KR20070090903A - 콘택터 및 콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법 - Google Patents

콘택터 및 콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법 Download PDF

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루츠 리카르도 모론
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명은 전기 콘택터 및 관련 콘택터 폐쇄 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전기 콘택터(100)는 제거 가능한 도전 회로(105), 액추에이터(110), 자기 고정자(115) 및 전기자(120) 및 제어기(130)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 액추에이터(110)는 제거 가능한 도전 회로(105)와 기계적으로 왕래하고, 자기 고정자(115) 및 자기 전기자(120)는 서로 자기장 왕래하며, 고정자(115) 및 전기자(120)를 통해 유도되는 자기장을 발생시키는 데 사용되는 코일 전류에 반응하는 여기 코일(125)을 구비한다. 전술한 제어기(130)는 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 코일 전류를 제어하도록 설계되는 프로세싱 회로(200)를 포함하여, 제거 가능한 회로(105)가 개방 대 폐쇄 이동의 일부로서 폐쇄되기 전에 제거 가능한 회로(105)의 위치 및 속도에 반응하여 코일 전류가 제어된다.

Description

콘택터 및 콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법{ELECTRICAL CONTACTOR AND ASSOCIATED CONTACTOR-CLOSURE CONTROL METHOD}
본 발명은 전반적으로 전기 콘택터에 관한 것으로, 특히 콘택터의 폐쇄 동작의 제어에 관한 것이다.
모터, 조명 장치 및 일반적 용도로 응용하는 콘택터는 통상적으로 여기자 코일(exciter coil)을 활성 및 비활성화하여 상태를 변경하는 하나 이상의 전력 콘택트를 사용하여 설계된다. 콘택터는 단일 폴 또는 복수의 폴을 사용하여 구성되며 정상 상태가 개방 또는 정상 상태가 폐쇄인 콘택트를 포함할 수 있다. 정상 상태가 개방인 콘택트를 사용하는 콘택터에서, 코일의 통전(energization)은 콘택트가 폐쇄되게 한다. 콘택트 응용의 성질은 콘택트의 실제 수명에 걸쳐 수만 심지어 수백만의 폐쇄 및 개방 동작을 생기게 하는 경향이 있다. 이와 같이, 이 동작 조건을 허용하는 콘택터의 기계적 속성을 주목한다. 콘택터가 통전되는 전기 회로에서 개방되고 폐쇄되는 경우에, 콘택트는 기계적 부하뿐만 아니라 전기적 부하도 받게 되는데, 이는 전기 아크(electric arc)의 형성으로 나타난다. 정상 상태가 개방인 콘택터의 폐쇄 동안에, 폐쇄 동작의 역학 관계는 폐쇄점에서 콘택트 바운스(contact bounce)로 표류하려는 경향이 있고, 부하 조건 하에서 이는 복수의 전기 아크의 추적 및 흡광(extinction)을 초래할 수 있는데, 결국 이는 콘택트상의 마모 정도를 증가시키고 콘택트의 예상되는 실제 수명을 감소시킨다. 현재의 콘택터는 그 예상 목적을 위해 적합한 것으로 증명될 수 있지만, 콘택트의 마모 감소와 콘택트의 실제 수명 증가를 제공하는 전기 콘택터에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 분리 가능한 도전 회로, 액추에이터, 자기 전기자(a magnetic armature)와 고정자(stator) 및 제어기를 구비하는 콘택터에 관한 것으로, 액추에이터는 분리 가능한 도전 회로와 기계적으로 접속하고, 자기 고정자와 자기 전기자는 서로 자기장 접속(field connection)되고, 고정자와 전기자를 가로 질러 유도되는 자기장을 발생시키는 기능을 하는 코일 전류에 반응하는 여기자 코일을 구비한다. 제어기는 코일의 전류 및 전압에 반응하여 코일 전류를 제어하도록 설계되는 프로세싱 회로를 구비하여, 분리 가능한 도전 회로가 개방으로부터 폐쇄로 이동하는 동안 폐쇄되기 전에, 분리 가능한 도전 회로의 위치 및 폐쇄 속도에 반응하여 코일 전류가 제어된다.
또한, 본 발명은 전술한 종류의 콘택터의 폐쇄 동작을 제어하는 방법에 관한 것이다. 코일의 초기 인덕턱스 및 저항값이 계산되고, 콘택터 코일의 순간 인덕턴스가 계산되며, 코일의 계산된 순간 인덕턴스에 반응하여 고정자에 대한 전기자의 순간 위치가 계산되고, 고정자에 대한 프레임의 순간 속도가 계산되며, 전기자의 순간 속도 및 위치에 반응하여 코일 전류가 계산되어, 전기자의 순간 속도가 목적 속도 특성을 향하게 된다.
예시적 도면을 참조하는데, 첨부된 도면에서 유사한 구성 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사용을 위한 예시적 콘택터의 상세한 등거리 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 구성 요소 일부의 부분적 등거리 도면을 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 구성 요소 일부의 부분적 횡방향 사시도를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예를 구현하는 프로세스의 예시적 흐름도를 나타낸다.
도 5 및 7은 본 발명의 실시예를 이용하지 않고 동작하는 콘택터 모델의 예시적 경험 데이터를 나타낸다.
도 6 및 8은 본 발명의 실시예에 따라 동작하는 콘택터 모델의 예시적 경험 데이터를 나타낸다.
본 발명의 일실시예는 전기 콘택터 제어용 제어기를 제공하는데, 이는 콘택 터 코일로 유도되는 전류를 제어하여, 폐쇄 전에 고정자(stator)에 대한 전기자(armature)의 폐쇄 속도를 사전 결정된 제한 내에 유지되게 함으로써, 폐쇄에 관한 콘택트 바운스를 감소시킨다. 결과적으로, 콘택터가 강도 부하(intensity load)에 접속되는 경우, 콘택터의 분리 가능한 도전 회로 내의 콘택트 부식이 덜 할 수 있다.
도 1은 하위 섹션(101), 중간 섹션(102) 및 커버(103)를 갖는 콘택터(100)의 동작 예이다. 콘택터(100) 내부에는, 분리 가능한 도전 회로(105)와, 분리 가능한 도전 회로(105)와 기계적으로 접촉하는 액추에이터(110)와, 자기 고정자(115)와, 자기 전기자(120), 여기자 코일(125) 및 제어기가 존재하며, 이는 도 2에서 보다 잘 파악될 수 있다. 여기자 코일(125)은 도전체(135)로부터 유입되는 코일 전류에 반응하는데, 이는 에어 갭(140)을 통해 고정자(115)와 전기자(120)를 지나서 유도되는 자기장을 발생시키는 기능을 한다. 이는 고정자(115)와 전기자(120)를 자기장으로 접속(in field connection)한다. 전기자(120) 및 액추에이터(110)는 (도 3에서 보다 잘 파악되는) 브릿지(145)에 의해 결합되어, 액추에이터(110) 및 전기자(120)는 전기자(120)가 전술한 자기장의 영향 하에 변위될 때 함께 상승 및 하강하여 에어 갭(140)을 증가 및 감소시킨다. 분리 가능한 도전 회로(105)는 라인 커넥터(150), 부하 커넥터(155) 및 콘택트 암(a contact arm, 160)을 포함한다. 콘택트 암(160)의 각 단부의 콘택트(165) 쌍은 콘택터(100)가 전기 부하 하에 있든지 아니든지 분리 가능한 도전 회로(105)를 각각 생성 및 파괴(개방 및 폐쇄)할 수 있다. 액추에이터(110)는 콘택트 스프링(170) 및 가이드 암(guide arm, 175)에 의해 콘택트 암(160)에 기계적으로 접속되는데, 이는 핀(pin, 180)에 의해 콘택트 암(160)과 결합된다. 콘택트 암(160)상의 포획면(185)은 폐쇄 동작 동안에 접촉력을 분배하는 수단을 제공한다. 도 3에 도시된 화살표(215)는 전기자(120)가 하강함에 따른 콘택트(100)의 상이한 구성 요소의 상대 이동을 나타낸다.
상세히 후술할 바와 같이, 제어기(130)로부터 유입되는 코일 전류에 의해 폐쇄 동작 동안에 전기자(120)는 에어 갭(140)을 폐쇄하는데, 이는 전술한 자기장의 영향 하에 고정자(115)에 유인되기 때문이며, 콘택트(165)쌍이 터치될 때까지 액추에이터(110) 및 콘택트 암(160)은 라인 및 부하 커넥터(150, 155) 쪽으로 일제히 이동된다. 콘택트(165)를 폐쇄하면, 엑추에이터(110)는 콘택트 스프링(170)을 압축하기 위해 다소 과여기(overexcited)되어, 접촉력 및 콘택트(165)쌍의 콘택트 감소를 제공한다. 콘택트 폐쇄 동안의 콘택트(165) 쌍 사이의 동적 힘의 결과로서, 콘택트 바운스가 발생할 수 있다. 하지만, 상세히 후술할 바와 같이, 본 발명의 실시예는 이 콘택트 바운스를 감소시키는 어느 정도의 제어를 제공한다.
도전체(135) 내의 코일 전류의 감소 또는 소멸로 인한 개방 동작 동안에, 콘택트 스프링(170) 및 전기자의 복원 스프링(190)은 전기자(120)를 이동시키고 액추에이터(110) 및 콘택트 암(160)은 상승하여, 콘택트(165) 쌍을 분리한다.
폐쇄 동안의 콘택트 바운스를 감소시키기 위해, 제어기(130)는 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 코일 전류를 제어하여 분리 가능한 도전 회로(105)가 개방에서 폐쇄로 이동하는 동안 폐쇄되기 전에 코일 전류가 감소되도록 전자 회로 및 부품으로 구성, 즉, 설계되는 프로세싱 회로(200)를 포함한다. 또한, 프로세싱 회 로(200)는 프로세싱 회로(200)의 필수적인 부분을 구성할 수 있는 전류 및 전압 센서 회로(검출기)로부터 분리되는 보조 센서에 대해 독립적인 코일 전류를 제어하도록 설계된다. 일실시예에서, 프로세싱 회로(200)는 외부 도전체(205)에 의해 공급된다.
프로세싱 회로(200)가 코일 전류를 제어하는 수단을 도 4의 흐름도에 의해 표현되는 방법(300)을 참조하여 설명할 것이다. 일반적으로, 이 방법(300)은 개방에서 폐쇄로의 이동 동안 분리 가능한 도전 회로(105)의 폐쇄 이전에 개방에서 전기자의 속도를 제어하거나 이를 사전 결정되는 제한 내에 잠시 유지한다. 결과적으로, 폐쇄 동작 동안의 고정자(115)에 대한 전기자(120)의 위치가 계산 또는 추정되어야 한다. 외부 센서가 이 계산을 위해 사용되지 않으므로, 전기자(120)의 위치는 코일 전압 또는 전류의 전기 파라미터를 이용하여 결정된다.
콘택터(100)는 외부 센서를 갖지 않으므로, (일단 전류가 코일(125)에서 흐르기 시작하면) 코일 R의 초기 저항을 계산하는 것이 필요하다. 코일 L의 초기 인덕턴스 및 표준 동작 값과의 비교의 계산은 코일의 비정상성을 검출할 수 있게 하며, 개방 회로 상황(코일 묶음(winding)의 단절) 또는 코일의 회전 감소 상황(단락 회로 코일)과 유사하다. 이들 계산은 교류 전류의 경우에 첫 번째 반주기 내의 상이한 2회의 전류 (Ia 및 Ib)의 샘플링을 통해 수행된다. 통상적인 샘플링 횟수는 대략 ta = 2.5ms(밀리초) 및 대략 tb = 5.5ms이다. 이들 샘플링 횟수는 직류 계산에도 적용된다. 일실시예에서, 전술한 것에 매우 가까운 횟수로 여러 샘플이 취해 지고 평균값이 이용되어 전기적 방해로 인한 에러가 발생하기 쉬운 전류(Ia 및 Ib) 값을 얻는 위험을 피한다.
블록(350)에서, 작업 부하 제어 파라미터는 1로 조절되고 클록으로서 기능하는 타이머는 샘플링 주파수를 정의하도록 초기화된다. 블록(310)에서, 전류(Ia 및 Ib)는 전술한 시각(ta 및 tb)에서 측정되고 전류(ΔIa 및 ΔIb)의 변동이 계산된다. 블록(315)에서 결정되는 바와 같이, 코일(125)이 AC(교류 전류) 또는 DC(직류 전류) 전원에 의해 공급되는지, 제로 크로스오버 전압이 블록(310)의 계산 동안 검출되는지에 따라, 제어 논리가 블록(320) 또는 블록(325)으로 직접 통과할 수 있다. 블록(325, 330 및 335)에서, 제 1 및 제 2 제로 크로스오버 전압이 검출되고 AC 전력의 주파수가 결정된다.
블록(320)에서, 헨리(H) 단위의 코일 L의 인덕턴스 및 옴(Ω) 단위의 코일 R의 저항에 대한 초기 값은 제공되는 식에 따라 계산되는데, 이는 코일(125)이 AC 또는 DC에 의해 공급되는지에 의존한다. 블록(320)의 식에서, Eo는 DC 전압이고, Epeak는 AC 전압 피크이며, ω는 AC 전력 맥동(pulsation)이고 t는 시각이다. 블록(340)에서, 코일 R의 초기 저항 및 코일 L의 인덕턴스는 개방 콘택터 상태 및/또는 결합 코일을 표시하는지가 판단된다. 결과가 아니오이면, 제어 논리는 블록(345)으로 통과하는데, 여기서 알고리즘은 중단된다. 결과가 예이면, 제어 논리는 계산 루프(350)에 통과되는데, 이는 블록(355)에서 시작하며, 여기서 순간 코일 전압 및 전류가 루프(350)를 통해 각 반복에 대해 샘플링된다.
일단 R 및 L의 초기 값이 계산되고 최소 상태가 존재하지 않으면, 제어 논리는 블록(360, 365, 370 및 375)로 전달되는데, 여기서 코일 ebob의 역기전력, ebob의 적분의 샘플링, 각 반복에 대한 코일 L의 인덕턴스가 계산된다. 여기서, u(t)는 코일(125)의 전압이고, i(t)는 코일(125)을 통한 전류이며, R은 코일의 초기 저항이고, e(t)는 ebob에 대한 약어(abbreviation)이다.
R-L 회로에서, 코일(125)의 전압은 다음으로부터 유도될 수 있다.
Figure 112007041077741-PCT00001
식1
그럼에도 불구하고, 이 식으로부터 인덕턴스 L을 결정하는 것은 어려울 수 있는데, 왜냐하면 di(t)/dt와 같은 도함수 항(derivative terms)은 시스템의 방해를 포함하기 때문이며, 이는 피하기 어렵다. 결과적으로, 본 발명의 실시예는 코일의 역기전력을 이용하여 코일의 인덕턴스를 결정하고, 아래의 식을 이용하여 임의의 시각에서의 코일을 통한 전류를 결정한다.
Figure 112007041077741-PCT00002
식2
이는 블록(365 및 375)의 식과 같은 것을 의미하는데, 여기서 U는 u(t)를 지칭하고 eibob는 i(t)를 지칭한다.
블록(380)에서, 코일의 순간 인덕턴스 L은 최대 임계 Lmax보다 작은지를 결정 하는데, 이는 전기자(120)가 폐쇄에 근접하는지 아닌지를 표시한다. 즉, 전기자(120)가 폐쇄에 근접해 오면, 코일의 순간 인덕턴스 L는 상승하고, 그 피크에 도달한 후, 철심의 포화로 인해 하강한다(도 3에서 볼 수 있으며, 이는 보다 상세히 후술할 것이다). 따라서, 코일의 순간 인덕턴스 L와 최대 입계값 Lmax 사이의 비교에 의해, 프로세싱 회로(200)는 전기자 폐쇄 상태에 근접할 때 결정할 수 있다.
L<Lmax이면, 제어 논리는 블록(385)으로 통과하는데, 여기서 고정자(115)에 대한 전기자(120)의 위치(x)가 계산되거나 추정된다. 이론상으로, 코일의 인덕턴스는 전기자의 위치와 코일 전류의 함수이며, 이는 다음으로부터 유도될 수 있다.
Figure 112007041077741-PCT00003
식3
여기서, N은 코일(125)의 회전 수이고, IM은 전기자(120)를 통한 자기장의 경로 길이이며, IF는 고정자(115)를 통한 자기장의 경로 길이이고, IT는 고정 에어 갭(140)을 통한 자기장의 경로 길이이며, s는 자기 경로의 단면이고, KR은 코일 인덕턴스의 초기 값에 관련되는 상수이며, μ0는 자유 공간(clearance)에서의 투자율이고, x는 고정자(115)에 대한 전기자(120)의 위치이다. 식3을 재배열하여, 전기자(120)의 위치를 다음으로부터 얻을 수 있다.
Figure 112007041077741-PCT00004
식4
블록(390)에서, 고정자(115)에 대한 전기자(120)의 속도(V)는, 차분 법(finite difference)의 관점에서, 하나의 반복적 단계로부터 다음 단계로 t에 대한 증분 차를 얻어서 식4의 도함수를 취하여 결정된다.
다른 실시예에서, 프로세싱 회로(200)는 또한 코일(125)의 전류 및 전압에 응답하여 고정자(115)에 대한 전기자(120)의 가속을 추정하도록 설계되어, 속도 도함수를 취한다.
블록(395)에서, 원하는 코일 전류가 퍼지 논리 제어(a fuzzy logic control)를 이용하여 계산되고, 이는 목표 폐쇄 속도 특성에 더 가깝게 접근하는 전기자 폐쇄 속도를 얻는데, 이는 콘택트 바운스의 감소를 발생시키는 원하는 사전 결정된 폐쇄 속도이고 제어기(130)의 메모리(210)에 저장된다. 각 반복에서, 전기자의 실제 폐쇄 속도는 전술한 방법(300)에 따라 계산되며 전기자의 순간 위치에 대해 메모리(210)의 전기자의 원하는 폐쇄 속도와 비교된다. 전기자의 실제 속도가 너무 높거나 낮은 경우, 코일 전류가 알맞게 조절되어 전기자를 감속하거나 가속한다. 후속 반복에서, 유사한 비교가 이루어지고 동일한 조절이 적용되며, 코일 전류의 변동을 얻어서, 전기자의 폐쇄 속도는 반복적으로 조절되어 메모리(210)에 저장된 목표 폐쇄 속도 특성에 근접해 올 것이다. 결과적으로, 조절된 코일 전류는 조절된 코일 전류가 없을 때 주어진 폐쇄 속도보다 낮은 콘택트(165)의 폐쇄점에서 전기자(120)의 폐쇄 속도를 얻으며, 콘택트의 폐쇄점의 전기자의 감소된 폐쇄 속도는 조절된 코일 전류가 없을 때 발생하는 것과 비교할 때 폐쇄 시 더 적은 콘택트 바운스를 초래한다. 여기서, 조절된 코일 전류는 제 1 값으로부터 보다 낮은 제 2 값으로 조절되는 것으로 고려되는데, 여기서 제 2 값은 개방으로부터 폐쇄로 이동 하는 동안 코일 전류의 제 1 값으로 발생하는 것과 비교할 때 분리 가능한 도전 회로의 더 작은 콘택트 바운스를 발생시킨다.
블록(380)에서, 코일의 인덕턴스 L이 임계 값 Lmax와 같거나 보다 커서, 자기 회로는 폐쇄되고 이동 전기자(120)는 자기 고정자(115)를 터치하게 되는 경우, 제어 논리는 블록(400)으로 통과되고, 코일 전류의 작업 부하가 계산되고 구현되어서, 코일 전류가 감소되어 에너지를 절약하고 코일 온도의 증가를 감소시키며, 고정 상태에 충분한 코일 전류가 존재하여 콘택터(100)의 콘택트(165)를 폐쇄되게 유지한다. 일실시예에서, 코일 전류의 작업 부하는 코일(125)의 최대 포획 전류의 대략 1/10 내지 1/15이다.
도 5 내지 8을 참조하면, 본 발명의 실시예를 이용하지 않고 동작하는 경우(도 5 및 7) 및 본 발명의 실시예를 이용하여 동작하는 경우(도 6 및 8)의 콘택트(100)의 경험적 예시 데이터가 표현되어 있다. 도 5 및 6은 새로 좌표 및 가로 좌표에 동일한 규격을 제공하는데, 한 경우에 가로 좌표는 시간이고 세로 좌표는 변위 x 이다. 도 7 및 8은 세로 및 가로 좌표에 대해 동일한 규격을 갖는데, 가로 좌표는 시간이고 세로 좌표는 폐쇄된 콘택트(165) 세트를 통한 연속성의 대표적인 부호이다.
우선 도 5 및 6을 참조하면, 전기자(120)의 위치(x)는 곡선(405)(도 5) 및 곡선(406)(도 6)에 의해 표현되며, 코일(125)의 인덕턴스 L는 곡선(410)에 의해 표현되고, 코일 전류(i)는 곡선(415)에 의해 표현된다. 고정자(115)에 대한 전기 자(120)의 중지는 번호 420(도 5) 및 번호 421(도 6)로 표현되는 곡선(405, 406)의 특성의 급격한 변경으로 고려된다. 전기자 폐쇄 후, 다수의 상승 및 하강이 곡선(405)에 분명하지만, 곡선(406)에서는 그렇지 않고, 도 5의 콘택트 바운스 상황을 표시하며, 이는 번호(425 및 430)에 표현된다.
본 발명의 실시예를 이용하는 콘택트 바운스와 그렇지 않은 것과의 보다 명백한 비교는 도 7 및 8을 참조하여 더 잘 인식될 수 있는데, 도 7은 본 발명의 실시예가 없는 경우에 동작하는 콘택터(100)의 콘택트 폐쇄를 도시하고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 동작하는 콘택터(100)의 콘택트 폐쇄를 도시한다. 도 7 및 8 모두에서, 초기 콘택트 폐쇄점은 번호 450에 의해 표현되는데, 이는 콘택트(165)의 연속성이 폐쇄에 수립되는 시점이며 도시된 부호의 양의 변동에 의해 표시된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 연속성의 손실의 발생은 콘택트 암(160)의 초기 폐쇄 후에 2개의 지점(455, 460)에서 관측될 수 있는데, 이는 콘택트 바운스의 발생(2회)을 표시한다. 비교하면, 도 8은 연속성의 손실이 없어서, 콘택트 바운스가 없는 것을 도시하고 있다.
도 7 및 8을 비교하여, 본 발명의 실시예는 콘택터(100)의 동적 폐쇄를 향상시켜서 콘택트(165)의 기계적 바운스가 감소되게 한다는 것을 관찰할 수 있다. 콘택터가 로딩되고 콘택트 바운스의 이 감소의 결과로서 역시 이 방식으로 콘택트들(165)간의 전기 아크도 감소될 때, 콘택터(100)의 실제 수명이 연장된다. 방법(300)의 제어 논리는 폐쇄 루프형이므로, 폐쇄 동작 중에 콘택트(165) 및 자기 전기자(120)에서 계산되는 충격 속도 및 속도 프로파일은 전력 공급기의 전압 변 동, 콘택터 파트의 기계적 마모, 마찰의 변동, 스프링 노화 상수 및 기타 외부 방해를 고려하는 경험적 값이며, 이에 의해 제어 패턴이 얻어져서, 상황의 변동을 스스로 조절한다.
콘택트(100)에 대한 분리된 구조를 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이러한 것에 제한되는 것이 아니고, 예를 들어, 단일 콘택트(165) 쌍 또는 다수 콘택트(165) 쌍과 같은 다른 구조를 갖는 콘택터에도 적용 가능하다는 것은 분명하다.
본 발명의 실시예는 디바이스 형태 및 컴퓨터에 의해 구현되는 프로세스 형태로 설계될 수 있다. 또한, 본 발명은 플로피 디스크, CD-ROM, 하드 디스크, USB(범용 직렬 버스) 유닛, 또는 임의의 다른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체와 같은 유형 매체에 제공되는 인스트럭션을 포함하는 컴퓨터 프로그래밍 코드로 구성되는 컴퓨터 프로그래밍 제품의 형태를 취할 수 있으며, 컴퓨터에서 컴퓨터 프로그램 코드가 로딩되어 실행되면 이 컴퓨터는 본 발명을 실시하는 장치로 변환된다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 코드의 형태를 취할 수 있는데, 예를 들어, 저장 매체에 저장되고, 컴퓨터에 의해 로딩 및/또는 실행되거나, 케이블 또는 전기 배선, 광섬유 또는 전자기 복사와 같은 전송 매체를 통해 전송되며, 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에서 로딩되고 실행될 때, 컴퓨터는 본 발명을 실시하는 장치로 변환된다. 범용 마이크로프로세서에서 구현될 때, 컴퓨터 프로그램 코드의 세그먼트는 마이크로프로세서가 특정 논리 회로를 생성하도록 구성한다. 실행 가능한 인스트럭션의 기술적 효과는 콘택터의 폐쇄 동작을 제어하여 로딩될 콘택터의 콘택트 마 모를 완화하는 것이다.
실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 다양한 변경이 도입될 수 있고 동일한 요소가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 균등물로 교체될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 교시 내용에 임의의 특정 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 결국, 본 발명은 최적 형태로 개시된 개별 실시예에 국한되거나 본 발명을 실시하기 위한 수단으로만 고려되는 것이 아니고 첨부된 청구 범위 내에 해당하는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 제 1, 제 2 등의 용어의 사용은 중요한 순서를 나타내는 것이 아니며, 한 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구분하기 위해 사용된다. 이와 유사하게, 하나, 둘 등의 용어는 양을 제한하는 것이 아니라 이들이 지칭하는 구성 요소가 적어도 하나 이상 존재한다는 것을 표시한다.

Claims (19)

  1. 콘택터(contactor)로서,
    분리 가능한 도전 회로(105)와,
    상기 분리 가능한 도전 회로(105)와 기계적으로 접속되는 액추에이터(110)와,
    서로 자기장 접속(field connection)으로 배치되며, 자신들을 가로질러 유도되는 자기장을 발생시키는 코일 전류에 반응하는 여기자 코일(an exciter coil, 125)과 자기장 접속으로 배치되는 자기 고정자(a magnetic stator, 115) 및 자기 전기자(a magnetic armature, 120)와,
    상기 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 상기 코일 전류를 제어하도록 설계되는 프로세싱 회로(200)를 구비하는 제어기(130)를 포함하되,
    상기 분리 가능한 도전 회로(105)가 개방으로부터 폐쇄로 이동하는 동안 폐쇄되기 전에, 상기 분리 가능한 도전 회로(105)의 위치 및 폐쇄 속도에 반응하여 상기 코일 전류가 제어되는
    콘택터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일 전압 및 전류에 반응하고 임의 의 보조 센서에 독립적으로 상기 코일 전류를 제어하는
    콘택터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 상기 고정자(115)에 대한 상기 전기자(120)의 위치를 계산하도록 설계되는
    콘택터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 상기 고정자(115)에 대한 상기 전기자(120)의 속도를 계산하도록 설계되는
    콘택터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일(125)의 전류 및 전압에 반응하여 상기 고정자(115)에 대한 상기 전기자(120)의 가속을 계산하도록 설계되는
    콘택터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 전기자(120)의 계산된 속도를 목표 속도 특성(an objective speed characteristic)과 비교하도록 설계되는
    콘택터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 전기자의 상기 계산된 속도와 상기 전기자의 상기 목표 속도 특성에 반응하여 상기 코일 전류를 조절함으로써, 상기 전기자(120)의 상기 폐쇄 속도가 상기 목표 속도 특성에 더 근접하도록 설계되는
    콘택터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분리 가능한 도전 회로(105)는 한 쌍의 전기 콘택트(165)를 포함하며,
    상기 조절된 코일 전류는 상기 콘택트(165)의 폐쇄 시에 상기 조절된 코일 전류가 없는 경우에 존재할 폐쇄 속도보다 작은 상기 전기자(120)의 폐쇄 속도를 발생시키고,
    상기 콘택트(165)의 폐쇄 시에 상기 전기자(120)의 상기 감소된 폐쇄 속도는 상기 조절된 코일 전류가 없는 경우와 비교해서 폐쇄 시에 더 작은 콘택트 바운스(a contact bounce)를 발생시키는
    콘택터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일 전압 및 전류에 반응하여 상기 코일의 저항 및 상기 코일 인덕턴스를 계산하도록 설계되는
    콘택터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 계산된 코일 인덕턴스에 반응하여 상기 고정자(115)에 대한 상기 전기자(120)의 위치를 계산하도록 설계되는
    콘택터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(200)는 또한, 상기 코일 전류의 작업 부하를 계산하여, 폐쇄 정적 상태 동안에 상기 분리 가능한 도전 회로(105)를 폐쇄로 유지하기 위해 충분한 코일 전류가 공급되도록 설계되는
    콘택터.
  12. 제 1 항에 기재된 콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법으로서,
    상기 코일의 초기 인덕턱스 및 저항값을 계산하는 단계와,
    상기 콘택터(100)의 상기 코일의 순간 인덕턴스를 계산하는 단계와,
    상기 코일의 상기 계산된 순간 인덕턴스에 반응하여 상기 고정자(115)에 대한 상기 전기자(120)의 순간 위치를 계산하는 단계와,
    상기 고정자(115)에 대한 상기 코일(120)의 순간 속도를 계산하는 단계와,
    상기 전기자(120)의 순간 속도 및 위치에 반응하여 코일 전류를 계산함으로써, 상기 전기자의 상기 순간 속도가 상기 목적 속도 특성을 향하게 하는 단계를 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    코일 전류 작업 부하를 계산하여 폐쇄 정적 상태 동안에 상기 분리 가능한 도전 회로(105)를 폐쇄로 유지하기 위해 충분한 코일 전류가 공급되게 하는 단계를 더 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    코일 전류를 계산하는 단계는,
    제 1 값으로부터 더 낮은 제 2 값으로 조절되는 코일 전류를 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 제 2 값은, 상기 분리 가능한 도전 회로(105)에서, 개방으로부터 폐쇄로 이동하는 동안 상기 제 1 값을 이용하여 발생될 것보다 작은 콘택트 바운스를 초래하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 코일의 순간 인덕턴스를 계산하는 단계는,
    순간 코일 전압 및 전류를 샘플링하는 단계와,
    상기 코일(125)에 걸친 상기 순간 코일 전압 강하 및 상기 순간 저항성 전압에 반응하여 순간 유도성 전압을 계산하는 단계와,
    상기 순간 유도성 전압의 샘플링의 적분에 반응하여 상기 코일의 순간 인덕턴스를 계산하는 단계를 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    코일 전류의 작업 부하를 계산하는 단계는,
    임계값과 동일하거나 그보다 높은 상기 코일의 계산된 순간 인덕턴스에 반응하여 상기 코일 전류의 작업 부하를 계산하는 단계를 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 코일 전류의 상기 작업 부하는 상기 콘택터(100)가 폐쇄로 유지되게 하는 값으로 감소되는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 코일의 초기 저항 및 상기 콘택터(100)의 상기 코일의 초기 인덕턴스를 계산하는 단계를 더 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    순간 코일 전압 및 전류를 샘플링하고, 상기 코일의 이상이 없는 경우에 개방 콘택터(100)를 표시하는 상기 코일의 초기 저항 및 상기 코일의 초기 인덕턴스에 반응하여 상기 코일 전류의 작업 부하를 계산하는 단계를 더 포함하는
    콘택터의 폐쇄 동작 제어 방법.
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