KR20130059302A - 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법 및 이러한 방법을 구현하는 개폐 장치 - Google Patents

개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법 및 이러한 방법을 구현하는 개폐 장치 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 극을 포함하는 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법에 관한 것으로, 각각의 극은 한 쌍의 접촉부들 (12, 14), 제 1 접촉부 (14) 의 지지 암 (16) 의 구동 기구 (22) 를 가지고, 이 구동 기구는 회전 극 샤프트 (20) 및 구동 기구 (22) 를 지지 암 (16) 에 연결하는 적어도 하나의 연결 로드 (60), 상기 암의 운동이 접촉부들 (12, 14) 을 폐쇄시키도록 설계된 에너지 저장 시스템을 포함한다.
방법은 접촉부들 (12, 14) 의 폐쇄 중 극 샤프트 (20) 의 회전각 (θ) 을 측정하는 단계, 측정으로부터 적어도 2 개의 특정 값들을 재구성하고 비교 상태에 따라 구동 기구 (22) 의 기계적 마모 성능을 진단하도록 그 특정 값들을 작동 기준과 비교하는 단계로 이루어진다.

Description

개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법 및 이러한 방법을 구현하는 개폐 장치{METHOD FOR EVALUATING THE MECHANICAL PERFORMANCES OF A SWITCHGEAR APPARATUS AND SWITCHGEAR APPARATUS FOR IMPLEMENTATION OF SAID METHOD}
본 발명은 적어도 하나의 극을 포함하는 개폐 장치의 기계적 성능을 평가하는 방법에 관한 것이다. 각각의 극은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 움직일 수 있는 한 쌍의 주 접촉부를 포함한다. 제 1 주 접촉부의 지지 암의 구동 기구는 회전 극 샤프트 및 구동 기구를 지지 암에 선회 방식으로 결합하는 적어도 하나의 로드를 포함한다. 상기 기구는, 상기 암의 운동이 주 접촉부를 폐쇄 위치에 두도록 설계된, 에너지 저장 시스템을 포함한다.
본 발명은 또한 상기 방법을 구현하는 개폐 장치에 관한 것이다.
종래에는, 제어될 전기 부하의 전력 공급 라인이 적어도 하나의 개폐 장치를 구비하는데, 이 개폐 장치는 각각의 단계 (phase) 에 대해 부하를 전환하기 위해서 서로에 대해 움직일 수 있는 쌍을 이룬 접촉부를 포함한다. 접촉부의 작동은 다른 방식들로 수행될 수 있고; 특히, 예를 들어 안전성을 위해 라인 인입부 (line incomer) 로서 사용되는 임의의 고전력 (특히 600 A 초과) 개폐 장치에 대해, 예를 들어 EP 0,222,645, EP 0,789,380 또는 EP 1,347,479 에 기술한 대로, 높은 전기역학 강도가 요구되고 접촉부는 회전 스핀들에 결합된 레버 시스템에 의해 구동되고, 그 자체는 2 개의 선회 로드를 구비한 토글 기구에 의해 작동된다.
공지된 개폐 장치의 오작동의 한 가지 원인은 전술한 토글 작동 기구와 관계되어 있다. OCO (개방-폐쇄-개방) 기구로도 불리는 이 작동 기구는 스프링 장착된 (spring-loaded) 기계적 액추에이터에 의해 움직인다. 따라서, "그레네이드 (grenade)" 기구로도 불리는 이 스프링 장착된 기구는 회로 차단기의 폐쇄를 수행하는데 사용된다. 이 "그레네이드" 기구는 OCO 기구에 필요한 에너지를 제공하고 또한 작동자가 완전히 안전하게 개폐 장치의 작동을 수행할 수 있도록 한다. 그레네이드 기구의 용도는 사실 부정확한 폐쇄의 경우 전기 아크의 존재와 관련된 노출의 위험을 제한한다. 회로 차단기는 일반적으로 "그레네이드" 기구를 리세팅하는 모터를 포함한다. 상기 모터는 "그레네이드" 기구를 세팅하도록 OCO 기구의 폐쇄 단계의 종료시부터 작동된다.
이 "그레네이드" 기구는 장차 그것을 사용하는 동안 작동 결함을 나타낼 수 있다. "그레네이드" 기구의 에너지 성능 저하는 OCO 기구의 불완전한 폐쇄를 초래하기 쉽다. "그레네이드" 기구의 오작동에 대한 이유는 다양하다. 특히 그것은 "그레네이드" 기구의 스프링의 강성 손실, 회로 차단기에서 다른 가동부들의 연쇄 (kinematic chain) 의 기계적 마찰 증가, 또는 회로 차단기의 바아 (bar) 에서 저항 토크의 증가에 관련될 수 있다.
"그레네이드" 기구의 작용이 OCO 기구를 작동시키는데 충분하지 않다면, 그럼에도 불구하고 개폐 장치는 동시에 래칭되지 않으면서 폐쇄 위치에 있을 수 있다. OCO 기구의 토글은 사실 "그레네이드" 의 작용 때문에 펼쳐 있지만 그것의 작동 사점을 벗어나지 않는다. 그러면 회로 차단기는 래칭되지 않으면서 폐쇄되고 그것을 통하여 흐르는 전류를 가질 수 있다. 이 위치에서, "그레네이드" 기구는 폐쇄 위치에 OCO 기구를 유지하는 것을 수행하지만, 반면에 "정상 작동" 으로 불리는 작동시 OCO 기구는 자율적으로 정지부에 래칭되어야 한다. 기술한 실시형태의 특정 경우에, 사점을 통과한 토글 기구는 폐쇄 위치에서 정지부에 대해 OCO 기구를 위로 이동시킨다. 개폐 장치가 폐쇄된 비래칭 상태로 있고 리세팅 모터가 작동된다면, 회로 차단기는 그러면 저속 개방 단계로 불리는 단계에 있는데, 이 단계는 완전히 금지된다. 실로, OCO 기구는 리세팅하는 동안 "그레네이드" 기구에 의해 더 이상 고정되지 않으므로, 상기 OCO 기구는 자발적으로 개방되는 경향이 있다. 그러면 전기 아크가 발생할 수 있고 회로 차단기의 "폭발" 을 일으키는 회로 차단기의 위험을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 목적은 개폐 장치, 특히 OCO 작동 기구의 폐쇄를 수행하는 스프링 장착된 기구의 기계적 성능을 평가하는 진단 방법을 제안하도록 종래 기술의 단점을 개선하는 것이다.
본 발명에 따른 방법은, 접촉부의 폐쇄 시간 중 극 샤프트의 회전각을 측정하고 측정으로부터 적어도 2 개의 특정 값을 재구성하는 것이다. 그러면, 상기 특정 값은 구해진 특정 값과 작동 기준 값 사이의 비교 상태에 따라 구동 기구의 기계적 마모 성능을 진단하도록 개폐 장치의 특정한 초기 작동 기준과 비교된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 회전각의 변화 곡선에서 제 1 변곡점에 도달하는데 필요한 제 1 시간과 동일한 제 1 특정 값을 결정하는 것이다. 상기 변곡점은 극 샤프트가 최대 회전 속도에 도달한 순간에 대응한다. 변화 곡선상의 지점에 도달하는데 필요한 제 2 시간과 동일한 제 2 특정 값이 결정된다. 이 제 2 지점은, 쌍을 이룬 접촉부가 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 이론상 최종 회전각에 대응한다. 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 경과 시간은 계산된 경과 시간의 값과 이론 값 사이의 차이에 따라 구동 기구의 에너지 저장 시스템의 여분 에너지 레벨을 진단하기 위해서 계산된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 방법은 변화 곡선에서 제 1 국소 최대 (local maximum) 에 도달하는 시간에 대응하는 회전각의 변화 곡선에서 제 3 특정 값을 결정하는 것이다. 상기 제 1 국소 최대는 폐쇄하는 동안 극 샤프트에 의해 도달되는 최대 회전각에 대응한다. 회전각의 변화 곡선에서 제 4 특정 값이 결정되고, 한 쌍의 가동성 주 접촉부가 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 최종 회전각에 대응한다. 최대 회전각과 최종 회전각 사이의 각도상 차이는 상기 각도상 차이에 따라 극 샤프트의 구동 기구의 토글 기기의 래칭 상태를 진단하도록 계산된다.
위에서 규정된 바와 같은 방법을 구현하는 개폐 장치는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동할 수 있는 한 쌍의 가동 접촉부를 포함한다. 회전 극 샤프트와 적어도 하나의 로드를 포함하는 제 1 접촉부의 지지 암의 구동 기구는 구동 기구를 선회 방식으로 지지 암에 결합한다. 에너지 저장 시스템은, 상기 암의 운동이 주 접촉부를 폐쇄 위치에 두도록 제공된다. 개폐 장치는 복수의 동일한 극 및 모든 극에 공통인 극 샤프트를 포함하고, 극 샤프트는 구동 기구의 회전 스핀들이다.
바람직하게, 지지 암은 제 1 접촉부를 지지하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 쌍을 이룬 접촉부의 폐쇄 위치에서 제 2 부분이 제 1 맞댐 (abutment) 위치 및 제 1 부분이 제 2 부분으로 싱킹된 (sunk) 제 2 이동 종료 위치 (end-of-travel position) 를 취할 수 있도록 두 부분은 서로에 대해 슬라이딩한다.
개폐 장치의 개선 양태에 따르면, 극 샤프트의 구동 기구는 가동 접촉부를 폐쇄 위치로 이동시키도록 적어도 하나의 폐쇄 스프링을 포함하는 가요성 기기를 구비한 에너지 저장 시스템을 가지는 리세팅 기기를 포함하고, 폐쇄 스프링의 로딩은 수동 레버 또는 서보모터에 의해 회전 구동되는 리세팅 캠에 의해 수행된다.
바람직하게, 극 샤프트의 구동 기구는 가동 접촉부의 지지 암을 이동시키도록 트립 래치 및 개방 스프링과 연관된 토글 기기를 포함하고, 이 기기는 2 개의 로드를 포함한다.
개폐 장치는 극 샤프트의 회전각 결정 수단을 포함하고, 상기 수단은 회전 센서를 포함하고 그것의 구성요소는 극 샤프트에 배치된다.
특정한 실시형태에 따르면, 회전 센서는 회전 축선에 배치된 자기 수단 및 개폐 장치의 케이스에 끼움장착되는 검출 수단을 포함하고, 자기 수단 및 검출 수단은 접촉 없이 연통한다.
특정한 실시형태에 따르면, 회전 센서는 회전 축선에 배치된 코그 휠 (cog-wheel) 및 개폐 장치의 케이스에 끼움장착된 검출 수단을 포함하고, 코그 휠과 검출 수단은 접촉 없이 연통한다.
다른 장점과 특징은, 예시적이면서 비제한적인 예의 목적으로 오직 제공되고 첨부 도면에 나타낸, 본 발명의 특정한 실시형태에 대한 다음 설명으로부터 좀더 명확하게 분명해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 구현하는 개폐 장치를 도시한다.
도 2 는 도 1 에 따른 개폐 장치의 작동 기구의 상세한 사시도를 나타낸다.
도 3 은 도 1 에 따른 개폐 장치의 작동 기구의 다른 상세한 사시도를 나타낸다.
도 4 는 도 1 에 따른 개폐 장치의 회전 센서의 상세한 사시도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5e 는 폐쇄 단계 중 도 2 에 따른 작동 기구를 보여준다.
도 6 은 본 발명의 특정한 실시형태에 사용되는 센서를 나타낸다.
도 7 은 폐쇄 중 작동 기구의 접촉-지지 극 샤프트의 회전각 변화 곡선을 나타낸다.
도 1 을 참조하면, 600A 를 초과하는 대전류용 개폐 장치 (10) 는 종래의 방식으로 각각의 극에 대해 한 쌍의 전기 접촉부 (12, 14) 를 포함한다. 각각의 전기 접촉부는 바람직하게 알맞은 재료, 예를 들어 은 기반 합금으로 만들어진 패드와 연관된다. 접촉부 (14) 중 하나는 그것이 정지 접촉부 (12) 로부터 분리된 개방 위치와 접촉부 (12, 14) 사이에 기계적 및 전기적 접촉이 설정되는 폐쇄 위치 사이에서 선회할 수 있는 암 (16) 에 끼움장착된다. 극은 또한 소호실 (arc extinguishing chamber) (18) 및 연결 스트립 상에 연결하도록 설계된 한 쌍의 주 단자 (미도시) 를 포함한다. 이 높은 범위에 대해, 개폐 장치 (10) 는 극에 공통인 극 샤프트 (20) 와 직각을 이루는 평행한 평면으로 배치된 복수의 극을 포함하고: 극의 폐쇄 또는 개방 명령은 레버를 구비한 구동 기구 (22) 에 의하여 극 샤프트 (20) 로부터 각각의 가동 접촉부 (14) 로 전달된다 (도 2).
극 샤프트 (20) 는 개폐 장치 (10) 의 케이스에 회전 장착되고 알맞은 수단에 의해 작동된다. 특히, 중간 극 샤프트 (20) 와 높은 전기역학 강도를 가지는 개방 개폐 장치 (10) 를 위해, 구동 기구 (22) 는 서로에 대해 선회하는 2 개의 로드 (24, 26) 를 가지는 토글 타입이다. 로드 (24) 중 하나는 고정 스핀들에 선회 장착된 트립 래치 (28) 에 회전하게 관절식 연결되고; 나머지 하나의 로드 (26) 는, 또한 극 세트에 공통이고 추가로 전기 접촉부의 구동 기구 (22) 의 레버 중 하나를 형성하는, 극 샤프트 (20) 의 크랭크 (30) 에 기계적으로 결합된다.
개방 스프링 (32) 은 크랭크 (30) 와 고정된 고정핀 사이에 앵커 (anchor) 되고, 크랭크 (30) 를 그것의 개방 위치로 편향시킨다. 고정 스핀들 둘레에서 선회하는 레버에 의해 형성된 개방 래칫 (34) 은 반달 형상의 개방 래치 (36) 에 의해 제어된다. 개방 래칫 (34) 은 스프링에 의하여 트립 래치 (28) 를 향하여 편향되고, 반달형 래치 (36) 로부터 이격되게 움직인다. 롤러는, 트립 래치 (28) 에서 토글 기구 (24, 26) 의 관절식 연결 축선과 크랭크 (30) 에서 토글 기구의 관절식 연결 축선 사이의 거리를 단축시키는 경향이 있는 스프링 (미도시) 에 의해 편향되는, 트립 래치 (28) 의 V 형 리세스와 협동 작용하도록 개방 래칫의 단부 사이에서 개방 래칫 (34) 에 배치된다 .
바람직한 실시형태에서, 개폐 장치 (10) 는 리셋될 수 있고, 즉 이것은 문헌 EP 0,222,645 에 기술한 대로, 예를 들어 "그레네이드" 기구와 같은, 폐쇄 기능을 보조하도록 에너지 저장 수단을 구비한다. 특히, 구동 레버 (40) 는 고정 스핀들 (42) 둘레에 선회하게 장착되고, 적어도 하나의 폐쇄 스프링 (44) 을 포함하는 가요성 에너지 저장 기기는 고정점 및 구동 레버 (40) 의 핑거에 선회하게 장착된다. 구동 레버 (40) 는 샤프트 (50) 상에 키 고정된 (keyed) 로딩 캠 (48) 과 협동 작용하도록 설계된 롤러 (52) 를 지지한다. 롤러 (52) 는 고정 스핀들을 중심으로 선회하는 폐쇄 래칫 (54) 과 협동작용하도록 설계된다. 래칫 (54) 을 래칭하도록 설계된 폐쇄 래치 (56) 는 그것의 폐쇄 위치로 스프링에 의해 가요성 있게 편향되고; 래칫 (54) 자체는 그것의 래칭된 위치로 스프링에 의해 편향된다.
극 샤프트 (20) 는 이 다른 요소들에 의해 작동되어 가동 접촉부 (14) 를 구동한다. 이 목적으로, 극 샤프트의 크랭크 (30) 는 각 극에 대해 극을 가동 접촉부 (14) 의 지지 암 (16) 에 연결하는 연결 로드 (60) 를 구비한다. 지지 암 (16) 은 서로에 대해 슬라이딩하는 두 부분을 구비하고: 극 케이지 (62) 는 로드 (60) 에 의해 직접 이동되는데 로드에 대해 극 케이지가 선회할 수 있게 장착된다. 접촉 패드 (14) 를 지탱하는 암 (16) 의 부분 (64) 은, 바람직하게 스핀들 (66) 둘레에서 관절식 연결 방식으로 극 케이지 (62) 내부에서 슬라이딩한다. 지지부 (64) 와 극 케이지 (62) 사이에 배치된 스프링 (67), 예를 들어 하나 이상의 접촉압 스프링을 형성하는 수단은 패드 (14) 를 케이지에 대해 돌출 위치로 밀어준다. 이 구성은 맞댐에 대하여 접촉 패드 (14) 의 이동을 통한 폐쇄 (closing over-travel) 를 가능하게 하여서, 접촉부 (12, 14) 사이에 전류가 흐르고 있는 위치에서, 극 케이지 (62) 는 접촉 패드 (12, 14) 상에 압력을 높이지 않으면서 그것의 운동을 지속할 수 있다. 따라서, 암 (16) 은 그것의 케이지 (62) 를 통하여 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 제 1 스핀들 (68) 둘레에 선회할 수 있게 장착되고, 가동 접촉부 (14) 의 지지부 (64) 는 극 케이지 (62) 의 제 2 스핀들 (66) 에 관절식 연결된다.
접촉부 (12, 14) 의 폐쇄가 일어날 때, 제 1 스테이지에서, 따라서 극 샤프트 (20) 는 회전하도록 되고, 토글 기구는 접촉 암 (16) 을 직접 구동한다. 폐쇄하자마자, 2 개의 접촉 패드 (12, 14) 가 접촉하게 된다. 그러면, 샤프트 (20) 는 그것의 이동을 지속할 수 있고, 암 (16) 의 극 케이지 (62) 의 운동은 맞댐 위치를 지나 지속하는데, 가동 접촉부 (14) 는 극 케이지 (62) 안으로 "싱킹" 된다.
더구나, 도시된 실시형태에서, 오프셋 극 샤프트 (20) 에 연결된 토글 시스템 (24, 26) 은 운동을 감속 (geared-down) 할 수 있다. 극 샤프트 (20) 의 회전 이동은 극을 폐쇄한 후 큰 각도 (θ2) 를 통하여 지속한다. 특히, 장치의 설계에 의해 고정 및 결정된 극 샤프트 (20) 의 전체 이동 (θfinal) 은 약 50 ~ 55 ° 이다. 샤프트 (20) 의 중간 회전에서, 가동 접촉부 (14) 는 이미 그것의 이동의 ¾ 을 움직였고, 접촉부의 개방은 단지 10 ㎜ 이다. 따라서, 접촉부 (12, 14) 의 맞댐이 일어나고 이동 (θ1) 후, 샤프트 (20) 는 바람직하게 그 회전의 약 30 % 를 여전히 수행해야 한다.
본 발명에 따르면, 센서 (70) 는 극 샤프트 (20) 의 운동 개시와 상기 샤프트 (20) 의 이동 종료 사이에서 극 샤프트 (20) 의 회전을 측정한다. 극 샤프트 (20) 의 이동 종료는 전기 접촉부의 폐쇄 위치에 대응한다. 센서 (70) 는 가동 및 정지 접촉부 (12, 14) 사이의 맞댐이 일어나는 순간, 즉 기기 (10) 에서 전류 흐름의 개시와 폐쇄 위치에서 샤프트 (20) 의 이동 종료 사이 극 샤프트 (20) 의 회전 (θ) 을 또한 측정한다.
본 발명에 따른 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법은 다음과 같은 연속 단계를 포함한다.
제 1 단계는 구동 기구 (22) 에 의한 가동 주 접촉부 (12, 14) 의 폐쇄 중 극 (20) 의 축선의 회전각 (θ) 을 측정하는 것이다.
제 2 단계는 이전 단계에서 수행된 측정으로부터 적어도 2 개의 특정 값을 재구성하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 회전각 (θ) 의 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 1 변곡점 (A) 에 도달하는데 필요한 제 1 시간 (T0) 과 동일한 제 1 특정 값을 결정하는 것이다 (도 7). 상기 변곡점은 극 샤프트 (20) 가 최대 회전 속도에 도달한 순간에 대응한다. 도 7 에 나타난 것처럼, 극 샤프트 (20) 는 각도 (θ0) 로 회전을 수행하였다. 도 5c 에 나타난 것처럼, 제 1 변곡점 (A) 은 전기 접촉부 (12, 14) 가 접촉하는 순간에 또한 대응한다.
전기 접촉부 (12, 14) 가 접촉하는 순간에 각도 값의 변화는 개폐 장치의 마모를 나타낸다. 장치의 무부하 작동 및 부하시 작동은 사실상 그것이 정지 접촉부의 작동 또는 가동 접촉부의 작동인지에 불문하고 접촉 패드의 마모를 야기한다. 그로부터 기인한 재료의 제거 및 크러싱 (crushing) 은 극과 접촉을 지연하고 제 1 시간 (T0) 값의 증가를 유발할 수 있다 .
방법은, 회전각 (θ) 의 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 2 지점 (B) 에 도달하는데 필요한 제 2 시간 (T1) 과 동일한 제 2 특정 값을 결정하는 것이다. 상기 제 2 지점은 한 쌍의 가동 주 접촉부 (12, 14) 가 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 이론상 최종 회전각 (θfinal) 에 대응한다. 바람직하게 최종 회전각의 이 이론상 기준 값은 개폐 기기에 관련된 제품 특징이다. 그러므로 이 특징은 제조사에 의해 제공된다. 이 기준 값은 장치가 새 것일 때 수행된 측정 순서에 따라 또한 평가될 수 있다. 기준 값은 본 발명에 따른 방법에 추후 사용되도록 기록된다.
본 방법의 제 3 단계는 상기 특정 값을 개폐 기기의 특정한 초기 작동 기준으로부터 추출된 이론 값과 비교하는 것이다. 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 제 1 시간 (T0) 과 제 2 시간 (T1) 사이의 경과 시간 (ΔT) 을 계산하는 것이다. 그 후, 제 1 시간 (T0) 과 제 2 시간 (T1) 사이의 이 경과 시간은 비마모 개폐 장치의 작동을 나타내는 기준 값과 비교된다.
이 기준 값은 개폐 장치의 "기계적" 구성: 극의 개수, 그레네이드의 스프링에 따라 설정되고, 사용될 정보 처리 모듈에 기록되고 개폐 장치의 구성에 따라 비교된다. 바람직하게 이 기준 값은 개폐 기기에 관련된 제품 특징이다. 그러므로 이 특징은 제조사에 의해 제공된다. 이 기준 값은 장치가 새 것일 때 수행된 측정 순서를 따라 또한 평가될 수 있다. 기준 값은 본 발명에 따른 방법에서 추후 사용되도록 기록된다.
보호 장치의 기계적 성능 평가 방법의 마지막 단계는, 결정된 특정 값과 작동 기준에 의해 제공된 기준 값 사이의 비교 상태에 따라 구동 기구 (22) 의 마모의 임의의 기계적 성능을 진단하는 것이다. 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 이론상 기준 값에 대한 계산된 경과 시간 값 사이의 차이에 따라 구동 기구 (22) 의 에너지 저장 시스템의 여분 에너지 레벨을 진단하는 것이다.
환언하면, 본 발명에 따른 방법의 마지막 단계는 폐쇄를 수행하기 위해서 그레네이드에서 이용할 수 있는 에너지 예비량, 여분의 에너지에 대한 정보를 제공한다. 저항력이 증가한다면, 이 에너지 예비량이 감소하고 전기 접촉부 (12, 14) 가 접촉하게 되는 시간 (변곡점 (A)) 으로부터 극 샤프트 (20) 의 각도상 이동 속도가 점점 느려진다. 기준 값에 대한 계산된 경과 시간 값 사이의 차이 (ΔT) 는 개폐 기기를 사용하는 동안 개폐 기기의 마모와 함께 또한 증가하는 경향이 있다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 평가 방법은 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 1 국소 최대 (C) 에 도달하도록 시간 (Tmax) 에 대응하는 회전각 (θ) 의 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 3 특정 값 (C) 을 결정하는 것이다. 도 5d 에 나타난 것처럼, 상기 제 1 국소 최대 (C) 는 폐쇄 중 극 샤프트 (20) 에 의해 도달되는 최대 회전각 (θmaxi) 에 대응한다.
이 단계는 구동 기구 (22) 의 토글 기기 (26, 24) 의 상사점 통과에 대응한다. 이 단계 후, 그것은 더 이상 구동 기구 (22) 를 밀어주는 구동 레버 (40) 가 아니라, 복귀력에 의해, 토글 기기 (26, 24) 를 트립 래치 (28) 에서 지탱하도록 하는 극 스프링 (67) 이다. 회전각 (θmaxi) 의 최대값의 변화는 구동 기구 (22) 의 마모를 나타낸다.
그 후, 이 특정 실시형태에 따른 방법은 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 4 특정 값 (D 지점) 을 결정하는 것이다. 이 제 4 특정 값 (D 지점) 은 한 쌍의 가동 주 접촉부 (12, 14) 가 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 최종 측정 회전각 (θfinal) 에 대응한다.
다음 단계에서, 최대 회전각 (θmaxi) 과 최종 측정 회전각 (θfinal) 사이의 각도상 차이 (Δθ) 가 계산된다. 이 각도상 차이의 결정은 구동 기구 (22) 의 토글 기기 (26, 24) 의 래칭된 상태를 진단할 수 있게 한다. 실로, 계산된 각도상 차이 (Δθ) 가 한계값보다 높다면, 즉 최대 회전각 (θmaxi) 이 측정된 최종 회전각 (θfinal) 보다 크다면, 토글 기기 (26, 24) 는 그것이 정확하게 상사점을 통과한 후 래칭된다 (도 5d). 계산된 각도상 차이 (Δθ) 가 상기 래칭 한계값보다 크다면, 개폐 장치는 래칭된 폐쇄 상태에 있다. 래칭 한계값은 제조사에 의해 제공된 특징에 대응한다. 래칭 한계값에 대응하는 이 특징은 장치가 새 것일 때 수행되는 측정 순서에 따라 또한 평가될 수 있다. 특징은, 본 발명에 따른 방법에서 추후 사용되도록 기록된다.
전기 접촉부 (12, 14) 가 접촉하는 시간 (제 1 변곡점 (A)) 부터, 구동 기구 (22) 의 운동은 극 케이지 (62) 와 가동 접촉부 (14) 의 지지부 (64) 사이에 포함되는 접촉 스프링 (67) 의 압축을 일으킨다. 접촉 디프레션 (depression) 으로 표현되는 이 압축은 폐쇄 위치에서 전기 접촉부 (12, 14) 에 가해질 압력 힘을 조절한다. 이 압력 힘은 또한 개폐 장치의 전기역학 강도를 규정한다.
제 1 실시형태에 따르면, 바람직하게 센서 (70) 는 임의의 가능한 고온 가스 사출로부터 멀리 떨어져 그리고 전류 차단이 일어날 때 부스러기 (debris) 에 의해 오염되기 쉬운 영역 외부의 극 샤프트 (20) 에 위치한다. 높은 전기역학 강도를 가지는 개폐 장치 (10) 는 최대 30 년의 수명을 가지고; 유리하게도, 센서 (70) 는 센서 (70) 내부에서 마모 또는 마찰로 인한 임의의 스큐 (skew) 를 제한하도록 비접촉 타입이다.
도 3 및 도 4 에 나타난 것처럼, 회전 센서 (70) 는 코그 휠 (112) 또는 극 샤프트 (20) 에 배치된 코그 휠의 일부를 포함한다. 나타내지 않은 다른 실시형태에서, 휠은 일련의 자극들 (magnetic poles) 에 의해 형성된다. 유도 타입 감지 요소를 구현하는 마이크로전자 기기, 홀 효과 셀 또는 자기 저항 셀과 같은 검출 수단 (114) 은 코그 휠 또는 자극을 마주보면서 개폐 장치 (10) 의 케이스에 끼움장착된다. 코그 휠 (112) 및 검출 수단 (114) 은 접촉 없이 연통한다. 바람직하게, 검출 수단 (114) 은 1/4 주기에 의해 오프셋된 2 개의 구형파 신호의 형태로 그것의 수치 전사 (numerical transcription) 를 제공하도록 코그 휠의 치형부 통과 또는 자극들의 통과에 의해 발생된 아날로그 신호의 수치 처리 수단을 포함한다. 임의의 실시형태 타입에서, 검출 수단은 아날로그 신호의 보간 기능을 통합할 수 있다.
나타내지 않은 제 2 특정 실시형태에 따르면, 소 체적의 센서 (70) 가 바람직하게 바아 (20) 의 단부, 예를 들어 개폐 장치 (10) 의 케이스에 가까운 단부에 위치한다. 미끄럼 접촉하지 않는 자기 타입 센서, 특히 자기 어레이 타입 회전 센서는 빨리 마모되기 쉬운 부분이 없기 때문에 특히 알맞다. 도 6 에 도시된 대로, 이 타입의 센서 (70) 는 자기 수단 (72), 특히 회전이 결정된 요소에 고정될 수 있는 자석을 포함하고; 특히, 자석 (72) 은 그것의 단부에 점착시킴으로써 (sticking) 또는 그 밖의 다른 기계적 수단에 의해 극 바아 (20) 에 직접 결합될 수 있다. 센서 (70) 는 검출 수단 (74), 특히 약 4 ㎜ 의 측면을 가지는 인쇄 회로 카드 타입의 검출기를 더 포함한다. 검출기 (74) 는 자기 수단 (72) 과 마주보게 위치하고, 예를 들어 개폐 장치 (10) 의 케이스에 결합되고, 특히 알맞은 하우징에 끼움장착된다. 검출기 (74) 는 종래의 방식으로 정보를 처리하고 결과를 나타내는 수단, 예를 들어 새로운 기능이 부가된 개폐 장치 (10) 에 이미 존재하는 전자 모듈에 연결된다. 유리하게도, 약 0.2 ~ 0.5°의 각도 분해능을 가지는 센서 (70) 가 문헌 EP 1,830,162 또는 EP 1,921,423 에 기술된다.
방법의 특정 실시형태에 따르면, 최종각 (θfinal) 과 시간 (T0) 에서 접촉부가 접촉하는 순간 회전 샤프트의 회전각 사이의 차이에 의해 접촉 디프레션이 평가된다.
본 발명은, 개방 기구가 이동을 통한 크러싱 (crushing over-travel) 의 작은 변화에 대해 극 바아 (20) 의 각도상 위치의 큰 변화를 수반하는 높은 전기역학 강도를 가지는 개폐 장치 (10) 의 접촉부 (12, 14) 를 참고로 설명하였지만, 본 발명은 그것에 제한되지 않고: 다른 타입의 개폐 장치, 접촉기 및/또는 회로 차단기에 관련될 수 있다. 이중 연결 로드와 토글 및 감속화가 접촉부의 마모 여부, 접촉부의 이동 및 검출 기기 (70) 의 정밀도에 따라 각도상 차이를 증폭시킨다면, 회전 부품을 포함하는 다른 작동 기구에 본 발명에 따른 기기를 적용할 수 있다.
나타내지 않은 본 발명의 대안 실시형태에 따르면, 센서는 극 샤프트 (20) 의 운동 개시와 상기 샤프트 (20) 의 이동 종료 사이에 극 케이지 (62) 의 회전을 측정한다. 극 샤프트 (20) 의 이동 종료는 전기 접촉부의 폐쇄 위치에 대응한다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 극을 포함하는 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법으로서,
    각각의 극은:
    - 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대하여 움직일 수 있는 한 쌍의 접촉부들 (12, 14),
    - 제 1 접촉부 (14) 의 지지 암 (16),
    - 상기 지지 암 (16) 의 구동 기구 (22) 로서,
    - 회전 극 샤프트 (20) 및 상기 구동 기구 (22) 를 상기 지지 암 (16) 에 선회 방식으로 결합하는 적어도 하나의 로드 (60),
    - 상기 암의 운동이 상기 주 접촉부들 (12, 14) 을 폐쇄 위치에 두게 하도록 설계된 에너지 저장 시스템을 포함하는 상기 구동 기구를 포함하고,
    상기 방법은,
    - 상기 접촉부들 (12, 14) 의 폐쇄 이동 중 상기 극 샤프트 (20) 의 회전각 (θ) 을 측정하는 단계;
    - 상기 측정으로부터 적어도 2 개의 특정 값들을 재구성하는 단계;
    - 상기 특정 값들을 상기 개폐 장치의 특정한 초기 작동 기준과 비교하는 단계;
    - 상기 구해진 특정 값들과 작동 기준의 값들 사이의 비교 상태에 따라 상기 구동 기구 (22) 의 기계적 마모 성능을 진단하는 단계로 이루어지는 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법은,
    - 상기 회전각 (θ) 의 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 1 변곡점 (A) 에 도달하는데 필요한 제 1 시간 (T0) 과 동일한 제 1 특정 값을 결정하는 단계로서, 상기 변곡점은 상기 극 샤프트 (20) 가 최대 회전 속도에 도달하는 순간에 대응하는, 상기 제 1 특정 값을 결정하는 단계;
    - 상기 한 쌍의 접촉부들 (12, 14) 이 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 이론상 최종 회전각 (θfinal) 에 대응하는, 상기 회전각 (θ) 의 상기 변화 곡선 (Sθ) 상의 지점 (B) 에 도달하는데 필요한 제 2 시간 (T1) 과 동일한 제 2 특정 값을 결정하는 단계;
    - 상기 제 1 시간 (T0) 과 제 2 시간 (T1) 사이의 경과 시간을 계산하는 단계;
    - 상기 계산된 경과 시간의 값과 이론 값 사이의 차이에 따라 상기 구동 기구 (22) 의 상기 에너지 저장 시스템의 여분 에너지 레벨을 진단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법은,
    - 상기 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 1 국소 최대 (C) 에 도달하도록 시간 (Tmax) 에 대응하는 상기 회전각 (θ) 의 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 3 특정 값 (C) 을 결정하는 단계로서, 상기 제 1 국소 최대 (C) 는 폐쇄하는 동안 상기 극 샤프트 (20) 에 의해 도달되는 최대 회전각 (θmaxi) 에 대응하는, 상기 제 3 특정 값 (C) 을 결정하는 단계;
    - 상기 한 쌍의 가동 주 접촉부들 (12, 14) 이 폐쇄 위치에 있을 때 도달되는 최종 회전각 (θfinal) 에 대응하는 상기 회전각 (θ) 의 상기 변화 곡선 (Sθ) 에서 제 4 특정 값 (D) 을 결정하는 단계;
    - 상기 최대 회전각 (θmaxi) 과 상기 최종 회전각 (θfinal) 사이의 각도상 차이 (Δθ) 를 계산하는 단계;
    - 상기 각도상 차이 (Δθ) 에 따라 상기 극 샤프트 (20) 의 상기 구동 기구 (22) 의 토글 기기 (26, 24) 의 래칭 상태를 진단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개폐 장치의 기계적 성능 평가 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 개폐 장치로서, 상기 개폐 장치는,
    - 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대하여 움직일 수 있는 한 쌍의 접촉부들 (12, 14),
    - 제 1 접촉부 (14) 의 지지 암 (16),
    - 상기 지지 암 (16) 의 구동 기구 (22) 로서,
    - 회전 극 샤프트 (20) 및, 상기 구동 기구 (22) 를 상기 지지 암 (16) 에 선회 방식으로 결합하는 적어도 하나의 로드 (60),
    - 상기 암의 운동이 상기 주 접촉부들 (12, 14) 을 폐쇄 위치에 두게 하도록 설계된 에너지 저장 시스템,
    - 복수의 동일한 극들 및, 상기 모든 극들에 공통되고 상기 구동 기구 (22) 의 회전 스핀들인 극 샤프트 (20) 를 포함하는 상기 구동 기구 (22),
    - 상기 접촉부들 (12, 14) 의 폐쇄 시간 동안 상기 극 샤프트 (20) 의 회전각 (θ) 을 측정하는 수단;
    - 상기 측정들로부터 적어도 2 개의 특정 값들을 재구성하는 수단;
    - 상기 특정 값들을 상기 개폐 장치의 특정 초기 작동 기준과 비교하는 수단;
    - 상기 구해진 특정 값들과 작동 기준 값들 사이의 비교 검토에 따라 상기 구동 기구 (22) 의 기계적 마모 성능을 진단하는 수단을 포함하는 개폐 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 접촉부 (14) 의 상기 지지 암 (16) 은 상기 제 1 접촉부 (14) 를 지지하는 제 1 부분 (64) 및 제 2 부분 (62) 을 포함하고, 상기 한 쌍의 접촉부들 (12, 14) 의 폐쇄 위치에서 상기 제 2 부분 (62) 이 제 1 맞댐 (abutment) 위치 및 상기 제 1 부분 (64) 이 상기 제 2 부분 (62) 으로 싱킹될 수 있는 제 2 이동 종료 위치를 취할 수 있도록 상기 두 부분은 서로에 대해 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 극 샤프트 (20) 의 상기 구동 기구 (22) 는, 상기 가동 접촉부 (14) 의 상기 지지 암 (16) 을 움직이도록 트립 래치 (28) 및 개방 스프링 (32) 과 연관된 토글 기기 (26, 24) 를 포함하고, 상기 토글 기기는 2 개의 로드 (24, 26) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극 샤프트 (20) 의 상기 구동 기구 (22) 는 상기 가동 접촉부를 상기 폐쇄 위치로 움직이도록 적어도 하나의 폐쇄 스프링을 포함하는 가요성 기기 (44) 를 구비한 에너지 저장 시스템을 가지는 리셋 기기 (44) 를 포함하고, 상기 폐쇄 스프링의 로딩은 수동 레버 또는 서보모터에 의하여 회전 구동되는 리세팅 캠 (48) 에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개폐 장치는 상기 극 샤프트 (20) 의 회전각 결정 수단 (70) 을 포함하고, 상기 결정 수단은 회전 센서를 포함하고 상기 회전 센서의 일 구성요소는 상기 극 샤프트 (20) 에 배치되는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 센서 (70) 는, 상기 회전 축선 (20) 에 배치된 자기 수단 (72) 및 상기 개폐 장치 (10) 의 케이스에 끼움장착된 검출 수단 (74) 을 포함하고, 상기 자기 수단 (72) 및 상기 검출 수단 (74) 은 접촉 없이 연통하는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 센서 (70) 는, 상기 회전 축선 (20) 에 배치된 코그 휠 (112) 및 상기 개폐 장치 (10) 의 케이스에 끼움장착된 검출 수단 (114) 을 포함하고, 상기 코그 휠 (112) 및 상기 검출 수단 (114) 은 접촉 없이 연통하는 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
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