KR101872467B1 - 전기장치 보호를 위한 주회로차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주회로차단기를 구성하는 공압회로부 내부의 압력이 정상압력보다 낮아질 경우, 차량 내 전기장치가 갑작스러운 주전원 차단에 의해 발생하는 써지전압 등으로부터 영향을 받지 않도록 대비할 수 있게 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점을 구동하기 위한 공압회로부와, 상기 공압회로부 내부의 공기압력을 감지하기 위한 센싱부와, 상기 공압회로부를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노에드 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전기장치 보호를 위한 주회로차단기{a maincircuit breaker(MCB) for protecting electic device }

본 발명은 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주회로차단기를 구성하는 공압회로부 내부의 압력이 정상압력보다 낮아질 경우, 차량 내 전기장치가 갑작스러운 주전원 차단에 의해 발생하는 써지전압 등으로부터 영향을 받지 않도록 대비할 수 있게 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량은 고압의 전기를 공급받아 운행되는 것으로, 주회로의 전력 공급이 팬터그래프 → 주변압기 → 컨버터 → 인버터 → 견인전동기 경로를 통해 이루어진다.

이러한 주회로의 전력 공급 경로에는 전류의 투입 및 트립동작을 수행할 수 있는 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)가 구비되는데, 상기 주회로차단기는 철도차량의 천정에 탑재되어 전류의 투입 및 트립동작을 정밀하게 제어할 수 있도록 하여 철도차량이 안전하게 운행될 수 있도록 한다.

이와 같이 철도차량에 사용되는 주회로차단기는 주로 송전선로의 송전단이나 수전단에 설치되어, 전력 계통에 고장이 없을 때 정상전류를 개폐하는 것은 물론, 단락 등의 고장이 발생하였을 때 고장 전류를 차단하여 계통 및 각종 전력 기기(부하)를 보호하는 것으로, 특히 사고 전류가 발생할 때 자동으로 차단 동작을 행하여 선로를 분리시키는 역할을 한다.

이러한 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기구부를 제어하는 공압회로부(10)와 상기 공압회로부(10)를 제어하는 솔레노이드 밸브(20)로 이루어지는데, 상기 공압회로부(10)는 외부에서 공급되는 압축공기의 압력을 일정한 압력으로 조절하는 레귤레이터(1)와 공기에 포함된 이물질을 걸러주는 필터(3)와 공급된 공기를 수용하며 공압의 급격한 변화를 방지하는 공기탱크(5)와 압축공기의 공기압이 일정 값 이하일 경우 차단하도록 하는 압력스위치(7)와 주회로차단기의 기구부를 동작시켜 접점동작이 이뤄지도록 제어하는 실린더(9)로 이루어진다.

이러한 주회로차단기의 동작 시퀀스를 살펴보면,

1) 주회로차단기(MCB)내 공압회로로 주입되는 공기는 레귤레이터를 통하여 일정압으로 조정되며, 필터를 통해 불순물이 제거된 공기가 공기탱크에 저장되고,

2) 솔레노이드밸브에 동작신호가 인가될 경우에 공기탱크에 저장된 공기는 솔레노이드밸브를 통과하여 실린더 내로 유입되며,

(이때, 솔레노이드밸브 동작신호는 기관사의 주회로차단기(MCB) 투입신호와 연계됨)

3) 공기가 들어가게 되면 실린더 내 피스톤이 상승하며, 주회로차단기(MCB) 내 로드를 상승시키며,

4) 로드가 상승됨에 따라 주회로차단기(MCB) 내 기구부 동작으로 인하여 주회로차단기(MCB)의 접점 동작이 이루어지고,

5) 솔레노이드 밸브에 동작신호가 계속 유지될 경우, 실린더 내부의 공기로 인해 투입상태가 지속되며,

6) 솔레노이드 밸브에 동작신호가 해제되면, 실린더 내 압축공기는 토출되고, 스프링력으로 인하여 주회로차단기(MCB)는 개방된 상태로 유지된다.

그런데, 이러한 주회로차단기는 정상적인 상황에서는 기관사의 조작에 따라 동작하지만, 만약 공기탱크(5)로 유입되는 압축공기의 공기압이 일정 값 이하일 경우 압력스위치(7)에 의해 공기 전달은 차단되고, 동시에 솔레노이드 밸브(20)의 동작신호도 차단되어 주회로차단기(MCB)는 개방된다.

이와 같은 상황이 차량의 기동 중 발생할 경우, 갑작스런 고압전원 차단으로 과도현상이 발생하며, 이로 인해 발생하는 써지전압 등은 차량 내에 구비된 전기장치의 소손을 야기할 수 있는 문제점이 있다.

한국등록특허 10-1590721 한국등록특허 10-0354699

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기구부를 제어하는 공압회로부와 공압회로부를 작동시키는 솔레노이드 밸브와 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부와 공압회로부의 압력을 감지하는 센싱부로 이루어져, 상기 센싱부에서 감지한 압력이 기구부를 제어하기 위한 정상압력보다 낮을 경우에는 제어부에서 차량 내 전기장치들에 고압전원 사용금지 요청 신호를 전송하여, 고압전원을 사용하지 않도록 하여 주전원이 차단되더라도 각 전기장치들이 써지전압 등에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 제어부에서 센서부를 통하여 공압회로부의 압력이 정상 압력보다 낮은 것을 감지할 경우, 각 전기장치들에게 고압전원 사용금지 요청 신호를 전송하면서, 공기탱크 내 저장된 공기를 이용하여 수 초동안 실린더로 공기를 투입하는 상태를 유지하도록 하여, 전기장치들이 대비할 시간을 마련하며, 전기장치의 전단에는 보호용 접촉기를 구비하여 보다 안정적으로 써지전압 등에 대비할 수 있게 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점을 구동하기 위한 공압회로부와, 상기 공압회로부 내부의 공기압력을 감지하기 위한 센싱부와, 상기 공압회로부를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노에드 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부에는 상기 센싱부에서 감지한 공기의 압력이 공압회로부가 정상작동이 가능한 압력인지를 판단하는 연산부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 연산부에서 판단한 공압이 정상작동이 불가능한 경우에는 철도차량을 구성하는 각 전기장치들에 고압전원 사용금지 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제어부는 고압전원 사용금지 신호를 전송함과 동시에, 공압회로부를 구성하는 공기탱크의 내부에 수용된 공기를 사용하여 설정된 시간동안 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점이 연결된 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전기장치는 전단에 보호용 접촉기(contactor)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기장치는 고압전원 사용금지 신호를 수신하면 상기 보호용 접촉기(contactor)를 개방형 전기장치를 보호하도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 공압회로부는 외부에서 공급되는 압축공기의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터를 통과한 공기에서 이물질을 걸러주는 필터와, 상기 필터를 통과한 공기를 수용하는 공기탱크와, 상기 공기탱크로부터 압축공기를 공급받아 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점동작이 이루어지도록 하는 실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 기구부를 제어하는 공압회로부와 공압회로부를 작동시키는 솔레노이드 밸브와 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부와 공압회로부의 압력을 감지하는 센싱부로 이루어져, 상기 센싱부에서 감지한 압력이 기구부를 제어하기 위한 정상압력보다 낮을 경우에는 제어부에서 차량 내 전기장치들에 고압전원 사용금지 요청 신호를 전송하여, 고압전원을 사용하지 않도록 하여 주전원이 차단되더라도 각 전기장치들이 써지전압 등에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 제어부에서 센서부를 통하여 공압회로부의 압력이 정상 압력보다 낮은 것을 감지할 경우, 각 전기장치들에게 고압전원 사용금지 요청 신호를 전송하면서, 공기탱크 내 저장된 공기를 이용하여 수 초동안 실린더로 공기를 투입하는 상태를 유지하도록 하여, 전기장치들이 대비할 시간을 마련하며, 전기장치의 전단에는 보호용 접촉기를 구비하여 보다 안정적으로 써지전압 등에 대비할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 주회로차단기의 개념도이다.
도 2는 종래의 주회로차단기의 공압회로를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 공압회로부의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 흐름도에 따른 각 부분의 동작상태를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 공압회로부의 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 동작을 보여주는 흐름도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전기장치 보호를 위한 주회로차단기의 흐름도에 따른 각 부분의 동작상태를 보여주는 그래프이다.

본 발명은 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것으로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점을 구동하기 위한 공압회로부(100)와 상기 공압회로부(100) 내부의 공기압력을 감지하기 위한 센싱부(300)와 상기 공압회로부(100)를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브(200)와 상기 솔레노이드 밸브(200)를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 공압회로부(100)는 팬터그래프와 같은 접점을 구동하기 위한 구성으로서, 외부에서 공급되는 압축공기의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 레귤레이터(110)와 상기 레귤레이터(110)를 통과한 공기에서 이물질을 걸러주는 필터(120)와 상기 필터를 통과한 공기를 수용하는 공기탱크(130)와 상기 공기탱크(130)로부터 압축공기를 공급받아 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점동작이 이루어지도록 하는 실린더(140)로 이루어진다.

즉, 외부로부터 공급되는 압축공기가 공급되면 상기 레귤레이터(110)에서 공급되는 공기의 압력을 일저하게 유지하게 되며, 상기 필터(120)를 통하여 공기의 내부에 포함된 이물질을 걸러주어 실린더(140)나 솔레노이드 밸브(200)의 이상작동을 방지할 수 있게 되며, 상기 공기탱크(130)에서는 공급된 압축공기를 수용하여 상기 솔레노이드 밸브(200)로 압축공기를 공급하게 된다.

그리고, 운전자의 동작신호가 상기 제어부(400)로 전달되면, 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 솔레노이드 밸브(200)를 작동시켜, 공기탱크(130)에 수용된 압축공기를 실린더(140)로 공급하거나 차단하게 되어 주회로차단기(MCB)의 접점 상태를 제어하게 된다.

한편, 상기 센싱부(300)는 공압회로부(100) 내부에 수용된 압축공기의 압력을 감지하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 기존의 압력스위치(7)를 사용하지 않고 압력센서를 사용하여 공압을 실시간으로 측정하고, 측정된 데이터를 제어부(400)로 전송하게 된다.

여기서, 상기 제어부(400)의 내부에는 상기 센싱부(300)의 압력센서를 통하여 측정된 압력 값이 주회로차단기(MCB)의 접점 상태를 유지하기 위한 적정한 압력인지를 판단하게 된다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연산부에서 판단한 공압회로부(100) 내부의 공기 압력이 적정한 압력으로 판단될 경우에는 운전자의 제어신호에 따라 작동되도록 제어하지만, 공압회로부(100) 내부의 공기 압력이 적정한 압력보다 낮다고 판단될 경우에는 상기 제어부(400)에서 철도차량을 구성하는 각 전기장치(500)들에게 고압전원 사용금지 신호를 전송하게 된다.

즉, 각 전기장치(500)들이 고압의 전원을 사용하다가 갑자기 전원이 차단되게 되면, 과도현상에 의한 써지전압이 발생하여, 각 전기장치(500)들이 손상될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 상기 제어부(400)는 주전원이 차단되기 전에 각 전기장치(500)들에 미리 경고하여, 고압 전원을 사용하지 않게 하여 전기장치(500)들이 손상되는 것을 미리 방지하게 된다.

그리고, 상기 제어부(400)는 고압전원 사용금지 신호를 각 전기장치(500)에 전송함과 동시에, 공압회로부(100)의 공기탱크(130) 내부에 수용된 공기를 사용하여 실린더(140)에 지속적으로 공기를 공급하도록 솔레노이드 밸브(200)를 제어하여 설정된 시간동안은 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점이 연결된 상태를 유지하도록 한다.

따라서, 철도차량의 내부에 구비되는 각 전기장치(500)들은 고압전원 사용금지 신호를 수신받아 고압전원을 사용하지 않도록 하면서, 주전원 차단에 대비할 수 있는 시간을 벌어주게 된다.

또한, 철도차량의 내부에 구비되는 상기 전기장치(500)는 전단에 보호용 접촉기(contactor)가 더 구비되는데, 상기 제어부(400)에서 고압전원 사용금지 신호를 전송하면, 보호용 접촉기(contactor)를 개방하여 주전원 차단시에 발생하는 써지전압으로 부터 각 전기장치(500)들을 보호하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주회로차단기를 구성하는 공압회로부 내부의 압력이 정상압력보다 낮아질 경우, 차량 내 전기장치가 갑작스러운 주전원 차단에 의해 발생하는 써지전압 등으로부터 영향을 받지 않도록 대비할 수 있게 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기에 관한 것이다.

100 : 공압회로부 110 : 레귤레이터
120 : 필터 130 : 공기탱크
140 : 실린더 200 : 솔레노이드 밸브
300 : 센싱부 400 : 제어부
500 : 전기장치

Claims (7)

1. 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점을 구동하기 위한 공압회로부와,
   상기 공압회로부 내부의 공기압력을 감지하기 위한 센싱부와,
   상기 공압회로부를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브와,
   상기 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지고,
   상기 제어부에는 상기 센싱부에서 감지한 공기의 압력이 공압회로부가 정상작동이 가능한 압력인지를 판단하는 연산부가 구비되며,
   상기 제어부는 상기 연산부에서 판단한 공압이 정상작동이 불가능한 경우에는 주전원이 차단되더라도 각 전기장치들이 써지전압 등에 의해 소손되는 것을 방지할 수 있도록 철도차량을 구성하는 각 전기장치들에게 고압전원 사용금지 신호를 전송하고,
   상기 제어부는 각 전기장치가 주전원 차단에 대비할 수 있는 시간을 벌어주기 위하여 고압전원 사용금지 신호를 전송함과 동시에, 공압회로부를 구성하는 공기탱크의 내부에 수용된 공기를 사용하여 설정된 시간동안 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점이 연결된 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 전기장치는 전단에 보호용 접촉기(contactor)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 전기장치는 고압전원 사용금지 신호를 수신하면 상기 보호용 접촉기(contactor)를 개방하여 전기장치를 보호하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 공압회로부는 외부에서 공급되는 압축공기의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 레귤레이터와,
   상기 레귤레이터를 통과한 공기에서 이물질을 걸러주는 필터와,
   상기 필터를 통과한 공기를 수용하는 공기탱크와,
   상기 공기탱크로부터 압축공기를 공급받아 주회로차단기(MCB: MainCircuit Breaker)의 접점동작이 이루어지도록 하는 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기장치 보호를 위한 주회로차단기.
   

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