KR102413545B1 - 불꽃 회로 보호 시스템, 모듈 및 방법 - Google Patents

불꽃 회로 보호 시스템, 모듈 및 방법 Download PDF

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Abstract

불꽃 회로 보호 시스템은 제 1 연결 단자, 제 2 연결 단자, 및 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 연결되는 복수의 불꽃 모듈(100)을 포함한다. 각각의 불꽃 모듈(100)은 서로에 대한 불꽃 모듈(100)의 플러그-인 연결을 용이하게 하는 비전도성 하우징(102) 및 전기 커넥터(124, 126)를 포함한다. 단일 불꽃 제어 모듈(100)은 복수의 불꽃 차단 모듈을 제어하고 조정할 수 있다.

Description

불꽃 회로 보호 시스템, 모듈 및 방법
본 발명의 분야는 일반적으로 전기 회로 보호 장치, 관련 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로는 불꽃 회로 보호 장치(pyrotechnic circuit protection devices), 시스템 및 방법에 관한 것이다.
회로에 연결하기 위한 단자, 및 장치 내측의 단자들 사이의 전기 연결을 차단하기 위해 에너지를 방출하는 불꽃 차단 기능을 포함하는 불꽃 회로 보호 장치가 공지되어 있다. 불꽃 차단 기능은 장치의 단자들 사이의 전기 연결을 끊기 위해 불꽃 장전(pyrotechnic charge)의 작동을 통해 방출되는 저장된 화학적, 전기적 또는 기계적 에너지를 포함할 수 있다. 그 때문에, 불꽃 회로 보호 장치는 때때로 불꽃 차단 또는 불꽃 스위치로서 지칭된다. 일단 활성화되면, 그러한 장치는 미리 결정된 고장 상태가 라인 측 회로에서 발생할 때 불꽃 회로 보호 장치를 통해 라인 측 회로로부터 부하 측 회로를 전기적으로 절연할 수 있고 고장 상태가 이와는 달리 존재할 수 있는 부하 측 회로에 관한 손상 가능성을 방지할 수 있다.
불꽃 회로 보호 장치는 고장 상태가 확인될 때 장치를 통해 완료된 회로의 에너지(전압 및 전류)와 무관하게 그들의 신속하고 신뢰성 있는 작동에 유리하다. 이는 장치를 개방하는데 필요한 에너지가 (가용성 회로 보호기에서와 같이)회로 고장의 에너지보다는 불꽃 유닛의 화학적으로 저장된 소스로부터 또는 (종래의 회로 차단기 장치에서와 같이)저장된 기계적 에너지로부터 비롯되기 때문이다.
그러나, 공지된 불꽃 회로 보호 장치는 몇몇 측면에서, 현재까지는 비교적 작은 부분의 틈새 용례에서만 그들의 사용이 제한되는 단점이 남아 있다. 개선이 요구된다.
달리 명시되지 않는 한, 동일한 참조 부호가 다양한 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분을 지칭하는 다음의 도면을 참조하여 비-한정적이고 비-포괄적인 실시예가 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 모듈의 예시적인 실시예의 제 1 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 불꽃 회로 보호 모듈의 제 2 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1 및 도 2의 불꽃 회로 보호 모듈과 함께 사용하기 위한 불꽃 제어 모듈의 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 불꽃 회로 보호 모듈 및 도 3에 도시된 불꽃 제어 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 1 실시예의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 불꽃 회로 보호 시스템의 블록도이다.
도 6은 도 1 및 도 2의 불꽃 회로 보호 모듈 및 도 3에 도시된 불꽃 제어 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 2 실시예의 사시도이다.
도 7은 도 1 및 도 2의 불꽃 회로 보호 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 3 실시예의 사시도이다.
도 8은 불꽃 제어 모듈의 다른 예시적인 실시예와 함께 도 1 및 도 2에 도시된 불꽃 회로 보호 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 4 실시예의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 불꽃 제어 모듈의 사시도이다.
도 10은 도 3에 도시된 불꽃 제어 모듈과 함께 도 1 및 도 2에 도시된 불꽃 회로 보호 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 5 실시예의 사시도이다.
도 11은 도 3에 도시된 불꽃 제어 모듈과 함께 도 1 및 도 2에 도시된 불꽃 회로 보호 모듈을 포함하는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템의 예시적인 제 6 실시예의 사시도이다.
본 발명의 최대 범위로 본 발명을 이해하기 위해서, 최신의 불꽃 회로 보호 장치 및 그의 한계에 관한 논의가 아래에서 설명되고, 이들 한계를 다루고 극복하고 당업계에서 오랫동안 충족되지 못한 요구를 유리하게 만족시키는 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 논의가 이어진다.
종래의 불꽃 회로 보호 장치는 지금까지 그들의 광범위한 용도와 채택에 장애가 되고 있던 특정 측면에서 불리한 경향이 있다. 결과적으로, 종래의 불꽃 회로 보호 장치는 특정 틈새 용례에서만 사용되는 경향이 있다.
예를 들어, 공지된 불꽃 회로 보호 장치는 비교적 낮은 전압 용례(전형적으로 70V 이하) 및 비교적 낮은 전류 용례(전형적으로 100A 이하)로 제한되는 경향이 있다. 이러한 범위를 벗어나는 전압 및 전류 용례에 대해서, 종래의 불꽃 회로 보호 장치는 일반적으로 고려되지 않았다.
불꽃 회로 보호 장치는 고장 상태를 검출하고 불꽃 차단 기능을 활성화하기 위해 외부 작동 소스 및 감시 시스템을 필요로 한다. 작동 소스 및 감시 시스템을 제공하고 이들을 불꽃 회로 보호 장치에 연결하는 것은 다른 유형의 회로 보호 장치와 비교하여 비실용적이며 불편할 수 있다. 그러한 문제는 원하는 회로를 보호하는데 필요한 불꽃 회로 보호 장치의 수에 따라 가중된다.
종래의 불꽃 회로 보호 장치는 일반적으로 아크 완화 요소를 포함하지 않으며, 따라서 고전압 시스템에 대해서 다른 회로 보호 장치(전형적으로 퓨즈)가 불꽃 회로 보호 장치와 병행하여 종종 사용된다. 이는 불꽃 회로 보호 장치를 실시하기 위한 비용과 지출을 증가시키고 원하는 회로를 보호하는데 필요한 불꽃 회로 보호 장치의 수에 따라 가중된다.
마지막으로, 불꽃 회로 보호 장치는 특정 용례를 개발하는데 비용이 많이 드는 경향이 있고, 퓨즈를 수용하고 전기 회로에 관한 연결 용이성을 촉진하는 퓨즈 홀더, 퓨즈 블록 등과 같은 기존 회로 보호 부속품과 호환되지 않는다. 불꽃 회로 보호 장치와 다른 회로 보호 장치 사이의 대응을 결정하기 위한 많은 노력과 분석 없이도, 이들은 퓨즈와 같은 다른 유형의 회로 보호기에 관한 드롭-인 대체물(drop-in replacement)로서 사용하는 것이 쉽지 않다.
당업계의 이들 및 다른 단점을 유리하게 극복하는 본 발명의 예시적인 실시예가 아래에서 설명된다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 모듈식 불꽃 회로 보호 장치는 표준 퓨즈, 단자, 제어기, 및 비교적 저렴한 비용으로 그리고 설정된 회로 보호 퓨즈 등급 및 관련 장치와의 일반적인 호환성으로 폭넓은 회로 보호 사양과 요구를 만족시키는 다른 구성요소와 함께 용이하게 사용될 수 있는 쉽게 구성 가능한 시스템을 제공하는 모듈식 불꽃 제어 모듈과 조합하여 사용하도록 제안된다. 방법 측면은 아래의 설명에서 부분적으로 자명해지고 부분적으로 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 불꽃 차단 모듈(100)로서 본 명세서에서 지칭되는 불꽃 회로 보호 장치의 예시적인 실시예의 사시도이다. 불꽃 차단 모듈(100)은 일반적으로, 비전도성 하우징(102), 및 하우징(102)의 대향 측으로부터 연장하여 노출된 제 1 및 제 2 단자(104, 106)를 포함한다. 제 1 및 제 2 단자(104, 106)는 외부 회로에 관한 연결 구조를 제공하며, 도시된 예에서 단자(104, 106)는 예를 들어, 배전 블록의 단자 스터드에 대한 연결 또는 다른 전도체에 대한 볼트 연결을 제공할 수 있는 장착 구멍을 포함하는 평탄한 단자이다. 당업계에 공지된 다른 유형의 단자가 다른 대체 실시예에서 대신 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 단자(104, 106)는 도시된 예에서와 동일한 유형 대신에 서로에 대해 상이한 유형일 수 있다. 다른 실시예에서, 단자(104, 106)가 하우징(102)의 다른 위치로부터 돌출하여 노출될 수 있으며, 단자(104, 106)가 하우징(102)의 동일한 측면으로부터 연장하는 실시예도 포함하지만 이러한 실시예에 한정되지는 않는다는 것을 또한 이해해야 한다.
도시된 예에서, 하우징(102)은 최상부 면 또는 표면(108), 최상부 표면(108)에 대향하는 바닥 면 또는 표면(110), 측 방향 측면 또는 표면(112, 114) 및 종 방향 측면 또는 표면(116, 118)에 의해 한정되는 일반적으로 직사각형 형상의 외부 프로파일을 가진다. 리세스(120)는 측 방향 표면(112) 상의 단자(106)에 인접하여 형성되고 하우징(102)의 일부분은 측 방향 측면(112)에서 단자(106)를 돌출시키는 반면에, 틈새 또는 절개부(122)는 측 방향 측면(112) 상의 단자(106) 아래로 하우징(102)에 형성된다. 그러나, 단자(104)는 측면(114)에서 하우징(102)에 형성된 오버행(overhang) 또는 절개부 없이 대향 측에서 하우징으로부터 멀리 돌출한다. 따라서, 하우징(102)은 도시된 예에서 비대칭 형상을 가진다. 대칭 형상을 포함하는 다른 기하학적 형상 및 기하학적 구조가 다른 실시예에서 가능하다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 불꽃 차단 모듈(100)의 종 방향 측면(116, 118)은 각각 그 위에 노출된 각각의 전기 커넥터(124, 126)를 포함한다. 도시된 예에서, 커넥터(124)는 암형 커넥터이며 커넥터(126)는 수형 커넥터이다. 예시된 예에서의 커넥터(124,126)는 일반적으로 서로 대향하고 불꽃 차단 모듈(100)의 대향 측면(116,118)에 대해 동일한 위치에서 서로 직선이 된다. 즉, 커넥터(124, 126)는 하우징(102)의 각각의 측면(108, 114)과 동일한 높이와 간격으로 위치된다. 그 때문에, 정렬된 불꽃 차단 모듈(100)은 플러그와 소켓 유형의 맞물림을 사용하여 제 1 불꽃 차단 모듈(100) 상의 수형 커넥터(126) 및 제 2 불꽃 차단 모듈(100) 상의 암형 커넥터(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
2 개의 인접한 불꽃 차단 모듈(100)의 각각의 전기 커넥터(124, 126)가 후술되는 예시적인 시스템에서와 같이 결합되고 정합될 때, 불꽃 차단 모듈(100)의 전기 상호 연결은 후술되는 제어 및 조정의 목적으로 불꽃 회로 보호 시스템에 설정된다. 예시적인 암형 및 수형 커넥터(126, 124)가 불꽃 차단 모듈(100)의 예시적인 위치에 도시되고 또한, 두 갈래의 수형 커넥터(126) 및 두 개의 구멍을 갖는 암형 커넥터(124)가 제공되지만, 다른 실시예에서 하우징(102) 상의 동일한 위치 또는 상이한 위치와 무관하게, 다른 유형의 수형 커넥터 및 암형 커넥터(126, 124)가 다른 실시예에서 사용될 수 있다.
각각의 불꽃 차단 모듈(100)의 전기 커넥터(124, 126)는 제 1 수형 분기부 및 제 1 정합 구멍을 통해 모듈 하우징(102) 내측의 불꽃 차단 요소(128)(도 5)에 전기적으로 연결된다. 불꽃 차단 요소(128)는 공지된 방식으로 단자(104, 106)들 사이의 전도성 회로 경로를 개방 또는 차단하기 위해서 공지된 방식으로 모듈(100) 내측의 저장된 에너지를 방출하도록 후술되는 방식으로 제어 회로에 의해 활성화될 수 있다. 일반적으로, 당업계에 공지된 임의의 공지된 유형의 불꽃 요소(128) 및 관련 유형의 에너지 저장 요소(예를 들어, 화학적, 전기적, 기계적)가 불꽃 차단 모듈(100) 내측에서 사용될 수 있다.
전원 및 전자 제어 회로(130)(도 5)가 불꽃 차단 모듈(100)에 또한 포함될 수 있다. 트리거 명령(trigger command)이 커넥터(124, 126) 중 하나를 통해 제어 회로(130)에 의해 수신될 때, 모듈(100)의 단자(104, 106)를 차례로 개방 또는 차단시키는 불꽃 요소(128)는 전원에 의해 활성화되어 에너지가 방출되게 한다.
모듈(100)의 제어 회로는 프로세서 및 메모리 저장장치를 포함하는 프로세서 기반 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있으며, 저장장치에는 설명된 바와 같이 만족스럽게 작동하는데 필요한 다른 데이터 및 정보뿐만 아니라, 실행 가능한 지시, 명령 및 제어 알고리즘이 저장된다. 프로세서 기반 장치의 메모리는 이에 한정되지 않지만 플래시 메모리(FLASH), 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(RAM), 및 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM)를 포함하는, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 RAM 메모리와 함께 사용되는 다른 형태의 메모리일 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "프로세서 기반" 마이크로컨트롤러는 도시된 바와 같이 프로세서 또는 마이크로프로세서를 포함하는 제어기 장치뿐만 아니라, 마이크로컴퓨터, 프로 가능한 논리 제어기, RISC(축소 명령 집합: reduced instruction set) 회로, 주문형 집적 회로(ASIC)와 다른 프로그램 가능한 회로, 논리 회로, 이들의 균등물, 및 본 명세서에서 설명되는 기능을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서와 같은 다른 균등한 요소를 지칭해야 한다. 위에 열거된 프로세서 기반 장치는 단지 예시적인 것이므로, 어떤 식으로든 용어 "프로세서 기반"의 정의 및/또는 의미를 제한하려는 의도가 아니다.
고려된 실시예에서 제어 회로(130)에 대한 전원은 라인 전압(불꽃 회로 보호 모듈(100)로 보호되는 회로와 별도로 공급되거나 그로부터 유도됨), 절연된 전원일 수 있거나 하나 이상의 전력 회수 저장장치를 사용할 수 있다. 고려된 실시예에서의 잠재적 전원 및 저장장치는 또한, AC 라인 전압, 정류된 AC 라인 전압, 전압 조절기, 전압 강하 어크로스 제너 다이오드(voltage drops across Zener diodes), 전압 강하 어크로스 전력 커패시터 또는 수퍼커패시터 및/또는 배터리 전원 또는 배터리 뱅크(battery bank)를 제한하는 전력 저항기의 사용을 포함한다. 태양 에너지 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지원도 또한 사용될 수 있다.
후술되는 목적을 위해 각각의 불꽃 차단 모듈(100)의 커넥터(124, 126)를 통해 하우징(102) 내에 관통 전기 연결(pass through electrical connection)이 또한 설정된다. 따라서, 다수의 불꽃 차단 모듈(100)은 제공된 커넥터(124, 126)를 통해 데이지 체인 배열(daisy chain arrangement)로 서로 전기 연결될 수 있으며, 커넥터(126 및 124) 내의 제 2 분기부 및 제 2 구멍 통해 연결된 모든 불꽃 차단 모듈(100)을 확인하고 고려하기 위해서 연결된 일련의 불꽃 차단 모듈(100)을 통해 연속성 검사가 이루어질 수 있다. 활성화 신호는 독립적인 방식으로 각각의 모듈(100)의 불꽃 차단 요소(128)를 개별적으로 활성화하거나 원하는 대로 연결된 모듈(100)의 각각의 불꽃 차단 요소(128)를 동시에 활성화하기 위해서 후술되는 제어 모듈로부터 커넥터(124, 126)를 통해 송신될 수 있다.
도 3은 불꽃 회로 보호 장치 모듈(들)(100)(도 1 및 2)과 함께 사용하기 위한 모듈식 불꽃 제어 모듈(140)의 예시적인 실시예의 사시도이다.
불꽃 제어 모듈(140)은 일반적으로, 비전도성 하우징(142) 및 비전도성 하우징(142)의 대향 측면에서 연장되어 그로부터 노출되는 제 1 및 제 2 단자(144, 146)를 포함한다. 단자(144, 146)는 외부 회로에 관한 연결 구조를 제공하며, 도시된 예에서 단자(144, 146)는 예를 들어, 배전 블록의 단자 스터드에 대한 연결 또는 다른 전도체에 대한 볼트 연결을 제공할 수 있는 장착 구멍을 포함하는 평탄한 단자이다. 단자(144, 146)는 전술한 불꽃 차단 모듈(100)의 단자(104, 106)와 유사하다. 당업계에 공지된 다른 유형의 단자가 다른 대체 실시예에서 대신에 유사하게 사용될 수 있으며, 불꽃 제어 모듈(140)의 단자 구조는 모든 실시예에서 불꽃 차단 모듈(들)(100)의 단자 구조와 동일할 필요는 없다. 또한, 다른 실시예에서, 도시된 예에서와 동일한 유형 대신에, 단자(144, 146)는 서로에 대해 상이한 유형일 수 있다. 이에 한정되지 않지만 단자(144, 146)가 하우징(142)의 동일한 측면으로부터 연장하는 실시예를 포함하는 다른 실시예에서, 단자(144, 146)는 모듈(140)의 하우징(142) 내의 다른 위치로부터 돌출되거나 그에 의해 노출될 수 있다는 것이 또한 이해된다.
도시된 예에서, 불꽃 제어 모듈(140)의 하우징(142)은 최상부 면 또는 표면(148), 최상부 표면(148)에 대향하는 바닥 면 또는 표면(150), 측 방향 측면 또는 표면(152, 154) 및 종 방향 측면 또는 표면(156, 158)에 의해 한정되는 일반적으로 직사각형 형상의 외부 프로파일을 가진다. 불꽃 차단 모듈(100)의 하우징(102)과는 달리, 점화 제어 모듈(140)의 하우징(142)은 도시된 예에서 대칭 형상을 가진다. 제어 모듈 하우징(142)의 측면(156, 158)은 거의 동일한 길이의 에지를 갖는 일반적으로 정사각형 측면인 반면에, 불꽃 차단 모듈 하우징(102)의 측면(116, 118)은 실질적으로 상이한 길이의 측면 에지를 포함한다. 제어 모듈(140)의 비대칭 형상을 포함하는 다른 기하학적 형상 및 기하학적 구조가 다른 실시예에서 가능하다. 불꽃 제어 모듈(140)의 형상 및 프로파일은 형상 및 비율 모두에서 불꽃 회로 보호 모듈(100)(도 1 및 도 2)과 시각적으로 상이하여 두 개의 불꽃 모듈(100, 140)이 사용시 쉽게 식별되고 구별될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 유리하게, 2 개의 모듈(100, 140)은 후술되는 것과 같은 시스템에 모듈을 조립하는 데 있어서 서로 쉽게 오인될 수 없다.
불꽃 제어 모듈(140)은 하우징(142)의 측 방향 측면(156, 158) 중 하나에 2 개의 구멍을 갖는 암형 커넥터(124) 형태의 전기 커넥터를 포함한다. 커넥터(124)는 불꽃 차단 모듈(100)의 대응 커넥터(124)와 동일한 높이에 위치된다. 커넥터(124)를 사용하여, 제어 모듈(140)은 모듈(100)의 커넥터(126)를 통해 불꽃 회로 보호 모듈(100)과 나란히 정렬되고 연결되어 추가로 후술되는 바와 같이 불꽃 회로 보호 시스템을 구성할 수 있다. 그러나, 제어 모듈(140)은 도시된 실시예에서 암형 커넥터(124) 대신에 수형 커넥터(126)를 대안으로 포함할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에서, 제어 모듈(140)은 그의 대향 측면에 수형 및 암형 커넥터를 포함할 수 있으며, 그 중 어느 하나는 불꽃 회로 보호 모듈(100) 중 하나에 연결될 수 있다.
제어 모듈(140)은 와이어 또는 케이블(170)을 통해 원격 장치(160)와 통신하는 프로세서 기반 장치일 수 있다. 원격 장치(160)는 신호를 제어 모듈(140)에 입력할 수 있거나 제어 모듈(140)로부터의 출력 신호에 응답할 수 있다. 제어 모듈(140)은 프로세서 및 메모리 저장장치를 포함하는 프로세서 기반 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있으며, 저장장치에는 설명된 바와 같이 만족스럽게 작동하는데 필요한 다른 데이터 및 정보뿐만 아니라, 실행 가능한 지시, 명령 및 제어 알고리즘이 저장된다. 프로세서 기반 장치의 메모리는 이에 한정되지 않지만 플래시 메모리(FLASH), 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(RAM), 및 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM)를 포함하는, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 RAM 메모리와 함께 사용되는 다른 형태의 메모리일 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "프로세서 기반" 마이크로컨트롤러는 도시된 바와 같이 프로세서 또는 마이크로프로세서를 포함하는 제어기 장치뿐만 아니라, 마이크로컴퓨터, 프로 가능한 논리 제어기, RISC(축소 명령 집합: reduced instruction set) 회로, 주문형 집적 회로(ASIC)와 다른 프로그램 가능한 회로, 논리 회로, 이들의 균등물, 및 본 명세서에서 설명되는 기능을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서와 같은 다른 균등한 요소를 지칭해야 한다. 위에 열거된 프로세서 기반 장치는 단지 예시적인 것이므로, 어떤 식으로든 용어 "프로세서 기반"의 정의 및/또는 의미를 제한하려는 의도가 아니다.
원격 장치(160)는 일 실시예에서 하나 이상의 불꽃 회로 보호 모듈(100)에 연결된 회로에서 전기적 고장 상태(예를 들어, 전기 과전류 상태)를 공지된 방식으로 검출하는 감시 시스템일 수 있다. 감시 시스템은 그러한 시나리오에서 전압 센서, 전류 센서 또는 전기 고장 검출을 검출하기 위한 다른 센서와 통신하는 별도로 제공된 프로세서 기반 장치일 수 있다. 고장 상태를 검출하기 위한 다른 가능한 센서는 열 센서, 진동 센서, 압력 센서, 음향 센서, 유체 센서 및 광 센서를 포함할 수 있다. 위의 것과 같은 하나 이상의 센서로부터의 신호 입력이 수신되어 미리 결정된 트리거 명령 설정 지점 또는 임계값과 감시 시스템에 의해 비교됨으로써 불꽃 회로 보호 모듈(100)을 활성화할 지의 여부를 결정할 수 있다. 센서로부터의 입력이 적용 가능한 임계값 미만에 있으면 고장 상태가 존재하는 것으로 결정되지 않으며 신호 입력이 계속 감시될 것이다. 다른 한편으로, 센서로부터의 입력이 적용 가능한 임계값에 도달하거나 초과하면, 전기 고장 상태가 존재하는 것으로 결정되며 트리거 명령이 감시 시스템(160)으로부터 케이블(170)을 통해 제어 모듈(140)로 송신될 수 있다. 제어 모듈(140)은 다음에, 영향을 받은 불꽃 회로 보호 모듈(들)(100)에 트리거 신호를 전달할 수 있다.
고려되는 다른 실시예에서, 트리거 설정 지점 값에 관한 감지된 값의 비교(들)는 원격 장치(160)로부터의 지원 데이터에 기초하거나 다른 대안으로 그 자체의 감지 또는 감시 능력에 기초하여 제어 모듈(140)에 의해 자체적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 불꽃 제어 모듈(140)은 회로 내의 다른 요소(예를 들어, 퓨즈(208)(도 4 및 도 5)와 같은 하나 이상의 전기 퓨즈)를 통해 감지된 전기 상태를 감시할 수 있고, 감시된 상태에 기초하여 미리 결정된 트리거 설정 지점과 비교를 수행하고 필요할 때 트리거 명령을 발행한다. 전기 고장 상태를 검출하기 위해 전압 및 전류 감지 회로를 사용하여 퓨즈 전반의 회로 상태를 감시하는 다양한 상이한 기술이 공지되어 있고 불꽃 제어 모듈(140)에 의해 사용될 수 있다.
일단 전기 고장 상태가 제어 모듈(140) 자체에 의해서든 또는 원격 장치(160)에 의해서든 전술한 바와 같이 결정되면, 제어 및 작동 모듈(140)은 하나 이상의 불꽃 회로 보호 모듈(100)로 활성화 신호를 송신하여 불꽃 회로 보호 모듈(들)(100)을 통한 차단이 실행되어 부하 측 상의 연결된 회로를 보호할 수 있다. 통지 신호 또는 메시지가 불꽃 제어 모듈(140)로부터 원격 장치(160)로 송신될 수 있어서, 이에 한정되지 않지만 활성화되고 개방된 불꽃 차단 모듈을 교체함으로써 회로가 복구될 수 있도록 책임자에게 통지 또는 경보를 발생시키는 것을 포함한 더 적절한 조치가 불꽃 차단에 응답하여 취해질 수 있다.
요약하면 그리고 위의 사항을 감안하면, 고려된 실시예에서 전기 고장 검출 및 결정은 원격 장치(160)에 의해 외부에서 착수될 수 있거나, 다른 장치 또는 시스템에 의해 착수되고 원격 장치(160)에 의해 제어 모듈(140)로 전달될 수 있거나, 제어 모듈(140) 자체에 의해 검출되고 결정될 수 있거나, 몇몇 경우에 트리거 명령 신호가 또한 수동으로 발생되거나 전력 시스템과 관련된 다른 시스템 또는 장비에 의해 프로그래밍될 수 있다. 그 때문에, 제어 모듈(140)은 고장 상태가 불꽃 차단 모듈(100)에 실제로 존재할 수 있는 지의 여부에 무관하게 사전 행동 방식으로 사람 또는 다른 장비에 의해 취해진 조치에 응답할 수 있다.
제어 모듈(140)과 외부 장치(160) 사이의 통신을 용이하게 하기 위해서, 고려된 실시예에서 와이어 또는 케이블(170)은 원격 장치(160) 및/또는 제어 모듈(140)의 제어 전자기기를 지지하는 접지 전도체를 포함할 수 있다. 케이블(170)은 또한, 제어 모듈(140)로의 명령 신호 및 데이터의 통신을 위한 입력 신호 전도체뿐만 아니라, 케이블(170) 내의 동일한 신호 와이어 또는 추가 신호 와이어 상의 테스트 및 진단 신호를 포함할 수 있다. 트리거 명령 신호가 케이블(170)을 통해 제어 모듈(140)에 의해 수신될 때, 제어 모듈(140)은 제어 모듈(140)의 커넥터(124)를 통해 하나 이상의 연결된 불꽃 회로 보호 모듈(100)로 트리거 명령 신호를 출력할 수 있다. 그 때문에, 단일 제어 모듈(140)은 복수의 불꽃 회로 보호 모듈(100)을 조정하고 제어할 뿐만 아니라 원격 장치(160)와 통신할 수 있다.
고려된 실시예에서 제어 모듈(140)은 라인 전압(불꽃 회로 보호 모듈(100)로 보호된 회로와 별도로 공급되거나 그로부터 유도됨), 절연된 전원, 또는 공지된 전력 회수 기술의 사용에 의해 전력이 공급될 수 있다. 고려된 실시예에서의 잠재적 전원 및 저장장치는 또한, AC 라인 전압, 정류된 AC 라인 전압, 전압 조절기, 전압 강하 어크로스 제너 다이오드, 전압 강하 어크로스 전력 커패시터 또는 수퍼커패시터 및/또는 배터리 전원 또는 배터리 뱅크를 제한하는 전력 저항기의 사용을 포함한다. 태양 에너지 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지원이 또한 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템(200)의 예시적인 제 1 실시예의 사시도이며, 도 5는 시스템(200)의 블록도이다. 도시된 바와 같은 시스템(200)은 하나의 불꽃 차단 모듈(100) 및 하나의 불꽃 제어 모듈(140)을 포함한다. 모듈(100 및 140)은 나란히 위치되고 플러그-인 연결에 의해 모듈(140)의 각각의 암형 커넥터(124)(도 3) 및 모듈(100)의 수형 커넥터(126)(도 2)에 의해 기계적 및 전기적으로 상호 연결된다. 버스 바(204, 206)는 볼트 연결을 통해 모듈(100)의 단자(106, 104)에 그리고 모듈의 단자(144, 146)에 연결되며, 버스 바(204, 206)는 차례로 유사한 방식으로 외부 회로에 연결될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 버스 바(204)는 라인 측 또는 전원 회로(180)에 연결될 수 있으며, 버스 바(206)는 부하 측 회로(190)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 버스 바 이외의 단자가 단자 스크류 커넥터, 납땜 연결, 경납땜 연결 또는 공지된 패스너 등을 사용하는 당업계에 공지된 다른 연결 기술을 포함하는 그러한 연결을 수행하는데 사용될 수 있다.
시스템(200)은 또한, 불꽃 회로 보호 모듈(100)이 활성화되어 단자(104, 106)들 사이의 전기 연결을 차단하거나 개방할 때 아크 소멸 목적을 위한 고전압, 저암페어 퓨즈(208)를 포함한다. 퓨즈(208)는 모듈(100, 140)에 대해 도시된 것과 유사한 단자 요소를 통해 버스 바(204, 206)에 연결된다. 퓨즈(208)는 불꽃 회로 보호 모듈(100)에 전기적으로 병렬로 전류 경로를 설정한다. 불꽃 회로 보호 모듈(100)의 단자(104, 106)들 사이의 회로 경로가 개방될 때, 전류는 퓨즈(208)를 통해 전환된다. 퓨즈(208)는 내부의 가용성 요소가 개방되면서 퓨즈(208) 내측에서의 전기 아크 전위를 소산시키기 위해 아크 소화 매체 또는 다른 아크 소멸 특징을 포함한다. 이러한 배열에 의해, 불꽃 회로 보호 모듈(100)은 그 자체로 아크 완화 특징을 포함할 필요가 없다.
정상 작동시, 전기 고장 상태가 존재하지 않을 때, 불꽃 회로 보호 모듈(100)은 그의 단자(104, 106)들 사이에 저저항 회로 경로를 제공한다. 그러나, 퓨즈(208)는 비교적 높은 전기 저항을 나타내며, 그 때문에 정상 상태에서 매우 적은 전류가 퓨즈를 통해 흐를 것이다. 대신에, 정상 상태의 거의 모든 전류가 불꽃 회로 보호 모듈(100)을 통해 흐를 것이다. 보호될 회로 및 그의 전기 아크 전위에 따라서, 퓨즈(208)는 몇몇 경우에 선택적으로 고려될 수 있고 시스템(200)에서 생략될 수 있다.
하우징 기저부(210) 및 하우징 커버(212)는 도시된 바와 같이 상호 연결될 때 시스템(200)의 구성요소를 보호하기 위해 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 기저부(210)는 모듈(100, 140) 및 아크 완화 퓨즈(208)를 수용하는 크기 및 치수의 리셉터클을 한정한다. 도시된 예에서 커버(212)는 케이블(170)이 관통할 수 있는 구멍을 포함한다. 커버(212)는 몇몇 실시예에서 투명할 수 있다. 다른 실시예에서, 커버(212)는 검사를 위해 커버(212)를 개방할 필요 없이 포함된 차단 모듈(100)의 유형을 사람에게 전달하기 위해 컬러 코딩될 수 있다. 예시적인 하우징이 도시되고 설명되었지만, 하우징의 다른 변형이 가능하고 원하는 대로 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 하우징은 선택적으로 고려될 수 있고 시스템(200)에서 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템(250)의 예시적인 제 2 실시예의 사시도이다. 시스템(250)은 3 개의 불꽃 차단 모듈(100), 제어 모듈(140), 및 선택적 아크 완화 퓨즈(208)를 포함한다. 시스템(250)은 시스템(200)의 버스 바(204, 206)보다 더 크지만 다른 것은 유사한 버스 바(bus bar) 단자(254, 256)를 포함한다.
3 개의 불꽃 차단 모듈(100)은 전술한 각각의 커넥터(124, 126)를 통해 서로에 그리고 모듈(140)에 전기적으로 연결된다. 3 개의 불꽃 차단 모듈(100)은 버스 바아 단자(254, 256)들 사이에서 병렬로 서로 전기적으로 연결되어, 불꽃 차단 모듈(100)들 중 임의의 개별적인 하나의 모듈이 취급할 수 있는 것보다 버스 바 단자(254, 256)들 사이로 흐르는 더 많은 양의 전류를 집합적으로 수용할 수 있다. 시스템(200)(도 4)과 비교하여, 시스템(250)은 그에 따라 더 큰 전류 입력으로 작동하여 시스템(250)에 대한 더 높은 암페어 등급을 달성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 자체적으로 또는 케이블(170)로부터의 입력 신호에 응답하여, 불꽃 제어 모듈(140)은 불꽃 차단 모듈(100)을 독립적으로 또는 집단으로 활성화시킬 수 있다. 3 개의 불꽃 차단 모듈(100)이 도시되지만, 더 많거나 적은 수의 불꽃 차단 모듈(100)이 추가 실시예 및/또는 대체 실시예에서 제공될 수 있다. 시스템(250)은 또한 시스템(200)의 하우징 기저부(210, 212)보다 더 크지만 다른 것은 유사한 하우징 기저부(260) 및 커버(262)를 포함하는 것으로 도시된다.
도 7은 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템(300)의 예시적인 제 3 실시예의 사시도이다.
시스템(300)은 4 개의 불꽃 차단 모듈(100) 및 케이블(170)을 통해 불꽃 차단 모듈(100)과 통신하는 제어 모듈(140)을 포함한다. 그 때문에, 제어 모듈(140)은 불꽃 차단 모듈(100)로부터 일정 거리에 위치될 수 있다. 케이블(170)에는 케이블(170)을 한 단부에서 불꽃 차단 모듈(100)에 그리고 다른 단부에서 불꽃 차단 모듈(140)에 플러그 접속하기 위한 대응 커넥터(124, 126)가 제공될 수 있다. 제어 모듈(140)은 다른 케이블(170)을 통해 원격 장치(160)와 통신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 원격 장치(160)는 마찬가지로 제어 모듈(140)을 사용하지 않고 불꽃 차단 모듈(100)에 직접 연결될 수 있다.
시스템(300)은 또한, 이전에 설명된 것과 동일한 이유로 선택적인 아크 완화 퓨즈(208)를 포함한다. 시스템(300)은 시스템(250)의 버스 바 단자(254, 256)보다 크지만 다른 것은 유사한 버스 바 단자(304, 306)를 포함한다.
4 개의 불꽃 차단 모듈(100)은 전술한 각각의 커넥터(124, 126)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 4 개의 불꽃 차단 모듈(100)은 버스 바 단자(304, 306)들 사이에서 병렬로 서로 전기적으로 연결되어 불꽃 차단 모듈(100)들 중 임의의 개별적인 하나의 모듈이 취급할 수 있는 것보다 버스 바(304, 306)들 사이로 흐르는 더 많은 양의 전류를 집합적으로 수용할 수 있다. 시스템(250)(도 6)과 비교하여, 시스템(300)은 그에 따라 더 큰 전류 입력으로 작동하여 시스템(300)에 대한 더 높은 암페어 등급을 달성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 불꽃 제어 모듈(140) 및/또는 원격 장치(160)는 불꽃 차단 모듈(100) 내의 차단 요소(128)를 독립적으로 또는 집단으로 활성화시킬 수 있다. 4 개의 불꽃 차단 모듈(100)이 도 7에 도시되지만, 더 많거나 적은 수의 불꽃 차단 모듈(100)이 추가 실시예 및/또는 대체 실시예에서 제공될 수 있다. 시스템(300)은 또한 시스템(200)의 하우징 기저부(210, 212)보다 더 크지만 다른 것은 유사한 하우징 기저부(360) 및 커버(362)를 포함하는 것으로 도시된다.
도 8은 6 개의 불꽃 차단 모듈(100)을 포함하는 본 발명에 따른 점화 회로 보호 시스템(400)의 예시적인 제 4 실시예 및 케이블(170)을 통해 불꽃 차단 모듈(100)과 통신하는 불꽃 제어 모듈(402)의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
6 개의 불꽃 차단 모듈(100)은 버스 바 단자(404, 406)들 사이에 3 쌍의 직렬 연결된 모듈(100)에 연결되는 것으로 도시된다. 이러한 배열은 시스템(400)이 더 높은 전압에서 작동하고/하거나 시스템 리던던시(system redundancy) 및 개선된 신뢰성을 제공하게 한다.
시스템(400) 내의 각각의 모듈(100)의 커넥터(124, 126)는 직렬 연결된 모듈(100)의 각각의 쌍에서 인접한 모듈의 커넥터(124, 126)와 정합된다. 그 때문에, 도 8의 좌측의 3 개의 모듈(100)은 모듈 커넥터(124, 126)를 통해 서로 연결되며, 따라서 우측에 3 개의 모듈(100)이 있다. 3 개의 연결된 모듈(100)의 각 그룹은 도 9에 도시된 바와 같이, 전술한 모듈(140)에서와 같이 하나의 커넥터(124) 대신에 2 개의 커넥터(124)를 포함하는 제어 모듈(402)에 추가로 연결된다. 모듈(402)은 도 4에 도시된 2 개의 그룹의 모듈(100)에 도달하기 위해서 모듈(140)보다 비례적으로 더 크다. 모듈(402)은 원할 때 불꽃 차단 모듈(100) 내의 차단 요소(128)를 활성화시키기 위해 트리거 명령 신호를 출력하도록 사용되는 모듈(140)과 기능적으로 유사하다. 제어 모듈(402) 내의 2 개의 커넥터(124)는 시스템(400) 내의 3 개의 연결된 모듈(100)의 각각의 그룹에 하나씩 이중 출력을 제공한다.
전술한 모듈(140)과 마찬가지로, 제어 모듈(402)은 자체적으로 또는 케이블(170)로부터의 입력 신호에 응답하여, 불꽃 차단 모듈(100)을 독립적으로 또는 집단적으로 활성화할 수 있다. 3 개의 불꽃 차단 모듈(100)이 각각의 그룹으로 도시되지만, 더 많거나 더 적은 수의 불꽃 차단 모듈(100)이 추가 및/또는 대체 실시예에서 제공될 수 있다. 이전의 시스템에서 전술한 것과 유사한 하우징 기저부 및 커버가 원하는 대로 시스템(400)에서 선택적으로 사용될 수 있다.
시스템(400)은 또한, 전술한 시스템(200, 250, 300)의 퓨즈(208)보다 더 크고 더 높은 전압하에서 작동하지만 그 이외에는 동일한 목적을 제공하는 선택적인 아크 완화 퓨즈(410)를 포함한다. 시스템(400)은 시스템(200)의 버스 바(204, 206)보다 크지만 그 이외에는 유사한 버스 바 단자(404, 406)들 포함한다.
도 10은 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템(500)의 예시적인 제 5 실시예에 대한 사시도이다.
시스템(500)은 시스템(400)에서와 같이 3 개의 연결된 그룹으로 직렬 연결된 차단 모듈(100)을 포함한다. 시스템(400)의 이중 출력 제어 모듈(402)을 사용하는 대신에, 시스템(500)은 커넥터(124, 126)를 통해 모듈 그룹 중 하나에 연결된 제어 모듈(140) 및 연결된 두 그룹의 모듈(100)을 제어 목적을 위해 서로 직렬로 연결하는 점퍼(jumper) 요소(502)를 사용한다. 고려된 실시예에서의 점퍼 요소(502)는 도시된 바와 같이 모듈(100)의 직렬 연결을 용이하게 하기 위해 커넥터(124 또는 126) 세트를 포함한다.
자체적으로 또는 케이블(170)로부터의 입력 신호에 응답하여 제어 모듈(140)은 불꽃 차단 모듈(100)을 독립적으로 또는 집단적으로서 활성화할 수 있다. 3 개의 불꽃 차단 모듈(100)이 각각의 그룹으로 도시되지만, 더 많거나 더 적은 수의 불꽃 차단 모듈(100)이 추가 및/또는 대체 실시예에서 제공될 수 있다.
시스템(500)은 또한, 선택적인 아크 완화 퓨즈(410)를 포함한다. 시스템(500)은 시스템(200)의 버스 바아(204, 206)보다 더 크지만 그 이외에는 유사한 버스 바 단자(504, 506)를 포함한다. 이전의 시스템에서 전술한 것과 유사한 하우징 기저부 및 커버가 원하는 대로 시스템(500)에서 선택적으로 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 불꽃 회로 보호 시스템(600)의 예시적인 제 6 실시예의 사시도이다.
시스템(600)은 제어 모듈(140) 및 커넥터(124, 126)에 의해 서로 상호 연결된 3 개의 불꽃 차단 모듈(100)을 포함한다. 전체 전압 및 암페어 제한기(608)는 버스 바 단자(604, 606)들 사이의 각각의 차단 모듈(100)과 직렬로 연결된다. 제한기(608)는 전기 고장 상태에서 제어 모듈(140)에 대한 기계적 백업을 제공하는 전류 제한 퓨즈일 수 있고/있거나 선택적인 아크 제한 퓨즈(410)와 함께 아크 완화에 도움을 준다. 그러나 다른 유형의 전류 제한기가 공지되어 있고 유사한 목적으로 사용될 수 있다. 접점 브릿지(610)는 또한 제어 모듈(140)을 버스 바(604)에 연결하는 것으로 도시된다. 이전의 시스템에서 전술된 것과 유사한 하우징 기저부 및 커버가 원하는 대로 시스템(600)에서 선택적으로 사용될 수 있다.
불꽃 회로 보호 시스템의 또 다른 변형예는 차단 모듈을 가감함으로써 그리고 이들과 설명된 다른 요소와의 상호 연결을 변화시킴으로써 쉽게 조립될 수 있다는 것이 이제 자명해질 것이다. 이제까지 모듈(100, 140 및 402)을 설명하였으므로, 당업자는 추가 설명 없이도 제어를 구현하는 제어 회로를 구성할 수 있다. 제어기의 임의의 프로그래밍은 당업자의 범주 내에 있는 것으로 믿어지는, 바람직한 효과를 제공하는 적절한 알고리즘 등을 사용하여 달성될 수 있다.
기존의 불꽃 회로 보호 장치 및 시스템과 관련하여, 불꽃 회로 차단 모듈, 불꽃 제어 모듈 및 이를 포함한 구성 가능한 시스템은 적어도 다음 측면에서 불꽃 차단 특징의 바람직함 및 확대 사용을 용이하게 한다.
본 발명의 구성 가능한 불꽃 회로 보호 시스템은 상이한 유형의 퓨즈 플랫폼에서 현재 사용되고 있는 아크플래시 감소 유지 시스템(Arcflash Reduction Maintenance Systems: ARMS)에서 불꽃 차단 특징의 사용을 용이하게 하지만 종래의 불꽃 차단 장치와 쉽게 호환되지 않는다.
위의 예에 한정되지는 않지만, 본 발명의 다양한 상이한 불꽃 회로 보호 시스템은 적은 수의 표준 모듈식 장치 및 모듈식 구성요소를 갖는 많은 용례에 쉽게 구성 가능하다. 주문제작 및 관련 비용과 어려움 없이 특정 용례에 관한 다양한 상이한 요구를 만족시키는 아주 다양한 상이한 시스템이 조립될 수 있다. 모듈식 구성요소를 갖는 본 발명의 구성 가능한 불꽃 회로 보호 시스템은 상이한 용례에 대한 새로운 불꽃 차단 특징을 개발할 필요성을 제거하지는 못하더라도 감소시킨다.
본 발명의 모듈식 불꽃 구성요소는 불꽃 차단 특징을 제공하는 비용을 감소시키는 유리한 규모의 경제를 제공할 뿐만 아니라, 상이한 요구를 제시하는 아주 다양한 상이한 용례에 대한 전 영역의 시스템을 제공하는데 필요한 부품의 목록을 간단화한다.
본 발명의 제안된 시스템에서 불꽃 차단 특징의 사용은 유리하게, 가용성 용례에 대한 낮은 저항으로 작동 가능한 회로 보호 시스템을 용이하게 한다. 결과적으로, 본 발명의 시스템은 가용성 용례에 대한 낮은 와트 손실, 저온 작동 및 개선된 사이클/피로 수명으로 작동 가능하다.
본 발명의 제안된 불꽃 회로 보호 시스템은 다상(multi-phase) 전력 시스템의 다상의 관리 및 조정을 용이하게 하고 다상 전력 시스템에서 바람직하지 않은 단상 차단 이벤트(event)를 제거한다.
본 발명의 불꽃 작동의 내장된 제어 기능은 달리 개별적으로 설치되고 독립적인 불꽃 회로 보호 장치의 설치 비용 및 복잡성을 감소시키는 쉽고 편리한 상호 연결 능력을 제공한다. 불꽃 작동의 제어 기능은 제안된 구성 가능한 불꽃 보호 시스템과 다른 시스템(예를 들어, 일 예로서 아크 감지 시스템)의 연결 및 네트워킹의 용이성을 제공한다. 불꽃 보호 시스템의 제어 기능의 원격 작동은 단일 제어 모듈에의 다중 모듈식 불꽃 보호 장치의 상호 연결에 의해 마찬가지로 용이해진다.
본 발명의 개념의 이점 및 장점은 이제, 개시된 예시적인 실시예와 관련하여 충분히 예시되었다고 믿어진다.
적어도 하나의 불꽃 차단 모듈을 포함하는 모듈식 불꽃 회로 보호 시스템이 개시되었다. 적어도 하나의 불꽃 차단 모듈은 대향 측 표면, 대향 측 표면 중 하나에 있는 제 1 전기 커넥터, 대향 측 표면 중 다른 하나에 있는 제 2 전기 커넥터, 비전도성 하우징 내측에 있고 제 1 및 제 2 전기 커넥터 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 불꽃 차단 요소, 및 외부 회로에 접속하기 위해 하우징에 커플링된 제 1 및 제 2 단자를 포함한다.
선택적으로, 제 1 전기 커넥터는 수형 커넥터일 수 있으며, 제 2 전기 커넥터는 암형 커넥터일 수 있다. 제 1 전기 커넥터로부터 제 2 전기 커넥터로 하우징 내에 관통 전기 연결이 설정될 수 있다. 불꽃 요소는 화학 에너지, 전기 에너지 또는 기계적 에너지 중 하나를 방출하여 제 1 및 제 2 단자를 차단하도록 구성될 수 있다. 비전도성 하우징은 비대칭일 수 있다. 적어도 하나의 불꽃 차단 모듈은 제 1 전기 커넥터 및 제 2 전기 커넥터 중 하나와 호환 가능한 적어도 하나의 전기 커넥터를 갖는 불꽃 제어 모듈과 조합될 수 있다.
모듈식 불꽃 제어 모듈을 포함하는 모듈식 불꽃 회로 보호 시스템의 실시예가 또한 개시되었다. 모듈식 불꽃 제어 모듈은 대향 측 표면, 대향 측 표면 중 하나의 적어도 하나에 있는 전기 커넥터, 비도전성 하우징 내측에 있고 적어도 하나의 전기 커넥터에 전기적으로 연결된 불꽃 제어 회로, 및 외부 회로에 연결하기 위해 하우징에 커플링되는 제 1 및 제 2 단자를 포함한다.
선택적으로, 적어도 하나의 전기 커넥터는 수형 커넥터 또는 암형 커넥터 중 하나일 수 있다. 시스템은 원격 장치와 통신하기 위한 케이블을 더 포함할 수 있다. 검출된 전기 고장 상태에 응답하여, 불꽃 제어 회로는 적어도 하나의 전기 커넥터를 통해 적어도 하나의 불꽃 차단 모듈에 트리거 명령 신호를 출력한다. 비전 도성 하우징은 대칭일 수 있다. 불꽃 제어 모듈은 적어도 하나의 전기 커넥터와 호환 가능한 전기 커넥터를 갖는 적어도 하나의 불꽃 차단 모듈과 조합될 수 있다. 대향 측 표면 중 하나에 있는 적어도 하나의 전기 커넥터는 대향 측 표면 중 동일한 하나에 있는 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터를 포함할 수 있다.
제 1 연결 단자, 제 2 연결 단자, 및 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 연결된 복수의 불꽃 모듈을 포함하는 불꽃 회로 보호 시스템이 또한 개시되었으며, 복수의 불꽃 모듈의 각각은 비전도성 하우징 및 서로에 불꽃 모듈을 플러그-인 연결하는 것을 용이하게 하는 전기 커넥터를 포함한다.
선택적으로, 복수의 불꽃 모듈은 적어도 하나의 불꽃 차단 모듈 및 불꽃 제어 모듈을 포함한다. 복수의 불꽃 모듈은 또한 불꽃 차단 요소를 각각 갖는 복수의 불꽃 차단 모듈을 포함할 수 있다. 복수의 불꽃 모듈은 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 복수의 불꽃 모듈은 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 직렬 연결된 불꽃 모듈을 포함할 수 있다. 불꽃 회로 보호 시스템은 또한, 복수의 불꽃 모듈에 병렬로 연결된 아크 완화 요소 또는 복수의 불꽃 모듈 중 적어도 몇몇에 직렬로 연결된 제한기 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 연결 단자 및 제 2 연결 단자 중 적어도 하나는 버스 바일 수 있다.
이러한 기재된 설명은 본 발명을 개시하기 위해 최상의 모드를 포함한 예를 사용하고, 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제작 및 사용하고 임의의 통합 방법을 수행하는 것을 포함한 본 발명의 실시를 당업자로 하여금 가능하게 한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 정해지고, 당업자에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소를 포함하거나 청구범위의 문자 그대로의 언어와 실질적으로 차이가 없는 동등한 구조적 요소를 포함하더라도 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 모듈식 불꽃 회로 보호 시스템으로서,
    제 1 불꽃 차단 모듈을 포함하며,
    상기 제 1 불꽃 차단 모듈은,
    서로 대향하는 제 1 측 표면 및 제 2 측 표면을 포함하는 비전도성 하우징,
    상기 제 1 측 표면 상에 있는 제 1 전기 커넥터로서, 상기 제 1 전기 커넥터는, 상기 제 1 측 표면 상에 상기 제 1 불꽃 차단 모듈에 인접한 제 2 불꽃 차단 모듈의 정합 전기 커넥터를 기계적 및 전기적으로 결합하기 위해 상기 제 1 측 표면 상에 위치되는, 상기 제 1 전기 커넥터,
    상기 제 2 측 표면 상에 있는 제 2 전기 커넥터로서, 상기 제 2 전기 커넥터는, 상기 제 2 측 표면 상에 상기 제 1 불꽃 차단 모듈에 인접한 제 3 불꽃 차단 모듈의 정합 전기 커넥터를 기계적 및 전기적으로 결합하기 위해 상기 제 2 측 표면 상에 위치되는, 상기 제 2 전기 커넥터,
    상기 비전도성 하우징 내측에 있고 상기 제 1 전기 커넥터 및 제 2 전기 커넥터 중 적어도 하나에 전기 연결되는 불꽃 차단 요소, 및
    외부 회로에 연결하기 위한 하우징에 커플링되는 제 1 및 제 2 단자를 포함하고,
    상기 제 2 불꽃 차단 모듈 또는 제 3 불꽃 차단 모듈 중 적어도 하나는, 검출된 전기 고장 상태에 응답하여 상기 제 1 전기 커넥터 또는 제 2 전기 커넥터를 통해 상기 불꽃 차단 요소에 트리거 명령(trigger command)을 전달하는 불꽃 제어 모듈인
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 커넥터는 수형 커넥터이며, 상기 제 2 전기 커넥터는 암형 커넥터인
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 불꽃 차단 모듈의 정합 전기 커넥터에 대한 관통 전기 연결을 설정하기 위해, 상기 제 1 전기 커넥터로부터 상기 제 1 불꽃 차단 요소를 통해 제 2 전기 커넥터로 상기 비전도성 하우징 내에 관통 전기 연결이 설정되는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 불꽃 차단 요소는 상기 제 1 및 제 2 단자를 서로로부터 차단하기 위해 화학적 에너지, 전기 에너지 또는 기계적 에너지 중 하나를 방출하는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비전도성 하우징은 비대칭인
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 불꽃 제어 모듈과 조합된
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  7. 모듈식 불꽃 회로 보호 시스템으로서,
    모듈식 불꽃 제어 모듈을 포함하며,
    상기 모듈식 불꽃 제어 모듈은,
    서로 대향하는 제 1 측 표면 및 제 2 측 표면을 포함하는 비전도성 하우징,
    상기 제 1 측 표면 또는 제 2 측 표면 상에 노출된 전기 커넥터,
    상기 비전도성 하우징 내측에 있고 상기 전기 커넥터에 전기적으로 연결되는 불꽃 제어 회로, 및
    외부 회로에 연결하기 위한 하우징에 커플링되는 제 1 및 제 2 단자를 포함하고,
    상기 전기 커넥터는, 불꽃 차단 요소를 포함하는 정합 불꽃 차단 모듈에 제공되는 정렬된 전기 커넥터를 기계적 및 전기적으로 결합하기 위해 위치되며;
    상기 정합 불꽃 차단 모듈은 상기 모듈식 불꽃 제어 모듈과 별도로 제공되지만 상기 모듈식 불꽃 제어 모듈에 인접하고, 상기 정렬된 전기 커넥터는 상기 모듈식 불꽃 제어 모듈의 전기 커넥터에 대한 플러그-인 제어 연결을 설정하며;
    상기 불꽃 제어 회로는, 상기 플러그-인 제어 연결을 통해, 상기 정합 불꽃 차단 모듈 내의 상기 불꽃 차단 요소를 활성화하는 트리거 명령을 전달하는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모듈식 불꽃 제어 모듈에 커플링되고 원격 장치와의 통신을 설정하는 케이블을 더 포함하는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 비전도성 하우징은 대칭인
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 모듈식 불꽃 제어 모듈의 제 1 및 제 2 측 표면 중 하나에 있는 상기 전기 커넥터는 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터를 포함하는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 정합 불꽃 차단 모듈과 조합된
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 불꽃 차단 모듈 또는 제 3 불꽃 차단 모듈은 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 병렬로 연결되는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 불꽃 차단 모듈에 병렬로 연결되는 아크 완화 요소, 또는 상기 제 1 불꽃 차단 모듈에 직렬로 연결되는 제한기 요소 중 적어도 하나를 더 포함하는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 불꽃 차단 모듈 및 제 2 불꽃 차단 모듈은 제 1 연결 단자와 제 2 연결 단자 사이에 직렬로 연결되는
    모듈식 불꽃 회로 보호 시스템.
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