KR102505219B1 - 개폐장치용 영구자석 조작기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘덴서 방전과 충전시 전압변화를 모니터링하여 이상 유무를 인지할 수 있고 필요시 후속조치를 취할 수 있는 개폐장치용 영구자석 조작기에 관한 것으로서, 일단에 가동바가 돌출 형성되는 가동자, 여자되면 상기 가동바를 투입시키는 투입코일, 여자되면 상기 가동바를 개방시키는 개방코일을 포함하는 PMA본체: 상기 투입코일을 여자시키는 제1콘덴서와 상기 개방코일을 여자시키는 제2콘덴서를 포함하는 PMA드라이버; 및 상기 제1콘덴서의 실시간 전압을 측정하는 제1전압측정기, 상기 제1전압측정기로부터 측정값을 입력받아 제1콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제1비교기, 상기 제1비교기와 연결되는 제1알람수단, 제2콘덴서의 실시간 전압을 측정하는 제2전압측정기, 상기 제2전압측정기로부터 측정값을 입력받아 제2콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제2비교기, 및 상기 제2비교기와 연결되는 제2알람수단으로 이루어지는 드라이버 감시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 개폐장치용 영구자석 조작기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘덴서 방전과 충전시 전압변화를 모니터링하여 이상 유무를 인지할 수 있고 필요시 후속조치를 취할 수 있는 개폐장치용 영구자석 조작기에 관한 것이다.
영구자석 조작기(PMA: Permanent Magnetic Actuator)는 영구자석의 자계와 코일에서 여자된 자계의 힘에 의해 가동자를 전진(이하 ‘투입’이라 한다) 또는 후진(이하 ‘개방’이라 한다)시키는 액추에이터로서, 상기 가동자를 이용하여 주로 개폐기나 차단기와 같은 전력 계통의 구동장치(이하 ‘개폐장치’라 한다)를 기동 또는 정지시킨다.
한편, 코일의 여자는 코일과 연결된 콘덴서의 전하 방전을 통해 이루어지는데, 방전 이상시 개폐장치의 오작동이 발생하게 된다. 이에 일정 사양 이상의 개폐장치(일례: 전기철도용 29kV급 친환경 절연 개폐장치)에서는 비상시 수동조작이 가능한 영구자석 조작기를 요구하기도 한다.
다만, 개폐장치의 오작동시 즉각적인 대응이 미흡하면, 안전사고가 발생하거나 설비에 심각한 피해가 우려되는 경우에는 보다 근본적으로 오작동을 회피할 수 있는 영구자석 조작기가 요구된다고 판단되어 본 발명을 개시하게 되었다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 코일 여자를 위한 콘덴서의 방전 또는 충전 과정에서 전압변화를 모니터링하여 콘덴서의 이상 유무를 인지할 수 있는 개폐장치용 영구자석 조작기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 개폐장치용 영구자석 조작기는, 일단에 가동바가 돌출 형성되는 가동자, 여자되면 상기 가동바를 투입시키는 투입코일, 여자되면 상기 가동바를 개방시키는 개방코일을 포함하여 개폐장치를 기동 또는 정지시키는 PMA본체: 상기 투입코일을 여자시키는 제1콘덴서와 상기 개방코일을 여자시키는 제2콘덴서를 포함하는 PMA드라이버; 및 상기 제1콘덴서의 실시간 전압을 측정하는 제1전압측정기, 상기 제1전압측정기로부터 측정값을 입력받아 제1콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제1비교기, 상기 제1비교기와 연결되는 제1알람수단, 제2콘덴서의 실시간 전압을 측정하는 제2전압측정기, 상기 제2전압측정기로부터 측정값을 입력받아 제2콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제2비교기, 및 상기 제2비교기와 연결되는 제2알람수단으로 이루어지는 드라이버 감시부;를 포함하고, 상기 제1비교기는 제1콘덴서의 방전 개시 후 실시간 전압변화값을 제1전압측정기로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제1콘덴서에 이상이 있는 것으로 판단하여 제1알람수단을 작동시키고, 상기 제2비교기는 제2콘덴서의 방전 개시 후 실시간 전압변화값을 제2전압측정기로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제2콘덴서에 이상이 있는 것으로 판단하여 제2알람수단을 작동시키며, 상기 제1비교기는 제1콘덴서의 충전 개시 후 실시간 전압변화값을 제1전압측정기로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제1콘덴서에 이상이 있는 것으로 판단하여 제1알람수단을 작동시키고, 상기 제2비교기는 제2콘덴서의 충전 개시 후 실시간 전압변화값을 제2전압측정기로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제2콘덴서에 이상이 있는 것으로 판단하여 제2알람수단을 작동시키며, 이상 방전시 PMA본체를 대신하여 개폐장치를 기동 또는 정지시키는 가동보조수단을 더 포함하고, 상기 가동보조수단은 가동바에 고정되되 메인로드와 보조로드로 이루어져 ‘T’자 구조로 결합되는 구동로드, 랙기어로서 상기 메인로드에 연장되어 구비되는 종동기어, 상기 종동기어와 결합되는 구동기어, 전자클러치를 매개로 상기 구동기어와 축결합되는 종동웜휠, 상기 종동웜휠과 결합되는 구동웜, 상기 구동웜과 축결합되는 모터, 및 리미트스위치로서 상기 보조로드의 타단에 배치되어 모터의 가동을 정지시키는 제1스위치와 제2스위치로 이루어진다.
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본 발명의 개폐장치용 영구자석 조작기에 의하면, 제1비교기와 제2비교기를 통해 콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전 유무를 확인할 수 있으므로, 영구자석 조작기의 관리 편의성이 증대된다.
또한, 본 발명의 개폐장치용 영구자석 조작기에 의하면, 가동바에 고정되는 가동보조수단을 통해 콘덴서의 이상 방전 또는 이상 충전에도 가동바가 정상적으로 투입 또는 개방될 수 있으므로, 조작기의 작동 신뢰도가 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기의 PMA본체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기에서 가동보조수단의 실시 상태를 예시한 개요도이다.
도 4는 콘덴서의 방전시 시간 대비 전압변화 추이를 도시한 개요도이다.
도 5는 콘덴서의 충전시 시간 대비 전압변화 추이를 도시한 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기의 PMA본체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기에서 가동보조수단의 실시 상태를 예시한 개요도이다.
도 4는 콘덴서의 방전시 시간 대비 전압변화 추이를 도시한 개요도이다.
도 5는 콘덴서의 충전시 시간 대비 전압변화 추이를 도시한 개요도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 개폐장치용 영구자석 조작기의 PMA본체를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 내장된 코일의 여자(勵磁)로 개폐장치(1)를 기동 또는 정지시키는 PMA본체(10), 콘덴서 방전을 통해 PMA본체(10)의 코일을 여자시키는 PMA드라이버(20), 및 콘덴서의 충ㆍ방전 과정을 모니터링하며 이상 방전시 이를 알리는 드라이버 감시부(30)로 이루어지되, 이상 방전시 PMA본체(10)를 대신하여 개폐장치(1)를 기동 또는 정지시키는 가동보조수단(40)이 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 PMA본체(10)는 일단에 가동바(111)가 돌출 형성되는 가동자(11), 여자되면 상기 가동바(111)를 투입(i)시키는 투입코일(12), 여자되면 상기 가동바(111)를 개방(o)시키는 개방코일(13), 및 자기 유지력을 제공하여 상기 가동바(111)의 투입(i) 또는 개방(o) 상태를 유지시키는 영구자석(14)을 포함한다.
PMA드라이버(20)는 방전을 통해 투입코일(12)을 여자시키는 제1콘덴서(21), 방전을 통해 개방코일(13)을 여자시키는 제2콘덴서(22) 및 양 콘덴서(21, 22)에 방전용 전하를 제공하는 DC/DC컨버터(23)를 포함한다.
여기서, 상기 PMA본체(10)와 PMA드라이버(20)의 세부 구성은 공지된 기술을 채용하는 바, 구체적인 설명은 생략한다.
그리고, 도 1에서는 가동바(111)의 투입(i)시 개폐장치(1)의 기동(또는 접점 ON)이 이루어지고, 개방(o)시 개폐장치(1)의 정지(또는 접점 OFF)가 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 가동바(111)는 이러한 개폐장치(1)와의 결합관계에 제약되지 않는다. 즉, 가동바(111)의 투입(i)시 개폐장치(1)가 정지하고 개방(o)시 개폐장치(1)가 기동하는 구성으로 개시될 수도 있다.
드라이버 감시부(30)는 제1콘덴서(21)의 실시간 전압을 측정하는 제1전압측정기(31), 제1콘덴서(21)의 이상 충ㆍ방전 여부를 판단하는 제1비교기(33), 제2콘덴서(22)의 실시간 전압을 측정하는 제2전압측정기(32), 제2콘덴서(22)의 이상 충ㆍ방전 여부를 판단하는 제2비교기(34)를 포함한다.
상기 제1비교기(33)에는 도 4와 같이 제1콘덴서(21)의 방전 개시 후 시간 경과에 따른 정상적인 전압변화값(이하 ‘정상값’이라 한다)이 기입력된 상태에서, 제1콘덴서(21)의 방전이 개시되면 실시간 전압변화값(이하 ‘측정값’이라 한다)을 제1전압측정기(31)로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고, 설정값만큼 차이가 발생하면 제1콘덴서(21)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제1알람수단(35)을 통해 관리자에게 이를 알린다.
상기 제2비교기(34)는 제1비교기(33)와 동일한 구성으로 개시된다. 즉, 제2콘덴서(22)의 정상값이 기입력된 상태에서, 제2콘덴서(22)의 방전이 개시되면 제2전압측정기(32)로부터 측정값을 입력받아 이를 정상값과 비교하여 설정값만큼 차이가 발생하면 제2콘덴서(22)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제2알람수단(36)을 통해 관리자에게 이를 알린다.
여기서, 양 알람수단(35, 36)으로는 공지의 램프나 경보 등이 채용되고, 상기 제1알람수단(35)은 제1콘덴서(21)의 이상을 제2알람수단(36)은 제2콘덴서(22)의 이상을 알리는 것을 각각 구분할 수 있도록 운영된다.
또한, 양 콘덴서(21, 22)는 방전 이후에 다음 여자 작업을 위해 충전이 이루어지는데, 충전이 개시되면 도 5와 같은 전압변화를 보인다.
따라서, 앞선 방전의 경우와 마찬가지로 양 비교기(33, 34)가 충전 과정에서 정상값과 측정값을 비교하는 모니터링 작업을 수행하면, 가동바(111)의 투입(i)이나 개방(o)을 위한 방전에 앞서 영구자석 조작기의 이상 유무를 파악할 수 있고 이를 통해 보수작업을 선제적으로 행할 수 있다.
가동보조수단(40)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 메인로드(411)와 보조로드(412)로 이루어져 ‘T’자 구조로 결합되는 구동로드(41), 랙기어로서 상기 메인로드(411)에 연장되어 구비되는 종동기어(42), 상기 종동기어(42)와 결합되는 구동기어(43), 전자클러치(441)를 매개로 상기 구동기어(43)와 축결합되는 종동웜휠(44), 상기 종동웜휠(44)과 결합되는 구동웜(45), 상기 구동웜(45)과 축결합되는 모터(46), 및 리미트스위치로서 상기 보조로드(412)의 타단에 배치되어 모터(46)의 가동을 정지시키는 제1스위치(47)와 제2스위치(48)로 이루어진다.
상기 메인로드(411)는 가동바(111)와 평행 배치되게 보조로드(412)의 일단이 가동바(111)에 고정된다. 그리고 상기 모터(46)와 전자클러치(441) 가동을 제어하는 기능은 양 비교기(31, 32)에 추가되거나 별도의 제어기(미도시)를 통해 이루어지며, 상기 전자클러치(441)는 연결이 해제된 상태로 개시된다.
즉, 상기 구동로드(41)는 정상 방전시에는 가동바(111)의 전/후진에 연동하여 수동적으로 움직이나, 이상 방전이 발생하면 구동로드(41)가 가동바(111)를 투입(i) 또는 개방(o)시킨다.
구체적으로, 먼저 제1콘덴서(21)의 이상 방전 감지시 제1비교기(33)가 모터(46)의 정회전(R)과 전자클러치(441)의 연결을 지시하면, 모터(46)의 정회전(R)과 연동하여 구동로드(41)의 전진 및 가동바(111)의 투입(i)이 진행되되, 구동로드(41)의 전진으로 보조로드(412)가 제1스위치(47)에 닿으면 모터(46)가 정지하여 가동바(111) 투입(i)이 멈춰지게 된다.
같은 방식으로, 제2콘덴서(22)의 이상 방전 감지시 제2비교기(34)가 모터(46)의 역회전(R')과 전자클러치(441)의 연결을 지시하면, 모터(46)의 역회전(R')과 연동하여 구동로드(41)의 후진 및 가동바(111)의 개방(o)이 진행되되, 구동로드(41)의 후진으로 보조로드(412)가 제2스위치(48)에 닿으면 모터(46)가 정지하여 가동바(111) 개방(o)이 멈춰지게 된다.
여기서, 모터(46)의 정회전(R)시 가동바(111)가 투입(i)되고 역회전(R')시 개방(o)되는 구성으로 기술하였으나, 정회전(R)시 개방(o)되고 역회전(R')시 투입(i)되는 구성도 가능하다.
한편, 보조로드(412)의 제1스위치(47) 또는 제2스위치(48) 접촉으로 모터(46)가 정지하더라도 전자클러치(441)의 연결은 지속되며, 함께 종동웜휠(44)과 구동웜(45)의 결속으로 가동바(111)의 투입(i) 또는 개방(o) 상태가 안정적으로 유지된다.
즉, 웜휠로 웜을 회전시킬 수 없는 역회전 방지기능이 있어, 관리자가 조작기 보수를 위해 전자클러치(441) 연결을 해제하기 전까지는 가동바(111)가 임의로 움직이지 않게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
1: 개폐장치
10: PMA본체
11: 가동자 111: 가동바
12: 투입코일 13: 개방코일
14: 영구자서
20: PMA드라이버
21: 제1콘덴서 22: 제2콘덴서
23: DC/DC컨버터
30: 드라이버 감시부
31: 제1전압측정기 32: 제1전압측정기
33: 제1비교기 34: 제2비교기
35: 제1알람수단 36: 제2알람수단
40: 가동보조수단
41: 구동로드 411: 메인로드
412: 보조로드 42: 종동기어
43: 구동기어 44: 종동웜휠
441: 전자클러치 45: 구동웜
46: 모터 47: 제1스위치
48: 제2스위치
10: PMA본체
11: 가동자 111: 가동바
12: 투입코일 13: 개방코일
14: 영구자서
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21: 제1콘덴서 22: 제2콘덴서
23: DC/DC컨버터
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33: 제1비교기 34: 제2비교기
35: 제1알람수단 36: 제2알람수단
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41: 구동로드 411: 메인로드
412: 보조로드 42: 종동기어
43: 구동기어 44: 종동웜휠
441: 전자클러치 45: 구동웜
46: 모터 47: 제1스위치
48: 제2스위치
Claims (5)
- 일단에 가동바(111)가 돌출 형성되는 가동자(11), 여자되면 상기 가동바(111)를 투입(i)시키는 투입코일(12), 여자되면 상기 가동바(111)를 개방(o)시키는 개방코일(13)을 포함하여 개폐장치(1)를 기동 또는 정지시키는 PMA본체(10):
상기 투입코일(12)을 여자시키는 제1콘덴서(21)와 상기 개방코일(13)을 여자시키는 제2콘덴서(22)를 포함하는 PMA드라이버(20); 및
상기 제1콘덴서(21)의 실시간 전압을 측정하는 제1전압측정기(31), 상기 제1전압측정기(31)로부터 측정값을 입력받아 제1콘덴서(21)의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제1비교기(33), 상기 제1비교기(33)와 연결되는 제1알람수단(35), 제2콘덴서(22)의 실시간 전압을 측정하는 제2전압측정기(32), 상기 제2전압측정기(32)로부터 측정값을 입력받아 제2콘덴서(22)의 이상 방전 또는 이상 충전 여부를 판단하는 제2비교기(34), 및 상기 제2비교기(34)와 연결되는 제2알람수단(36)으로 이루어지는 드라이버 감시부(30);
를 포함하고,
상기 제1비교기(33)는 제1콘덴서(21)의 방전 개시 후 실시간 전압변화값을 제1전압측정기(31)로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제1콘덴서(21)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제1알람수단(35)을 작동시키고, 상기 제2비교기(34)는 제2콘덴서(22)의 방전 개시 후 실시간 전압변화값을 제2전압측정기(32)로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제2콘덴서(22)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제2알람수단(36)을 작동시키며,
상기 제1비교기(33)는 제1콘덴서(21)의 충전 개시 후 실시간 전압변화값을 제1전압측정기(31)로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제1콘덴서(21)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제1알람수단(35)을 작동시키고, 상기 제2비교기(34)는 제2콘덴서(22)의 충전 개시 후 실시간 전압변화값을 제2전압측정기(32)로부터 입력받아 이를 정상값과 비교하고 설정값만큼 차이가 발생하면 제2콘덴서(22)에 이상이 있는 것으로 판단하여 제2알람수단(36)을 작동시키며,
이상 방전시 PMA본체(10)를 대신하여 개폐장치(1)를 기동 또는 정지시키는 가동보조수단(40)을 더 포함하고,
상기 가동보조수단(40)은 가동바(111)에 고정되되 메인로드(411)와 보조로드(412)로 이루어져 ‘T’자 구조로 결합되는 구동로드(41), 랙기어로서 상기 메인로드(411)에 연장되어 구비되는 종동기어(42), 상기 종동기어(42)와 결합되는 구동기어(43), 전자클러치(441)를 매개로 상기 구동기어(43)와 축결합되는 종동웜휠(44), 상기 종동웜휠(44)과 결합되는 구동웜(45), 상기 구동웜(45)과 축결합되는 모터(46), 및 리미트스위치로서 상기 보조로드(412)의 타단에 배치되어 모터(46)의 가동을 정지시키는 제1스위치(47)와 제2스위치(48)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개폐장치용 영구자석 조작기. - 삭제
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| KR1020220090461A KR102505219B1 (ko) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | 개폐장치용 영구자석 조작기 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220090461A KR102505219B1 (ko) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | 개폐장치용 영구자석 조작기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102505219B1 true KR102505219B1 (ko) | 2023-03-02 |
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ID=85509102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220090461A KR102505219B1 (ko) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | 개폐장치용 영구자석 조작기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102505219B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2726506B2 (ja) * | 1989-08-21 | 1998-03-11 | 株式会社東芝 | 無停電電源システム |
| JP2006302681A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Mitsubishi Electric Corp | 電磁操作機構 |
| JP2011142067A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-07-21 | Denso Corp | 電磁継電器 |
| KR101342525B1 (ko) * | 2013-06-12 | 2013-12-17 | (주)서전기전 | 정밀 동작 속도 제어가 가능한 영구자석 작동기 |
| KR102021866B1 (ko) | 2018-02-22 | 2019-09-17 | 엘에스산전 주식회사 | 영구자석형 조작기의 보조 가압장치 |
-
2022
- 2022-07-21 KR KR1020220090461A patent/KR102505219B1/ko active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2726506B2 (ja) * | 1989-08-21 | 1998-03-11 | 株式会社東芝 | 無停電電源システム |
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