KR100984031B1 - 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부 - Google Patents

중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 전원절체개폐기에서 아크 발생에 의한 과전압 또는 과전류의 유입을 방지할 수 있도록 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부에 관한 것으로서,
상기 가동단자축부는 접촉부캠고정축과; 전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축에 회동부재를 개재하여 상기 접촉부캠고정축을 축으로 독립회전될 수 있도록 구성되는 N상 접촉부캠과; 전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축이 축 결합되는 다수의 타상(N상을 제외한 전원상) 접촉부캠과; 상기 N상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 N상 전원연동링크와; 상기 어느 하나의 타상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 타상 전원연동링크;를 포함하여 구성되어,
전원절체시 중성접점이 중첩되어 고정단부와 접촉된 상태를 가짐으로써, 전원절체시 발생하는 과전압 및 아크에 의한 과전류가 부하측으로 유입되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
Figure R1020080078859
전원절체개폐기, 중성접점 중첩, 가동단자축부, 가동단자부, N상 접촉부캠

Description

중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부{MOVING ELECTRIC CONNETION TERMINAL SHAFT AND MOVING ELECTRIC CONNETION TERMINAL PART HAVING A FUNCTION OF OVERLAPPING NEUTRAL TERMINAL CONTACT}
본원 발명은 전원절체개폐기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전원절체개폐기에서 전원절체가 수행되는 경우 중성접점이 일정 시간 동안 중첩되어 접촉된 상태를 유지하도록 함으로써 전원절체시 발생하는 아크(ARC)로부터 전원절체개폐기와 부하측의 설비를 보호할 수 있도록 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부에 관한 것이다.
일반적으로, 전원절체개폐기는 병원, 공장, 연구소, 방송국 등과 같이 정전에 따른 피해를 크게 받는 기관에서 이러한 피해를 최소화하기 위해 상용 전원과 비상 전원을 절환개폐시키기 위해 사용되는 것으로서, 한전에서 공급되는 전원을 상용전원(제 1 전원)이라 하고, 전력수요자가 자가 공급하는 전원을 비상(예비)전원(제 2 전원)이라 할 때, 상용전원으로부터 비상전원 또는 비상전원으로부터 상용전원으로 전원소스를 변경하도록 절환시키는 장치이다. 이때의 비상전원으로는 대용량 충전지나(전지식), 별도로 디젤기관 등에 의한 발전설비를 가동하는 방식(발전기식)이 있을 수 있으며, 이와 달리 송전선로를 별개로 구성하여 상시 대기하고 있는 예비전원을 사용하는 방식(예비식)도 있다. 상술한 종래기술의 전원절체개폐기는 절환스위치를 이용하여 상용전원으로부터 전원을 공급받다가 상용전원이 정전되면, 비상전원으로부터 전원을 공급받을 수 있도록 전원절체(절환)를 수행하게 된다.
도 1은 종래기술의 전원절체개폐기의 가동단자부(400P)를 나타내는 도면으로서,
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술의 전원절체개폐기는 전원의 상 수에 따른 접촉몸체부를 구비하는 것으로서, 도 1의 경우 전원이 R, S, T, N 상을 가지는 3상 전원의 전원절체를 위하여 상용전원 공급을 위한 제 1 R상 접촉몸체부(400Ra)와 제 1 S상 접촉몸체부(400Sa)와 제 1 T상 접촉몸체부(400Ta)와 제 1 N상 접촉몸체부(400Na)가 고정 부착된 제 1 가동단자축부(x)와, 비상전원 공급을 위한 제 2 R상 접촉몸체부(400Rb)와 제 2 S상 접촉몸체부(400Sb)와 제 2 T상 접촉몸체부(400Tb)와 제 2 N상 접촉몸체부(400Nb)가 고정 부착된 제 2 가동단자축부(y)로 구성된다.
상술한 구성을 가지는 종래기술의 전원절체개폐기의 가동단자부(400P)는 상용전원의 누전, 정전 등의 사고 발생 시 비상전원 공급을 위하여 가동단자부(400P)의 제 1 가동단자축부(x)에 부착된 접점들을 고정단자부의 상용전원 공급용 고정단자의 접점과 분리시키고 제 2 가동단자축부(y)에 부착된 접점들이 고정단자부의 비상전원 공급용 고정단자의 접점과 접촉되도록 함으로써 상용전원으로부터 비상전원으로의 전원절체를 자동으로 수행하게 된다.
그러나 상술한 바와 같이 종래기술의 전원절체개폐기가 전원절체를 자동으로 수행하는 경우 가동단자부(400P)의 접촉단자와 고정단자 사이에서 아크(ARC)가 발생하고, 이러한 아크(ARC)는 소멸시간이 대략 10 ~ 12msec 정도이므로, 이 시간 동안 가동단자부의 접촉단자와 고정단자 사이에서 전류가 흐르게 되고 이 후 전류의 영점에서 아크에 의해 발생된 전류가 사라져 없어지게 된다.
이 경우 일반적인 3상 전원절체개폐기(ATS: Auto Transfer Switch)는 중성접점(N상)과 다른 3접점(R, S, T 3상)이 가동단자축부(x, y)에 고정부착되는 구조를 가지게 되므로, 전원절체 시 발생하는 아크에(ARC)에 의해 지속되는 전류가 N상을 통해 방전되지 않고 부하측으로 유입되는 경우가 발생할 수 있으며, 아크에 의한 전류가 부하측으로 유입되는 경우 부하측의 설비가 파손되거나 장애가 발생하게 되는 문제점을 가진다.
또한, 비선형 부하는 대지 전위를 상승시켜 대지와 중성선 간에 전위차가 생기므로 일반적인 전원절체개폐기(ATS: Auto Transfer Switch)는 절체 시 중성선이 부하측과 분리되어 기준전위가 확립되지 않아 플로팅(floating) 현상이 발생하여 전자장비가 오동작을 일으키는 원인이 된다.
따라서 본원발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전원절체개폐기에서 전원절체가 수행되는 때에 분리되어 오픈(OPEN) 회로로 되는 고정단자부와 가동단자부의 중성접점(N상)을 다른 타상접점(N상 이외의 상의 접점)이 오픈 상태가 된 후에도 일정 시간 동안 접촉된 상태(SHORT 회로)를 유지한 후 오픈회로가 되도록 함으로써, 전원절체개폐기의 전원 상 간의 전압을 일정하게 유지시키고, 전원절체시 접점 사이에서 발생하는 아크에 의한 전류를 중성접점을 통해 방전시켜 아크 전류가 부하측으로 유입되는 것을 방지하며, 이에 따라 아크 전류의 유입에 의한 부하 측의 설비의 파손 또는 오동작을 방지할 수 있도록 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
먼저 본원발명에서 "타상"이라 함은 전원절체개폐기에서 중성접점(N상)을 제외한 다른 상을 의미하는 것으로서, 일예로 R, S, T, N 상을 가지는 4선식 전원절체개폐기에서는 R, S, T 상을 의미한다.
이하, 상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명을 설명한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부는, 접촉부캠고정축과; 전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축에 회동부재를 개재하여 상기 접촉부캠고정축을 축으로 독립회전될 수 있도록 구성되는 N상 접촉부캠과; 전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축이 축 결합되는 다수의 타상(N상을 제외한 전원상) 접촉부캠과; 상기 N상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 N상 전원연동링크와; 상기 어느 하나의 타상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 타상 전원연동링크;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 N상 및 타상 접촉부캠들은, 연결자결합공과, 전원연동링크결합공과, 접촉부캠고정축공이 삼각형 형상으로 형성되어, 전원연동링크의 전 후 이동시 접촉부캠고정축공에 결합된 접촉부캠고정축을 중심으로 회전운동하도록 구성된다.
이때, 상기 타상(N상 이외의 상) 접촉부캠들은 상기 접촉부캠고정축에 고정부착되어 접촉부캠고정축과 함께 회전되도록 구성되거나, 또는, 상기 타상 접촉부캠들 모두 상기 접촉부캠고정축에 베어링 등의 회동부재를 개재하여 축결합됨으로써 접촉부캠고정축을 축으로 하여 접촉부캠고정축과 독립 회전할 수 있도록 구성될 수도 있다.
상술한 구성을 가지는 본원발명의 가동단자축부는 접촉부캠고정축에 N상 접촉부캠이 베어링 등의 회동부재에 의해 회전 가능하게 됨으로써 타상 접촉부캠과 다른 시차 또는 다른 회전 거리를 가지고 회전되도록 함으로써 전원절체기의 가동단자부에 구성되는 접촉몸체부에서 타상 접촉몸체부들과 N상 접촉몸체부들의 고정단자부와의 접촉 시차를 제어할 수 있도록 한다.
다음으로, 상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자부는, 일 단부에 절원절체기의 제어링크축이 일정 간격 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 고정점에서 회전 가능하게 고정되는 중성(N상)접점 구동바와; 일 단부에 상기 절원절체기의 제어링크축이 일정 간격 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 고정점에서 회전 가능하게 고정되는 타상(N상 이외의 상)접점 구동바와; 상기 중성접점 구동바의 고정점의 양측으로 일정 간격("N상 전원연동링크 결합간격"이라 함)을 가지는 각각의 위치에 각각의 일 단부가 결합되는 한 쌍의 N상 전원연동링크와; 상기 타상접점 구동바의 고정점의 양측으로 상기 N상 전원연동링크 결합간격보다 큰 간격(타상 전원연동링크 간격)을 가지는 각각의 위치에 각각의 일 단부가 결합되는 한 쌍의 타상 전원연동링크와; 제 1 가동단자축과, 상기 제 1 가동단자축에 회전 가능하게 축결합되고 상기 한 쌍의 N상 전원연동링크 중 상용전원 공급 또는 차단을 수행하는 N상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 N상 접촉부캠과, 상기 제 1 가동단자축에 축결합되고 이 중 어느 하나에 상용전원 공급 또는 차단을 수행하는 타상 전원연동링크의 타 단부가 결합되는 다수의 타상 접촉부캠을 포함하여 구비되는 제 1 가동단자축부와; 제 2 가동단자축과, 상기 제 2 가동단자축에 회전 가능하게 축결합되고 상기 한 쌍의 N상 전원연동링크 중 비상전원 공급 또는 차단을 수행하는 N상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 N상 접촉부캠과, 상기 제 2 가동단자축에 축결합되고 어느 하나에 비상전원의 공급 또는 차단을 수행하는 타상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 다수의 타상 접촉부캠을 포함하는 제 2 가동단자축부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성에서 상기 중성접점 구동바(N상 구동바)는, 절환부의 제어링크축의 N상 측 위치에서 상기 제어링크축이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 1 가동단자축부의 각각의 N상 전원연동링크가 결합되는 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공이 고정점의 양측으로부터 일정 간격(N상 전원연동링크 결합 간격)을 가지고 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공의 중앙에 고정점핀공이 형성되어 고정점핀공에 의해서 전원절체기의 내측 프레임에 회전 가능하게 고정될 수 있도록 구성된다.
다음으로, 상기 타상 구동바는, 상기 절환부의 제어링크축의 타상 측 위치에서 상기 제어링크축이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 2 가동단자축부의 각각의 타상 전원연동링크가 결합되는 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공이 고정점의 양측으로부터 상기 N상 전원연동링크 결합간격보다 큰 간격(타상 전원연동링크 결합간격)을 가지도록 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공의 중앙에 고정점핀공이 형성되어 고정점핀공에 의해서 전원절체기의 내측 프레임에 회전 가능하게 고정될 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 상기 제 1 가동단자축부와 상기 제 2 가동단자축부는, 상기 N상 및 타상 접촉부캠들의 고정단자부 측 위치에 일단이 회동 가능하게 결합되는 연결자와; 상기 연결자의 단부에 각각 회동 가능하게 결합되는 접촉몸체부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 접촉몸체부는, 접촉몸체부의 고정단자부의 접점과 접촉되는 위치에서 탄성부재를 개재하여 일단부가 회동가능하게 결합되는 접점을 더 포함하여 구성되어, 전원절체 시 접촉몸체부의 접점이 고정단자부의 접점과 이격되는 경우 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 접촉몸체부의 접점이 고정단자부 측으로 가압되는 것에 의해 고정단자부 측으로 돌출되어 고정단자부의 접점과 일정 시간 동안 접촉된 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 가동단자부의 구성에서 상기 제 1 및 제 2 가동단자축부는 본원발명의 가동단자축부와 동일한 구성을 가지는 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 상술한 구성을 가지는 본원발명의 가동단자부의 동작과정을 설명한다.
먼저, 본원발명의 가동단자부의 동작과정의 설명에서 식별을 위하여 제 1 가동단자축부의 각 구성은 그 앞에 '제 1'을 부가하고, 제 2 가동단자축부의 각 구성의 앞에는 '제 2'를 부가하여 설명한다.
상술한 구성을 가지는 본원발명의 전원절체개폐기의 가동단자부는, 제 1 및 제 1 가동단자축부에 구비된 각각의 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠이 제 1 및 제 2 접촉부캠고정축과 베어링에 의해 회전가능하게 결합되고, 타상접점 구동바에 결합되는 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크의 타상 결합간격이, 중성접점 구동바에 결합되는 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크의 N상 결합간격보다 크게 함으로써, 전원절체시 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크 각각의 이동거리가, 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크 각각의 이동거리보다 작게 된다.
이에 따라 타상 전원연동링크에 의해 회전되는 제 1 접촉부캠고정축과 제 2 접촉부캠고정축의 회전 거리가 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크에 의해 제 1 접촉부캠고정축과 제 2 접촉부캠고정축 상에서 회전되는 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠의 회 전 거리보다 크게 되고, 이에 따라 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠에 결합된 제 1 및 제 2 N상 접촉몸체부의 회전 이동거리가 제 1 및 제 2 타상 접촉몸체부의 회전 이동거리보다 작게 된다.
따라서, 접촉몸체부가 고정단자부와 분리되는 경우, 제 1 및 제 2 타상 접촉몸체부의 각속도가 제 1 및 제 2 N상 접촉몸체부의 분리 각속도보다 커지게 되어 동일 시간 간격에서의 회전 거리가 커지게 되며, 이에 따라 접촉몸체부에 탄성부재를 개재하여 고정단자부측으로 가압되는 접점이 탄성부재에 의해 고정단부측으로 이동되는 시간 간격 사이에서 타상 접촉몸체부의 접점이 N상 접촉몸체부의 접점보다 먼저 분리되고, 가동단자부의 N상 접점은 탄성부재에 의해 고정단자부 쪽으로 돌출되므로 가동단자부의 타상 접점이 고정단자부의 타상 접점과 분리된 직 후에도 일정 시간 동안 제 1 및 제 2 N상 접점은 탄성부재에 의한 돌출 시간 동안 고정단자부의 N상 접점과 접촉된 상태를 유지한 후 분리된다.
이와 반대로 가동단자부의 접점이 고정단자부의 접점과 접촉되는 경우에는 제 1 및 제 2 N상 접점이 먼저 고정단자부의 제1 및 제 2 N상 접점과 접촉된 후 제 1 가동단자축부와 제 2 가동단자축부의 제 1 및 제 2 타상 접점이 고정단자부의 제 1 및 제 2 타상 접점과 접촉하게 된다.
따라서 전원절체시 가동단자부의 N상 접점이 동시에 고정단자부의 N상 접점에 접촉된 상태로 되는 N상 중첩 상태에 있게 되어 타상 접점에서 발생되는 아크에 의한 전류를 제거하게 된다.
상술한 본원발명의 가동단자축부 및 가동단자부는 자동전원절체개폐기 뿐만 아니라, 기중 차단기 등 상용 및 비상 전원의 절환 또는 차단을 수행하는 다양한 전원절체 및 전원차단기에 적용될 수 있음은 자명하다.
상술한 구성을 가지는 본원발명의 전원절체개폐기의 가동단자축부 및 가동단자부는, 전원 절체를 위한 가동단자부와 고정단자부의 분리시에는 가동단자부의 N상 접점들이 고정단부의 N상 접점들과 분리되는 경우 가동단자부의 타상접점이 고정단자부의 타상접점들과 분리되는 것보다 늦게 분리되도록 하고, 전원 절체를 위한 가동단자부와 고정단자부의 접촉시에는 가동단자부의 N상 접점과 고정단부의 N상 접점이 가동단자부의 타상접점과 고정단자부의 타상접점들이 접촉되는 시점보다 먼저 접촉되도록 하여 전원절체개폐기가 중성접점 중첩 상태를 가지도록 함으로써, 가동단자부의 접점들과 고정단자부의 접점들 사이에서 발생하는 아크에 의한 전류를 제거하여, 아크로 인한 과전류가 부하측으로 유입되는 것을 방지함으로써, 부하측 설비의 고장 및 장애 발생을 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본원발명을 더욱 상세히 설명한다.
본원발명의 설명에서 "타상"이라 함은 전원절체개폐기에서 중성접점(N상)을 제외한 다른 상을 의미하는 것으로서, 첨부도면을 참조한 본원발명의 설명을 위하여 예로 든 전원절체개폐기(1)는 R, S, T, N 상을 가지는 4선식이고, R, S, T, N 상 중 R, S, T 상이 "타상"이 된다.
도 2는 본원발명의 가동단자축부를 구비한 전원절체개폐기(1)의 내부 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본원발명의 일 실시예에 따르는 가동단자축부(Z)의 사시도이며, 도 4는 도 2의 전원절체개폐기(1)에 구성되는 절환부(A)와 본원발명에 따르는 가동단자부(400)의 결합상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 도 4의 전원절체개폐기(1)에서 절환부(A)와 가동단자부(400)의 결합된 상태를 나타내는 내부 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본원발명의 가동단자축부가 구비된 전원절체개폐기(1)는, 본체프레임(2)의 내측에 수직으로 설치되는 제 1 및 제 2 프레임(3a, 3b)의 사이에 가동단자부(400, 도 4 참조)의 전원절체를 위한 구동력을 발생하는 절환부(A)가 설치되고, 절환부(A)의 양측에서 각각 중성접점 구동바(300a)와 타상접점 구동바(300b, 도 4 참조)를 매개로 하여 가동단자부(400)가 절환부(A)와 결합되는 구조를 가진다.
도 3은 가동단자축부(Z)의 사시도로서, R, S, T, N상의 4선식 전원절체개폐기(1)에 적용되는 가동단자축부(Z)를 나타낸다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본원발명의 가동단자축부(Z)를 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 가동단자축부(Z)는, 타상 접촉부캠(450Z)들 및 N상 접촉부캠(450NZ)과, 접촉부캠고정축(451Z)과, 타상 연결자(440Z)들과 N상연결자(440NZ)와 타상 접촉몸체부(400Z)들과 N상 접촉몸체부(400NZ)을 포함하여 구성된다.
먼저, 타상 접촉부캠(450Z)은 4선식의 경우로서 R, S, T 상을 위하여 3개가 구비된다. 상술한 바와 같이 구비된 타상 접촉부캠(450Z)들은 R, S, T 상별 타상 접촉몸체부(400Z)와 결합된 각각의 타상 연결자(440Z)가 결합되는 타상 연결자결합공(452Z)과, 하기에 설명될 가동단자부(400)의 제 1 또는 제 2 타상 전원연동링크(320a 또는 320b, 도 4 참조)가 결합되는 타상 전원연동링크 결합공(453Z)과 접촉부캠고정축(451Z)이 축결합되는 타상 접촉부캠고정축공(454Z)이 삼각형으로 배열되도록 형성되어, 타상 접촉부캠(450Z)들이 타상 접촉부캠고정축공(454Z)을 관통하는 접촉부캠고정축(451Z)에서 상별 고정단자부(800)(도 5 참조)의 제 1 타상 접점(810Ra ~ 810Ta, 도 5 참조)들과 마주하도록 배치된다. 이때, 타상 접촉부캠(450Z)들은 접촉부캠고정축(451Z)이 회전되는 경우 함께 회전되도록 고정결합된다.
그리고 N상 접촉부캠(450NZ)은 N상 접촉몸체부(400NZ)와 결합된 N상 연결자(440NZ)가 회전 가능하게 결합되는 N상 연결자결합공(452NZ)과, 하기에 설명될 가동단자부(400)의 N상 전원연동링크(310a 또는 310b, 도 4 참조)가 회전가능하게 결합되는 N상 전원연동링크 결합공(453NZ)과, 접촉부캠고정축(451Z)에 축결합되는 N상 접촉부캠고정축공(454NZ)이 삼각형으로 배열되도록 형성되어, 고정단자부(800)(도 5 참조)의 제 1 N상 접점(810Na)(도 5 참조) 또는 제 2 N상 접점(미도시)의 위치와 대응되는 위치에서 접촉부캠고정축(451Z) 상에서 회전될 수 있도록 베어링(455) 등의 회동부재를 개재하여 접촉부캠고정축(451Z)에 결합된다.
다음으로, 상기 접촉부캠고정축(451Z)은 타상 및 N상 접촉부캠(450Z, 450NZ)의 타상 접촉부캠고정축공(454Z)과 N상 접촉부캠고정축공(454NZ)을 관통하여 타상 및 N상 접촉부캠(450Z, 450NZ)들을 각각의 상별 고정 단자의 위치에 배치되도록 한 후, 타상 접촉부캠(450Z)들은 접촉부캠고정축(451Z)에 고정 결합되어 접촉부캠고정축(451Z)과 함께 회전되도록 하고, N상 접촉부캠(450NZ)은 베어링(455)과 같은 회동부재를 매개하여 접촉부캠고정축(451Z)에 축결합됨으로써 접촉부캠고정축(451Z) 상에서 회전될 수 있도록 구성된다.
상술한 가동단자축부(Z)에는 타상 접촉몸체부(400Z)들과 N상 접촉몸체부(400NZ)가 타상 연결자(440Z)들 및 N상 연결자(440NZ)에 의해 연결된다. 이때, 타상 접촉몸체부(400Z)와 타상 연결자(440Z)는 4선식의 경우 R, S, T 상을 위해 3개씩 구성되나, 그 개수는 전원상의 개수에 따라 변동될 수 있는 것으로서, 전원절체개폐기의 방식에 따라 2선식의 경우 1개, 3선식의 경우 2개로 구성될 수도 있다.
상술한 구성 중 타상 접촉몸체부(400Z)들 및 N상 접촉몸체부(400NZ)는 고정단자부(800, 도 5 참조)의 상별 접점과 접촉되는 타상 접점(410Z) 및 N상 접점(410NZ)이 구비되는 동일한 구성을 가진다. 이때 타상 접점(410Z) 및 N상 접점(410NZ)은 타상 접촉몸체부(400Z)들 및 N상 접촉몸체부(400NZ)와의 사이에 일정 유격을 가지며, 상기 유격을 가지는 공간에는 탄성부재(411)가 타상접점(410Z)들 및 N상 접점(410NZ)을 고정단자부(800, 도 5 참조) 측으로 밀도록 구비된다. 이에 따라 타상 및 N상 접촉몸체부(400Z, 400NZ)들이 고정단자부(800)와 접촉되거나 분리되는 경우 타상 접점(410Z)들과 N상 접점(410NZ)이 서로 탄성 접촉을 수행함은 물론, 탄성력에 의해 접점이 고정단자측으로 돌출됨으로써 타상 접촉몸체부(400Z)들 및 N상 접촉몸체부(400NZ)가 고정단자부로부터 분리되기 시작하는 때에는 일정 시간 간격 동안 접촉된 상태를 유지한다. 타상 접촉몸체부(400Z)들 및 N상 접촉몸체부(400NZ)가 고정단자부(800)의 접점들과 접촉되는 경우에는 타상 접촉몸체부(400Z)들 및 N상 접촉몸체부(400NZ)의 접촉을 위하여 이동 후 정지되는 시점 이전에 타상 및 N상 접점(410Z, 410NZ)들이 고정단자부(800)의 접점과 접촉되도록 한다.
다음으로, 상기 타상 연결자(440Z)는 일단은 상기 타상 접촉몸체부(400Z)에 회동 가능하게 결합되고, 타단은 타상 접촉부캠(450Z)의 타상 연결자결합공(452Z)에 또한 회동가능하게 결합되는 구조를 가진다. 그리고 상기 N상 연결자(440NZ)는 일단은 N상 접촉몸체부(400NZ)에 회동 가능하게 결합되고, 타단은 N상 접촉부캠(450NZ)의 N상 연결자결합공(452NZ)에 또한 회동가능하게 결합된다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본원발명의 일 실시예에 따르는 가동단자부(400), 가동단자부(400)와 절환부(A)의 결합상태 및 가동단자부(400)의 아크 발생에 따른 부하설비측의 고장 및 장애 발생을 방지하기 위한 중성접점 중첩 기능을 위한 동작과정을 설명한다.
도 3의 가동단자축부(Z)는 도 4 및 도 5에서 상용전원 공급을 제어하기 위한 제 1 가동단자축부(X)와, 비상전원 공급을 제어하기 위한 제 2 가동단자축부(Y)로 되는데, 이때 제 1 가동단자축부(X)와 제 2 가동단자축부(Y)는 서로 동일한 구성을 가지는 것으로서 서로 방향만이 상하 반전된 구조를 가진다.
도 4 및 도 5의 설명에서 제 1 가동단자축부(X)와 제 2 가동단자축부(Y)의 각 구성의 명칭은 식별을 위하여 도 3의 각 구성 명칭의 앞에 '제 1' 및 '제 2'를 각각 부가한 명칭을 사용하며, 도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 접촉몸체부(440Z) 중 R, S, T 상별로, 제 1 가동단자축부(X) 및 제 2 가동단자축부(Y)로 구성되는 경우에는 도 3의 각각의 구성에 대한 도 4에서의 명칭 및 도면 부호는 다음과 같다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 접촉몸체부(400Z)들은 제 1 가동단자축부(X)에서 상별로 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상 접촉몸체부(400Ra, 400Sa, 400Ta)가 되고 통칭하는 경우 "제 1 타상 접촉몸체부(400Za)"라 하며, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상 접촉몸체부(400Rb, 400Sb, 400Tb)가 되고 통칭하는 경우 "제 2 타상 접촉몸체부(400Zb)"라 한다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 N상 접촉몸체부(400NZ)는 제 1 가동단자축부(X)에서는 제 1 N상 접촉몸체부(400Na)가 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 제 2 N상 접촉몸체부(400Nb)가 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 연결자(440Z)들은 제 1 가동단자축부(X)에서는 상별로 제 1 R상, 제 1 S상 및 제 1 T상 연결자(440Ra, 440Sa, 440Ta)가 되어 통칭하는 경우 "제 1 타상 연결자"라 하며, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상 및 제 2 T상 연결자(440Rb, 440Sb, 440Tb)가 되어 통칭하는 경우 "제 2 타상 연결자"라 한다. 상기 N상 연결자(440NZ)는 제 1 가동단자축부(X)에서는 제 1 N상 연결자(440Na)가 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 제 2 N상 연결자(440Nb)가 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 접촉부캠(450Z)들은 제 1 가동단자축부(X)에서는 상별로 제 1 R상, 제 1 S상 및 제 1 T상 접촉부캠(450Ra, 450Sa, 450Ta)이 되어 통칭하는 경우 "제 1 타상 접촉부캠"이라 하고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상 및 제 2 T상 접촉부캠(450Rb, 450Sb, 450Tb)이 되어 통칭하는 경우 "제 2 타상 접촉부캠"이라고 한다. 도 3의 N상 접촉부캠(450NZ)은 제 1 가동단자축부(X)에서는 제 1N상 접촉부캠(450Na)이 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 제 2 N상 접촉부캠(450Nb)이 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 연결자결합공(452Z) 및 N상 연결자결합공(452NZ)은 제 1 가동단자축부(X)에서는 상별로 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 연결자결합공(452Ra, 452Sa, 452Ta, 452Na)가 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 연결자결합공(452Rb, 452Sb, 452Tb, 452Nb)이 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 전원연동링크결합공(453Z) 및 N상 전원연동링크결합공(453NZ)은 제 1 가동단자축부(X)에서는 상별로 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 전원연동링크결합공(453Ra, 453Sa, 453Ta, 453Na)이 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 전원연동링크결합공(453Rb, 453Sb, 453Tb, 453Nb)이 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 접촉부캠고정축(451Z)은 제 1 가동단자축부(X)에서는 제 1 접촉부캠고정축(451a)이 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 제 2 접촉부캠고정축(451b)이 된다.
도 4 및 도 5에서 도 3의 타상 접점(410Z) 및 N상 접점(410NZ)은 제 1 가동단자축부(X)에서는 상별로 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 접점(410Ra, 410Sa, 410Ta, 410Na)가 되고, 제 2 가동단자축부(Y)에서는 상별로 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 접점(410Rb, 410Sb, 410Tb, 410Nb)이 된다.
도 5에서 고정단자부(800)의 도면부호 '810'은 상용전원 공급을 위한 제 1 타상접점들과 제 1 N상 고정단자들을 포함하는 '제 1 접점'들을 나타내며, '820'은 제 2 타상접점들과 제 2 N상 접점들을 포함하는 '제 2 접점'들을 나타내고, '830'은 '부하단자'들을 나타낸다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본원발명의 일 실시예에 따르는 가동단자부(400)는, 절환부(A)의 제 1 제어링크축(231a)의 일단부가 일정 간격 상하 유동 가능하게 결합되고, 중앙위치에서 회동가능하게 고정되는 고정점핀공(304a)이 형성된 중성접점 구동바(N상 구동바)(300a)와; 절환부(A)의 제 2 제어링크축(231b)의 단부가 일정 간격 유동가능하게 결합되고, 중앙 위치에서 회동 가능하게 고정되는 고정점핀공(304b)이 형성된 타상접점 구동바(타상 구동바)(300b)와; 중성접점 구동바(300a)의 고정점핀공(304a)의 양측으로 일정 간격("N상 전원연동링크 결합간격"이라 함)을 가지는 각각의 위치에 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)의 일단이 각각 결합되고, 타상접점 구동바(300b)의 고정점핀공(304b)의 양측으로 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)의 N상 전원연동링크 결합간격보다 큰 간격(타상 전원연동링크 간격)을 가지는 각각의 위치에서 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크(320a, 320b)의 일단이 각각 결합되어 회전에 따라 상용전원과 비상전원 사이의 전원절환(절체)을 수행하는 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y);로 구성되는 것을 특징으로 한다. 여기서 절환부(A)에 구성되는 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)들은 하나의 제어링크축(231)으로 구성될 수 있다.
이때, 도 3에서 설명한 바와 같이, 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y) 각각의 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)의 타측 단부는 제 1 및 제 2 접촉부캠고정축(451a, 451b)에 대하여 회동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)에 각각 결합된다. 제 1 타상 전원연동링크(320a)의 타측 단부는 제 1 접촉부캠고정축(451a)에 고정 결합된 어느 하나의 제 1 타상 접촉부캠(450Ra, 450Sa, 450Ta)에 회동 가능하게 결합된다. 제 2 타상 전원연동링크(320b)의 타측 단부는 제 2 접촉부캠고정축(451b)에 고정 결합된 어느 하나의 제 2 타상 접촉부캠(450Rb, 450Sb, 450Tb)에 회동 가능하게 결합된다.
그리고 상술한 가동단자부(400)의 구성 중 중성접점 구동바(N상 구동바)(300a)는, 절환부(A)의 제 1 제어링크축(231a)의 N상 측 위치에 제 1 제어링크축(231a)이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제 1 제어링크축공(301a)이 형성되고, 그 하부에 순차적으로 상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)가 결합되는 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공(302a, 303a)이 일정 간격을 가지고 형성되며, 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공(302a, 303a)의 중앙에는 중성접점 구동바(N상 구동바)(300a)가 회전 가능하게 고정되는 N상 구동바 결합공(304a)이 형성되는 구조를 가진다.
그리고 타상 구동바(300b)는, 절환부(A)의 제 2 제어링크축(231b)의 타상 측 위치에 제 2 제어링크축(231b)이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제 2 제어링크축공(301b)이 형성되고, 그 하부에 순차적으로 상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크(320a, 320b)가 결합되는 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공(302b, 303b)이 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공(302a, 303a)의 간격보다 큰 간격을 가지도록 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공(302b, 303b)의 중앙에는 타상 구동바(300b)가 회전 가능하게 고정되는 타상 구동바 결합공(304b)이 형성되는 구조를 가진다.
다음으로, 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y)의 제 1 R상, S상, T상 접촉몸체부(400Ra, 400Sa, 400Ta)(제 1 타상 접촉몸체부(400Za))들과 제 2 R상, S상, T상 접촉몸체부(400Rb, 400Sb, 400Tb)(제 2 타상 접촉몸체부(400Zb))들과 제 1 및 제 2 N상 접촉몸체부(400Na, 400Nb)들은 서로 대응되는 접촉몸체부끼리 각각 가동단자부(400)의 가동단자지지대(500)에 회동가능하게 결합된다. 서로 대응되는 제 1 타상 접촉몸체부(400Za; 400Ra, 400Sa, 400Ta)들과 제 2 타상 접촉몸체부(400Zb: 400Rb, 400Sb, 400Tb)들과 제 1 및 제 2 N상 접촉몸체부(400Na, 400Nb)들은 고정단자부(800)의 대응되는 부하단자(830)들과 전원연결선(420)에 의해 각각 연결된다.
이에 의해 상용 또는 비상 전원이 가동단자부(400)의 제 1 타상 접촉몸체부(400Za; 400Ra, 400Sa, 400Ta)들 또는 제 2 타상 접촉몸체부(400Zb; 400Rb, 400Sb, 400Tb)들로부터 전원연결선(420)을 통하여 고정단자부(800)의 부하단자(830)로 전달되도록 구성된다.
그리고 제 1 및 제 2 타상 접촉몸체부(400Za,400Zb)들은 제 1 타상연결자(440Ra, 440Sa, 440Ta; 440Ra ~ 440Ta)들 및 제 2 타상연결자(440Rb, 440Sb, 440Tb; 440Rb ~ 440Tb)들에 의해 제 1 접촉부캠고정축(451a) 및 제 2 접촉부캠고정축(451b)에 결합된 제 1 접촉부캠(450Ra ~ 450Ta)들 및 제 2 접촉부캠(450Rb ~ 450Tb)들에 각각 연결되고, 제 1 접촉부캠(450Ra ~ 450Ta)들 중 하나에 제 1 타상전원연동링크(320a)가 핀결합되어 연결되고, 제 2 접촉부캠(450Rb ~450Tb)들 중 하나에 제 2 타상전원연동링크(320b)가 핀 결합되어 연결되는 구성을 가진다. 여기서 제 1 및 제 2 타상접촉부캠(450Ra~450Ta, 450Rb~450Tb)들은 각각 제 1 및 제 2 접촉부캠고정축(451a, 451b) 각각에 결합되어 제 1 또는 제 2 타상전원연동링크(320a, 320b)들로부터 전달되는 동력을 제 1 타상연결자(440Ra~440Ta)들과 제 2 타상연결자(440Rb~440Tb)들로 전달하도록 구동된다.
다음으로 도 2의 전원절체개폐기(1)의 구성 중 절환부(A)는 도 4및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)이 도 4에 도시된 회동제어부(C)에서 생성된 전원절체를 위한 구동력을 가동단자부(400)의 중성접점 구동바(300a)와 타상접점 구동바(300b)로 전달하여 회전시키기 위하여 회동제어부(C)의 양측에 서로 대칭을 이루도록 고정축(234)의 양측에 각각 결합되는 제 1 제어링크부(Ba; 제 1 프레임(3a), 제 1 제어링크(230a), 제 1 제어링크축(231a), 제 1 유도링크(232a)를 포함)와 제 2 제어링크부(Bb; 제 2 프레임(3b), 제 2 제어링크(230b), 제2 제어링크축(231b), 제 2 유도링크(232b)를 포함)와, 제 1 제어링크부(Ba)의 제 1 제어링크축(231a)과 제 2 제어링크부(Bb)의 제 2 제어링크축(231b)을 회전시키기 위한 동력을 발생시키는 회동제어부(C)를 포함하여 구성된다.
여기서 제 1 제어링크부(Ba)는, 고정축(234)을 중심으로 일정 각도 범위 내에서 회전하는 제 1 제어링크축(231a)의 회전을 유도하기 위하여 제 1 프레임(3a)에 형성되는 제 1 가이드슬롯(221a)과; 상기 제 1 프레임(3a)을 관통하여 회전가능하게 결합되고, 회동제어부(C)의 제 1 탄성부재(281a)의 상단부가 회전 가능하게 결합된 상태에서 상기 제 1 가이드슬롯(221a)을 각각 관통하여 결합되는 제 1 제어링크축(231a)과; 일단은 제 1 가압부(280a)의 상단부와 함께 상기 제 1 제어링크축(231a)에 결합되고, 타단은 고정축(234)에 회전가능하게 결합되는 제 1 제어링크(230a)와; 일단은 제 1 제어링크(230a)와 함께 고정축(234)에 결합되고, 타단은 회동제어부(C)의 결합축(235)의 일 단부에 결합되는 제 1 유도링크(232a)를 포함하여 구성된다.
제 2 제어링크부(Bb)는, 고정축(234)을 중심으로 일정 각도 범위 내에서 회전하는 제 2 제어링크축(231b)의 회전을 유도하기 위하여 제 2 프레임(3b)에 형성되는 제 2 가이드슬롯(221b)과; 제 2 프레임(3b)을 관통하여 회전가능하게 결합되고, 제 2 가압부(280b)의 상단부가 회전 가능하게 결합된 상태에서 제 2 가이드슬롯(221b)을 관통하여 결합되는 제 2 제어링크축(231b)과; 일단은 제 2 가압부(280b)의 상단부와 함께 상기 제 2 제어링크축(231b)에 결합되고, 타단은 고정축(234)에 회전가능하게 결합되는 제 2 제어링크(230b)와; 일단은 제 2 제어링크(230b)와 함께 고정축(234)에 결합되고, 타단은 회동제어부(C)의 결합축(235)의 타 단부에 결합되는 제 2 유도링크(232b)를 포함하여 구성된다.
고정축(234)은 제어링크축(231a)과 평행하게 제 1 프레임(3a) 및 제 2 프레임(3b)에 고정된다.
상술한 구성을 가지는 제 1 제어링크부(Ba)와 제 2 제어링크부(Bb)는 절환부(A)의 제 1 프레임(3a)과 제 2 프레임(3b)에 각각 설치되어 회동제어부(C)의 양측에서 서로 대칭 구조를 가지도록 전원절체개폐기(1) 내에 설치된다.
상기 제 1 프레임(3a)은 전원절체개폐기(1)에 구비되는 가동단자축부(X, Y) 중 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)이 위치되는 위치에서 본체프레임(2)에 고정설치되며, 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y)와 평행을 이루도록 고정축(234)이 제 1 프레임(3a)에 고정되고, 고정축(234)을 중심으로 일정각도를 가지는 호 형상으로 제 1 가이드슬롯(221a)이 형성되는 구조를 가진다. 상술한 구조를 가지는 제 1 프레임에서 절환부(A)의 결합상태를 설명하면, 제 1 가이드슬롯(221a)에는 제 1 가이드슬롯(221a)을 따라서 이동할 수 있도록 제 1 제어링크축(231a)이 끼워지고, 제 1 제어링크축(231a)이 제 1 프레임(3a)의 제 1 가이드슬롯(221a)을 관통하여 돌출된 단부는 중성접점 구동바(N상 구동바)(300a)의 제 1 제어링크축공(301a)에 끼워진다.
그리고 상기 제 2 프레임(3b)은 전원절체개폐기(1)에 구비되는 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y) 중 제 1 타상 접촉부캠(450Ra, 450Sa, 450Ta)들과 제 2 타상접촉부캠들(450Rb, 450Sb, 450Tb)들의 서로 대응하는 한 쌍의 제 1 및 제 2 타상접촉부캠이 위치되는 위치에서 본체프레임(2)에 고정설치되며, 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y)와 평행을 이루도록 고정축(234)이 제 2 프레임(3b)에 고정되고, 고정축(234)을 중심으로 일정각도를 가지는 호 형상으로 제 2 가이드슬롯(221b)이 형성되는 구조를 가진다. 상술한 구조를 가지는 제 2 프레임(3b)에서 절환부(A)의 결합상태를 설명하면, 제 2 가이드슬롯(221b)에는 제 2 가이드슬롯(221b)을 따라서 이동할 수 있도록 제 2 제어링크축(231b)이 끼워지고, 제 2 제어링크축(231b)의 제 2 프레임(3b)의 제 2 가이드슬롯(221b)을 관통하여 돌출된 단부는 타상접점 구동바(300b)의 제 2 제어링크축공(301b)에 끼워진다.
다음으로, 도 4와 같이 상술한 절환부(A)의 구성 중 회동제어부(C)는 제 1 및 제 2 제어링크(230a, 230b)가 고정축(234)을 중심으로 각각 제 1 및 제 2 가이드슬롯(221a, 221b)의 끝단 중 어느 한 끝단에서 다른 끝단으로 이동되도록 제 1 및 제 2 제어링크(230a, 230b) 각각에 탄성력을 제공하는 제 1 가압부(280a) 및 제 2 가압부(280b)와, 상기 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)을 제 1 및 제 2 가이드슬롯(221a, 221b) 각각의 어느 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 이동시키는 이동제어부(D)를 포함하여 구성된다.
상술한 구성에서 제 1 및 제 2 가압부(280a, 280b)는 각각 일단이 지지프레임(3c)과 회동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 회동링크(282a, 282b)와; 그 길이가 변동 가능하게 구성되어 일단은 제 1 및 제 2 회동링크(282a, 282b)와 각각 결합되고 타단은 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)과 각각 회전가능하게 결합되어 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b) 각각을 미는 제 1 및 제 2 탄성부재(281a, 281b);를 포함하여 구성된다. 제 1 및 제 2 탄성부재(281a, 281b) 각각은 코일스프링으로서, 제 1 및 제 2 회동링크(282a, 282b) 각각이 끼워진 상태로 제 1 및 제 2 회동링크(282a, 282b)와 결합되며, 제 1 및 제 2 회동링크(282a, 282b) 각각은 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)의 이동에 의하여 원활하게 회전할 수 있도록 상기 지지프레임(3c)과 힌지 결합되어, 제 1 및 제 2 가압부(280a, 280b)가 각각 이동제어부(D)의 양측에 대칭적인 구조를 이루도록 설치된다.
상기 이동제어부(D)(도 4와 참조)는 상기 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b) 각각이 고정축(234)을 중심으로 각각 제 1 및 제 2 가이드슬롯(221a, 221b)을 따라서 가이드슬롯의 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 회동시키는 동작을 수행하는 것으로서, 제1 및 제 2 훅킹링크(240a, 240b), 회동링크부(E; 캠링크(250), 제 2 지지링크(260), 제 1 지지링크(270)) 및 회동부(290)를 포함하여 구성된다.
상술한 이동제어부(D)의 구성에서 상기 회동링크부(E)의 양측에 구비되는 제 1 및 제 2 훅킹링크(240a, 240b)는 중심부에서 회동링크부(E)의 캠링크(250)와 함께 고정축(234)에 회전가능하게 결합되고, 상부는 결합축(235)에 의해 캠링크(250)와 함께 회동 가능하게 결합되며, 하부에는 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b) 각각이 걸리도록 형성된 각각 한 쌍의 제 1 및 제 2 훅킹돌기 쌍(241a, 241b)을 포함하여 구성된다.
다음으로, 회동링크부(E)는 고정축(234)을 중심으로 제 1 제 2 훅킹링크(240a, 240b) 각각을 회전시켜 한 쌍의 제 1 및 제 2 훅킹돌기 쌍(241a, 241b)들에 각각 걸린 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)이 회동하도록 제 1 및 제 2 훅 킹링크(240a, 240b)를 회전시키기 위하여, 일단이 힌지부재(271)에 의해 지지프레임(3c)에 회전가능하게 설치되는 제 1 지지링크(270)와, 일단이 제 1 지지링크(270)의 타단과 회전 가능하게 결합되는 제 2 지지링크(260)와, 제 2 지지링크(260)의 타단에 결합된 링크핀(261)이 삽입되는 핀가이드슬롯(251)이 형성되고 제 1 및 제 2 훅킹링크(240a, 240b)가 양측에서 고정축(234)과 결합축(235)에 의하여 결합되어 제 2 지지링크(260)의 상하 이동에 따라 회전되어 제 1 및 제 2 훅킹링크(240a, 240b)를 회전시키는 캠링크(250)를 포함하여 구성된다.
다음으로, 상기 회동부(290)는 제 1 지지링크(270)를 힌지부재(271)를 중심으로 회전시키도록 구성되며, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 지지링크(270)의 양단 사이에 결합되는 결합로드(291)와, 결합로드(291)를 상측으로 밀어 제 1 지지링크(270)가 힌지부재(271)를 중심으로 회전되도록 하는 가압장치(292)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 가압장치(292)는 결합로드(291)가 선형 이동할 수 있도록 구성되는 것으로서, 솔레노이드가 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이 가압장치(292)가 솔레노이드로 사용된 경우에는 순간적인 전압만 가하여 작동시킬 수 있으며, 결합로드(291)는 솔레노이드의 일부로 구성될 수 있다.
상술한 구성과 달리 상기 회동부(290)의 가압장치(292)는 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)이 고정축(234)을 중심으로 회전되도록 구성되는바 솔레노이드 이외에 모터 등의 다양한 구성이 적용될 수 있다.
또한, 상기 회동제어부(C)는 제1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)을 사용자가 수동으로 이동시킬 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)을 회전시키기 위한 레버가 결합되는 레버고정부(321)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 도 5에서 레버고정부(321)는 레버고정부(321)에 삽입되는 별도의 레버(322)에 의해 회전되는 경우 이동제어부(D)가 고정축(234)을 중심으로 회전되도록 이동제어부(D)와 연결 구성된다. 또한 상기 회동제어부(C)의 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)은 일체형의 하나의 제어링크축(231, 도 4 참조)으로 구성되어 제 1 프레임(3a)과 제 2 프레임(3b) 각각의 제 1 및 제 2 가이드슬롯(221a, 221b)으로 관통되어 외측으로 돌출되는 양측 단부가 각각 제 1 및 제 2 제어링크축(231a, 231b)으로 되는 구성일 수 있다.
이하, 상술한 가동단자부(400)와 절환부(A)의 결합관계 및 동작관계를 설명한다.
상술한 구성을 가지는 절환부(A)는 제 1 제어링크축(231a)의 단부가 중성접점의 제어를 위해 제 1 가동단자부축(X)에서 중성접점 구동바(300a)의 제 1 제어링크축공(301a)에 삽입되어 중성접점 구동바(N상 구동바)(300a)와 결합되고, 제 2 제어링크축(231b)의 단부는 타상접점 구동바(300b)의 제 2 제어링크축공(301b)에 삽입되어 타상접점 구동바(300b)와 결합되어 절환부(A)의 전원절체를 위한 구동력을 가동단자부(400)로 제공한다. 가동단자부(400)는 절환부(A)에서 제공되는 구동력에 의해 제 1 및 제 2 가동단자축(451a, 451b)와 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)들을 회전시킴으로써 전원절체를 수행하게 된다.
그리고, 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)들 각각이 제 1 및 제 2 접촉부캠고정축(451a, 451b) 각각에 베어링(455)에 의해 회전가능하게 결합되며, 이에 의해 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)은 각각 제 1 및 제 2 가동단자축부(X, Y)에 대하여 자유 회전된다.
또한, 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크(320a, 320b)의 타상접점 구동바(300b)에 결합되는 타상 전원연동링크 결합간격이, 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)의 중성접점 구동바(300a)에 결합되는 N상 전원연동링크 결합간격보다 크게 되므로, 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b) 각각의 이동거리가, 타상 전원연동링크(320a, 320b) 각각의 이동거리보다 작게 된다. 이에 따라 타상 전원연동링크(320a, 230b)에 의해 회전되는 제 1 접촉부캠고정축(451a)과 제 2 접촉부캠고정축(451b)의 회전 거리가 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)에 의해 제 1 접촉부캠고정축(451a)과 제 2 접촉부캠고정축(451b) 상에서 회전되는 각각의 제 1 및 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)의 회전거리보다 크게 된다.
따라서 제 1 또는 제 2 N상 접촉부캠(450Na, 450Nb)에 결합된 제 1 또는 제 2 N상 접촉몸체부(400Na, 400Nb)의 회전 거리가 제 1 또는 제 2 타상 접촉몸체부(400Za, 400Zb)의 회전거리보다 작게 된다.
상술한 바와 같은 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크(310a, 310b)와 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크(320a, 320b)의 결합간격 차이에 따른 동작에 의해 전원절체시 N상 접점이 중첩상태에 있게 되며, 이러한 중첩 상태로 되는 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가동단자부(400)의 의 접점이 고정단자부의 접점과 분리되는 경우에는 가동단자부(400)의 제 1 타상접점(410Ra ~ 410Ta)들이 고정단자부(800)의 제 1 타상 접점(810Ra ~ 810Ta)들과 분리되고, 가동단자부(400)의 제 1 및 제 2 N상 접점(410Na, 410Nb)들은 탄성부재(411)에 의해 고정단자부(800) 쪽으로 돌출되므로, 가동단자부(400)의 제 1 타상 접점(410Ra~410Ta)들이 고정단자부(800)의 제 1 타상 접점(810Ra~810Ta)들과 분리된 직후에도 일정 시간 동안 제 1 또는 제 2 N상 접점(도 4 및 도 5에서 410Na, 410Nb)은 고정단자부(800)의 제 1 N상 접점(810Na) 또는 제 2 N상 접점(미 도시: 가동단자부(400)의 제 2 N상 접촉몸체부(400Nb)(도 4 참조)에 대향하는 위치에 구성됨)과 접촉된 상태를 유지한 후 분리된다.
이와 반대로 가동단자부(400)의 접점들이 고정단자부(800)의 접점들과 접촉되는 경우에는 제 1 또는 제 2 N상 접점(410Na, 410Nb)들이 먼저 고정단자부(800)의 제 1 N상 접점(810Na) 또는 2 N상 접점(미 도시)과 접촉된 후 제 1 가동단자축부(X) 또는 제 2 가동단자축부(Y)의 제 1 또는 제 2 타상 접점(410Ra~410Ta)들이 고정단자부(800)의 제 1 타상 접점(810Ra~810Ta)들 또는 제 2 타상 접점(미 도시, 가동단자부(400)의 제 2 타상 접촉몸체부(400Zb)와 대향하는 위치에서 수평선을 기준으로 제 1 타상 접점(810Ra~810Ta)의 선대칭 구조를 이루도록 구성됨)들과 접촉하게 된다.
가동단자부(400)의 제 2 타상접점(410Rb~410Tb)들과 제 2 N상 접점(410Nb)도 고정단자부(800)의 제 2 접점(820)들과 동일한 작동을 수행한다.
따라서 전원절체시 가동단자부(400)의 제 1 및 제 2 N상 접점(410Na, 410Nb)들이 동시에 고정단자부(800)의 제1 및 제 2 N상 접점들에 접촉된 상태로 되는 N상 중첩 상태에 있게 되어 제 1 또는 제 2 타상 접점(410Ra~410Ta, 410Rb~410Tb)들에서 발생되는 아크에 의한 전류를 제거하게 된다.
상술한 설명에서 도 6은 본원발명의 가동단자부에서 전원절체시 타상(R, S, T 상 등) 접점이 고정단자부의 접점과 분리된 후에도 N상 접접이 고정단자부의 접 점에 접촉된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6에서 본원발명의 전원절체개폐기는 타상 접점이 분리된 후에도 N상 접점은 접촉된 상태를 유지하는 N상 중첩 상태를 제공한다.
도 1은 종래기술의 전원절체개폐기에서의 절환부(A)와 선택스위치부(F)와 종래기술의 가동단자부(400)가 결합된 상태를 나타내는 도면이고,
도 2는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 가동단자축부를 구비한 전원절체개폐기의 내부 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따르는 가동단자축부의 사시도,
도 4는 도 2의 전원절체개폐기(1)에 구성되는 절환부(A)와 본원발명에 따르는 가동단자부의 결합상태를 나타내는 분해사시도,
도 5는 도 4의 전원절체개폐기(1)에서 절환부(A)와 가동단자부(400)의 결합된 상태를 나타내는 사시도,
도 6은 본원발명의 가동단자부에서 전원절체시 타상(R, S, T 상 등) 접점이 고정단자부의 접점과 분리된 후에도 N상 접접이 고정단자부의 접점에 접촉된 상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
Z: 가동단자축부 A: 절환부
X: 제 1 가동단자축부 Y: 제 2 가동단자축부
400: 가동단자부
400Z: 접촉몸체부
400Ra, 400Sa, 400Ta, 400Na: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 접촉 몸체부
400Rb, 400Sb, 400Tb, 400Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 접촉몸체부
440Z: 타상 연결자 440NZ:N상 연결자
440Ra, 440Sa, 440Ta, 440Na: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 연결자
440Rb, 440Sb, 440Tb, 440Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 연결자가
450Z, 450NZ: 타상 접촉부캠, N상 접촉부캠
450Ra, 450Sa, 450Ta, 450Na: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1N상 접촉부캠
450Rb, 450Sb, 450Tb, 450Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 접촉부캠
452Z: 타상 연결자결합공 452NZ: N상 연결자결합공
452Ra, 452Sa, 452Ta, 452Na: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 연결자결합공
452Rb, 452Sb, 452Tb, 452Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 연결자결합공
453Z, 453NZ: 타상 전원연동링크결합공, N상 전원연동링크결합공
453Ra, 453Sa, 453Ta, 453Na: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 전원 연동링크결합공
453Rb, 453Sb, 453Tb, 453Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 전원연동링크결합공
451Z: 접촉부캠고정축
451a, 451b: 제 1 접촉부캠고정축, 제 2 접촉부캠고정축
410Z, 410NZ: 타상 접점, N상 접점
410Ra, 410Sa, 410Ta, 410NZ: 제 1 R상, 제 1 S상, 제 1 T상, 제 1 N상 접점
410Rb, 410Sb, 410Tb, 410Nb: 제 2 R상, 제 2 S상, 제 2 T상, 제 2 N상 접점

Claims (9)

  1. 접촉부캠고정축과;
    전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축에 회동부재를 개재하여 상기 접촉부캠고정축을 축으로 독립회전될 수 있도록 구성되는 N상 접촉부캠과;
    전원연동링크와 연결자가 양측에서 각각 회전 가능하게 결합되고, 상기 접촉부캠고정축이 축 결합되는 다수의 타상(N상을 제외한 전원상) 접촉부캠과;
    상기 N상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 N상 전원연동링크와;
    상기 어느 하나의 타상 접촉부캠의 절환부 측의 위치에 회전 가능하게 결합되는 타상 전원연동링크;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 N상 및 타상 접촉부캠들은,
    연결자결합공과 전원연동링크결합공과 접촉부캠고정축공이 형성되고, 접촉부캠고정축공을 통해 상기 접촉부캠고정축에 축결합되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타상(N상 이외의 상) 접촉부캠들은 상기 접촉부캠고정축에 고정부착되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타상(N상 이외의 상) 접촉부캠들은 상기 접촉부캠고정축에 회동부재를 개재하여 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자축부.
  5. 일 단부에 절원절체기의 제어링크축이 일정 간격 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 고정점에서 회전 가능하게 고정되는 중성(N상)접점 구동바와;
    일 단부에 상기 절원절체기의 제어링크축이 일정 간격 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고, 고정점에서 회전 가능하게 고정되는 타상(N상 이외의 상)접점 구동바와;
    상기 중성접점 구동바의 고정점의 양측으로 일정 간격("N상 전원연동링크 결합간격"이라 함)을 가지는 각각의 위치에 각각의 일 단부가 결합되는 한 쌍의 N상 전원연동링크와;
    상기 타상접점 구동바의 고정점의 양측으로 상기 N상 전원연동링크 결합간격보다 큰 간격(타상 전원연동링크 간격)을 가지는 각각의 위치에 각각의 일 단부가 결합되는 한 쌍의 타상 전원연동링크와;
    제 1 가동단자축과, 상기 제 1 가동단자축에 회전 가능하게 축결합되고 상기 한 쌍의 N상 전원연동링크 중 상용전원 공급 또는 차단을 수행하는 N상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 N상 접촉부캠과, 상기 제 1 가동단자축에 축결합되고 이 중 어느 하나에 상용전원 공급 또는 차단을 수행하는 타상 전원연동링크의 타 단부가 결합되는 다수의 타상 접촉부캠을 포함하여 구비되는 제 1 가동단자축부와;
    제 2 가동단자축과, 상기 제 2 가동단자축에 회전 가능하게 축결합되고 상기 한 쌍의 N상 전원연동링크 중 비상전원 공급 또는 차단을 수행하는 N상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 N상 접촉부캠과, 상기 제 2 가동단자축에 축결합되고 어느 하나에 비상전원의 공급 또는 차단을 수행하는 타상 전원연동링크의 타 단부가 회전 가능하게 결합되는 다수의 타상 접촉부캠을 포함하는 제 2 가동단자축부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자부.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 중성접점 구동바(N상 구동바)는,
    상기 제어링크축의 N상 측 위치에서 상기 제어링크축이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고,
    상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 1 가동단자축부의 각각의 N상 전원연동링크가 결합되는 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공이 고정점의 양측으로부터 일정 간격(N상 전원연동링크 결합 간격)을 가지고 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2 N상 전원연동링크결합공의 중앙에 고정점핀공이 형성된 것을 특징으로 하는 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자부.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 타상 구동바는,
    상기 제어링크축의 타상 측 위치에서 상기 제어링크축이 일정 거리만큼 유동 가능하게 결합되는 제어링크축공이 형성되고,
    상용 및 비상 전원 공급을 위한 제 1 및 제 2 가동단자축부의 각각의 타상 전원연동링크가 결합되는 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공이 고정점의 양측으로부터 N상 전원연동링크 결합간격보다 큰 간격(타상 전원연동링크 결합간격)을 가지도록 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2 타상 전원연동링크결합공의 중앙에 고정점핀공이 형성된 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자부.
  8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가동단자축부와 상기 제 2 가동단자축부는,
    상기 N상 및 타상 접촉부캠들의 고정단자부 측 위치에 일단이 회동 가능하게 결합되는 연결자와;
    상기 연결자의 단부에 각각 회동 가능하게 결합되는 접촉몸체부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체개폐기의 가동단자부.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 접촉몸체부는, 접촉몸체부의 고정단자부의 접점과 접촉되는 위치에서 탄성부재를 개재하여 일단부가 회동가능하게 결합되는 접점을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중성접점 중첩 기능을 구비한 전원절체 개폐기의 가동단자부.
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