WO2021049733A1 - 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 - Google Patents

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 Download PDF

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WO2021049733A1
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rod housing
movable electrode
circuit breaker
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서민규
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엘에스일렉트릭(주)
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    • H01H2001/0021—Camera or endoscope for monitoring contacts, their position or mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker capable of monitoring the amount of wear of a contact inside a vacuum interrupter, 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.
  • it since it can be mounted in a small installation space, its application range is expanding from medium voltage to high voltage.
  • the vacuum circuit breaker includes a vacuum interrupter, which is a core component that blocks current, a power transmission device that transmits power to the vacuum interrupter, and a push rod that inputs or blocks a contact in the vacuum interrupter by making up-and-down reciprocation by the power transmission device.
  • a vacuum interrupter which is a core component of a vacuum breaker, is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1860348 (Registration Date May 16, 2018) (hereinafter, reference numerals cited in the description of the conventional vacuum interrupter are applied only to the description of the prior art. Is the sign).
  • the conventional vacuum interrupter 100 includes an insulating container 190, a fixed electrode 110, a movable electrode 150, and an arcing shield 210.
  • the fixed electrode 110 and the movable electrode 150 have a fixed contact 130 and a movable contact 170, respectively. According to the vertical movement of the movable electrode 150, the movable contact 170 contacts or separates the fixed contact 130.
  • the fixed contact 130 and the movable contact 170 have a problem in that contact wear occurs as the current blocking operation is repeated. If the contact is worn over a certain period, it needs to be repaired or replaced. If the contact point is not repaired or replaced in an appropriate time, it may cause the short-term performance, short-circuit performance, and conduction performance of the vacuum interrupter to deteriorate. Therefore, there is a need for a method to accurately detect the wear condition of the contact point.
  • An object of the present invention is to provide a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker capable of monitoring the amount of wear of a contact inside a vacuum interrupter, and a vacuum circuit breaker having the same.
  • an object of the present invention is to provide a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker and a vacuum circuit breaker having the same, capable of detecting a contact wear amount that is a displacement in a vertical direction using a photo sensor having a sensing direction in a horizontal direction.
  • the present invention provides a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker.
  • the contact monitoring device has a fixed electrode fixed in an insulating container and provided with a fixed contact at one end, and a movable electrode installed in the insulating container so as to be elevated, and a movable contact contacting or separating the fixed contact as it is raised and lowered at one end. And a vacuum interrupter provided in the movable electrode and a push rod assembly coupled to the other end of the movable electrode to raise and lower the movable electrode.
  • the contact monitoring device is formed on the outer circumference of the cylindrical rod housing of the push rod assembly, the discrimination member stepped from the outer circumferential surface of the rod housing; And a sensor assembly installed adjacent to the discriminating member and configured to detect whether or not there is a step difference between an outer peripheral surface of the rod housing and an outer surface of the discriminating member.
  • the discriminating member is attached to the outer periphery of the rod housing, has a set thickness, and includes a length and a width set along an elevating axis on which the movable electrode is elevated.
  • the discriminating member is integrally formed with the rod housing and formed to protrude outward, has a set thickness, and may include a length and a width set along an elevating axis on which the movable electrode is elevated.
  • the discrimination member is formed as a groove forming a depth set from the outer periphery of the rod housing,
  • the groove may have a length and a width set along an elevation axis in which the movable electrode is raised and lowered.
  • the length is preferably set to correspond to a vertical displacement of the rod housing formed in a state in which the fixed contact and the movable contact each have a preset reference thickness and are in contact.
  • the sensor assembly preferably includes a photo sensor module that determines the presence or absence of the step by generating a difference between a distance value to an outer surface of the discrimination member and an outer peripheral surface of the rod housing by a predetermined or more.
  • a sensor holder accommodating and supporting the photo sensor module, and a sensor bracket for coupling the sensor holder to a housing accommodating the vacuum interrupter.
  • the present invention provides a vacuum circuit breaker having a contact monitoring device.
  • the vacuum circuit breaker has a fixed electrode fixed in an insulating container and provided with a fixed contact at one end, and a movable electrode installed in the insulating container so as to be elevated, and a movable contact contacting or separating the fixed contact as it is raised and lowered is at one end.
  • a vacuum interrupter provided;
  • a main circuit unit having a housing accommodating the vacuum interrupter;
  • a push rod assembly coupled to the other end of the movable electrode to lift the movable electrode;
  • a discriminating member formed on the outer periphery of the cylindrical rod housing of the push rod assembly and stepped from the outer periphery of the rod housing;
  • a sensor assembly installed adjacent to the discriminating member and configured to determine the presence or absence of the step difference by generating a difference between a distance value to an outer surface of the discriminating member and an outer circumferential surface of the rod housing by a predetermined or more difference.
  • the discriminating member is attached to the outer periphery of the rod housing, has a set thickness, and includes a length and a width set along an elevating axis on which the movable electrode is elevated.
  • the discriminating member is integrally formed with the rod housing and is formed to protrude outward, has a set thickness, and preferably includes a length set along an elevating axis on which the movable electrode is elevated.
  • the discrimination member is formed as a groove forming a depth set from the outer periphery of the rod housing,
  • the groove has a length and a width set along an elevation axis in which the movable electrode is raised and lowered.
  • the length is preferably set to correspond to a vertical displacement of the rod housing formed in a state in which the fixed contact and the movable contact each have a preset reference thickness and are in contact.
  • a sensor holder accommodating and supporting the photo sensor module, and a sensor bracket for coupling the sensor holder to a housing accommodating the vacuum interrupter.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can determine an appropriate maintenance time by monitoring the wear amount of the contact in real time using a photo sensor.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can improve the reliability and performance of the vacuum circuit breaker because it is possible to determine the contact wear amount before the contact wear amount progresses beyond the threshold value using a photo sensor.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can detect a contact wear amount having a displacement in a vertical direction using a photo sensor having a sensing direction in a horizontal direction. Therefore, it is possible to accurately detect the amount of contact wear and determine an appropriate maintenance point.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker having a contact monitoring device of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an installation state to which a first example of a contact monitoring device according to the present invention is applied.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a photo sensor module of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a first example of the discriminating member of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an example in which the sensing area according to the present invention is included in the outer surface area of the discriminating member.
  • FIG. 6 is a view showing an example in which the sensing area according to the present invention is included in the outer peripheral surface area of the rod housing deviating from the lower end of the discriminating member.
  • FIG. 7 is a view showing a second example of the discriminating member according to the present invention.
  • Fig. 8 is a view showing a third example of the discriminating member according to the present invention.
  • Fig. 9 is a perspective view showing a third example of the discriminating member of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a sensing area according to the present invention is included in a normal section of an inclined surface of a discriminating member.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which a sensing region according to the present invention is included in a section above an inclined surface of a discriminating member.
  • FIG. 12 is a view showing a fourth example of the discriminating member according to the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a fifth example of the discriminating member according to the present invention.
  • top (or bottom) of the component or the “top (or bottom)” of the component means that an 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. 1 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker having a contact monitoring device of the present invention.
  • the contact monitoring device (B) for a vacuum breaker according to the first embodiment of the present invention is installed under the main circuit part (100) of the vacuum breaker (A) to monitor contact wear of the vacuum interrupter (130). do.
  • the main configuration of the vacuum circuit breaker A will be briefly described as follows (the configuration of the vacuum circuit breaker will be briefly described only for the configuration necessary for the description of the present invention).
  • the vacuum circuit 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 driving force. It is generated and is connected to the main shaft 300 and includes a mechanism assembly 400 for transmitting a driving force.
  • 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 to the inner upper portion of the insulating container 132, and a fixed contact 134a provided at an end of the fixed electrode 134. ), a movable electrode 136 that is installed to be movable up and down in an 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. It wraps around.
  • the movable contact 136a is in contact with the fixed contact 134a by the movable electrode 136 (in a closed state) or separated from the fixed contact 134a (in a cut-off state).
  • the movable electrode 136 is raised or lowered by the push rod assembly 200.
  • the push rod assembly 200 inserts or blocks the movable electrode 136.
  • the push rod assembly 200 is composed of several shafts and springs that transmit the power of the main shaft 300 to the movable electrode 136.
  • a partial configuration of a contact monitoring device B which will be described later, is installed on the rod housing 210 of the push rod assembly 200.
  • the main shaft 300 is connected to the lower end of the push rod assembly 200.
  • 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.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an installation state to which a first example of a contact monitoring device according to the present invention is applied.
  • 3 is an exploded perspective view showing a photo sensor module of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • the stepped sensor assembly 500 is installed adjacent to the discriminating member 700 and the discriminating member 700, and detects the presence or absence of a step between the outer circumferential surface of the rod housing 210 and the outer surface of the discriminating member 700 ).
  • the sensor assembly 500 is installed under the main circuit unit 100.
  • the sensor assembly 500 includes a photo sensor module 510 for detecting the position of the discriminating member 700, a sensor holder 530 accommodating the photo sensor module 510, and the sensor holder 530 as a main circuit unit ( It includes a sensor bracket 550 coupled to the lower side of 100).
  • the photo sensor module 510 includes a light emitting unit 512 and a light receiving unit 514, and a circuit unit 516 processing signals from the light emitting unit 512 and the light receiving unit 514.
  • the light emitting unit 512 and the light receiving unit 514 are installed side by side on one surface of the circuit unit 516.
  • the light emitting part 512 and the light receiving part 514 of the photo sensor module 510 are disposed to face the outer circumferential surface of the rod housing 110 of the push rod assembly 200.
  • the meaning of the installation direction of the photo sensor module 510 will be described later.
  • the light emitting part 512 emits light.
  • the commercial light receiving unit 514 receives light emitted from the light emitting unit 512 and reflected from the outer circumferential surface of the rod housing 210.
  • the circuit unit 516 is based on the time until light is emitted from the light emitting unit 512 and the emitted light is reflected from the outer circumferential surface of the rod housing 210 and received light, and a photo sensor based on preset light speed information. A distance value between the module 510 and the outer peripheral surface of the rod housing 210 may be calculated. According to another example, since a photocurrent in proportion to the intensity of light detected by the light receiving unit 514 flows in the circuit unit 516 according to the present invention, the amount of current generated increases as the amount of reflected and returned light increases.
  • the photo sensor module 510 detects the amount of light emitted from the light emitting unit 512 is reflected and incident, the further away from the photo sensor module 510, the amount of light reflected and incident to the light receiving unit 514 decreases. As the amount of incident light decreases, the photocurrent decreases, so that the distance from the photo sensor module 510 can be known.
  • the photo sensor module 510 emits light and the direction in which the reflected light is reflected becomes the sensing direction.
  • the photosensor module 510 may sense a moving displacement in the same direction as the sensing direction.
  • the circuit unit 516 may process the photocurrent and output a signal to the outside.
  • the output signal becomes smaller or larger according to the sensed amount of light, and the amount of light varies according to the displacement. Therefore, if the signal output from the circuit unit 516 is processed, the resulting displacement can be calculated.
  • the signal output from the circuit unit 516 may be transmitted to an external data processing device not shown in the drawing or an administrator's smart terminal.
  • the above-described determination unit may be provided in the circuit unit or may be provided in an external data processing device or a smart terminal.
  • the determination unit may process the output signal of the circuit unit 516 and compare it with a pre-stored reference value, and then determine the amount of contact wear of the vacuum interrupter 130.
  • the photo sensor module 510 according to the present invention is a load housing that is raised and lowered. The distance value to the outer circumferential surface of 210 can be calculated.
  • the sensor holder 530 accommodates the photo sensor module 510.
  • the sensor holder 530 may have a box shape with one open surface.
  • the light emitting part 512 and the light receiving part 514 of the photo sensor module 510 are exposed to the open side of the sensor holder 530.
  • the sensor holder 530 may be provided with a coupling portion 532 coupled to the sensor bracket 550 on the open side and the other side or side portions of the opposite side.
  • the coupling part 532 may be provided in the form of a hole into which a bolt is inserted.
  • the sensor holder 530 may have a frame shape such as a'b' shape, a'b' shape, and a'c' shape instead of a box shape if the photo sensor module 510 is inserted and not separated.
  • the sensor bracket 550 is mounted on a lower side of the housing 110 forming the exterior of the main circuit unit 100.
  • the sensor bracket 550 is not limited to its shape as long as it can support the sensor holder 530.
  • the installation position of the photo sensor module 510 must face the rod housing 210. Therefore, the sensor bracket 550 has an inverted'L' shape, and the sensor holder 530 is coupled to a surface extending downward from the housing 110 of the main circuit unit 100.
  • a plurality of fastening holes for fastening the sensor holder 530 and a plurality of fastening holes for fastening to the housing 110 may be formed on the plate surface of the sensor bracket 550.
  • the sensor bracket 550 may be coupled to the sensor holder 530 and the housing 110 by bolting or the like.
  • the sensor holder 530 and the sensor bracket 550 are separately provided.
  • one fixing means may be used.
  • the photosensor module 510 may be a sensor of another measurement method that is fixed at a location near the rod housing 210 to calculate a distance value to the outer circumferential surface of the rod housing 210.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a first example of the discriminating member of the present invention.
  • the discriminating member 700 is formed as a separate member on the outer circumferential surface of the rod housing 210 and attached or installed. When attached, the discrimination member 700 may be attached through a separate adhesive material, and when installed, may be installed to be detachable through a coupling member such as a screw bolt.
  • the discrimination member 400 has a set thickness and a length and a width and a width along the top and bottom.
  • the discrimination member 700 protrudes from the outer surface of the rod housing 210 to form a predetermined thickness t.
  • the discriminating member 700 may be attached to the outer circumferential surface of the cylindrical rod housing 210 through a separate adhesive material.
  • the discrimination member 400 may be formed of a member having flexibility or may be formed of a member having a predetermined hardness.
  • a step is formed between the outer circumferential surface of the rod housing 210 and the outer surface of the discriminating member 700 at a predetermined position.
  • the outer surface of the discriminating member 700 as described above is disposed to face the photo sensor module 510 including the light emitting part 512 and the light receiving part 514.
  • the length (l) of the discriminating member 700 is a vertical displacement of the rod housing 210 formed in a state in which the fixed contact 134a and the movable contact 136a each have a preset reference thickness and are in contact with each other or It is set to correspond to the displacement of the lifting stroke.
  • the total thickness in the state in which the fixed contact 134a and the movable contact 136a are in contact May be equal to or less than the above-described reference thickness.
  • the reference thickness is the limit of the contact wear amount.
  • the rod housing 210 is further raised to a predetermined position, thereby increasing the vertical displacement.
  • the sensing area of the photosensor module 510 deviates to the outside of the lower end of the discrimination member 700.
  • the sensing area is an area in which light is emitted and reflected.
  • the sensing region of the photosensor module 510 deviates from the lower end of the determining member 700, the sensing region is formed on the outer circumferential surface of the rod housing 210, which is a lower outer region of the discriminating member 700.
  • 5 is a view showing an example in which the sensing area according to the present invention is included in the outer surface area of the discriminating member.
  • 6 is a view showing an example in which the sensing area according to the present invention is included in the outer peripheral surface area of the rod housing deviating from the lower end of the discriminating member.
  • the sensing position of the photo sensor module 510 always maintains the same position in the open state.
  • the push rod assembly 200 exhibits a certain amount of vertical displacement within the length l of the discriminating member 700. Thereafter, when the contact is repeatedly inserted, the push rod assembly 200 rises along the vertical direction by the amount of wear. That is, the increase in the vertical displacement of the push rod assembly 200 becomes the contact wear amount.
  • the photosensor module 510 of the present invention is installed adjacent to the outer peripheral surface of the rod housing 210 and is installed on one side parallel to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the sensing direction of the photosensor module 510 is a direction perpendicular to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the photosensor module 510 is installed at a portion close to the outside from the lower end of the housing 110 of the main circuit portion 100.
  • the push rod assembly 200 Since the push rod assembly 200 has only displacement in the vertical direction and does not move in the horizontal direction, the vertical displacement of the push rod assembly 200 cannot be detected even if the photosensor module 510 is installed on one side.
  • the present invention generates the same effect as converting the vertical displacement of the push rod assembly 200 into the horizontal displacement by applying the discrimination member 700 so that the photo sensor module 510 can be used. It is to do.
  • the discriminating member 700 achieves a set length.
  • the rod housing 210 is raised so that the fixed contact 134a and the movable contact 136a contact each other.
  • the rod housing 210 makes a vertical displacement within the length of the discriminating member 700.
  • the light emitting unit 512 emits light to the outer surface of the discriminating member 700, and the emitted light is reflected from the outer surface of the discriminating member 700 and received by the light emitting unit 514.
  • the circuit unit 516 calculates a first distance value La to the outer surface of the discriminating member 500 based on the time until the light is emitted and reflected and the speed of the light.
  • the measured first distance value La is the same.
  • the thickness of each of the fixed contact 134a and the movable contact 136a constitutes a reference thickness to achieve a normal thickness.
  • the rod housing 210 is further raised to a predetermined height.
  • the sensing region deviates to the lower outer region of the discrimination member 700.
  • the circuit unit 516 calculates a second distance value Le from the lower outer surface of the discrimination member 700 to the outer peripheral surface of the rod housing 210 forming a step.
  • the circuit unit 516 may recognize that a step is formed and notify the server of contact damage to the outside.
  • the sensing area of the photo sensor module 510 deviates from the outer surface of the discrimination member 700 and is located in the outer circumferential area of the stepped rod housing 210, it is determined that the contact wear amount has reached a limit value or more.
  • the vertical displacement of the rod housing is included in the length of the discriminating member. Accordingly, the sensor module calculates the first amount of light by receiving light reflected from the outer surface of the discriminating member.
  • the sensor module receives the light reflected from the outer circumferential surface of the rod housing that is stepped and positioned outside the lower end of the discriminating member to calculate the second amount of light.
  • the first and second amounts of light measured as described above have different values due to different reflectances.
  • the circuit unit may recognize a step difference outside the lower end of the discriminating member as the first amount of light is measured as the second amount of light.
  • the determination unit may know whether the contact wear amount has reached a preset threshold value by analyzing a signal output from the photo sensor module 510.
  • the photo sensor module 510 cannot directly detect the vertical displacement perpendicular to the sensing direction, but the vertical displacement is horizontally measured according to the distance to the outer surface of the discriminating member 700 or the outer circumferential surface of the rod housing 210. Can be converted to displacement. Therefore, by applying the photo sensor module 510, it is possible to indirectly monitor and detect the amount of contact wear.
  • the contact wear amount monitored by the photo sensor module 510 may be monitored in real time or at a preset time period. Accordingly, it is possible to determine the amount of wear of the contact before the amount of wear of the contact exceeds the threshold value, so that an appropriate maintenance time can be known. In addition, it is possible to improve the reliability and performance of the vacuum circuit breaker.
  • FIG. 7 is a view showing a second example of the discriminating member according to the present invention.
  • the discriminating member 701 may protrude from the outer periphery of the rod housing 210 and may be formed to be integral with the rod housing 210.
  • the discrimination member 701 may be a part of the rod housing 210.
  • the lower end of the discriminating member 701 forms a step with the outer peripheral surface of the rod housing 210.
  • the discriminating member 700 is disposed to face the light emitting part 512 and the light receiving part 514 so as to be included in the sensing area of the photo sensor module 510.
  • the distance value from the photo sensor module 510 to the outer surface of the discriminating member 700 (first distance value La) and the distance value to the outer peripheral surface of the rod housing 210 (second distance value (Le )) are different from each other. Since the discrimination member 700 is formed to protrude from the outer peripheral surface of the rod housing 210, the second distance value Le is greater than the first distance value La.
  • the photosensor module 510 may determine whether or not a step is formed by measuring that the measured distance value is different.
  • the width, width, length, and thickness of the discriminating member 701 may be the same as those of the first example described above, a description thereof will be omitted.
  • the length l of the discriminating member 701 may be variably formed according to the setting of the limit value of the contact wear amount.
  • FIG. 8 is a view showing a third example of the discriminating member according to the present invention.
  • the discriminating member 702 may be formed as a groove having a predetermined depth from the outer circumference of the rod housing 210, and may be formed to be integral with the rod housing 210.
  • the discrimination member 702 may be a part of the rod housing 210.
  • the lower end of the discrimination member 702 forms a step with the outer peripheral surface of the rod housing 210.
  • the discriminating member 702 is disposed to face the light emitting part 512 and the light receiving part 514 so as to be included in the sensing area of the photo sensor module 510.
  • the distance value from the photo sensor module 510 to the inner surface of the groove of the groove-shaped discriminating member 702 (the first distance value La) and the distance value to the outer peripheral surface of the rod housing 210 (the second The distance value (Le) is different from each other. Since the discrimination member 702 is formed in a groove shape having a predetermined depth from the outer circumferential surface of the rod housing 210, the second distance value Le has a value smaller than the first distance value La.
  • the photosensor module 510 may determine whether or not a step is formed by measuring that the measured distance value is different.
  • the width, width, and length of the discriminating member 702 may be the same as those of the first and second examples described above, but the discriminating member 702 is formed in a groove shape.
  • the length of the groove of the discriminating member 702 may be variably formed according to the setting of the limit value of the contact wear amount.
  • the photosensor module is installed in a position parallel to the rod housing of the push rod assembly.
  • it can also be installed underneath the push rod assembly.
  • the contact wear amount which is a vertical moving displacement, can be directly detected through the photo sensor without a discriminating member.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a third example of the discriminating member of the present invention.
  • the discriminating member 700 is formed as a separate member on the outer circumferential surface of the rod housing 210 and attached or installed.
  • the discriminating member 702 may be attached through a separate adhesive material, and when installed, may be installed to be detachable through a coupling member such as a screw bolt.
  • the discriminating member 702 has a set thickness and a length and a width and a width along the top and bottom.
  • the discrimination member 702 forms an inclined surface S having an inclination angle as the thickness t gradually increases from the upper end to the lower end of the outer circumference of the rod housing 210.
  • the inclined surface S of the discriminating member 702 forms a shape that gradually protrudes laterally from the upper end to the lower end.
  • the discrimination member 702 may be attached to the outer peripheral surface of the cylindrical rod housing 210 through a separate adhesive.
  • the discrimination member 702 may be formed of a member having flexibility or may be formed of a member having a predetermined hardness.
  • the inclined surface S of the discriminating member 702 having the above-described shape is disposed to face the photo sensor module 510 including the light-emitting part 512 and the light-receiving part 514.
  • the distance value between the inclined surface of the discriminating member and the port sensor module is gradually increased from the top to the bottom of the inclined surface.
  • a limit position may be set at a predetermined position along the upper and lower sides of the inclined surface of the discriminating member. That is, the vertical displacement of the rod housing 210 formed in a state in which the fixed contact 134a and the movable contact 136a are in contact with each of the fixed contact 134a and the movable contact 136a from the top of the inclined surface to the limit position (normal section) or It may correspond to the displacement of the lifting stroke.
  • the position from the limit position to the lower end of the inclined surface may correspond to a vertical displacement or an elevating stroke displacement of the rod housing 210 in a state that is less than or equal to the above-described reference thickness.
  • the total thickness in the state in which the fixed contact 134a and the movable contact 136a are in contact May be equal to or less than the above-described reference thickness.
  • the reference thickness is the limit of the contact wear amount.
  • the rod housing 210 is further raised to a predetermined position, thereby increasing the vertical displacement.
  • the sensing area of the photo sensor module 510 may reach the abnormal section including the limit position on the inclined surface S of the discriminating member 700.
  • the sensing area is an area in which light is emitted and reflected.
  • the photo sensing region is formed on the outer peripheral surface of the rod housing 210, which is a lower outer region of the discriminating member 700.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a sensing area according to the present invention is included in a normal section of an inclined surface of a discriminating member.
  • 11 is a diagram illustrating an example in which a sensing region according to the present invention is included in a section above an inclined surface of a discriminating member.
  • the sensing position of the photo sensor module 510 always maintains the same position in the open state.
  • the push rod assembly 200 exhibits a certain amount of vertical displacement within the length l of the discriminating member 702. Thereafter, when the contact is repeatedly inserted, the push rod assembly 200 rises along the vertical direction by the amount of wear. That is, the increase in the vertical displacement of the push rod assembly 200 becomes the contact wear amount.
  • the photosensor module 510 of the present invention is installed adjacent to the outer peripheral surface of the rod housing 210 and is installed on one side parallel to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the sensing direction of the photosensor module 510 is a direction perpendicular to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the photosensor module 510 is installed at a portion close to the outside from the lower end of the housing 110 of the main circuit portion 100.
  • the push rod assembly 200 Since the push rod assembly 200 has only displacement in the vertical direction and does not move in the horizontal direction, the vertical displacement of the push rod assembly 200 cannot be detected even if the photosensor module 510 is installed on one side.
  • the present invention generates the same effect as converting the vertical displacement of the push rod assembly 200 into the horizontal displacement by applying the discrimination member 702 so that the photo sensor module 510 can be used. It is to do.
  • the discriminating member 702 has a set length and forms an inclined surface S that gradually protrudes outward from the top to the bottom.
  • the rod housing 210 is raised so that the fixed contact 134a and the movable contact 136a come into contact with each other.
  • the rod housing 210 In a state in which the fixed contact 134a and the movable contact 136a are in contact with each other, when the thickness of the entire contact reaches a set reference thickness, the rod housing 210 is in the above-described normal section from the inclined surface S of the discriminating member 700. The corresponding vertical displacement is achieved.
  • the light emitting part 512 emits light to the inclined surface S of the discriminating member 702, and the emitted light is reflected from the outer surface of the discriminating member 700 and received by the light emitting part 514.
  • the circuit unit 516 calculates a first distance value La to the inclined surface S of the discriminating member 500 in the normal section based on the time until the light is emitted and reflected and the speed of the light.
  • the calculated first distance value is gradually increased from the top to the bottom of the slope S within the normal section.
  • each of the fixed contact 134a and the movable contact 136a constitutes a reference thickness to achieve a normal thickness.
  • a reference distance value which is a distance value to a limit position set on the inclined surface S, is set in the circuit unit 516.
  • the sensing area when the measured distance value to the inclined surface S is greater than or equal to the reference distance value, the sensing area is included in the normal section, and when it is less than the reference distance value, the sensing area is included in the abnormal section.
  • the rod housing 210 is further raised to a predetermined height.
  • the sensing area is included in a section above the inclined surface S of the discriminating member 702.
  • the circuit unit 516 calculates the second distance value Le to the inclined surface S included in the above-described ideal section.
  • the circuit unit 516 may notify the server of contact damage to the outside.
  • the sensing area of the photo sensor module 510 reaches an abnormal section out of the limit position on the inclined surface S of the discriminating member 702, it is determined that the contact wear amount has reached the limit value or more.
  • the vertical displacement of the rod housing is included in the length of the discriminating member. Accordingly, the sensor module calculates the first amount of light by receiving light reflected from the outer surface of the discriminating member.
  • the sensor module receives the light reflected from the outer circumferential surface of the rod housing that is stepped and positioned outside the lower end of the discriminating member to calculate the second amount of light.
  • the first and second amounts of light measured as described above have different values due to different reflectances.
  • the circuit unit may recognize a step difference outside the lower end of the discriminating member as the first amount of light is measured as the second amount of light.
  • the determination unit may know whether the contact wear amount has reached a preset threshold value by analyzing a signal output from the photo sensor module 510.
  • the photo sensor module 510 cannot directly detect a vertical displacement perpendicular to the sensing direction, but converts the vertical displacement to a horizontal displacement by measuring the distance value with the inclined surface S of the discrimination member 702. I can. Therefore, by applying the photo sensor module 510, it is possible to indirectly monitor and detect the amount of contact wear.
  • the contact wear amount monitored by the photo sensor module 510 may be monitored in real time or at a preset time period. Accordingly, it is possible to determine the amount of wear of the contact before the amount of wear of the contact exceeds the threshold value, so that an appropriate maintenance time can be known. In addition, it is possible to improve the reliability and performance of the vacuum circuit breaker.
  • FIG. 12 is a view showing a fourth example of the discriminating member according to the present invention.
  • the discriminating member 703 may protrude from the outer periphery of the rod housing 210 and may be formed to be integral with the rod housing 210.
  • the discrimination member 701 may be a part of the rod housing 210.
  • the discrimination member 703 has an inclined surface S protruding outward.
  • the inclined surface S forms an inclination angle as the thickness t of the discriminating member 703 gradually increases from the top to the bottom.
  • the inclined surface S of the discriminating member 701 is disposed to face the light emitting part 512 and the light receiving part 514 so as to be included in the sensing area of the photo sensor module 510.
  • the distance value from the photosensor module 510 to the inclined surface S of the discriminating member 701 is gradually decreased along the lower side. That is, since the inclined surface of the discriminating member 703 is formed in a shape that gradually protrudes from the top to the bottom of the rod housing 210, the distance value to the inclined surface to be measured is decreased.
  • the photosensor module 510 may determine that the contact wear amount exceeds the threshold value.
  • the width, width, length, and thickness of the discriminating member 703 may be the same as those of the first example described above, a description thereof will be omitted.
  • the limit position of the inclined surface S of the discriminating member 703 may be variably formed in the circuit part 516 according to the setting of the limit value of the contact wear amount.
  • FIG. 13 is a view showing a fifth example of the discriminating member according to the present invention.
  • the discriminating member 704 is formed as a groove whose depth gradually increases from the upper end to the lower end of the rod housing 210.
  • the discriminating member 704 formed as the groove has an inclined surface S that gradually deepens.
  • the discriminating member 704 is disposed to face the light emitting part 512 and the light receiving part 514 so as to be included in the sensing area of the photo sensor module 510.
  • the inclined surface S of the discriminating member 704 is disposed to face the light emitting part 512 and the light receiving part 514 so as to be included in the sensing area of the photo sensor module 510.
  • the distance value from the photosensor module 510 to the inclined surface S of the discriminating member 702 is gradually increased along the lower side. That is, since the inclined surface S of the discriminating member 702 is formed in a groove shape forming an inclined surface S that gradually deepens along the lower end of the outer circumference of the rod housing 210, the distance to the measured inclined surface S The value is increasing.
  • the photosensor module 510 may determine that the contact wear amount exceeds the threshold value when the measured distance value exceeds the set reference distance value.
  • the width, width, length, and thickness of the discriminating member 704 may be the same as those of the first example described above, a description thereof will be omitted.
  • the limit position of the inclined surface S of the discriminating member 702 may be variably formed in the circuit part 516 according to the setting of the limit value of the contact wear amount.
  • the photosensor module is installed in a position parallel to the rod housing of the push rod assembly.
  • it can also be installed underneath the push rod assembly.
  • the contact wear amount which is a vertical moving displacement, can be directly detected through the photo sensor without a discriminating member.

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Abstract

본 발명은 진공차단기용 접점 감시 장치를 제공한다. 상기 접점 감시 장치는 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 구비된다. 또한 본 발명은 상기 접점 감시 장치를 갖는 진공차단기도 제공한다.

Description

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기
본 발명은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다.
진공차단기는 진공의 절연 내력을 이용해 전기회로에서 발생하는 단락이나 지락 등의 사고 시 사고전류로부터 부하기기 및 선로를 보호하는 전기 보호기이다.
진공차단기는 전력 수송제어 및 전력계통의 보호 역할을 한다. 진공차단기는 차단용량이 크고 신뢰성 및 안전성이 높다. 뿐만 아니라 작은 설치 공간에도 거치할 수 있어 중전압에서부터 고전압에 이르기까지 그 적용범위가 확대되어 가고 있다.
진공차단기는 전류를 차단하는 핵심부품인 진공 인터럽터와, 진공 인터럽터에 동력을 전달하는 동력전달장치, 동력전달장치에 의해 상하 왕복운동을 하여 진공 인터럽터 내의 접점을 투입 또는 차단하는 푸시로드 등을 포함한다. 진공차단기의 핵심 부품인 진공 인터럽터의 일 예가 한국특허등록 제10-1860348(등록일 2018. 05.16)에 개시되어 있다(이하 종래의 진공 인터럽터에 관한 설명에 인용되는 도면부호는 종래 기술의 설명에만 적용되는 부호이다).
종래의 진공 인터럽터(100)는 절연용기(190)와, 고정전극(110)과, 가동전극(150) 및 아킹쉴드(210)를 포함하여 이루어진다. 고정전극(110)과 가동전극(150)은 각각 고정접점(130) 및 가동접점(170)을 구비한다. 가동전극(150)의 상하이동에 따라 가동접점(170)이 고정접점(130)에 접촉하거나 분리된다.
고정접점(130) 및 가동접점(170)은 전류 차단 동작이 반복됨에 따라 접점 마모가 이루어지는 문제가 있다. 접점이 일정 이상 마모되면 보수 또는 교체가 필요하다. 접점의 보수 또는 교체가 적절한 시간에 이루어지지 않으면 진공 인터럽터의 단시간 성능, 단락 성능 및 통전 성능의 저하 원인이 된다. 따라서 정확한 접점의 마모 상태를 감지하는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 수평 방향의 센싱 방향을 갖는 포토 센서를 이용해 수직 방향의 변위인 접점 마모량을 감지할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명은 진공차단기용 접점 감시 장치를 제공한다.
상기 접점 감시 장치는 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 구비된다.
상기 접점 감시 장치는 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주에 형성되며, 상기 로드 하우징의 외주면으로부터 단차지는 감별 부재; 및 상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 로드 하우징의 외주면과 상기 감별 부재의 외측면과의 단차 유무를 감지하는 센서 어셈블리;를 포함한다.
여기서 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 포함할 수 있다.
또한 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징의 외주로부터 설정된 깊이를 이루는 홈으로 형성되고,
상기 홈은, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 이룰 수도 있다.
또한 상기 길이는, 상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한 상기 센서 어셈블리는 상기 감별 부재의 외측면까지의 거리값과 상기 로드 하우징의 외주면과의 거리값이 일정 이상 차이가 발생됨을 통해 상기 단차 유무를 판단하는 포토 센서 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 포토 센서 모듈을 수용하여 지지하는 센서 홀더와, 상기 센서 홀더를 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징에 결합시키는 센서 브라켓을 더 포함하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 있어서 본 발명은 접점 감시 장치를 갖는 진공 차단기를 제공한다.
상기 진공 차단기는 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터와; 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징을 구비한 주회로부와; 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리와; 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주에 형성되며, 상기 로드 하우징의 외주면으로부터 단차지는 감별 부재; 및 상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 감별 부재의 외측면까지의 거리값과 상기 로드 하우징의 외주면과의 거리값이 일정 이상 차이가 발생됨을 통해 상기 단차 유무를 판단하는 센서 어셈블리;를 포함한다.
여기서 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 감별 부재는, 상기 로드 하우징의 외주로부터 설정된 깊이를 이루는 홈으로 형성되고,
상기 홈은, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 이루는 것이 바람직하다.
또한 상기 길이는, 상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한 상기 포토 센서 모듈을 수용하여 지지하는 센서 홀더와, 상기 센서 홀더를 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징에 결합시키는 센서 브라켓을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 사용하여 접점의 마모량을 실시간으로 감시하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있기 때문에 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 수평 방향의 센싱 방향을 갖는 포토 센서를 이용해 수직 방향의 변위를 갖는 접점 마모량을 감지할 수 있다. 따라서 접점 마모량을 정확하게 감지하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 접점 감시 장치를 갖는 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 접점 감시 장치의 제 1예가 적용된 설치 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 감별 부재의 제 1예를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 외측면 영역에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 하단에서 벗어난 로드 하우징의 외주면 영역에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 2예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 3예를 보여주는 도면이다.도 9는 본 발명의 감별 부재의 제 3예를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 경사면 정상 구간에 에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 경사면 이상 구간에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 감별 부재의 제 4예를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 5예를 보여주는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 접점 감시 장치를 갖는 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 1을 참조 하면, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치(B)는 진공차단기(A)의 주회로부(100) 하측에 설치되어 진공 인터럽터(130)의 접점 마모를 감시한다.
진공차단기(A)의 주요 구성에 대해 간단하게 설명하면 다음과 같다(진공차단기의 구성은 본 발명의 설명에 필요한 구성에 대해서만 간단하게 설명하기로 한다).
진공차단기(A)는 진공 인터럽터(130)를 포함하는 주회로부(100)와, 진공 인터럽터(130)의 접점에 동력을 전달하기 위한 푸시 로드 어셈블리(200) 및 메인 샤프트(300)와, 구동력을 발생하며 메인 샤프트(300)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(400)를 포함한다.
주회로부(100)는 하우징(110) 내부에 진공 인터럽터(130)가 설치된다. 진공 인터럽터(130)는 수용 공간을 형성하는 절연용기(132)와, 절연용기(132)의 내측 상부에 고정되는 고정전극(134)과, 고정전극(134)의 단부에 구비된 고정접점(134a)과, 절연용기(132)의 내측 하부에 상하 이동 가능하게 설치되는 가동전극(136)과, 가동전극(136)의 단부에 구비된 가동접점(136a)을 구비한다. 절연용기(132) 내부에는 진공을 형성하는 아크 실드(132a)가 수용되며, 아크 실드(132a)는 고정전극(134)과 고정접점(134a), 가동전극(136)과 가동접점(136a)의 주변을 감싼다. 가동접점(136a)은 가동전극(136)에 의해 고정접점(134a)에 접촉(투입 상태)되거나 고정접점(134a)으로부터 분리(차단 상태)된다. 가동전극(136)은 푸시 로드 어셈블리(200)에 의해 상승 또는 하강한다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 가동전극(136)을 투입 또는 차단한다. 푸시 로드 어셈블리(200)는 메인 샤프트(300)의 동력을 가동전극(136)에 전달하는 여러 축 및 스프링 등으로 구성된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(210) 상에 후술할 접점 감시 장치(B)의 일부 구성이 설치된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 하단에 메인 샤프트(300)가 연결된다.
메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)에 연결되어 메커니즘 어셈블리(400)로부터 발생한 동력을 푸시 로드 어셈블리(200)로 전달한다.
도 2는 본 발명에 따른 접점 감시 장치의 제 1예가 적용된 설치 상태를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조 하면, 본 발명의 제 1실시예를 따르는 접점 감시 장치 푸시 로드 어셈블리(200)의 원통형의 로드 하우징(210)의 외주에 형성되며, 상기 로드 하우징(210)의 외주면으로부터 단차지는 감별 부재(700)와, 상기 감별 부재(700)에 인접하여 설치되며, 상기 로드 하우징(210)의 외주면과 상기 감별 부재(700)의 외측면과의 단차 유무를 감지하는 센서 어셈블리(500)를 포함한다.
상기 센서 어셈블리(500)는 주회로부(100)의 하측에 설치된다.
먼저 센서 어셈블리(500)는 감별 부재(700)의 위치 감지를 위한 포토 센서 모듈(510)과, 포토 센서 모듈(510)을 수용하는 센서 홀더(530)와, 센서 홀더(530)를 주회로부(100)의 하측에 결합시키는 센서 브라켓(550)을 포함한다.
포토 센서 모듈(510)은 발광부(512) 및 수광부(514)와, 발광부(512) 및 수광부(514)의 신호를 처리하는 회로부(516)를 포함한다. 발광부(512) 및 수광부(514)는 회로부(516)의 일면에 나란히 설치된다.
상기 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)는 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(110)의 외측 둘레면을 향하도록 배치된다. 포토 센서 모듈(510)의 설치 방향의 의미는 후술하기로 한다.
상기 발광부(512)는 광을 출사한다. 상가 수광부(514)는 발광부(512)로부터 출사되어 로드 하우징(210)의 외주면에서 반사된 광을 수광한다.
상기 회로부(516)는 발광부(512)로부터 광이 출사되고, 출사된 광이 로드 하우징(210)의 외주면에서 반사되어 수광되기 까지의 시간과, 기설정된 광 속도 정보를 기초로 하여, 포토 센서 모듈(510)과 로드 하우징(210)의 외주면사이의 거리값을 산출할 수 있다. 다른 예를 따르면 본 발명에 따른 회로부(516)는 수광부(514)에서 감지한 빛의 세기에 비례하는 광전류가 흐르므로, 반사되어 되돌아온 광량이 클수록 발생하는 전류량이 커지게 된다. 포토 센서 모듈(510)이 발광부(512)에서 발광한 빛이 반사되어 입사되는 광량을 감지하므로, 포토 센서 모듈(510)에서 멀어질수록 반사되어 수광부(514)로 입사되는 광량이 감소한다. 입사되는 광량이 감소하면 광전류가 약해지므로 포토 센서 모듈(510)로부터의 거리를 알 수 있다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 빛을 발광하고 반사광이 반사되는 방향이 센싱 방향이 된다. 포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향과 동일한 방향의 이동 변위를 감지할 수 있다.
회로부(516)에서는 광전류를 처리해 외부로 신호를 출력할 수 있다. 출력 신호는 센싱한 광량에 따라 작아지거나 커지며, 광량은 변위에 따라 달라진다. 따라서 회로부(516)에서 출력된 신호를 처리하면 결과적으로 이동 변위를 계산할 수 있다. 회로부(516)에서 출력된 신호는 도면에 도시하지 않은 외부 데이터 처리장치나 관리자의 스마트 단말기 등으로 전송될 수 있다.
전술한 판단부는 회로부 내에 구비될 수도 있고 외부 데이터 처리장치나 스마트 단말기 내에 구비될 수도 있다. 판단부에서 회로부(516)의 출력 신호를 처리해 미리 저장된 기준값과 비교한 뒤 진공 인터럽터(130)의 접점 마모량을 판단할 수 있다.이에 따라 본 발명에 따른 포토 센서 모듈(510)은 승강되는 로드 하우징(210)의 외주면까지의 거리값을 산출할 수 있다.
한편 센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)을 수용한다. 센서 홀더(530)는 일면이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다. 센서 홀더(530)의 개방된 일측으로 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)가 노출된다. 센서 홀더(530)는 개방된 일측과 반대쪽 타측 또는 측면부에 센서 브라켓(550)에 결합되는 결합부(532)가 구비될 수 있다. 결합부(532)는 볼트가 삽입되는 홀 형태로 구비될 수 있다.
센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)이 삽입되어 이탈되지 않는다면 박스 형태가 아닌 'ㄱ'자나 'ㄴ'자, 'ㄷ'자 형태 등의 프레임 형태를 가질 수도 있다.
센서 브라켓(550)은 주회로부(100)의 외관을 형성하는 하우징(110)의 하부 일측에 장착된다. 센서 브라켓(550)은 센서 홀더(530)를 지지할 수 있다면 그 형상에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 포토 센서 모듈(510)의 설치 위치가 로드 하우징(210)을 향해야 한다. 따라서 센서 브라켓(550)은 역'ㄱ'자 형상을 가지며, 주회로부(100)의 하우징(110) 하측으로 연장된 면에 센서 홀더(530)가 결합된다. 센서 브라켓(550)의 판면에는 센서 홀더(530)의 체결을 위한 복수의 체결홀과, 하우징(110)과의 체결을 위한 복수의 체결홀이 형성될 수 있다. 센서 브라켓(550)은 볼팅 결합 등으로 센서 홀더(530) 및 하우징(110)에 결합될 수 있다.
상술한 예에서 센서 홀더(530)와 센서 브라켓(550)이 별도로 구비된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 포토 센서 모듈(510)을 수용해 주회로부(100)의 하우징(110)에 결합시킬 수 있다면 하나의 고정 수단을 사용해도 무방하다.
또한 본 발명에 따른 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 인근 위치에 고정되어 상기 로드 하우징(210)의 외주면 까지의 거리값을 산출할 수 있는 다른 측정 방식의 센서 일 수도 있다.
본 발명에 따른 감별 부재의 제 1예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 감별 부재의 제 1예를 보여주는 사시도이다.
도 2에 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 감별 부재(700)는 로드 하우징(210)의 외주면에 별도의 부재로 형성되어 부착 또는 설치된다. 부착되는 경우 감별 부재(700)는 별도의 접착재를 통해 부착될 수 있고, 설치되는 경우 스크류 볼트와 같은 결합 부재를 통해 탈착 가능하도록 설치될 수도 있다.
상기 감별 부재(400)는 설정된 두께 및 상하를 따르는 길이 및 폭과 너비를 갖는다.
따라서 감별 부재(700)는 로드 하우징(210)의 외측면으로부터 일정 두께(t)를 이루어 돌출된다.
상기 감별 부재(700)는 원통 형상의 로드 하우징(210)의 외주면에 별도의 접착재를 통해 부착될 수 있다. 상기 감별 부재(400)는 유연성을 갖는 부재로 형성될 수도 있고, 일정의 경도를 갖는 부재로 형성될 수도 있다.
상기 감별 부재(700)가 두께(t)를 이룸에 따라 일정 위치에서 상기 로드 하우징(210)의 외주면와 감별 부재(700)의 외측면 사이는 단차를 이룬다.
상기와 같은 감별 부재(700)의 외측면은 발광부(512) 및 수광부(514)를 포함하는 포토 센서 모듈(510)과 마주 보도록 배치된다.
여기서 상기 감별 부재(700)의 길이(l)는 상기 고정 접점(134a)과 상기 가동 접점(136a) 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에서 형성되는 상기 로드 하우징(210)의 수직 변위 또는 승강 행정 변위에 상응하도록 설정된다.
이에 접점 마모로 인해 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 중 어느 하나 또는 모두가 일정 두께로 두께가 얇아지는 경우, 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 상태에서의 전체 두께는 상술한 기준 두께 이하를 이룰 수 있다. 상기 기준 두께는 접점 마모량 한계치이다.
이러한 경우 로드 하우징(210)은 일정 위치로 더 상승되어 수직 변위가 증가된다.
이에 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역은 감별 부재(700)의 하단 외측으로 벗어난다. 상기 센싱 영역은 광이 출사되어 반사되는 영역이다.
즉 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역이 감별 부재(700)의 하단 외측으로 벗어나는 경우, 센싱 영역은 감별 부재(700)의 하단 외측 영역인 로드 하우징(210)의 외주면에 형성된다.
도 5는 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 외측면 영역에 포함되는 예를 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 하단에서 벗어난 로드 하우징의 외주면 영역에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조 하여 본 발명에 따른 접점 감시 장치의 작용을 설명한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 접점 감시 장치의 포토 센서 모듈을 이용해 접점 마모량을 감지하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 도 5의 상하 방향인 수직 방향으로 작동되므로 오픈 상태에서는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 항상 동일한 위치를 유지한다. 초기 투입 상태에서 푸시 로드 어셈블리(200)는 감별 부재(700)의 길이(l) 내에서 일정량의 수직 방향 변위를 나타낸다. 그 후 접점 투입이 반복되면 마모량 만큼 푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향을 따라 상승하게 된다. 즉, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위의 증가량이 접점 마모량이 된다.
푸시 로드 어셈블리(200)의 이동량을 측정하기 위해서는 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지해야 한다. 이를 위해, 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에 수직 변위를 감지할 수 있는 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에는 메인 샤프트(300)가 결합되고, 진공차단기(A)의 하부 구성품들이 존재하므로 센서를 설치할만한 충분한 공간의 확보가 어렵다.
따라서 본 발명의 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 외주면과 인접하여 설치되되 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 평행한 일측에 설치된다. 이때, 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향은 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 수직한 방향이다. 또한, 주변부와의 간섭을 최소화하기 위해 포토 센서 모듈(510)은 주회로부(100)의 하우징(110) 하단에서 외측에 가까운 부분에 설치된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향으로의 변위만 가질 뿐, 수평 방향으로는 이동하지 않으므로 일측에 포토 센서 모듈(510)을 설치하더라도 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 감별 부재(700)를 적용해 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위를 수평 방향 변위로 변환하는 것과 동일한 효과를 발생시켜 포토 센서 모듈(510)을 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 5를 참조 하면, 감별 부재(700)는 설정된 길이를 이룬다. 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되도록 로드 하우징(210)은 상승된다.
고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 상태에서 전체 접점의 두께가 설정된 기준 두께를 이루는 경우, 로드 하우징(210)은 감별 부재(700)의 길이 내에서 수직 변위를 이룬다.
이와 동시에 발광부(512)는 감별 부재(700)의 외측면으로 광을 출사하고, 출사된 광은 감별 부재(700)의 외측면으로부터 반사되어 발광부(514)에서 수광된다.
회로부(516)는 광이 출사되어 반사되기까지의 시간과 광의 속도를 기초로 감별 부재(500)의 외측면까지의 제 1거리값(La)을 산출한다.
상술한 바와 같이 로드 하우징(210)의 수직 변위가 감별 부재(700)의 길이(l) 내에서 이루어지는 경우, 측정되는 제 1거리값(La)은 동일하다. 이러한 경우, 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 각각의 두께는 기준 두께를 이루어 정상 두께를 이루는 것이다.
반면에, 도 6에 도시되는 바와 같이 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 각각 또는 모두의 일부가 손상되어 두께가 기준 두께 이하를 이루는 경우, 즉 접점 마모량이 임계치 이상을 이루는 경우 로드 하우징(210)의 수직 변위는 증가된다.
이에 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 경우 로드 하우징(210)은 일정 높이로 더 상승된다.
이와 동시에 센싱 영역은 감별 부재(700)의 하단 외측 영역으로 벗어난다.
따라서 회로부(516)는 감별 부재(700)의 하단 외측면으로부터 단차를 이루는 로드 하우징(210)의 외주면까지의 제 2거리값(Le)을 산출한다.
그리고 회로부(516)는 측정되는 제 2거리값(Le)이 제 1거리값(La) 보다 큰 값을 이루는 경우, 단차가 형성됨으로 인지하여 서버로 외부에 접점 손상을 알릴 수 있다.
이에 본 발명에서는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역이 감별 부재(700)의 외측면 하방으로 벗어나 단차진 로드 하우징(210)의 외주면 영역에 위치되는 경우 접점 마모량이 한계치 이상에 이른 것으로 판단한다.
한편, 본 실시 예에서 접점이 상술한 기준 두께 또는 기준 두께 범위를 유지하는 경우, 로드 하우징의 수직 변위는 감별 부재의 길이에 포함된다. 따라서, 센서 모듈은 감별 부재의 외측면에서 반사되는 광을 수광하여 제 1광량을 산출한다.
반면 반복적인 접점 투입에 따라 점점 마모량이 한계치에 이르는 경우, 로드 하우징의 수직 변위는 증가된다.
이에 센서 모듈은 감별 부재의 하단 외측에 단차 지어 위치되는 로드 하우징의 외주면에서 반사되는 광을 수광하여 제 2광량을 산출한다.
상기와 같이 측정되는 제 1,2광량은 서로 다른 반사율로 인해 서로 상이한 값을 갖는다.
이에 회로부는 제 1광량이 제 2광량으로 측정됨에 따라 감별 부재의 하단 외측에서의 단차를 인식할 수 있다.
그리고 판단부는 접점 마모량이 미리 설정된 한계치가 되었는지 여부를 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 신호를 분석함으로써 알 수 있다.
포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향에 수직이 되는 수직 방향 변위를 직접적으로 감지할 수 없으나, 감별 부재(700)의 외측면 또는 로드 하우징(210)의 외주면 까지의 거리 측정에 따라 수직 변위를 수평 변위로 전환할 수 있다. 따라서 포토 센서 모듈(510)을 적용해 접점 마모량을 간접적으로 감시 및 감지할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)에 의해 감시되는 접점 마모량은 실시간 또는 미리 설정된 시간 주기로 감시될 수 있다. 이에 따라, 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 적절한 유지 보수 시점을 알 수 있다. 또한, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 2예를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조 하면, 본 발명에 따른 감별 부재(701)는 로드 하우징(210)의 외주로부터 돌출되되, 로드 하우징(210)과 일체를 이루도록 형성될 수 있다.
상기 감별 부재(701)는 로드 하우징(210)의 일부 일 수 있다. 상기 감별 부재(701)의 하단은 로드 하우징(210)의 외주면과 단차를 형성한다.
상기 감별 부재(700)는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역에 포함되도록 발광부(512) 및 수광부(514)와 마주보도록 배치된다.
이에 포토 센서 모듈(510)로부터 측정되는 감별 부재(700)의 외측면까지의 거리값(제 1거리값(La))과 로드 하우징(210)의 외주면 까지의 거리값(제 2거리값(Le))을 서로 상이하다. 상기 감별 부재(700)가 로드 하우징(210)의 외주면으로부터 돌출되는 형상으로 형성되기 때문에, 제 2거리값(Le)은 제 1거리값(La) 보다 큰 값을 이룬다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 측정된 거리값이 상이해지는 것을 측정함을 통해 단차 형성의 여부를 판단할 수 있다.
상기 감별 부재(701)의 폭, 너비, 길이 및 두께는 상술한 제 1예와 동일할 수 있기 때문에 설명을 생략하기로 한다.
다만 상기 감별 부재(701)의 길이(l)는 접점 마모량의 한계치 설정에 따라 가변적으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 3예를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조 하면, 본 발명에 따른 감별 부재(702)는 로드 하우징(210)의 외주로부터 일정 깊이를 이루는 홈으로 형성되되, 로드 하우징(210)과 일체를 이루도록 형성될 수 있다.
상기 감별 부재(702)는 로드 하우징(210)의 일부 일 수 있다. 상기 감별 부재(702)의 하단은 로드 하우징(210)의 외주면과 단차를 형성한다.
상기 감별 부재(702)는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역에 포함되도록 발광부(512) 및 수광부(514)와 마주보도록 배치된다.
이에 포토 센서 모듈(510)로부터 측정되는 홈 형상의 감별 부재(702)의 홈 내측면까지의 거리값(제 1거리값(La))과 로드 하우징(210)의 외주면 까지의 거리값(제 2거리값(Le))을 서로 상이하다. 상기 감별 부재(702)가 로드 하우징(210)의 외주면으로부터 일정 깊이를 이루는 홈 형상으로 형성되기 때문에, 제 2거리값(Le)은 제 1거리값(La) 보다 작은 값을 이룬다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 측정된 거리값이 상이해지는 것을 측정함을 통해 단차 형성의 여부를 판단할 수 있다.
상기 감별 부재(702)의 폭, 너비, 길이는 상술한 제 1,2예와 동일할 수 있고, 다만 감별 부재(702)는 홈 형상으로 형성된다.
여기서 상기 감별 부재(702)의 홈 길이는 접점 마모량의 한계치 설정에 따라 가변적으로 형성될 수 있다.
전술한 예들에서, 포토 센서 모듈이 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징과 평행한 위치에 설치된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 주변부와의 간섭을 피할 수 있다면 푸시 로드 어셈블리의 하측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 포토 센서 모듈의 센싱 방향과 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향이 동일하므로 감별 부재 없이도 수직 방향의 이동 변위인 접점 마모량을 포토 센서를 통해 직접 감지할 수 있다.
이어 본 발명에 따른 감별 부재의 제 3예를 설명한다.
도 9는 본 발명의 감별 부재의 제 3예를 보여주는 사시도이다.
도 9에 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 감별 부재(700)는 로드 하우징(210)의 외주면에 별도의 부재로 형성되어 부착 또는 설치된다. 부착되는 경우 감별 부재(702)는 별도의 접착재를 통해 부착될 수 있고, 설치되는 경우 스크류 볼트와 같은 결합 부재를 통해 탈착 가능하도록 설치될 수도 있다.
상기 감별 부재(702)는 설정된 두께 및 상하를 따르는 길이 및 폭과 너비를 갖는다.
따라서 감별 부재(702)는 로드 하우징(210)의 외주 상단에서 하단을 따라 두께(t)가 점진적으로 증가됨에 따른 경사각을 갖는 경사면(S)을 형성한다.
이에 따라 본 발명에 따른 감별 부재(702)의 경사면(S)은 그 상단에서 하단을 따라 측방으로 점진적으로 돌출되는 형상을 이룬다.
상기 감별 부재(702)는 원통 형상의 로드 하우징(210)의 외주면에 별도의 접착재를 통해 부착될 수 있다. 상기 감별 부재(702)는 유연성을 갖는 부재로 형성될 수도 있고, 일정의 경도를 갖는 부재로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 형상을 이루는 감별 부재(702)의 경사면(S)은 발광부(512) 및 수광부(514)를 포함하는 포토 센서 모듈(510)과 마주 보도록 배치된다.
여기서 상기 감별 부재의 경사면과 포트 센서 모듈과 사이의 거리값은 경사면의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 증가된다.
상기 감별 부재의 경사면에서 상하를 따르는 일정 위치에 한계 위치가 설정될 수 있다. 즉 상기 경사면 상단에서 한계 위치 까지(정상 구간)는 상기 고정 접점(134a)과 상기 가동 접점(136a) 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에서 형성되는 상기 로드 하우징(210)의 수직 변위 또는 승강 행정 변위에 상응할 수 있다.
그리고 한계 위치에서 경사면 하단까지의 위치(이상 구간)는 상술한 기준 두께 이하를 이루는 상태에서의 로드 하우징(210)의 수직 변위 또는 승강 행정 변위에 상응할 수 있다.
이에 접점 마모로 인해 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 중 어느 하나 또는 모두가 일정 두께로 두께가 얇아지는 경우, 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 상태에서의 전체 두께는 상술한 기준 두께 이하를 이룰 수 있다. 상기 기준 두께는 접점 마모량 한계치이다.
이러한 경우 로드 하우징(210)은 일정 위치로 더 상승되어 수직 변위가 증가된다.
이에 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역은 감별 부재(700)의 경사면(S)에서 한계 위치를 포함하는 상기 이상 구간에 이를 수 있다. 상기 센싱 영역은 광이 출사되어 반사되는 영역이다.
즉 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역이 이상 구간에 포토 센싱 영역은 감별 부재(700)의 하단 외측 영역인 로드 하우징(210)의 외주면에 형성된다.
도 10은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 경사면 정상 구간에 에 포함되는 예를 보여주는 도면이다. 도 11은 본 발명에 따른 센싱 영역이 감별 부재의 경사면 이상 구간에 포함되는 예를 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조 하여 본 발명에 따른 접점 감시 장치의 작용을 설명한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 접점 감시 장치의 포토 센서 모듈을 이용해 접점 마모량을 감지하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 도 10의 상하 방향인 수직 방향으로 작동되므로 오픈 상태에서는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 항상 동일한 위치를 유지한다. 초기 투입 상태에서 푸시 로드 어셈블리(200)는 는 감별 부재(702)의 길이(l) 내에서 일정량의 수직 방향 변위를 나타낸다. 그 후 접점 투입이 반복되면 마모량만큼 푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향을 따라 상승하게 된다. 즉, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위의 증가량이 접점 마모량이 된다.
푸시 로드 어셈블리(200)의 이동량을 측정하기 위해서는 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지해야 한다. 이를 위해, 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에 수직 변위를 감지할 수 있는 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에는 메인 샤프트(300)가 결합되고, 진공차단기(A)의 하부 구성품들이 존재하므로 센서를 설치할만한 충분한 공간의 확보가 어렵다.
따라서 본 발명의 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 외주면과 인접하여 설치되되 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 평행한 일측에 설치된다. 이때, 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향은 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 수직한 방향이다. 또한, 주변부와의 간섭을 최소화하기 위해 포토 센서 모듈(510)은 주회로부(100)의 하우징(110) 하단에서 외측에 가까운 부분에 설치된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향으로의 변위만 가질 뿐, 수평 방향으로는 이동하지 않으므로 일측에 포토 센서 모듈(510)을 설치하더라도 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 감별 부재(702)를 적용해 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위를 수평 방향 변위로 변환하는 것과 동일한 효과를 발생시켜 포토 센서 모듈(510)을 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 10을 참조 하면, 감별 부재(702)는 설정된 길이를 이루며, 상단에서 하단을 따라 외측으로 점진적으로 돌출되는 경사면(S)을 형성한다.
이어 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되도록 로드 하우징(210)은 상승된다.
고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 상태에서 전체 접점의 두께가 설정된 기준 두께를 이루는 경우, 로드 하우징(210)은 감별 부재(700)의 경사면(S)에서 상술한 정상 구간에 해당되는 수직 변위를 이룬다.
이와 동시에 발광부(512)는 감별 부재(702)의 경사면(S)으로 광을 출사하고, 출사된 광은 감별 부재(700)의 외측면으로부터 반사되어 발광부(514)에서 수광된다.
회로부(516)는 광이 출사되어 반사되기까지의 시간과 광의 속도를 기초로 정상 구간에서의 감별 부재(500)의 경사면(S)까지의 제 1거리값(La)을 산출한다.
상기 산출되는 제 1거리값은 정상 구간 내에서 경사면(S)의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 증가된다.
이러한 경우, 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 각각의 두께는 기준 두께를 이루어 정상 두께를 이루는 것이다.
여기서 회로부(516)에는 경사면(S)에 설정되는 한계 위치까지의 거리값인 기준 거리값이 설정된다.
이에 측정되는 경사면(S)까지의 거리값이 기준 거리값 이상을 이루는 경우 센싱 영역은 정상 구간에 포함되고, 기준 거리값 이하를 이루는 경우 센싱 영역은 이상 구간에 포함된다.
반면에, 도 11에 도시되는 바와 같이 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a) 각각 또는 모두의 일부가 손상되어 두께가 기준 두께 이하를 이루는 경우, 즉 접점 마모량이 임계치 이상을 이루는 경우 로드 하우징(210)의 수직 변위는 증가된다.
이에 고정 접점(134a)과 가동 접점(136a)이 접촉되는 경우 로드 하우징(210)은 일정 높이로 더 상승된다.
이와 동시에 센싱 영역은 감별 부재(702)의 경사면(S) 이상 구간에 포함된다.
따라서 회로부(516)는 상술한 이상 구간에 포함되는 경사면(S)까지의 제 2거리값(Le)을 산출한다.
그리고 회로부(516)는 측정되는 제 2거리값(Le)이 기준 거리값 이하를 이루는 경우, 서버로 외부에 접점 손상을 알릴 수 있다.
이에 본 발명에서는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역이 감별 부재(702)의 경사면(S)에서 한계 위치를 벗어난 이상 구간에 이르면, 접점 마모량이 한계치 이상에 이른 것으로 판단한다.
한편,본 실시 예에서 접점이 상술한 기준 두께 또는 기준 두께 범위를 유지하는 경우, 로드 하우징의 수직 변위는 감별 부재의 길이에 포함된다. 따라서, 센서 모듈은 감별 부재의 외측면에서 반사되는 광을 수광하여 제 1광량을 산출한다.
반면 반복적인 접점 투입에 따라 점점 마모량이 한계치에 이르는 경우, 로드 하우징의 수직 변위는 증가된다.
이에 센서 모듈은 감별 부재의 하단 외측에 단차 지어 위치되는 로드 하우징의 외주면에서 반사되는 광을 수광하여 제 2광량을 산출한다.
상기와 같이 측정되는 제 1,2광량은 서로 다른 반사율로 인해 서로 상이한 값을 갖는다.
이에 회로부는 제 1광량이 제 2광량으로 측정됨에 따라 감별 부재의 하단 외측에서의 단차를 인식할 수 있다.
그리고 판단부는 접점 마모량이 미리 설정된 한계치가 되었는지 여부를 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 신호를 분석함으로써 알 수 있다.
포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향에 수직이 되는 수직 방향 변위를 직접적으로 감지할 수 없으나, 감별 부재(702)의 경사면(S)과의 거리값을 측정함에 따라 수직 변위를 수평 변위로 전환할 수 있다. 따라서 포토 센서 모듈(510)을 적용해 접점 마모량을 간접적으로 감시 및 감지할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)에 의해 감시되는 접점 마모량은 실시간 또는 미리 설정된 시간 주기로 감시될 수 있다. 이에 따라, 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 적절한 유지 보수 시점을 알 수 있다. 또한, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 감별 부재의 제 4예를 보여주는 도면이다.
도 12를 참조 하면, 본 발명에 따른 감별 부재(703)는 로드 하우징(210)의 외주로부터 돌출되되, 로드 하우징(210)과 일체를 이루도록 형성될 수 있다.
상기 감별 부재(701)는 로드 하우징(210)의 일부 일 수 있다. 상기 감별 부재(703)는 외측으로 돌출되는 경사면(S)을 갖는다. 상기 경사면(S)은 감별 부재(703)의 두께(t)가 상단에서 하단을 따라 점진적으로 증가됨에 따르는 경사각을 형성한다.
상기 감별 부재(701)의 경사면(S)은 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역에 포함되도록 발광부(512) 및 수광부(514)와 마주보도록 배치된다.
이에 포토 센서 모듈(510)로부터 측정되는 감별 부재(701)의 경사면(S)까지의 거리값은 하방을 따라 점진적으로 감소된다. 즉 상기 감별 부재(703)의 경사면은 로드 하우징(210)의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 돌출되는 형상으로 형성되기 때문에, 측정되는 경사면까지의 거리값은 감소되는 것이다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 측정된 거리값이 설정된 기준 거리값 이하를 이루는 경우 접점 마모량이 한계치 이상을 이루는 것으로 판단할 수 있다.
상기 감별 부재(703)의 폭, 너비, 길이 및 두께는 상술한 제 1예와 동일할 수 있기 때문에 설명을 생략하기로 한다.
다만 상기 감별 부재(703)의 경사면(S) 한계 위치는 접점 마모량의 한계치 설정에 따라 회로부(516)에 가변적으로 형성될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 감별 부재의 제 5예를 보여주는 도면이다.
도 13을 참조 하면, 본 발명에 따른 감별 부재(704)는 로드 하우징(210)의 외주에서 상단에서 하단을 따라 깊이가 점진적으로 깊어지는 홈으로 형성된다. 상기 홈으로 형성되는 감별 부재(704)는 점진적으로 깊어짐에 따르는 경사면(S)을 갖는다.
상기 감별 부재(704)는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역에 포함되도록 발광부(512) 및 수광부(514)와 마주보도록 배치된다.
상기 감별 부재(704)의 경사면(S)은 포토 센서 모듈(510)의 센싱 영역에 포함되도록 발광부(512) 및 수광부(514)와 마주보도록 배치된다.
이에 포토 센서 모듈(510)로부터 측정되는 감별 부재(702)의 경사면(S)까지의 거리값은 하방을 따라 점진적으로 증가된다. 즉 상기 감별 부재(702)의 경사면(S)은 로드 하우징(210)의 외주 상단에서 하단을 따라 점진적으로 깊어지는 경사면(S)을 이루는 홈 형상으로 형성되기 때문에, 측정되는 경사면(S)까지의 거리값은 증가되는 것이다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 측정된 거리값이 설정된 기준 거리값 이상을 이루는 경우 접점 마모량이 한계치 이상을 이루는 것으로 판단할 수 있다.
상기 감별 부재(704)의 폭, 너비, 길이 및 두께는 상술한 제 1예와 동일할 수 있기 때문에 설명을 생략하기로 한다.
다만 상기 감별 부재(702)의 경사면(S) 한계 위치는 접점 마모량의 한계치 설정에 따라 회로부(516)에 가변적으로 형성될 수 있다.
전술한 예들에서, 포토 센서 모듈이 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징과 평행한 위치에 설치된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 주변부와의 간섭을 피할 수 있다면 푸시 로드 어셈블리의 하측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 포토 센서 모듈의 센싱 방향과 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향이 동일하므로 감별 부재 없이도 수직 방향의 이동 변위인 접점 마모량을 포토 센서를 통해 직접 감지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다

Claims (24)

  1. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징의 외주에 형성되며, 상기 로드 하우징의 외주면으로부터 단차지는 감별 부재; 및
    상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 로드 하우징의 외주면과 상기 감별 부재의 외측면과의 단차 유무를 감지하는 센서 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되,
    설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주로부터 설정된 깊이를 이루는 홈으로 형성되고,
    상기 홈은,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 이루는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이는,
    상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    상기 감별 부재의 외측면까지의 거리값과 상기 로드 하우징의 외주면과의 거리값이 일정 이상 차이가 발생됨을 통해 상기 단차 유무를 판단하는 포토 센서 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 포토 센서 모듈을 수용하여 지지하는 센서 홀더와, 상기 센서 홀더를 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징에 결합시키는 센서 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  8. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터;
    상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징을 구비한 주회로부;
    상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주에 형성되며, 상기 로드 하우징의 외주면으로부터 단차지는 감별 부재; 및
    상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 감별 부재의 외측면까지의 거리값과 상기 로드 하우징의 외주면과의 거리값이 일정 이상 차이가 발생됨을 통해 상기 단차 유무를 판단하는 센서 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되,
    설정된 두께를 이루고, 상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주로부터 설정된 깊이를 이루는 홈으로 형성되고,
    상기 홈은,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭을 이루는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이는,
    상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  13. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터와, 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징의 외주에 형성되며, 외측면에 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 설정된 경사각을 이루는 경사면이 형성된 감별 부재; 및
    상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 경사면과의 거리값을 측정하는 센서 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 두꺼워지는 두께를 형성하는 상기 경사면을 포함하고,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되,
    상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 두꺼워지는 두께를 형성하는 상기 경사면을 포함하고,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에서 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 깊어지는 홈으로 형성되고,
    상기 홈은,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 이루는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  17. 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이는,
    상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는
    상기 경사면과의 거리값이 기설정되는 기준 거리값으로부터 벗어나는 지의 여부를 판단하는 포토 센서 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 포토 센서 모듈을 수용하여 지지하는 센서 홀더와, 상기 센서 홀더를 상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징에 결합시키는 센서 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기용 접점 감시 장치.
  20. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 상기 절연용기 내에 승강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖고, 승강됨에 따라 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 일단에 구비되는 진공 인터럽터;
    상기 진공 인터럽터를 수용하는 하우징을 구비한 주회로부;
    상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 승강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형상으로 형성되는 로드 하우징의 외주에 형성되며, 외측면에 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 설정된 경사각을 이루는 경사면이 형성된 감별 부재; 및
    상기 감별 부재에 인접하여 설치되며, 상기 경사면과의 거리값이 기설정되는 기준 거리값으로부터 벗어나는 지의 여부를 판단하는 포토 센서 모듈을 갖는 센서 어셈블리;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에 부착되며, 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 두꺼워지는 두께를 형성하는 상기 경사면을 포함하고,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징과 일체를 이루어 외측으로 돌출되도록 형성되되,
    상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 두꺼워지는 두께를 형성하는 상기 경사면을 포함하고,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 감별 부재는,
    상기 로드 하우징의 외주에서 상기 로드 하우징의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 깊어지는 홈으로 형성되고,
    상기 홈은,
    상기 가동 전극이 승강되는 승강 축선을 따라 설정된 길이 및 폭, 너비를 이루는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
  24. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이는,
    상기 고정접점과 상기 가동 접점 각각이 미리 설정된 기준 두께를 이루어 접촉되는 상태에 형성되는 상기 로드 하우징의 수직 변위에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 진공차단기.
PCT/KR2020/006166 2019-09-10 2020-05-11 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 WO2021049733A1 (ko)

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