KR20100137554A

KR20100137554A - 전기 소비기를 위한 콤팩트 개폐기

Info

Publication number: KR20100137554A
Application number: KR1020107024539A
Authority: KR
Inventors: 요제프 그라프; 노르베르트 미틀마이어; 루트비그 니에블러; 베른하르트 슈트라이히
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-12-30
Also published as: CN102017389A; CN102017389B; US8754597B2; EP2260572B1; KR101565318B1; BRPI0909844A2; BRPI0909844B1; WO2009121666A2; WO2009121666A3; EP2260572A2; US20110019327A1

Abstract

본 발명은 적어도 두 개의 드라이브들(30, 32), 및 공통 하우징에 내장되는 전력 공급부(16)를 포함하는 개폐기(10)에 관한 것이다. 상기 전력 공급부(16)는 외부 공급 전압에 의해서 공급될 수 있고 그리고 외부 소비기는 상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 연결될 수 있다. 상기 개폐기(10)는 특히 동일한 하우징 내에서 두 개의 드라이브들(30, 32)에 대한 내장 과부하 검출부(42) 및/또는 두 개의 드라이브들(30, 32)에 대한 내장 회로 차단 기능부 및/또는 두 개의 드라이브들(30, 32)의 공통 제어에 대한 내장 제어 회로(18)를 포함한다. 상기 개폐기(10)는 선택적으로 버퍼 커패시터(128)의 목표된 충전의 추가적인 기능을 제공하는 변압기(126)에 의해서 그리고/또는 연결된 소비기(126)에 대한 일시적인 스위칭에 의해 상기 목표된 방전의 추가적인 기능을 제공하는 에너지 축적기(220)에 의해서 완성될 수 있다.

Description

전기 소비기를 위한 콤팩트 개폐기 {COMPACT SWITCHGEAR FOR AN ELECTRICAL CONSUMER}

본 발명은 전기 소비기를 위한, 특히 모터를 위한 콤팩트 개폐기에 관한 것이다. 특히 전자기 개폐기로서의 실시예의 형태인 상기 개폐기는 전력 공급부를 포함하고 그리고 스위칭 엘리먼트로, 특히 전자기 스위칭 엘리먼트, 예컨대 접촉기(contactor) 등으로 구동된다. 기지의 방식으로, 상기 전력 공급부는 외부 전력 공급부에 연결될 수 있고 그리고 또한 기지의 방식으로 외부 소비기, 예컨대 모터가 구동 엘리먼트 또는 그것의 스위칭 엘리먼트에 연결될 수 있다. 구동 엘리먼트 또는 그것의 스위칭 엘리먼트를 이용해, 상기 개폐기의 상기 공급 전원장치에 의해서 발생되는 동작 전압이 상기 스위칭 엘리먼트를 통해 상기 전력 공급부로부터 상기 소비기로 인출(outgoing) 동작 전압 라인을 통해서 공급될 수 있다. 상기 스위칭 엘리먼트가 활성화되면, 상기 각각의 소비기는 전기 전력이 공급된다, 즉 활성화된다.

이러한 개폐기는 그 자체로서 알려지고, 예컨대 모터 스타터로서 지칭된다. 본 발명의 출원인은 또한 지정 "SIRIUS 콤팩트 스타터" 하에서 범용 모터 스타터로서 또한 지칭되는 스위칭 디바이스를 제공하고, 이는 IEC/EN 60947-6-2에 따른 요구조건들을 충족시키고, 회로 차단기, 전자 과부하 릴레이 및 스위칭 엘리먼트로서 접촉기(contactor)를 하나의 하우징에 결합시키며, 그리고 32A(약 400V)까지의 표준 교류 모터들이 직접적으로 개시될 때마다 이용될 수 있다. 상기 콤팩트 스타터는 직접 또는 역(reversing) 스타터로서 이용가능하다.

역 스타터로서의 실시예에서, 상기 콤팩트 스타터는 다음의 컴포넌트들을 특징으로 한다: 역 스타터, 두 개의 이동가능한 메인 컨덕터 단자 블록들, 두 개의 이동가능한 보조 및 제어 컨덕터 단자 블록들, "과부하(overload)" 및 "단락 회로(short circuit/고장(malfunction)" 신호 스위치들 및 내부 보조 스위치들뿐 아니라 두 개의 외부 보조 스위치 블록들(두 개의 보통의 개방된, 두 개의 보통의 폐쇄된, 또는 하나의 보통의 개방된 그리고 하나의 보통의 폐쇄된). 회전의 방향을 고정하기 위해, 서로에 대해 고정될 상기 역 스타터의 접촉기들이 준비된다. 이러한 보호적 예비 조치는 동일한 회전 방향에 대해 동시에 활성화되고 그리고 단락 회로를 야기하는 접촉기들을 방지한다. 상기 접촉기들은 충격 스트레스들에 대해 기계적으로 그리고 부정확한 활성화에 대해 전기적으로 고정된다. 기계적인 접촉기 고정을 위해 서로에 대해 기계적으로 회전 방향들을 차단(block)하기 위한 역 기어(reversing gear)가 준비된다. 제1 회전 방향에 대해 메인 접촉기들이 폐쇄되면, 상기 역 기어는 다른 회전 방향에 대한 상기 메인 접촉기들의 동시 폐쇄를 방지하고, 그 역도 성립한다. 전기적 접촉기 고정을 위해, 보통 폐쇄된 접촉기로서 구현되는 보조 접촉기가 각각의 회전 방향에 대해 상기 역 스타터에 제공된다. 각각의 다른 회전 방향의 제어 전류가 이러한 보조 접촉기들을 통해서 루핑(loop)된다. 즉, 제1 회전 방향에 대해 상기 메인 접촉기들이 폐쇄되면, 상기 보조 접촉기가 개방되어 다른 회전 방향의 상기 제어 전류 회로를 중단시키고, 그 역도 성립한다. 이것은, 하나의 회전 방향에 대해 제어 전압이 존재하면 다른 회전 방향에 대해 상기 메인 접촉기들이 스위치되지 않을 것을 보장한다.

도입부에서 언급된 타입의 기지의 디바이스들로, 기능 통합이 가능한 한 광범위하게 되도록 하는 요구가 존재하고, 즉, 상기 개폐기는 그러한 개폐기에 의해서 차지되는 공간을 감소시키거나 또는 적어도 유지하기 위한 동시적 요구와 함께, 가능한 한 외부적으로 이전에 구현된 많은 기능들을 수행해야한다.

이러한 목적은 청구항 제1항의 특징들을 이용하여 창의적으로 성취된다. 이를 위해, 적어도 두 개의 드라이브들 및 공통 하우징에 통합되는 전력 공급부가 개폐기에 제공되고, 상기 전력 공급부는 외부 공급 전압을 공급받을 수 있으며, 그리고 외부 소비기는 상기 두 개의 드라이브들에 연결될 수 있다. 상기 개폐기가 두 개의 드라이브들을 포함한다는 사실은, 상기 드라이브들 중 하나가 제1 회전 방향에 대해서 이용되고, 보완 드라이브가 반대의 회전 방향에 대해서 이용되는 방식으로 역 스타터로서의 기능성을 가능하게 만든다. 두 개의 드라이브들 모두는 공통 하우징에서 상기 개폐기의 다른 기능성들과 함께 배열되고, 그에 따라 전체 콤팩트 개폐기가 생성되고 따라서 설치 상황을 향상시키는데에 기여한다.

이전의 역 스타터들은 위상 단락 회로(phase short circuit)를 방지하기 위한 고정(locking)을 갖는 두 개의 외부적으로-구성된 표준 접촉기들, 과부하 릴레이 및 회로 차단기로 구현되었다. 본 발명은 콤팩트 하우징으로, 전류 트랙들을 포함하는, 예컨대 좌측으로 또는 우측으로 진행하는 각 경우의 하나의 이동 방향에 대해 두 개의 드라이브들의 구성을 제안한다. 바람직하게 공통 과부하 보호 및 공통 회로 차단기 기능이 또한 상기 하우징으로 통합될 수 있다. 콤팩트 설계는 두 개의 드라이브들에 대한 공통 전자 코일 제어에 의해서 가능하게 되고, 그리고 공통 전자 과부하 릴레이를 갖는 버전에 대해서는 두 개의 드라이브들 모두에 대해 함께 전자 과부하 중계기의 이용에 의해서 가능하게 된다. 모든 컴포넌트들이 인쇄 회로 기판 상에 위치되고, 이는 매우 콤팩트한 설계 및 또한 전력 손실의 최소화를 가능하게 한다. 추가로 본 발명에 따른 또는 바람직한 형태들의 실시예에 따른 상기 개폐기는 또한 전기적으로 그리고 기계적으로 두 드라이브 방향들의 고정을 가능하게 하고, 이는 위상 단락 회로들을 방지하기 위한 직접 스위치오버에 대한 필수 지연 시간들을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다. 그러한 경우에 다른 청구항들로의 참조들은 각각의 종속 청구항들의 특징들에 의한 메인 청구항의 내용의 추가적인 실시예를 표시하고; 그들은 참조되는 종속 청구항들의 특징들의 조합들에 대한 내용의 독립적인 보호의 목적을 생략하는 것으로서 해석되어서는 아니된다. 추가로, 종속 청구항에서의 특징의 보다 상세한 설명에 대해 청구항들을 구성하는 것에 대해서, 그러한 제약이 각 경우에 이전 청구항들에서 존재하지 않는다고 가정된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다. 서로 대응하는 객체들 또는 엘리먼트들이 모든 도면들에서 동일한 참조 번호로 제공된다. 예시적인 실시예 또는 각각의 예시적인 실시예는 본 발명을 제한하는 것으로서 이해되어서는 아니된다. 대신에 다양한 변화들 및 수정들이 현 개시물의 테두리 안에서 가능하고, 특히 청구항들에 기재되고 도면들에 포함되는 것 뿐 아니라 실시예의 일반적인 설명 및 형태들과 관련하여 기술되는 개별 특징들, 엘리먼트들, 또는 방법 단계들의 조합 또는 변형에 의한 그러한 변형들, 엘리먼트들 및 조합들이 상기 목적을 성취하는 것에 대해서 당업자들에 의해서 유도될 수 가 있고, 그리고 조합 가능한 특징들은 새로운 목적 또는 방법 단계들의 시퀀스들 또는 새로운 방법 단계들을 유도한다.

도 1은 본 발명에 따른 콤팩트 개폐기이다.
도 2는 도 1에 따른 콤팩트 개폐기로 통합될 수 있는 기능성을 갖는 개폐기의 도식적으로 간략화된 기본 다이어그램이다.
도 3은 도 1에 따른 콤팩트 개폐기로 통합될 수 있는 추가의 기능성을 갖는 추가의 개폐기의 도식적으로 간략화된 기본 다이어그램이다.
도 4 내지 도 6은 도 3에 도시된 개폐기의 입력 지점(branch)에서 측정될 수 있는 전압들의 신호 곡선들이다.

도 1은 전체적으로 번호 10으로 식별되는 블록도의 형태로 본 발명에 따른 개폐기의 도식적으로 간략화된 다이어그램을 도시한다. 상기 개폐기(10)는, 공급 전압을 연결하기 위한 접촉기들(14), 전력 공급부(16) 및 제어 회로(18)가 속하는 전자 섹션(12)을 포함하고, 이는 예컨대 컨트롤러의 형태, 예컨대 ASIC FPGA 등의 형태로 구현된다. 상기 접촉기(14)와 전력 공급부(16) 사이에 추가의 스위칭 고정부(20)가 제공되고, 이를 이용해 상기 전자 섹션(12)은 네트워크로부터, 즉 존재하는 공급 전압으로부터 연결해제(disconnected)될 수 있다. 상기 전력 공급부(16)는, 예컨대 존재하는 외부 공급 전압으로부터 5V 또는 12V인, 제1 및 제2 동작 전압(22, 24)을 생성한다. 이러한 제1 또는 제2 동작 전압(22, 24)은 실선 컨덕터 트랙들에 의해 도면에서 표시됨이 없이 상기 전자 섹션(12)의 다른 포인트들 및 거기의 컴포넌트들에 공급된다. 이와 관련하여 독자는 동일한 참조 부호들의 이용에 대해 유예된다. 추가로 상기 전력 공급부(16)는, 드라이브 섹션(34)에 그룹핑되는 상기 개폐기(10)에서 포함되는 두 개의 드라이브들에 대한 제1 및 제2 드라이브 전압들(26, 28)을 생성한다. 상기 제1 및 제2 동작 전압(22, 24)과 유사하게, 도 1에서 상기 제1 및 제2 드라이브 전압(26, 28)에 대해 실선 전류 트랙들이 도시되지 않고 그리고 이러한 관계에서 독자는 다시 동일한 참조 부호들의 일관된 이용에 대해 유예된다. 상기 제1 드라이브 전압(26)은 제1 드라이브(30)로 공급되고, 그리고 제2 드라이브 전압(28)은 제2 드라이브(30)로 공급된다. 상기 두 개의 드라이브들(30, 32)뿐 아니라, 상기 개폐기(10)는 또한 두 개의 소위 REL 드라이브들(36, 38)을 포함하고, 이들은 REL 드라이브 섹션에 함께 그룹핑된다. 상기 제1 드라이브(30)와 같이, 상기 제1 REL 드라이브(36)에 상기 제1 드라이브 전압(26)이 공급되고, 상기 제2 REL 드라이브(38)에는 따라서 상기 제2 드라이브 전압(28)이 공급된다.

과부하 보호를 위해, 도면에 도시되지 않은 소비기, 즉 상기 드라이브들(30, 32)에 연결될 수 있는 모터에 전류 컨버터(42)가 할당되고, 상기 전류 컨버터는 3-위상 전류들을 측정하기 위해 교류 전류에 의해 드라이브되는 소비기에 제공된다. 상기 전류 컨버터(42)에 의해서 전달되는 측정된 값들이 메인 전류 평가 유닛(44)에 의해서 평가되고, 그리고 미리결정된 임계치를 초과하는 경우에, 제어 회로(18)에 의해서 평가될 수 있는 에러 신호(46)가 생성된다. 상기 에러 신호(46)를 이용하여, 두 개의 드라이브들(30, 32)에 할당된 과부하 신호 릴레이(48)가 활성화된다. 출력 측에서 상기 제어 회로(18)는 특히 펄스-폭-변조된 드라이브 활성화 신호(50)를 생성한다. 이것은 전압 변환 이후에 각각의 드라이브(30, 32)에 대해 제공되는 전력 스테이지(52, 54)로 공급된다. 상기 제1 드라이브(30)의 전력 스테이지(52)는 이 경우에 거기에 인가되는 제1 드라이브 전압(26)을 갖고 그리고 상기 제2 드라이브(32)의 전력 스테이지(54)는 거기에 인가되는 제2 드라이브 전압(28)을 갖는다. 전력 스테이지들(52, 54) 모두에 프리-휠링(free-wheeling) 회로(56)가 할당되고, 이는 광 연결해제(optical disconnection)에 의해서 보호되고 그리고 프리-휠링 회로 제어 신호(58)에 반응한다. 상기 두 개의 전력 스테이지들(52, 54)은 상기 제어 회로(18)에 드라이브 전류 신호(62)를 리턴한다. 상기 REL 드라이브 섹션(40)은 본질적으로 상기 드라이브 섹션(34)과 유사한 방식으로 구성되고, 그리고 이러한 관계에서 독자는 주어진 설명에 대해 참조된다. 상기 REL 드라이브 섹션(40)은 또한 두 개의 전력 스테이지들(62, 64)을 포함하고, 본질적으로 펄스-폭-변조된 REL 활성화 신호(66)가 상기 전력 스테이지들(62, 64)에 공급될 수 있다. 상호 고정을 위해, 상기 제어 회로(18)에 의해서 출력될 수 있는 고정 신호(68)가 제공된다.

각각의 드라이브(30, 32) 및 또한 각각의 REL 드라이브(36, 38)는 메인 드라이브 유닛(70, 72, 74, 76)을 포함한다. 에러 신호(46) 또는 드라이브 전류 신호(60)와 같은 입력 신호들에 의해서 시그널링되거나 또는 내부 프로세싱의 결과로서 상기 제어 회로(18)에 의해서 성립되는 에러의 경우에, 디스플레이 유닛(78)이 활성화된다. 상기 드라이브들(30, 32) 및/또는 상기 REL 드라이브들(36, 38)에 공통 회로 차단기(미도시)가 할당될 수 있고, 이는 과전류들 또는 다른 에러 상황들의 경우에 트립(trip)한다. 그러한 회로 차단기에 또한 상기 메인 전류 트랙들이 할당되고, 상기 회로 차단기는 상기 메인 전류 트랙들 중 하나에서 과전류 상황이 존재하면 트립한다.

상기 개폐기(10)는 도 2에 도시되는 바와 같은 기능성에 의한 실시예의 선호되는 형태들에 대해서 보완될 수 있지만, 이러한 다이어그램에서 단지 하나의 드라이브만이 도시된다.

도 2는 개폐기에 연결되는 소비기(112), 예컨대 모터(M)를 제어하기 위한 전기 개폐기(100)의 도식적으로 간략화된 다이어그램을 도시한다. 상기 개폐기(100)는 입력부(114), 출력부(116), 전력 공급부(118), 제어 회로(120) 및 스위칭 엘리먼트(122)를 포함한다. 상기 개폐기(100)의 동작 동안에, 상기 전력 공급부(118)에 상기 입력부(114)를 통해서 외부 공급 전압이 공급될 수 있다. 상기 스위칭 엘리먼트(122)는 상기 전력 공급부(118)로부터 하류(downstream)에 배열되는 상기 제어 회로(120)에 의해서 활성화될 수 있다. 상기 출력부(116)에 연결되는 상기 소비기(112)는 공급 전압으로 전력 공급 라인들(124)을 통해서 상기 스위칭 엘리먼트(122)에 공급될 수 있다. 상기 스위칭 엘리먼트(122)는 예컨대 전자기 스위칭 엘리먼트, 즉 접촉기 등이거나, 또는 전자 스위칭 엘리먼트, 즉 트랜지스터, 사이리스터 또는 이와 유사한 것들이다. 적어도 하나의 공급 전압 라인(124)에 컨버터(126)가 할당되고, 이는 상기 제어 회로(120)로부터 하류에 연결된 버퍼 커패시터(128)를 충전하기 위한 상기 개폐기(100)의 동작에 있어 효과적이다. 도면에 도시된 것은 각각의 전압 공급 라인(124)에 정확하게 1개의 변압기(126)가 할당된 실시예의 형태이다.

제어 회로(120)는 상기 전력 공급부(118)의 두 개의 출력부들 사이에 연결된다. 상기 버퍼 커패시터(128)는 상기 제어 회로(120)와 병렬로 연결된다. 이는 한편으로는 상기 버퍼 커패시터(128)가 상기 전력 공급부(118)에 의해서 생성되는 동작 전압의 안정화를 달성하고, 그리고 다른 한편으로는 주변 조건들로서 계속되어 그 결과 평탄하거나(smooth) 또는 안정화된 동작 전압이 상기 동작 전압에 작용하는 상기 제어 회로(120)에 대해서 생성됨을 의미한다.

스위치(130)는 상기 제어 회로(120)에 의해서 활성화될 수 있고 상기 제어 회로는 활성 상태에서 동작 동안에 상기 스위칭 엘리먼트(122)의 활성화를 달성한다. 상기 버퍼 커패시터가 또한 이러한 스위치(130)와 병렬로 연결된다는 사실은, 상기 버퍼 커패시터(128)가 또한 활성 상태에서 상기 스위치(130)를 통해 흐르는 전류의 활성화를 야기한다는 것을 의미한다. 상기 스위칭 엘리먼트(122)는 상기 스위치(130)와 직렬로 연결되고, 이는 트랜지스터로서, 즉 전자적으로 활성화될 수 있는 스위치로서 그리고 활성화를 위해 제공되는 인덕터로서 표현된다. 상기 버퍼 커패시터(128)는 또한 스위치(130) 및 인덕터(132)의 이러한 직렬 회로와 병렬로 연결된다. 프리휠링 다이오드(134)가 상기 인덕터(132)에 병렬로 제공되고, 상기 인덕터는 인덕터(132)의 스위칭 오프시 과전압에 대한 보호로서 기지의 방식으로 도움이 된다. 프리휠링 다이오드(134) 및 인덕터(132)를 포함하는 병렬 회로와 상기 스위치(130)와 직렬로, 직렬 저항이 존재한다. 상기 전기 개폐기(100)의 회로의 추가의 상술들은 입력 저항(138) 및 디커플링 다이오드(140)이다.

상기 변압기 또는 각각의 변압기(126) 및 상기 버퍼 커패시터(128)에 변압기 프로세서(142)가 배열된다. 상기 변압기 프로세서(142)는 상기 버퍼 커패시터(128)가 배타적으로 충전되도록 하나 이상의 변압기들(126)로부터 획득되는 전류들 또는 전압들을 변환한다. 단지 하나의 변압기(126)의 경우에, 이것은 예컨대 수신된 전압들 또는 전류들의 정류(rectification)일 수 있다. 도시된 바와 같이 3개의 공급 라인들(124)의 경우에, 교류 부하, 즉 소비기(122)로서 모터(M)를 연결하기 위해서, 동작에 있어 상기 버퍼 커패시터(128)를 배타적으로 충전하는 전류가 상기 변압기(126)로 전달되는 위상-시프트된 전압들로부터 생성되도록 상기 변압기 프로세서(142)가 작동한다.

도 2에 도시된 기능성의 전달을 위해, 상기 개폐기(100)에 대해, 즉 상기 버퍼 커패시터(128)를 충전하기 위해 도시되는 변압기 또는 각각의 변압기(126)의 이용에 대해, 상기 제어 회로(18)(도 1)는 도 2의 제어 회로(120)에 대해 상기 버퍼 커패시터(128)에 의해서 도 2에서 도시되는 바와 같이, 버퍼 커패시터가 할당된다. 상기 변압기 또는 각각의 변압기(126)에는 소비기로서 두 개의 드라이브들(30, 32)에 연결되는 모터가 할당되고 그리고 상기 버퍼 커패시터(128)는 상기 변압기 프로세서(142)(도 2)에 대응하는 기능 유닛을 이용하여 상기 변압기 또는 각각의 변압기(126)를 통해 충전된다.

도 1에 도시되는 개폐기(10)로의 도 2에 따른 개폐기(100)의 기능성의 통합을 위해서, 여기서 전력 공급 라인(124)으로서 지정되는 하나 이상의 메인 전류 트랙들에 의해서 버퍼 커패시터(128)의 충전이 수행되는 개폐기가 생성된다. 상기 버퍼 커패시터(128)의 정의되고, 제어되는 충전을 위해서 상기 변압기 프로세서(142)가 제공된다. 이러한 타입의 회로를 갖는 개폐기(10; 100)에 대해 상기 버퍼 커패시터(128)는 공급 측에서 어떠한 전하 전류 피크들도 생성하지 않는다. 공급 네트워크는 따라서 어떠한 스트레인(strain)에도 영향을 받지 않으며 EMC 회로 지출(outlay)이 감소된다. 버퍼링은 스위치-모드의 전력 공급부에 포함되는 어떠한 클럭화된 코일들도 EMC 텀들에서 중요한 효과를 갖지 않음을 의미한다. 따라서 충전 전류들 및 또한 펄스화된 전류들이 상기 버퍼 커패시터(128)에 의해서 캡쳐된다. 상기 버퍼 커패시터(128)로의 역 전류의 일정한 흐름은 또한 상기 전력 공급부(118)에 의해서 제공될 전기 에너지의 감소를 성취한다.

도 3은 연결된 소비기(216), 예컨대 모터(M)를 스위칭 오프하기 위한 드라이브를 갖는 개폐기(210)의 실시예의 형태를 도시하고, 상기 소비기(216)는 전기 에너지 축적기(220)로부터 전력을 짧게(briefly) 공급받는다. 상기 소비기를 스위칭 오프 시에 전압 평가가 상기 에너지 축적기(220)의 임의의 충전에 의해서 바람직하게 영향을 받도록, 각각의 소비기(216)의 짧은 스위칭 온은 전력 공급부(212)에 할당된 EMC 특성들을 향상시키도록 의도되는 에너지 축적기를 방전시킬 것이다.

변압기(222) 및/또는 제어 회로(224)는 외부 공급 전압의 평가를 실행한다. 이를 위해, 단자들(A1, A2)에 연결될 수 있는 외부 공급 전압에 관한 데이터가 정의된 시간 기간에 걸친 전압 평가로서 수집되고, 그리고 평균값이 계산된다. 추가로 AC 전압 또는 DC 전압이 외부 공급 전압으로서 존재하는 여부가 결정된다. DC 전압에 대해서보다 AC 전압에 대해 피크 값들이 더 높은 것으로 알려진다. 예컨대 외부 공급 전압으로서 AC 전압이 존재하고 이것은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 변압기(222)에 의해서 정류된다.

외부 공급 전압이 스위치 오프되면, 상기 에너지 축적기(220)는 방전되고, 즉 이 경우에 도시되는 커패시터(C) 및 신호 형태가 도 5에 도시된 바와 같이 전압 평가를 위해 생성될 수 있다. 그러한 신호 형태를 이용해, 매우 높은 전압이 상기 전압 평가에 의해서 검출되도록 평균 값이 왜곡된다(falsify). 유실된 제로 크로싱들 때문에, 부정확한 타입의 전압, 예컨대 여기서는 직류 전압이 가정될 수 있다. 그러한 부정확한 평가의 결과로서, 상기 소비기(216)가 다시 비의도적으로 연결될 수 있다.

이를 방지하기 위해서, 상기 소비기(216)가 스위치 오프될 때에, 즉 상기 외부 공급 전압이 제거될 때에, 상기 전기 에너지 축적기(220)에서 축적되는 에너지에 의해서 스위칭 엘리먼트들(214)의 활성화에 의해서 짧은 기간 동안에 상기 외부 공급 전압이 공급된다. 이러한 방식으로 도 6의 예로 도시되는 바와 같이 전압 평가를 위해 신호가 생성되도록 하는 정의되고 제어되는 방식으로 상기 에너지 축적기(220)가 방전된다. 상기 에너지 축적기(220)는 또한 도 5에 도시되는 상황의 경우보다 매우 훨씬 신속하게 방전될 것이다. 부정확한 전압 평가들이 따라서 효율적으로 방지되거나 또는 적어도 감소된다.

상기 에너지 축적기(220)의 정의되고 제어되는 방전을 위해서, 미리결정된 또는 미리결정가능한 방전 기간 동안에 수행될 상기 에너지 축적기(220)에서의 나머지 전기 잔여 에너지로부터 각각의 소비기(216)로의 전력의 단기 공급이 제공된다. 이것은 특히, 상기 에너지 축적기(220)가 충분하게 방전되고 그리고 상기 소비기(216)가 단지 감지할 수 없게 동작되도록 상기 소비기(216)의 관성 및 상기 에너지 축적기(220)의 저장 용량에 매칭된다. 소비기(216)의 일 예로서 모터(M)를 이용하면, 전력이 충분하게 짧게 공급되고 - 즉, 그러한 전력의 공급이 수행되는 충분하게 짧은 방전 시간 -, 관여되는 이동가능한 컴포넌트들의 관성 질량의 결과로서 원치않는 이동이 염려되지 않는다. 각각의 소비기(216)로의 전력의 짧은 공급이 외부 공급 전압의 제거 후에 미리결정된 또는 미리결정가능한 대기 시간 이후에 수행된다. 상기 제어 회로(224)는 기술된 방법을 구현하기 위한 목적으로 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈을 포함한다. 특히 대기 및 방전 시간은 이러한 목적으로 상기 제어 회로(224)에 인코딩된다. 상기 외부 공급 전압을 제거함으로써 상기 소비기(216)가 스위치 오프된 이후에 상기 제어 회로(224)에 의해서, 상기 대기 시간의 만료가 대기되고, 그리고 상기 소비기(216)의 대기 시간이 만료된 이후에 상기 에너지 축적기(220)가 방전되거나 또는 적어도 충분하게 방전되도록 상기 방전 시간의 듀레이션 동안에 전력이 공급된다.

전력 공급부(212)에 대해 도 3에 도시된 상기 에너지 축적기(220)는 도 1에 따른 개폐기(10)의 전력 공급부(16)에 통합될 수 있다. 도 3에 도시된 제어 회로(224)의 기능성은 도 1에 도시된 제어 회로(18)에 통합되고, 그리고 도 3의 제어 회로(224)에 의해 발생될 수 있는 것으로서 도시되는 신호는 상기 제1 또는 제2 드라이브(30, 32)에 직접적으로, 즉 도 3에 도시된 스위칭 엘리먼트(214)의 방식으로 포함된 스위칭 엘리먼트에 작용한다. 상기 드라이브들(30, 32) 중 하나의 짧은 활성화는 전력 공급부(도 3 참조; 참조 부호 220)에 할당되는 버퍼 커패시터(128)를 성공적으로 안전하게 방전시킨다. 추가로 상기 버퍼 커패시터(218)의 임의의 잔여 충전에 의해서 영향을 받지 않는 상기 외부 공급 전압의 평가는 성공적이다. 이용 또는 버퍼 커패시터(128)를 이용하는 능력은 결국 상기 개폐기(도 1)의 EMC 특성들의 향상을 가능하게 한다.

따라서 본 발명은 다음과 같이 간략하게 나타낼 수 있다:

여기서 전력 공급 라인(124)으로서 지정되는 하나 이상의 메인 전류 트랙들을 통해서 버퍼 커패시터(128)의 충전이 수행되는 전기 개폐기(100)가 특정된다. 상기 버퍼 커패시터(128)의 정의되고, 제어되는 충전을 위해서, 변압기 프로세서(142)가 제공된다. 그러한 회로를 갖는 개폐기(100)에 대해, 상기 버퍼 커패시터(128)는 공급 측에 어떠한 충전 전류 피크들을 생성하지 않는다. 공급 네트워크는 따라서 부하에 영향을 받지 않고 EMC 회로 지출이 감소된다. 버퍼링은 스위치-모드의 전력 공급부에 포함되는 어떠한 클럭화된 코일들도 예컨대 중요한 효과를 갖지 않음을 의미한다. 따라서 충전 전류들 및 또한 펄스화된 전류들은 상기 버퍼 커패시터(128)에 의해 캡쳐된다. 상기 버퍼 커패시터(128)로의 전류의 일정한 리턴 흐름에 의해, 상기 전력 공급부(118)에 의해 제공될 전기 에너지의 감소가 또한 성취된다.

여기서 기술되는 타입의 개폐기(210), 특히 저-전압 개폐기, 전류 트랙들을 이용해, 즉 여기서 기술되는 각각의 동작 전류 라인 또는 동작 전류 라인(218)이 전기 공급 디바이스 사이와 소비기(216) 사이에 그리고 그에 따라 그들의 동작 전류들 사이에 연결될 수 있다. 즉, 전류 경로들이 개폐기(210)에 의해서, 특히 그 안에 포함되는 스위칭 엘리먼트들(214)에 의해서 개방되기 때문에, 연결된 소비기들(216)은 안정하게 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있다. 예컨대 접촉기, 회로 차단기, 콤팩트 스타터 등과 같은 전기 저-전압 스위칭 엘리먼트(214)는 이러한 목적으로 제공되는 제어 회로(224)에 의해 하나 이상의 제어 자석들에 의해서 제어될 수 있는 전류 트랙들을 스위칭하기 위한 하나 이상의 메인 접촉기들을 갖는다. 전력 공급부(212)의 영역에서 부정확한 전압 평가들을 방지하면서 동시에 충분한 전자기 호환성을 획득하기 위해서, EMC 고려들에 대해 제공되는 전기 에너지 축적기(220), 특히 커패시터가 제어된 방식으로 충전되며, 이에 따라 각각의 소비기(216)가 스위치 오프될 때에, 이는 상기 에너지 축적기(220)에 여전히 저장되는 에너지로부터 상기 스위칭 엘리먼트(214)의 제어된 활성화에 의해 전력을 짧게 공급받는다.

도 1에 도시되는 개폐기(10)로의 도 3에 따른 개폐기(200)의 기능성의 통합에 대해, 전류 부분들, 즉 본 명세서에 기술되는 동작 전류 라인(218) 또는 각각의 동작 전류 라인이 전기 전력 공급 장치와 소비기(216) 사이 및 그에 따른 그들의 동작 전류들 사이에 연결될 수 있는 개폐기가 제조된다. 즉, 전류 트랙들이 상기 개폐기(10; 200)에 의해서, 특히 그 안에 포함된 스위칭 엘리먼트(14)에 의해서 개방되고, 상기 연결된 소비기들은 안전하게 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있다. 예컨대, 접촉기, 회로 차단기, 콤팩트 스타터 등과 같은 전기 저-전압 스위칭 엘리먼트(14)는 상기 전류 트랙들을 스위칭하기 위한 하나 이상의 메인 접촉기들을 갖고, 이는 그러한 목적을 위해 제공되는 제어 회로(18; 224)에 의한 하나 이상의 제어 자석들에 의해서 제어될 수 있다. 전력 공급부(16; 212)의 영역에서 부정확한 전압 평가를 방지하면서 동시에 충분한 전자기 호환성을 획득하기 위해서, EMC 고려들에 대해 제공되는 전기 에너지 축적기(220), 특히 커패시터가 제어된 방식으로 충전되며, 이에 따라 각각의 소비기(216)가 스위치 오프될 때에, 이는 상기 에너지 축적기(220)에 여전히 저장되는 에너지로부터 상기 스위칭 엘리먼트(214)의 제어된 활성화에 의해 전력을 짧게 공급받는다.

요약하면, 본 발명은 따라서 다음과 같이 간단하게 요약될 수 있다: 개폐기(10)는 적어도 두 개의 드라이브들(30; 32) 및 공통 하우징으로 통합되는 전력 공급부를 갖고, 상기 전력 공급부(16)는 외부 공급 전압에 의해서 공급될 수 있고, 외부 소비기는 상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 연결될 수 있고, 개폐기(10)는 특히 동일한 하우징 내에서, 두 드라이브들(30, 32)에서의 통합된 과부하 보호(42) 및/또는 두 드라이브들(30, 32)에 대한 통합된 회로 차단기 기능 및/또는 두 드라이브들(30, 32)의 공통 제어를 위한 통합된 제어 회로(18)를 포함하고, 상기 개폐기(10)는 선택적으로 버퍼 커패시터(128)의 명백한 충전에 대한 기능성에 의해서 보완되고 그리고/또는 에너지 축적기(228)는 연결된 소비기로의 전력의 짧은 공급에 의해서 그것의 명백한 방전에 대한 기능성에 의해서 보완된다.

Claims

적어도 두 개의 드라이브들(30, 32) 및 공유되는 하우징에 통합되는 전력 공급부(16)를 갖는 개폐기(10)로서,
상기 전력 공급부(16)에 외부 공급 전압이 공급될 수 있고, 상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 외부 소비기가 연결될 수 있는,
개폐기.
제1항에 있어서,
상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 대한 과부하 검출부(overload detection)(42)가 또한 상기 하우징에 통합되는,
개폐기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 두 개의 드라이브들(30, 302)에 대한 회로 차단기 기능부(circuit breaker function)가 또한 상기 하우징에 통합되는,
개폐기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 대한 공통 제어를 위한 제어 회로(18)가 또한 상기 하우징에 통합되는,
개폐기.
제1항 또는 제2항에 따른 개폐기를 동작시기키 위한 방법으로서,
상기 전력 공급부(16; 212)는 외부 공급 전압이 공급되고, 그리고 외부 소비기(216)는 상기 두 개의 드라이브들(30, 32)에 연결되며,
상기 전력 공급부(16; 212)는 기준 전위와 동작 전압 라인(218) 사이에서 스위치되는 적어도 하나의 전기 에너지 축적기(accumulator)(220)를 포함하고, 그리고
상기 소비기(216)가 스위치 오프될 때에, 상기 소비기에 상기 전기 에너지 축적기(220)에 축적되는 에너지로부터 상기 드라이브들(30, 32) 중 하나의 활성화에 의해서 짧은 기간 동안에 전력이 공급되는,
개폐기를 동작시키기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 전력은 미리결정된 또는 미리결정가능한 방전 시간 동안에 짧게(briefly) 공급되는,
개폐기를 동작시키기 위한 방법.
제6항에 있어서,
상기 방전 시간의 듀레이션은 한편으로는 상기 에너지 축적기(220)의 저장 커패시터에, 다른 한편으로는 상기 소비기(216)의 관성(inertia)에 매칭되고, 그리고/또는
상기 소비기(216)가 스위치 오프된 후에, 미리결정된 또는 미리결정가능한 대기 시간으로부터 전류의 단기 공급기(short-term supplier)가 따르는,
개폐기를 동작시키기 위한 방법.
제5항에 따른 방법을 실행하기 위한 개폐기(10)로서,
제5항에 따른 방법을 실행하기 위한 제어 회로(18; 224) 및 전기 에너지 축적기(220)로서 커패시터를 갖는,
개폐기.
제8항에 있어서,
상기 개폐기는 제7항에 따른 방법을 실행하고,
상기 대기 시간 및 상기 방전 시간은 상기 제어 회로(18; 224)에서 인코딩되고, 그리고
상기 소비기(216)가 스위치 오프된 이후에 상기 대기 시간의 만료가 상기 제어 회로(18; 224)에 의해서 수립되고, 상기 대기 시간의 만료 이후에 상기 소비기(216)는 상기 방전 시간의 듀레이션 동안에 전류를 공급받을 수 있는,
개폐기.
제4항에 있어서,
상기 드라이브들(30, 32) 중 하나는 동작상 소비기(112)로 공급 전압 라인들(124)을 통해서 공급되는 공급 전압에 의해서 상기 전력 공급부(16; 118)로부터의 하류(downstream)에 연결되는 상기 제어 회로(18; 120)에 의해서 활성화될 수 있고, 그리고
상기 공급 전압 라인들(124) 중 적어도 하나 또는 상기 공급 전압 라인들(124) 각각에는 상기 제어 회로(18; 120)로부터 다운스트림에 연결되는 버퍼 커패시터(128)를 충전하기 위해 동작상 효율적인 변압기(126)가 할당되는,
개폐기.
제10항에 있어서,
상기 변압기 또는 각각의 변압기(126) 및 상기 버퍼 커패시터(128) 사이에 변압기 프로세서(142)가 배열되고, 동작상 상기 변압기 또는 각각의 변압기(126)에 의해서 전달되는 전압으로부터 상기 버퍼 커패시터(128)를 충전하기 위한 전류를 생성하는,
개폐기.