측정하기 위해서는 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지해야 한다. 이를 위해, 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에 수직 변위를 감지할 수 있는 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에는 메인 샤프트(300)가 결합되고, 진공차단기(A)의 하부 구성품들이 존재하므로 센서를 설치할만한 충분한 공간의 확보가 어렵다.
따라서 본 발명의 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 외주면과 인접하여 설치되되 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 평행한 일측에 설치된다. 이때, 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향은 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 수직한 방향이다. 또한, 주변부와의 간섭을 최소화하기 위해 포토 센서 모듈(510)은 주회로부(100)의 하우징(110) 하단에서 외측에 가까운 부분에 설치된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향으로의 변위만 가질 뿐, 수평 방향으로는 이동하지 않으므로 일측에 포토 센서 모듈(510)을 설치하더라도 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 실시 예에서는 감별 스티커(700)를 적용해 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위를 수평 방향 변위로 변환하는 것과 동일한 효과를 발생시켜 포토 센서 모듈(510)을 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)과 마주보는 방향의 로드 하우징(210)의 외주면 상에 부착된다. 이때, 로드 하우징(210)의 투입 전 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)의 위치는 감별 스티커(700)의 오픈 위치(710)에 위치한다. 오픈 위치(710)가 투입 전 상태에서 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치가 된다. 접점 투입이 반복되면서 접점 마모량이 점차 증가하더라도 미리 설정된 한계치 이하일 때에는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치는 최대 클로즈 위치(730) 보다 위쪽이 된다.
투입이 반복되면서 접점 마모량이 늘어나면 도 5에 도시된 바와 같이, 로드 하우징(210)이 점차 상승하게 된다. 로드 하우징(210)의 상승에 따라 감별 스티커(700) 역시 함께 상승한다. 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)의 위치는 고정되어 있으므로 감별 스티커(700)의 상승에 따라 발광 및 수광 위치가 점차 하강하게 된다.
접점 마모량이 점차 증가해 로드 하우징(210)이 점차 상승하고, 접점 마모량이 미리 설정된 한계치에 이르면 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치는 최대 클로즈 위치(730)가 된다.
본 실시 예에서 감별 스티커(700)의 오픈 위치(710)에 빛을 발광해 재입사되는 반사광은 최대 클로즈 위치(730)에서 재입사되는 반사광보다 광량이 매우 적다. 검정색은 빛을 흡수하는 색이기 때문이다. 따라서 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치가 감별 스티커(700)의 오픈 위치(710)에 위치할 때보다 최대 클로즈 위치(730)에 위치할 때 발생되는 광전류의 크기가 급격하게 커지게 된다. 따라서 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 출력 신호가 달라지므로, 판단부에서는 이 출력 신호를 분석해 로드 하우징(210)의 수직 변위를 알 수 있다. 로드 하우징(210)의 수직 변위가 곧 접점 마모량이므로, 판단부는 접점 마모량이 미리 설정된 한계치가 되었는지 여부를 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 신호를 분석함으로써 알 수 있다.
전술한 실시 예에서와 같이, 감별 스티커(700)의 상단이 검정색이고 하단이 흰색이며 검정색에서 흰색으로 갈수록 점차 색이 옅어지는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 이때, 판단부는 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량을 기준값과 비교하여 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이상이면 접점 마모량이 한계치에 도달했다고 판단해 사용자에게 알림 신호를 출력할 수 있다.
또는 감별 스티커(700)의 상단이 흰색이고 하단이 검정색이며 흰색에서 검정색으로 갈수록 점차 색이 진해지는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 이 경우에는 포토 센서 모듈(510)의 감지 영역이 점차 하강함에 따라 광량이 점차 작아진다. 이때, 판단부는 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량을 기준값과 비교하여 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이하이면 접점 마모량이 한계치에 도달했다고 판단해 사용자에게 알림 신호를 출력할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향에 수직이 되는 수직 방향 변위를 직접적으로 감지할 수 없으나, 감별 스티커(700)의 명암 변화에 따른 반사율의 변화가 수직 변위를 수평 변위로 전환하는 효과를 나타낸다. 따라서 포토 센서 모듈(510)을 적용해 접점 마모량을 간접적으로 감시 및 감지할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)에 의해 감시되는 접점 마모량은 실시간 또는 미리 설정된 시간 주기로 감시될 수 있다. 이에 따라, 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 적절한 유지 보수 시점을 알 수 있다. 또한, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 감별 스티커가 서로 대비되는 명암을 갖는 2개의 영역으로 구성된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 감별 스티커는 다른 형태를 가질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 접점 감지 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감지 장치의 감별 스티커(700')는 영역을 분명하게 분할하지 않고 그라데이션 형태로 만들어질 수 있다. 감별 스티커(700')를 그라데이션 형태로 구성하는 경우, 반사율이 점진적으로 달라지므로 반사광의 전류값 역시 점진적으로 변하게 된다.
감별 스티커(700')의 그라데이션 단계는 최초 투입 이전 차단 상태(오픈 위치, 710'), 최대 접점 마모량을 나타내는 최대 클로즈 위치(720')이 미리 설정된 단계 별 접점 마모량에 따른 로드 하우징(210)의 상승 거리를 고려해 설정될 수 있다.
전술한 실시 예에서, 포토 센서 모듈이 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징과 평행한 위치에 설치된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 주변부와의 간섭을 피할 수 있다면 푸시 로드 어셈블리의 하측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 포토 센서 모듈의 센싱 방향과 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향이 동일하므로 감별 스티커 없이도 수직 방향의 이동 변위인 접점 마모량을 포토 센서를 통해 직접 감지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
A: 진공차단기
100: 주회로부 110: 하우징
130: 진공 인터럽터 134: 고정전극
136: 가동전극 200: 푸시 로드 어셈블리
210: 로드 하우징 300: 메인 샤프트
B: 접점 감시 장치
500: 센서 어셈블리 510: 포토 센서 모듈
512: 발광부 514: 수광부
516: 회로부 530: 센서 홀더
550: 센서 브라켓 700, 700': 감별 스티커
710: 오픈 위치 730: 최대 클로즈 위치

Claims (16)

  1. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 변위와 다른 센싱 방향을 갖는 센서 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며 반사율이 단계적 또는 점진적으로 달라지는 영역으로 구성되는 감별 스티커를 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    센싱 방향이 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향에 수직 방향으로 배치되는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영역은 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구분된 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영역은 반사율이 점진적으로 달라지는 그라데이션 형태인
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부;
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;
    를 구비한 포토 센서 모듈을 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    상기 푸시 로드 어셈블리와 인접하여 설치되어 상기 포토 센서 모듈을 수용하되, 상기 푸시 로드 어셈블리를 향하는 일측이 개방되고, 개방된 일측으로 상기 발광부 및 수광부가 노출되는 센서 홀더와,
    주회로부 하우징의 하부 일측에 결합되어 상기 센서 홀더를 지지하는 센서 브라켓;
    을 더 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 회로부의 출력 신호를 미리 저장된 기준값과 비교해 상기 진공 인터럽터의 접점 마모량을 판단하는 판단부;
    를 더 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감별 스티커가 상단이 검정색이고 하단이 흰색이며 검정색에서 흰색으로 갈수록 점차 색이 옅어지는 복수의 영역을 포함할 때, 상기 판단부는 상기 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이상이면 상기 접점 마모량이 한계치라고 판단하여 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 감별 스티커가 상단이 흰색이고 하단이 검정색이며 흰색에서 검정색으로 갈수록 점차 색이 진해지는 복수의 영역을 포함할 때, 상기 판단부는 상기 회로부에서 출력된 출력 신호에 따른 접점 마모량이 미리 저장된 임계값 이하이면 상기 접점 마모량이 한계치라고 판단하여 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  11. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터;
    상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징을 구비한 주회로부;
    상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되되 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 변위와 다른 센싱 방향을 갖는 센서 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며 반사율이 단계적 또는 점진적으로 달라지는 영역으로 구성되는 감별 스티커를 포함하는
    진공차단기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    센싱 방향이 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향에 수직 방향으로 배치되는
    진공차단기.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 영역은 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구분된 것을 특징으로 하는
    진공차단기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 영역은 반사율이 점진적으로 달라지는 그라데이션 형태인
    진공차단기.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부;
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;
    를 구비한 포토 센서 모듈을 포함하는
    진공차단기.
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