WO2020209508A1 - 진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기 - Google Patents

진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기 Download PDF

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WO2020209508A1
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최용진
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LS Electric Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for detecting a motion of a vacuum circuit breaker capable of detecting the presence or absence of an abnormality in a vacuum circuit breaker and a decrease in performance, and a vacuum circuit breaker having the same.
  • a vacuum circuit breaker is an electrical protector that protects load devices and lines from accidental currents in case of accidents such as short circuits or ground faults occurring in electric circuits using the dielectric strength of vacuum.
  • the vacuum circuit breaker controls power transport and protects the power system.
  • the vacuum circuit breaker has a large breaking capacity and high reliability and safety.
  • the vacuum circuit breaker can be mounted in a small installation space, so its application range is expanding from medium voltage to high voltage.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a general vacuum circuit breaker.
  • a general vacuum breaker 1 includes a main circuit unit 10 including a vacuum interrupter 10a, a push rod assembly 30 for transmitting power to a contact point of the vacuum interrupter 10a, and It includes a main shaft 50 and a mechanism assembly 70 that generates a driving force and is connected to the main shaft 50 to transmit the driving force.
  • the vacuum interrupter 10a includes a fixed electrode 14 fixed to the inside of the insulating container 12, a movable electrode 16 that moves up and down inside the insulating container 12, a fixed electrode 14 and a movable electrode 16. It includes a fixed contact (14a) and a movable contact (16a) provided at each end of the.
  • the movable contact 16a is in contact with (in the inserted state) the fixed contact 14a by the movable electrode 16 or is separated (opened) from the fixed contact 14a.
  • the movable electrode 16 is raised or lowered by the push rod assembly 30.
  • the push rod assembly 30 inserts or opens the movable electrode 16.
  • the push rod assembly 30 is raised and lowered by the main shaft 50 that transmits the power generated from the mechanism assembly 70.
  • the main shaft 50 has one end connected to the mechanism assembly 70, and the other end rotates in one direction or the other direction to raise or lower the push rod assembly 30.
  • the vacuum circuit breaker 1 having the above-described structure mounts the rotary sensor 52 on the main shaft 50 to measure the input or open time of the movable contact 16a. By measuring whether the movable contact 16a operates within a predetermined time by the rotary sensor 52, the reliability of the operation characteristics of the vacuum circuit breaker can be maintained.
  • the push rod assembly in the motion detection device of the vacuum circuit breaker having a push rod assembly coupled to the movable electrode of the vacuum interrupter to raise or lower the movable electrode, the push rod assembly is spaced apart from and installed.
  • a sensor module disposed so as to face one side of the rod housing; And a sensing unit installed on one side of the push rod assembly and disposed to face the sensor module, wherein the sensor module detects movement of the sensing unit.
  • the sensing unit includes a slit body coupled to one side of the rod housing in a longitudinal direction, a slit plate protruding from an outer plate surface of the slit body in a longitudinal direction, and a plurality of sensing slits formed through the slit plate Includes.
  • the sensing unit is characterized in that it is disposed in a direction facing the plate surface of the slit plate.
  • a plurality of the sensing slits are formed at predetermined intervals along the length direction of the slit plate.
  • the slit body is characterized in that it has a curved shape having a curvature corresponding to a curvature of an outer circumferential surface of the rod housing.
  • the slit body is inserted into the rod housing, and the slit plate protrudes to the outside of the rod housing while being inserted into the rod housing.
  • the rod housing is formed through one side of the outer circumferential surface, the one end of the rod housing is opened and formed along the length direction of the rod housing, the insertion slit into which the slit body is inserted, and the insertion slit is cut along the length direction of the insertion slit. And a slit hole through which the slit plate is exposed.
  • the insertion slit is characterized in that it is formed longer than the length of the slit body.
  • the push rod assembly further includes a ring-shaped fixing portion coupled to one end of the rod housing to block the open end of the insertion slit, and having a hollow through which the push rod is inserted.
  • the sensor module may include a light emitting unit disposed in a direction facing the slit plate and emitting light toward the slit plate; A light receiving unit disposed parallel to the light-emitting unit and receiving light reflected from the slit plate; And a circuit unit coupled to the light-emitting unit and the light-receiving unit and outputting an output signal according to an amount of light received by the light-receiving unit.
  • the sensing unit includes a body disposed along a longitudinal direction on one side of the rod housing and coupled to an inner side of the rod housing, and a plurality of protrusions protruding along the longitudinal direction on an outer peripheral surface of the body.
  • the sensing unit includes a body disposed along a longitudinal direction on one side of the rod housing and coupled to an outer circumferential surface of the rod housing, and a plurality of protrusions protruding along the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the body.
  • the sensing unit may be disposed in a direction facing the protrusion or in a direction facing one side of the protrusion.
  • the present invention provides a fixed electrode fixed in an insulating container and provided with a fixed contact at one end, and a movable electrode provided at one end with a movable contact contacting or separating the fixed contact and installed in the insulating container to be raised or lowered.
  • a main circuit unit having a housing accommodating the vacuum interrupter;
  • a push rod assembly having a push rod coupled to the other end of the movable electrode to raise or lower the movable electrode, and a rod housing receiving one end of the push rod;
  • a sensor module installed to be spaced apart from the push rod assembly and disposed to face one side of the rod housing, and a sensing unit installed on one side of the push rod assembly and disposed to face the sensor module, the sensor module It provides a vacuum circuit breaker comprising a; motion sensing device for detecting the movement of the sensing unit.
  • the sensing unit includes a slit body coupled to one side of the rod housing in a longitudinal direction, a slit plate protruding from an outer plate surface of the slit body in a longitudinal direction, and a plurality of sensing slits formed through the slit plate Includes.
  • the sensor module includes a light emitting unit disposed in a direction facing the plate surface of the slit plate and emitting light toward the slit plate; A light receiving unit disposed parallel to the light-emitting unit and receiving light reflected from the slit plate; And a circuit unit coupled to the light-emitting unit and the light-receiving unit and outputting an output signal according to an amount of light received by the light-receiving unit.
  • the sensing unit includes a body disposed along a longitudinal direction on one side of the rod housing and coupled to an inner or outer circumferential surface of the rod housing, and a plurality of protrusions protruding along a longitudinal direction on an outer circumferential surface of the body.
  • the sensing unit is characterized in that it is disposed in a direction facing the protrusion or in a direction facing one side of the protrusion.
  • the apparatus for detecting motion of a vacuum circuit breaker according to the present invention and a vacuum circuit breaker having the same can detect an operation characteristic of a movable contact point, thereby detecting an abnormal operation or deterioration of the vacuum circuit breaker.
  • the apparatus for detecting motion of a vacuum circuit breaker according to the present invention and a vacuum circuit breaker having the same can detect an operation characteristic of a movable contact point, thereby detecting an abnormal operation or deterioration of the vacuum circuit breaker.
  • an arbitrary component is disposed on the “top (or lower)" of the component or the “top (or lower)” of the component, the arbitrary component is arranged in contact with the top (or bottom) of the component.
  • other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through other components.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker to which a motion detection device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • 3 is an exploded perspective view illustrating the motion detection device according to FIG. 2.
  • 4 is an enlarged perspective view illustrating a sensing unit of the motion detection device according to FIG. 3.
  • 5 is an exploded perspective view showing the sensing unit according to FIG. 4.
  • 6 is a graph showing an output waveform of the motion detection device according to FIG. 3 and a stroke waveform of the vacuum circuit breaker.
  • the apparatus 800 for detecting a motion of a vacuum circuit breaker is installed in a portion where the contact state of the vacuum circuit breaker A can be checked to detect contact operation characteristics.
  • the vacuum breaker (A) includes a main circuit unit 100 including a vacuum interrupter 130, a push rod assembly 200 and a main shaft 300 for transmitting power to a contact point of the vacuum interrupter 130, and a main shaft. It is connected to 300 and includes a mechanism assembly 400 for transmitting the driving force.
  • the components of the above-described vacuum circuit breaker A are installed on the track assembly 700.
  • the main circuit unit 100 has a vacuum interrupter 130 installed inside the housing 110.
  • the vacuum interrupter 130 includes an insulating container 132 forming an accommodation space, a fixed electrode 134 fixed on the inner upper portion of the insulating container 132, and a fixed contact 134a provided at an end of the fixed electrode 134. ), and a movable electrode 136 installed to be movable up and down in the inner lower part of the insulating container 132, and a movable contact 136a provided at an end of the movable electrode 136.
  • an arc shield 132a forming a vacuum is accommodated, and the arc shield 132a includes the fixed electrode 134 and the fixed contact 134a, the movable electrode 136 and the movable contact 136a. Wrap around The movable contact 136a is in contact with the fixed contact 134a by the movable electrode 136 (in the inserted state) or separated from the fixed contact 134a (opened). The movable electrode 136 is raised or lowered by the push rod assembly 200.
  • the push rod assembly 200 inserts or opens the movable electrode 136.
  • the push rod assembly 200 includes a movable rod 210 connected to the movable electrode 136, a push rod 230 connected to the main shaft 300, and a movable rod 210 coupled to the upper side and pushed to the lower side.
  • the main shaft 300 is connected to the lower end of the push rod 230.
  • the rod housing 250 has a substantially cylindrical appearance.
  • the upper end of the rod housing 250 to which the movable rod 210 is coupled may be formed to have a smaller diameter than a portion in which the input spring 270 is accommodated.
  • the lower end of the rod housing 250 is opened and forms a cylindrical accommodation space therein.
  • the input spring 270 is inserted into the receiving space of the rod housing 250.
  • the push rod 230 supports the input spring 270 so as not to be separated, and one end is fixed inside the accommodation space.
  • the rod housing 250 may be provided with a coupling structure in which the sensing unit 830 of the sensor module 810, which will be described later, is coupled (this will be described later).
  • the main shaft 300 is connected to the mechanism assembly 400 to transmit power generated from the mechanism assembly 400 to the push rod assembly 200.
  • the main shaft 300 may have a plate shape having a predetermined area.
  • One end of the main shaft 300 is rotatably coupled to the lower portion of the power transmission structure of the mechanism assembly 400.
  • the other end of the main shaft 300 is coupled to the push rod 230.
  • the main shaft 300 may have a shape that decreases in size from one end coupled to the mechanism assembly 400 to the other end coupled to the push rod 230. That is, as shown in FIG. 2, the main shaft 300 may have a similar shape such as a water drop shape having a large diameter on one side.
  • One end of the main shaft 300 toward the mechanism assembly 400 is defined as a first rotating part 310 and the other end as a second rotating part 330.
  • the main shaft 300 may be rotatably coupled to a driving link not shown in the drawing.
  • the main shaft 300 is installed in a state exposed to the outside of the lower bracket 510 of the mechanism assembly 400.
  • the main shaft 300 rotates in a clockwise or counterclockwise direction along the arrow direction B by the driving force transmitted from the mechanism assembly 400.
  • the second rotation part 330 rises along the arrow direction C.
  • the input spring 270 is compressed and the push rod 230 pushes the movable rod 210 up.
  • the movable contact 136a rises to enter the input state in contact with the fixed contact 134a.
  • the movable contact 136a contacts or separates the fixed contact 134a.
  • the rod housing 250 is raised and lowered together.
  • the rod housing 250 is a component that is relatively easily accessible compared to the push rod 230.
  • a motion detection device 800 is installed in the rod housing 250 and a portion adjacent thereto to detect the operation state of the push rod 230. Accordingly, it is possible to detect the input or open time of the movable contact 136a, and determine whether there is an operation abnormality or whether the performance is degraded.
  • the motion detection device 800 includes a sensor module 810 for detecting the motion of the push rod 230, and the sensor module 810 controls the motion of the push rod 230. It includes a sensing unit 830 formed on the rod housing 250 to detect it.
  • the motion detection device 800 may additionally include brackets 850 and 870 for installing the sensor module 810.
  • the brackets 850 and 870 are not limited to the shape as long as the sensor module 810 can be coupled to the housing 110 of the vacuum circuit breaker (A).
  • the sensor module 810 controls the light emitting unit 812 that emits light, the light receiving unit 814 that receives the light emitted from the light emitting unit 812, and the light emitting unit 812 and the light receiving unit 814, It includes a circuit part 816 to process.
  • the light emitting part 812 and the light receiving part 814 are installed side by side on one surface of the circuit part 816, respectively.
  • the sensor module 810 is installed so that the light emitting part 812 and the light receiving part 814 face the rod housing 250.
  • the sensor module 810 emits light from the light emitting unit 812 in the direction of the arrow (D), and the sensor module 810 detects that the emitted light is reflected by the sensing unit 830 and returned to the light receiving unit 814 It is a type of optical sensor. Therefore, as shown in FIG. 4, the sensor module 810 has a light emitting unit 812 and a light receiving unit 814 facing the push rod assembly 200, but radiates and reflects light to the sensing unit 830 to be described later. It should be installed in a location that can be used (this will be described later).
  • the circuit unit 816 may process the photocurrent and output a current value or a voltage value signal obtained by converting the current value to the outside.
  • the sensor module 810 detects the amount of light emitted from the light emitting unit 812 is reflected and incident, the further away from the sensor module 810, the amount of light reflected and incident on the light receiving unit 814 decreases.
  • the photocurrent decreases, so that a distance from the sensor module 810 can be detected.
  • the sensor module 810 emits light and the direction in which the reflected light is reflected becomes the sensing direction.
  • the sensor module 810 may sense a moving displacement in the same direction as the sensing direction.
  • the distance between the sensor module 810 and the object to be detected or whether the object to be detected exists may be performed in a separate processing device (not shown).
  • the processing device may be implemented with a number of devices capable of processing and analyzing signals from the circuit unit 816 such as a separately installed controller, a user terminal, or an external server.
  • the circuit unit 816 may transfer the processed current value to the processing device or convert the current value into a voltage value and transfer it. Alternatively, the circuit unit 816 may transmit the current value and the processing device may convert it to a voltage value to detect the presence of the object to be detected.
  • light is radiated from the light emitting unit 812 to the sensing unit 830, and the emitted light is transmitted through or reflected by the sensing unit 830 and is incident on the light receiving unit 814. That is, the sensor module 810 targets the detection unit 830.
  • the sensing unit 830 includes a slit body 832 provided on the outer peripheral surface of the rod housing 250, a slit plate 834 formed on the slit body 832, and a plurality of slit plates 834 formed on the slit plate 834. It includes a sensing slit 834a.
  • the slit body 832 may be detachably coupled or fixed on the rod housing 250.
  • the sensing unit 830 is a part that reflects light emitted from the sensor module 810. Accordingly, as shown in FIG. 4, the sensing unit 830 must be installed at a portion of the sensor module 810 facing the light emitting unit 812 and the light receiving unit 814. In more detail, the direction in which the light-emitting unit 812 and the light-receiving unit 814 of the sensor module 810 faces is disposed toward the plate surface of the slit plate 834.
  • the slit body 832 has a plate shape having a predetermined thickness and length, and is inserted into the rod housing 250.
  • a slit plate 834 having a sensing slit 834a is formed to protrude. That is, a shape in which the slit body 832 and the slit plate 834 are connected is approximately a'T' shape. Accordingly, only the slit plate 834 protrudes to the outside of the rod housing 250 while the slit body 832 is coupled to the rod housing 250.
  • the slit body 832 may have a curved shape that is curved to have a curvature corresponding to the curvature of the rod housing 250. That is, the slit body 832 may have a streamlined cross section, and an inner circumferential surface and an outer circumferential surface thereof may have a curvature corresponding to the curvature of the rod housing 250.
  • the thickness of the rod housing 250 may have a thickness sufficient to allow the slit body 832 to be sufficiently inserted.
  • a slit plate 834 protrudes along the length direction on the outer circumferential surface of the slit body 832.
  • the slit plate 834 has a bar shape protruding outward in a vertical direction from the outer peripheral surface of the slit body 832.
  • a plurality of sensing slits 834a are formed through the plate surface of the slit plate 834 along the longitudinal direction.
  • the sensing slits 834a are provided with a plurality of horizontal slits based on FIG. 5.
  • the sensing slits 834a are formed through the slit plate 834 at equal intervals.
  • the gap between the sensing slits 834a (the lengthwise spacing of the slit plate) may be larger than the width of the sensing slits 834a (the lengthwise width of the slit plate).
  • the signal generated by the circuit unit 816 is different (this will be described later).
  • a coupling structure for coupling the sensing unit 830 is formed in the rod housing 250.
  • the rod housing 250 is a portion (hereinafter referred to as a spring receiving portion) forming an accommodation space is cut to form an insertion slit 252, the insertion slit 252 of the sensing unit 830
  • the slit body 832 is inserted.
  • the fixing portion 290 is coupled to prevent the slit body 832 from being separated.
  • the insertion slit 252 is formed through the length direction of the push rod 230 on the wall surface of the rod housing 250. That is, the insertion slit 252 is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rod housing 250 forming the spring receiving portion (250a).
  • the insertion slit 252 has a shape and size corresponding to the shape of the slit body 832 so that the slit body 832 can be inserted.
  • One end of the insertion slit 252 is opened by being connected to the open end of the spring receiving portion 250a.
  • the other end of the insertion slit 252 is in contact with one side of the slit body 832 to block the movement of the slit body 832.
  • a slit hole 252a is formed in the insertion slit 252 so that the slit plate 834 can be exposed to the outside of the rod housing 250.
  • the slit hole 252a is formed to have a length such that the slit plate 834 can be sufficiently exposed.
  • the slit body 832 is inserted upward along the longitudinal direction from the open end side of the insertion slit 252 and then fixed by the fixing part 290. At this time, the slit plate 834 is exposed to the outside of the slit hole 252a.
  • the fixing part 290 is inserted after the insertion spring 270 and the push rod 230 are coupled in a state in which the slit body 832 is inserted into the insertion slit 252 and is fixed to the rod housing 250.
  • the fixing part 290 has a ring-shaped body in which a hollow is formed through the center, and a stopper shape in which a part of the body is protruded and inserted into the spring receiving part 250a. It is preferable that the size of the hollow has a size such that it does not interfere with the movement of the push rod 230.
  • the fixing part 290 is coupled to the rod housing 250 to prevent the slit body 832 from being separated out of the insertion slit 252.
  • the protruding portion of the fixing part 290 may have a predetermined thickness and may have an outer diameter corresponding to the inner diameter of the rod housing 250.
  • the sensor module 810 detects and pushes the position of the sensing unit 830 mounted on the rod housing 250. The position of the rod 230 is indirectly sensed.
  • Light is continuously emitted from the light emitting unit 812 of the sensor module 810, but since the sensing unit 830 in the sensing direction of the emitted light has a sensing slit 834a, the light is reflected or transmitted.
  • the sensing slit 834a is formed on the slit plate 834 at regular intervals, the section in which the output voltage appears as a constant value and the section in which it appears as 0 are repeated. Accordingly, the output voltage of the sensor module 810 is displayed in the form of an upper graph of FIG. 6.
  • the push rod 230 is operated by the main shaft 300, and the movable electrode 136 is driven by the push rod 230. Since the movable contact 136a is provided at the end of the movable electrode 136, the operation of the main shaft 300 is interlocked with the operation of the movable electrode 136. Accordingly, the stroke graph (lower graph of FIG. 7) of the movable contact 136a can be obtained from the output voltage waveform graph of the sensor module 810 using the interval (distance) of the sensing slit 834a. The stroke of the movable contact 136a means the speed at which the movable contact 136a strikes the fixed contact 134a.
  • the controller or the user can determine a problem situation such as a contact error.
  • the motion detection device 800 of the present invention can detect an abnormal operation or performance degradation of the main shaft 300, the push rod 230, and the movable contact 136a.
  • the sensor module 810 may be operated to continuously monitor the operation of the sensing unit 830 or may be operated only when a contact is made.
  • the sensing unit has a slit shape.
  • the sensing unit may be implemented in a different form (a detailed description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted).
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a motion detection device according to a second embodiment of the present invention.
  • 8 is an exploded perspective view showing a motion detection device according to a third embodiment of the present invention.
  • 9 is a graph showing an output waveform of the motion detection device according to FIGS. 7 and 8 and a stroke waveform of the vacuum circuit breaker.
  • the motion detection device 800 includes the same sensor module 810 and the detection unit 830' as in the first embodiment, but the detection unit 830 ') is composed of a body 832' and a protrusion 834'.
  • the body 832 ′ has the same shape as the slit body 832 of the first embodiment, and has a plate shape having the same curvature as the outer peripheral surface curvature of the rod housing 250.
  • a plurality of protrusions 834 ′ are formed to protrude along the length direction of the slit hole 252a on the outer circumferential surface of the body 832 ′.
  • the protrusion 834 ′ may protrude from the plate surface of the body 832 ′ in the form of a rectangular parallelepiped or a regular hexahedron.
  • the protrusions 834' have a predetermined size and are spaced apart from a plurality of protrusions 834' at predetermined intervals.
  • the body 832 ′ is inserted into the slit hole 252a of the insertion slit, and the protrusion 834 ′ protrudes outside the slit hole 252a.
  • the body 832" may be formed to be elongated to surround the outer circumferential surface of the rod housing 250.
  • the body 832" is an insertion slit of the rod housing 250. It is not inserted into 252 but is coupled to the outer peripheral surface of the rod housing 250. Accordingly, the rod housing 250 has a shape without the insertion slit 252.
  • the protrusion 834" may have the same shape as the second embodiment.
  • the sensor module 810 is disposed toward the sensing units 830 ′ and 830 ′′ but the protrusions 834 ′ and 834 ′. It can be arranged to face the side of ").
  • the gap portion between the protrusions 834 ′ and 834 ′′ transmits light, and the protrusions 834 ′ and 834 ′′ Since the portion is blocked, the light is reflected, so the passage and blocking of the light emitted from the light emitting unit 812 are sequentially repeated while the rod housing 250 is rising, and a graph as shown in FIG. 9 is derived.
  • the motion detection device can be used to detect an abnormal operation or performance degradation of the main shaft 300, the push rod 230, and the movable contact 136a. have.
  • the sensor module 810 is disposed toward the sensing units 830 ′ and 830 ′′, but the protrusions 834 ′ and 834 ′. It can be arranged to face the front of "). At this time, a difference occurs between the sensing value according to the distance to the protrusions 834 ′ and 834 ′′ detected by the sensor module 810 and the sensing value according to the distance between the protrusions 834 ′ and 834 ′′.
  • the motion detection device can be used to detect an abnormal operation or performance degradation of the main shaft 300, the push rod 230, and the movable contact 136a. have.

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Abstract

본 발명은 진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다. 본 발명은 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기의 동작 감지 장치에 있어서,상기 푸시 로드 어셈블리와 이격되어 설치되되 상기 로드 하우징의 일측을 마주보도록 배치되는 센서 모듈; 및 상기 푸시 로드 어셈블리의 일측에 설치되되 상기 센서 모듈을 마주보도록 배치되는 감지부;를 포함하고, 상기 센서 모듈은 상기 감지부의 이동을 감지하는 것이 특징이다.

Description

진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기
본 발명은 진공차단기의 이상 유무 및 성능 저하를 감지할 수 있는 진공차단기의 동작 감지 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 진공차단기는 작은 설치 공간에도 거치할 수 있어 중전압에서부터 고전압에 이르기까지 그 적용범위가 확대되어 가고 있다.
이하에서는 일반적인 진공차단기의 구조에 대해 간단하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 진공차단기(1)는 진공 인터럽터(10a)를 포함하는 주회로부(10)와, 진공 인터럽터(10a)의 접점에 동력을 전달하기 위한 푸시 로드 어셈블리(30) 및 메인 샤프트(50)와, 구동력을 발생하며 메인 샤프트(50)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(70)를 포함한다.
진공 인터럽터(10a)는 절연용기(12)의 내부에 고정된 고정전극(14)과, 절연용기(12) 내부에서 승강하는 가동전극(16)과, 고정전극(14) 및 가동전극(16)의 단부에 각각 구비된 고정접점(14a) 및 가동접점(16a)을 포함한다.
가동접점(16a)은 가동전극(16)에 의해 고정접점(14a)에 접촉(투입 상태)되거나 고정접점(14a)으로부터 분리(개방)된다. 가동전극(16)은 푸시 로드 어셈블리(30)에 의해 상승 또는 하강한다.
푸시 로드 어셈블리(30)는 가동전극(16)을 투입 또는 개방한다. 푸시 로드 어셈블리(30)는 메커니즘 어셈블리(70)로부터 발생된 동력을 전달하는 메인 샤프트(50)에 의해 승강한다. 메인 샤프트(50)는 일단이 메커니즘 어셈블리(70)에 연결되고, 타단이 일방향 또는 타방향으로 회전하면서 푸시 로드 어셈블리(30)를 상승 또는 하강시킨다.
전술한 구조를 갖는 진공차단기(1)는 메인 샤프트(50) 상에 로터리 센서(52)를 장착해 가동접점(16a)의 투입 또는 개방 시간을 측정한다. 로터리 센서(52)에 의해 가동접점(16a)이 정해진 시간 내에 동작을 하는지를 측정함으로써 진공차단기의 동작 특성에 대한 신뢰성을 유지할 수 있다.
그런데 이러한 종래의 로터리 센서는 기계적인 수명이 정해져 있으며, 진공차단기 자체의 기계적 수명에 비해 매우 짧은 특징이 있다. 따라서 로터리 센서에 의한 투입 또는 개방 시간의 측정은 로터리 센서의 기계적 수명에 의존하게 되므로 장시간 사용 시 신뢰성을 보장하기 어려운 문제가 있다.
따라서 진공차단기의 신뢰성 확보를 위해 장시간 사용에도 신뢰성을 유지하며 사용할 수 있는 신뢰성 있는 방법을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 진공차단기의 이상 유무 및 성능 저하를 감지할 수 있는 진공차단기의 동작 감지 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 진공차단기의 동작 감지 장치는 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기의 동작 감지 장치에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리와 이격되어 설치되되 상기 로드 하우징의 일측을 마주보도록 배치되는 센서 모듈; 및 상기 푸시 로드 어셈블리의 일측에 설치되되 상기 센서 모듈을 마주보도록 배치되는 감지부;를 포함하고, 상기 센서 모듈은 상기 감지부의 이동을 감지하는 것이 특징이다.
상기 감지부는 상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 결합되는 슬릿 바디와, 상기 슬릿 바디의 외측 판면으로부터 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 슬릿 판과, 상기 슬릿 판 상에 관통 형성되는 복수의 감지용 슬릿을 포함한다.
상기 감지부는 상기 슬릿 판의 판면을 마주보는 방향으로 배치되는 것이 특징이다.
상기 감지용 슬릿은 상기 슬릿 판의 길이 방향을 따라 복수 개가 미리 설정된 간격으로 형성된다.
상기 슬릿 바디는 상기 로드 하우징의 외주면 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 곡면 형상인 것이 특징이다.
상기 슬릿 바디는 상기 로드 하우징의 내측에 삽입되며, 상기 로드 하우징에 삽입된 상태에서 상기 슬릿 판이 상기 로드 하우징의 외측으로 돌출되는 것이 특징이다.
상기 로드 하우징은 외주면의 일측에 관통 형성되되 상기 로드 하우징의 일단 쪽이 개방되고 상기 로드 하우징의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 슬릿 바디가 삽입되는 삽입 슬릿과, 상기 삽입 슬릿의 길이 방향을 따라 절개되어 상기 슬릿 판이 노출되는 슬릿 홀을 포함한다.
상기 삽입 슬릿은 상기 슬릿 바디의 길이보다 길게 형성되는 것이 특징이다.
상기 푸시 로드 어셈블리는 상기 로드 하우징의 일단에 결합되어 상기 삽입 슬릿의 개방된 단부를 차단하며, 상기 푸시 로드가 관통 삽입되는 중공이 형성된 링 형상의 고정부를 더 포함한다.
상기 센서 모듈은 상기 슬릿 판을 마주보는 방향으로 배치되며 상기 슬릿 판을 향해 빛을 발광하는 발광부; 상기 발광부와 나란히 배치되며 상기 슬릿 판에서 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;를 포함한다.
상기 감지부는 상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 내측에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함한다.
상기 감지부는 상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 외주면 상에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함한다.
상기 감지부는 상기 돌기를 마주보는 방향 또는 상기 돌기의 일측을 마주보는 방향으로 배치될 수 있다.
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 로드와, 상기 푸시 로드의 일단을 수용하는 로드 하우징을 구비한 푸시 로드 어셈블리; 및 상기 푸시 로드 어셈블리와 이격되어 설치되되 상기 로드 하우징의 일측을 마주보도록 배치되는 센서 모듈과, 상기 푸시 로드 어셈블리의 일측에 설치되되 상기 센서 모듈을 마주보도록 배치되는 감지부를 구비하고, 상기 센서 모듈은 상기 감지부의 이동을 감지하는 동작 감지 장치;를 포함하는 진공차단기를 제공한다.
상기 감지부는 상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 결합되는 슬릿 바디와, 상기 슬릿 바디의 외측 판면으로부터 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 슬릿 판과, 상기 슬릿 판 상에 관통 형성되는 복수의 감지용 슬릿을 포함한다.
상기 센서 모듈은 상기 슬릿 판의 판면을 마주보는 방향으로 배치되며 상기 슬릿 판을 향해 빛을 발광하는 발광부; 상기 발광부와 나란히 배치되며 상기 슬릿 판에서 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;를 포함한다.
상기 감지부는 상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 내측 또는 외주면 상에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함한다.
상기 감지부는 상기 돌기를 마주보는 방향 또는 상기 돌기의 일측을 마주보는 방향으로 배치되는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기는 가동접점의 동작 특성을 감지할 수 있으므로 진공차단기의 동작 이상이나 성능 저하를 감지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
본 발명에 따른 진공차단기의 동작 감지 장치 및 이를 갖는 진공차단기는 가동접점의 동작 특성을 감지할 수 있으므로 진공차단기의 동작 이상이나 성능 저하를 감지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
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 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동작 감지 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다. 도 3은 도 2에 따른 동작 감지 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3에 따른 동작 감지 장치의 감지부를 도시한 확대 사시도이다. 도 5는 도 4에 따른 감지부를 도시한 분해 사시도이다. 도 6은 도 3에 따른 동작 감지 장치의 출력 파형 및 진공차단기의 스트로크 파형을 도시한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공차단기의 동작 감지 장치(800)는 진공차단기(A)의 접점 상태를 확인할 수 있는 부분에 설치되어 접점 동작 특성을 감지한다.
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, 메인 샤프트(300)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(400)를 포함한다. 전술한 진공차단기(A)의 구성들은 트랙 어셈블리(700) 상에 설치된다.
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(개방 상태)된다. 가동전극(136)은 푸시 로드 어셈블리(200)에 의해 상승 또는 하강된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 가동전극(136)을 투입 또는 개방한다. 푸시 로드 어셈블리(200)는 가동전극(136)과 연결되는 가동 로드(210)와, 메인 샤프트(300)와 연결되는 푸시 로드(230)와, 상측에 가동 로드(210)가 결합되고 하측에 푸시 로드(230)가 결합되는 로드 하우징(250)과, 로드 하우징(250) 내부에 수용되어 푸시 로드(230)에 의해 압축 또는 복원되는 투입 스프링(270)을 포함한다. 푸시 로드(230)의 하단에 메인 샤프트(300)가 연결된다.
로드 하우징(250)은 대략 원통 형상의 외관을 갖는다. 가동 로드(210)가 결합되는 로드 하우징(250)의 상단은 투입 스프링(270)이 수용되는 부분보다 직경이 작게 형성될 수 있다. 로드 하우징(250)의 하단은 개방되고 내부에 원통형의 수용 공간을 형성한다. 로드 하우징(250)의 수용 공간 내부에 투입 스프링(270)이 삽입된다. 푸시 로드(230)는 투입 스프링(270)이 이탈되지 않도록 지지하며 수용 공간 내부에 일단이 고정된다.
로드 하우징(250)에는 후술할 센서 모듈(810)의 감지부(830)가 결합되는 결합구조가 구비될 수 있다(이에 대해서는 후술하기로 한다).
메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)에 연결되어 메커니즘 어셈블리(400)로부터 발생한 동력을 푸시 로드 어셈블리(200)로 전달한다. 메인 샤프트(300)는 소정의 면적을 갖는 판(plate) 형상을 가질 수 있다. 메인 샤프트(300)의 일단은 메커니즘 어셈블리(400)의 동력전달 구조의 하부에 회전 가능하게 결합된다. 메인 샤프트(300)의 타단은 푸시 로드(230)에 결합된다. 메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)와 결합되는 일단에서 푸시 로드(230)에 결합되는 타단으로 갈수록 크기가 감소되는 형태를 가질 수 있다. 즉, 도 2에서와 같이, 메인 샤프트(300)는 일측의 직경이 큰 물방울 형상과 같은 유사한 형상을 가질 수 있다. 메인 샤프트(300)의 메커니즘 어셈블리(400) 쪽 일단을 제1 회전부(310), 타단을 제2 회전부(330)로 정의한다.
메인 샤프트(300)는 도면에 도시하지 않은 구동 링크에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)의 하부 브라켓(510)의 외부로 노출된 상태로 설치된다. 메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)로부터 전달된 구동력에 의해 제1 회전부(310)가 화살표 방향(B)을 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다.
제1 회전부(310)가 반시계 방향으로 회전하면, 제2 회전부(330)가 화살표 방향(C)을 따라 상승하게 된다. 푸시 로드(230)가 상승하면 투입 스프링(270)이 압축되고 푸시 로드(230)가 가동 로드(210)를 밀어 올린다. 가동 로드(210)가 상승하면 가동접점(136a)이 상승하여 고정접점(134a)에 접촉하는 투입 상태가 된다.
반대로 제1 회전부(310)가 시계 방향으로 회전하면, 제2 회전부(330)가 화살표 방향(C)을 따라 하강하게 된다. 푸시 로드(230)가 하강하면 투입 스프링(270)이 복원되고 푸시 로드(230)가 원래의 위치로 하강한다. 가동 로드(210)가 하강하면 가동접점(136a)이 하강하여 고정접점(134a)으로부터 분리되는 개방 상태가 된다.
전술한 바와 같이, 푸시 로드(230)의 상승 또는 하강에 의해 가동로드(210)가 상승 또는 하강하면 가동접점(136a)이 고정접점(134a)에 접촉 또는 분리된다. 푸시 로드(230)가 승강할 때 로드 하우징(250)이 함께 승강한다. 로드 하우징(250)은 푸시 로드(230)에 비해 상대적으로 접근이 용이한 부품이다.
따라서 본 발명에서는 로드 하우징(250) 및 그에 인접한 부분에 동작 감지 장치(800)를 설치해 푸시 로드(230)의 동작 상태를 감지한다. 이에 따라 가동접점(136a)의 투입 또는 개방 시간을 감지하고, 동작 이상 유무나 성능 저하 여부를 판단할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 동작 감지 장치(800)는 푸시 로드(230)의 동작을 감지하기 위한 센서 모듈(810)과, 센서 모듈(810)이 푸시 로드(230)의 동작을 감지할 수 있도록 로드 하우징(250) 상에 형성된 감지부(830)를 포함한다. 동작 감지 장치(800)는 센서 모듈(810)을 설치하기 위한 브라켓(850, 870)을 추가로 구비할 수 있다. 브라켓(850, 870)은 센서 모듈(810)을 진공차단기(A)의 하우징(110) 상에 결합시킬 수 있다면 그 형태에 제한되지 않는다.
센서 모듈(810)은 빛을 발광하는 발광부(812)와, 발광부(812)에서 방사된 빛을 수신하는 수광부(814)와, 발광부(812) 및 수광부(814)를 제어하고 신호를 처리하는 회로부(816)를 포함한다.
발광부(812)와 수광부(814)는 각각 회로부(816)의 일면에 나란히 설치된다. 또한 센서 모듈(810)은 발광부(812) 및 수광부(814)가 로드 하우징(250)을 향하도록 설치된다.
센서 모듈(810)은 발광부(812)에서 화살표 방향(D)으로 빛을 방사합니다, 센서 모듈(810)은 방사된 빛이 감지부(830)에 반사되어 되돌아오는 것을 수광부(814)에서 감지하는 타입의 광센서이다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(810)은 발광부(812) 및 수광부(814)가 푸시 로드 어셈블리(200)를 향하되, 후술할 감지부(830)로 빛을 방사하고 반사될 수 있는 위치에 설치되어야 한다(이에 대해서는 후술하기로 함).
회로부(816)에는 수광부(814)에서 감지한 빛의 세기에 비례하는 광전류가 흐르므로, 반사되어 되돌아온 광량에 따라 전류량도 달라진다. 반사되어 되돌아온 광량이 클수록 회로부(816)에서 발생하는 전류량이 커지게 된다. 회로부(816)에서는 광전류를 처리해 외부로 전류값 또는 전류값을 전환한 전압값 신호를 출력할 수 있다.
센서 모듈(810)이 발광부(812)에서 발광한 빛이 반사되어 입사되는 광량을 감지하므로, 센서 모듈(810)에서 멀어질수록 수광부(814)로 반사되어 입사되는 광량이 감소한다. 수광부(814)로 입사되는 광량이 감소하면 광전류가 약해지므로 센서 모듈(810)로부터의 거리를 감지할 수 있다.
또한, 반사되어 수광부(814)로 입사되는 광량이 없으면 광전류 값이 0이 되므로 센서 모듈(810)을 이용해 반사되는 위치에 물체가 있는지 없는지를 판단할 수 있다.
따라서 센서 모듈(810)은 빛을 발광하고 반사광이 반사되는 방향이 센싱 방향이 된다. 센서 모듈(810)은 센싱 방향과 동일한 방향의 이동 변위를 감지할 수 있다.
센서 모듈(810)과 감지 대상과의 거리나 감지 대상의 존재 여부는 별도의 처리 장치(미도시)에서 이루어질 수 있다. 처리 장치는 별도로 설치된 컨트롤러나 사용자 단말기, 외부 서버 등 회로부(816)의 신호를 처리해 분석할 수 있는 여러 장치로 구현될 수 있다. 회로부(816)는 처리한 전류값을 처리 장치로 전달하거나 전류값을 전압값으로 변환하여 전달할 수 있다. 또는 회로부(816)에서 전류값을 전송하고 처리 장치에서 이를 전압값으로 변환하여 감지 대상의 존재를 감지할 수 있다.
본 실시 예에서는 발광부(812)에서 감지부(830)로 빛이 방사되고, 방사된 빛은 감지부(830)를 투과하거나 반사되어 수광부(814)로 입사된다. 즉, 센서 모듈(810)은 감지부(830)를 감지 대상으로 한다.
감지부(830)는 로드 하우징(250)의 외주면에 구비되는 슬릿 바디(832)와, 슬릿 바디(832) 상에 형성되는 슬릿 판(834)과, 슬릿 판(834) 상에 형성되는 복수의 감지용 슬릿(834a)을 포함한다. 슬릿 바디(832)는 로드 하우징(250) 상에 탈착 가능하게 결합되거나 고정될 수 있다. 감지부(830)는 센서 모듈(810)에서 발광되는 빛을 반사하는 부분이다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 감지부(830)는 센서 모듈(810)의 발광부(812) 및 수광부(814)와 마주보는 부위에 설치되어야 한다. 좀더 상세히 설명하면, 센서 모듈(810)의 발광부(812) 및 수광부(814)가 향하는 방향은 슬릿 판(834)의 판면을 향하도록 배치된다.
슬릿 바디(832)는 소정의 두께와 길이를 갖는 판(plate) 형상으로, 로드 하우징(250)에 삽입된다. 슬릿 바디(832)의 일측에는 감지용 슬릿(834a)이 형성된 슬릿 판(834)이 돌출 형성된다. 즉, 슬릿 바디(832)와 슬릿 판(834)이 연결된 형상은 대략 'T'자 형상이다. 따라서 슬릿 바디(832)는 로드 하우징(250)에 결합된 상태에서 슬릿 판(834)만 로드 하우징(250)의 외측으로 돌출된다.
이를 위해, 슬릿 바디(832)는 로드 하우징(250)의 곡률에 대응하는 곡률을 갖도록 휘어진 곡면 형상일 수 있다. 즉, 슬릿 바디(832)는 횡단면이 유선형이고 내주면 및 외주면이 로드 하우징(250)의 곡률에 대응하는 곡률을 가질 수 있다.
슬릿 바디(832)가 두께를 가지므로, 로드 하우징(250)의 두께는 슬릿 바디(832)가 충분히 삽입될 수 있을 만큼의 두께를 가질 수 있다. 슬릿 바디(832)의 외주면 상에 길이 방향을 따라 슬릿 판(834)이 돌출 형성된다.
슬릿 판(834)은 슬릿 바디(832)의 외주면으로부터 수직 방향으로 외측으로 돌출된 바(bar) 형태이다. 슬릿 판(834)의 판면 상에 길이 방향을 따라 복수의 감지용 슬릿(834a)이 관통 형성된다.
감지용 슬릿(834a)은 도 5를 기준으로 수평한 슬릿이 복수 개가 구비된다. 감지용 슬릿(834a)은 슬릿 판(834) 상에 동일한 간격으로 관통 형성된다. 본 실시 예에서 감지용 슬릿(834a) 사이의 간격(슬릿 판의 길이 방향 간격)은 감지용 슬릿(834a)의 폭(슬릿 판의 길이 방향 폭) 보다 클 수 있다.
발광부(812)에서 방사된 빛이 슬릿 판(834)을 만나면 반사되어 수광부(814)로 입사되고, 감지용 슬릿(834a)을 만나면 감지용 슬릿(834a)을 투과해 지나간다. 이에 따라, 회로부(816)에서 발생하는 신호가 달라지게 된다(이에 대해서는 후술하기로 함).
한편, 로드 하우징(250)에는 감지부(830)의 결합을 위한 결합 구조가 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 로드 하우징(250)은 수용 공간을 형성하는 부분(이하 스프링 수용부)이 절개되어 삽입 슬릿(252)을 형성하고, 삽입 슬릿(252)에 감지부(830)의 슬릿 바디(832)가 삽입된다. 삽입 슬릿(252)에 슬릿 바디(832)가 결합된 상태에서 투입 스프링(270) 및 푸시 로드(230)가 결합된다. 슬릿 바디(832), 투입 스프링(270) 및 푸시 로드(230)가 모두 로드 하우징(250)에 결합된 상태에서 고정부(290)가 결합되어 슬릿 바디(832)의 이탈을 방지한다.
삽입 슬릿(252)은 로드 하우징(250)의 벽면 상에 푸시 로드(230)의 길이 방향을 따라 관통 형성된다. 즉, 삽입 슬릿(252)은 스프링 수용부(250a)를 형성하는 로드 하우징(250)의 내주면과 외주면 사이에 형성된다. 삽입 슬릿(252)은 슬릿 바디(832)가 삽입될 수 있도록 슬릿 바디(832)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 갖는다.
삽입 슬릿(252)의 일단은 스프링 수용부(250a)의 개방된 단부와 연결되어 개방되어 있다. 삽입 슬릿(252)의 타단은 슬릿 바디(832) 일측에 접촉되어 슬릿 바디(832)의 이동을 차단한다.
또한, 삽입 슬릿(252)에는 로드 하우징(250)의 외측으로 슬릿 판(834)이 노출될 수 있도록 절개된 슬릿 홀(252a)이 형성된다. 슬릿 홀(252a)은 슬릿 판(834)이 충분히 노출될 수 있는 길이로 형성된다.
전술한 구조에 의해 슬릿 바디(832)가 삽입 슬릿(252)의 개방된 단부 쪽에서 길이 방향을 따라 위로 삽입된 다음 고정부(290)에 의해 고정된다. 이때 슬릿 판(834)은 슬릿 홀(252a)의 외부로 노출된 상태가 된다.
고정부(290)는 삽입 슬릿(252)에 슬릿 바디(832)가 삽입된 상태에서 투입 스프링(270) 및 푸시 로드(230)가 결합된 후 삽입되어 로드 하우징(250)에 고정된다. 고정부(290)는 중앙에 중공이 관통 형성된 링 형상의 몸체와, 몸체의 일부가 돌출되어 스프링 수용부(250a) 내부로 삽입되는 마개 형태를 갖는다. 중공의 크기는 푸시 로드(230)의 움직임을 방해하지 않을 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 고정부(290)는 로드 하우징(250)에 결합되어 삽입 슬릿(252) 외측으로 슬릿 바디(832)가 이탈되는 것을 방지한다.
고정부(290)의 돌출된 부분은 소정의 두께를 가지며, 로드 하우징(250)의 내경에 대응하는 외경을 가질 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공차단기의 동작 감지 장치에 있어서, 접점 동작 특성을 감지 및 감시하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
메인 샤프트(300)의 구동에 의해 도 2의 상측을 향해 푸시 로드(230)가 상승할 때, 센서 모듈(810)은 로드 하우징(250)에 장착된 감지부(830)의 위치를 감지해 푸시 로드(230)의 위치를 간접적으로 감지하게 된다.
센서 모듈(810)의 발광부(812)에서는 지속적으로 빛이 발광되나, 발광된 빛의 감지 방향에 있는 감지부(830)는 감지용 슬릿(834a)을 구비하므로 빛이 반사되거나 투과된다.
푸시 로드(230)의 상승으로 로드 하우징(250)이 상승하면, 슬릿 판(834)의 상단에 배치된 감지용 슬릿(834a)부터 순차적으로 발광된 빛이 닿게 된다. 감지용 슬릿(834a)은 빛을 투과시키며, 감지용 슬릿(834a)들 사이의 슬릿 판(834)은 막혀 있으므로 빛을 반사하게 된다. 따라서 로드 하우징(250)이 상승하는 동안 발광부(812)에서 발광된 빛의 통과와 차단이 순차적으로 반복되므로, 도 6에서와 같은 그래프가 도출된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 발광부(812)에서 방사된 빛이 슬릿 판(834)의 판면에 의해 차단될 때에는 빛이 반사되어 센서 모듈(810)의 수광부(814)에 입사된다. 따라서 빛이 반사되는 동안 센서 모듈(810)의 출력 전압이 일정 값으로 유지된다. 발광부(812)에서 방사된 빛이 슬릿 판(834)의 판면을 지나 감지용 슬릿(834a)에 다다르면, 빛이 감지용 슬릿(834a)을 통과해 지나간다. 따라서 수광부(814)에 반사되어 입사되는 빛이 없으므로 센서 모듈(810)의 출력 전압이 0이 된다. 빛이 투과되는 동안 센서 모듈(810)의 출력 전압은 계속 0으로 나타난다.
감지용 슬릿(834a)이 슬릿 판(834)에 일정 간격으로 형성되므로 출력 전압이 일정 값으로 나타나는 구간과 0으로 나타나는 구간이 반복된다. 따라서 센서 모듈(810)의 출력 전압이 도 6의 상측 그래프 형태로 나타나게 된다.
메인 샤프트(300)에 의해 푸시 로드(230)가 작동되고, 푸시 로드(230)에 의해 가동전극(136)이 구동된다. 가동전극(136)의 단부에 가동접점(136a)이 구비되므로, 메인 샤프트(300)의 동작은 가동전극(136)의 동작과 연동된다. 따라서 감지용 슬릿(834a)의 간격(거리)를 이용해 센서 모듈(810)의 출력전압 파형 그래프로부터 가동접점(136a)의 스트로크 그래프(도 7의 하측 그래프)를 얻을 수 있다. 가동접점(136a)의 스트로크는 가동접점(136a)이 고정접점(134a)을 타격할 때의 속도를 의미한다.
이러한 방법으로 정상 동작 상태에서 가동접점(136a)의 동작 특성을 감시할 수 있으므로, 정상 동작 상태와 다른 그래프가 도출되면 컨트롤러나 사용자는 접점 이상 등의 문제 상황으로 판단할 수 있다.
메인 샤프트(300)나 푸시 로드(230), 가동접점(136a)의 동작 이상이나 성능 저하가 발생하는 경우, 센서 모듈(810)의 시간당 출력 전압 파형 간격이나 가동접점(136a)의 스트로크 그래프의 기울기가 달라지게 된다. 따라서 본 발명의 동작 감지 장치(800)를 이용해 메인 샤프트(300)나 푸시 로드(230) 및가동접점(136a)의 동작 이상 또는 성능 저하를 감지할 수 있다.
센서 모듈(810)은 지속적으로 감지부(830)의 동작을 감시하도록 작동될 수도 있고, 접점 투입이 이루어질 때에만 작동될 수도 있다.
전술한 실시 예에서는 센서 모듈(810)의 발광부(812)와 수광부(814)가 모두 회로부(816) 상에 설치되어 감지부(830)를 마주보는 형태로 설치된 구조에 대해 설명하였다. 그러나 감지부(830)를 사이에 두고 발광부(812)와 수광부(814)가 서로 마주보는 형태로 배치될 수도 있다.
전술한 실시 예에서는 감지부가 슬릿 형태인 것을 설명하였다. 그러나 감지부는 다른 형태로 구현될 수도 있다(전술한 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다).
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 동작 감지 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동작 감지 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 9는 도 7 및 도 8에 따른 동작 감지 장치의 출력 파형 및 진공차단기의 스트로크 파형을 도시한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 다른 동작 감지 장치(800)는 제1 실시 예와 동일한 센서 모듈(810)과 감지부(830')를 포함하되, 감지부(830')는 바디(832') 및 돌기(834')로 구성된다.
바디(832')는 제1 실시 예의 슬릿 바디(832)와 동일한 형태로, 로드 하우징(250)의 외주면 곡률과 동일한 곡률을 갖는 판 형태이다. 바디(832')의 외주면 상에 슬릿 홀(252a)의 길이 방향을 따라 복수의 돌기(834')가 돌출 형성된다.
돌기(834')는 직육면체나 정육면체 형태로 바디(832')의 판면으로부터 돌출될 수 있다. 돌기(834')는 소정의 크기를 가지며 미리 설정된 간격으로 복수 개가 이격 배치된다.
제1 실시 예에서와 동일하게 바디(832')는 삽입 슬릿의 슬릿 홀(252a)에 삽입되고 돌기(834')는 슬릿 홀(252a) 외부로 돌출된다.
또는, 도 8에 도시된 바와 같이, 바디(832")가 로드 하우징(250)의 외주면을 감싸는 형태로 길게 형성될 수도 있다. 이 경우, 바디(832")는 로드 하우징(250)의 삽입 슬릿(252)에 삽입되는 것이 아니라 로드 하우징(250)의 외주면에 결합되는 형태가 된다. 따라서 로드 하우징(250)은 삽입 슬릿(252)이 없는 형태가 된다. 이때, 돌기(834")는 제2 실시 예와 동일한 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 감지부(830)의 경우에도 도 4에서와 같이 센서 모듈(810)이 감지부(830', 830")를 향해 배치되되 돌기(834', 834")의 측면을 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 감지부(830', 830")의 경우, 돌기(834', 834")의 사이 간격 부분은 빛을 투과시키며, 돌기(834', 834") 부분은 막혀 있으므로 빛을 반사하게 된다. 따라서 로드 하우징(250)이 상승하는 동안 발광부(812)에서 발광된 빛의 통과와 차단이 순차적으로 반복되므로, 도 9에서와 같은 그래프가 도출된다.
따라서 제1 실시 예에서와 동일하게 제2 및 제3 실시 예에 따른 동작 감지 장치를 이용해 메인 샤프트(300)나 푸시 로드(230), 가동접점(136a)의 동작 이상 또는 성능 저하를 감지할 수 있다.
또는, 도면에 도시하지 않았으나 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 감지부(830)는 센서 모듈(810)이 감지부(830', 830")를 향해 배치되되 돌기(834', 834")의 정면을 향하도록 배치될 수 있다. 이때 센서 모듈(810)에서 감지되는 돌기(834', 834")까지의 거리에 따른 감지값과 돌기(834', 834")의 사이 부분까지의 거리에 따른 감지값은 차이가 발생한다. 즉, 센서 모듈(810)에서 돌기(834', 834")까지의 거리보다 돌기(834', 834") 사이의 거리가 멀기 때문에 돌기(834', 834") 위치의 감지값이 돌기(834', 834") 사이 부분의 감지값보다 크게 나타날 수 있다. 따라서 제1 실시 예에서와 동일하게 제2 및 제3 실시 예에 따른 동작 감지 장치를 이용해 메인 샤프트(300)나 푸시 로드(230), 가동접점(136a)의 동작 이상 또는 성능 저하를 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.

Claims (18)

  1. 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기의 동작 감지 장치에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리와 이격되어 설치되되 상기 로드 하우징의 일측을 마주보도록 배치되는 센서 모듈; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리의 일측에 설치되되 상기 센서 모듈을 마주보도록 배치되는 감지부;
    를 포함하고,
    상기 센서 모듈은 상기 감지부의 이동을 감지하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 결합되는 슬릿 바디와, 상기 슬릿 바디의 외측 판면으로부터 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 슬릿 판과, 상기 슬릿 판 상에 관통 형성되는 복수의 감지용 슬릿을 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 슬릿 판의 판면을 마주보는 방향으로 배치되는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 감지용 슬릿은
    상기 슬릿 판의 길이 방향을 따라 복수 개가 미리 설정된 간격으로 형성되는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿 바디는
    상기 로드 하우징의 외주면 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 곡면 형상인
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬릿 바디는
    상기 로드 하우징의 내측에 삽입되며, 상기 로드 하우징에 삽입된 상태에서 상기 슬릿 판이 상기 로드 하우징의 외측으로 돌출되는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로드 하우징은
    외주면의 일측에 관통 형성되되 상기 로드 하우징의 일단 쪽이 개방되고 상기 로드 하우징의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 슬릿 바디가 삽입되는 삽입 슬릿과, 상기 삽입 슬릿의 길이 방향을 따라 절개되어 상기 슬릿 판이 노출되는 슬릿 홀을 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 삽입 슬릿은
    상기 슬릿 바디의 길이보다 길게 형성되는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리는
    상기 로드 하우징의 일단에 결합되어 상기 삽입 슬릿의 개방된 단부를 차단하며, 상기 푸시 로드가 관통 삽입되는 중공이 형성된 링 형상의 고정부를 더 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 센서 모듈은
    상기 슬릿 판을 마주보는 방향으로 배치되며 상기 슬릿 판을 향해 빛을 발광하는 발광부;
    상기 발광부와 나란히 배치되며 상기 슬릿 판에서 반사되는 빛을 수광하는 수광부;
    상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;
    를 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 내측에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 외주면 상에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함하는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 돌기를 마주보는 방향 또는 상기 돌기의 일측을 마주보는 방향으로 배치되는
    진공차단기의 동작 감지 장치.
  14. 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 로드와, 상기 푸시 로드의 일단을 수용하는 로드 하우징을 구비한 푸시 로드 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리와 이격되어 설치되되 상기 로드 하우징의 일측을 마주보도록 배치되는 센서 모듈과, 상기 푸시 로드 어셈블리의 일측에 설치되되 상기 센서 모듈을 마주보도록 배치되는 감지부를 구비하고, 상기 센서 모듈은 상기 감지부의 이동을 감지하는 동작 감지 장치;
    를 포함하는
    진공차단기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 결합되는 슬릿 바디와, 상기 슬릿 바디의 외측 판면으로부터 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 슬릿 판과, 상기 슬릿 판 상에 관통 형성되는 복수의 감지용 슬릿을 포함하는
    진공차단기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 센서 모듈은
    상기 슬릿 판의 판면을 마주보는 방향으로 배치되며 상기 슬릿 판을 향해 빛을 발광하는 발광부;
    상기 발광부와 나란히 배치되며 상기 슬릿 판에서 반사되는 빛을 수광하는 수광부;
    상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;
    를 포함하는
    진공차단기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 로드 하우징의 일측에 길이 방향을 따라 배치되고 상기 로드 하우징의 내측 또는 외주면 상에 결합되는 바디와, 상기 바디의 외주면 상에 길이 방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 돌기를 포함하는
    진공차단기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 돌기를 마주보는 방향 또는 상기 돌기의 일측을 마주보는 방향으로 배치되는
    진공차단기.
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