KR100988879B1

KR100988879B1 - 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부 및 트립스위칭장치

Info

Publication number: KR100988879B1
Application number: KR1020080113113A
Authority: KR
Inventors: 문희봉; 정부헌
Original assignee: 오성기전주식회사
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-10-20
Also published as: KR20100054271A

Abstract

본 발명은 무정전 전원절환 절체개폐기(Closed Transition Transfer Switch Without Power Failure)의 트립스위치부에 관한 것으로서,

상용차단기 및 비상차단기로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기에 있어서, 상부에 트립스위치바가 이동되는 트립스위치바가이드홈이 형성된 고정프레임과; 구동캠에 의해 일방향 회전되도록 상기 고정프레임의 일측면에서 후단부가 회전 가능하게 결합되는 트립스위치레버와; 상기 트립스위치레버를 트립스위칭 방향으로 회전되도록 상기 트립스위치레버에 중심부가 회전 가능하게 고정되는 구동캠과; 상기 트립스위치레버가 상기 구동캠에 의해 트립스위칭 방향으로 회전되어 트립계전기에 대한 트립스위칭을 수행한 후 위치 복원되도록 상기 고정프레임과 상기 트립스위치레버에 결합되는 제1탄성부재와; 상기 구동캠이 회전된 후 위치복원되도록 상기 고정프레임과 상기 구동캠에 결합되는 제2탄성부재;로 구성되어,

전원절환시 차단되어야할 차단기의 트립계전기가 고장난 경우에도 강제적인 트립을 수행하도록 함으로써, 트립 실패에 의해 절원절환 후 상용 및 비상 전원이 부하측으로 동시에 인가되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

무정전 전원절환 절체개폐기, 트립계전기, 트립스위치부, 트립스위칭장치

Description

무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부 및 트립스위칭장치{MECHENICAL TRIP SWITCH AND SWITCHING APPARATUS WITH SAID TRIP SWITCH FOR CLOSED TRANSITION TRANSFER SWITCH WITHOUT POWER FAILRE}

본 발명은 상용전원과 비상전원의 서로 다른 두 전원을 무정전상태로 유지하면서 부하단자에 접속시키기 위한 무정전 전원절환 절체개폐기(Closed Transition Transfer Switch Without Power Failure)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절원절환 시 차단되어야할 차단기의 트립을 기계적 스위치에 의해 수행되도록 함으로써, 전원절환의 신뢰성을 제공함은 물론 상용과 비상 전원 사이의 절환을 신속하게 수행할 수 있도록 하는 무정전 전원 절환 절체개폐기의 트립스위치부 및 트립스위칭장치에 관한 것이다.

일반적으로 무정전 전원절환 절체개폐기는 기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker), 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker) 등의 차단기를 이중으로 적용하여 상용전원의 정전 이전에 상용전원과 비상전원의 동기가 오차범위 내에서 일치 된 시점에서 상용전원을 차단함이 없이 비상전원을 입력시켜 상용 전원과 비상 전원이 동시에 부하전원으로 입력되는 중첩 상태 이후에 상용전원을 차단하도록 함으로써 정전없이 전원을 상용에서 비상전원으로 전원전환시키는 전원절환개폐기를 말한다.

도 1은 종래기술의 무정전 전원절환 절체개폐 장치의 일 예로서 2중의 차단기를 이용한 무정전 전원절환 절체개폐기(A)의 블록 구성도이고, 도 2는 종래기술의 무정전 전원절환 절체개폐기의 일 예로서 2중의 차단기를 이용한 무정전 전원절환 절체개폐기의 조작부의 사시도이며, 도 3은 무정전 전원절환을 위하여 R상의 상용과 비상 전원이 전원절환을 위한 오차 범위 내에서 동기가 일치된 상태의 예를 나태는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 종래기술의 무정전 전원절환 절체개폐장치(A)의 각각의 상용 및 비상 차단기(200, 100)는 OCR1(Over Current Relay 1)(322)와 OCR2(Over Current Relay 2)(311) 각각의 과전류 신호를 인가받아 트립되어 전원 공급을 차단시키도록 동작한다.

그리고 상용전원으로부터 비상전원으로 무정전 전원절환 절체가 수행되는 경우 상용전원과 비상전원의 위상을 검출하여 위상이 일치되는 경우 비상전원을 위한 비상차단기(100)의 비상투입계전기(14)를 구동시켜 내부의 비상단자(610)가 비상전원을 공급하는 비상전원단자(600)와 접속되도록 하여 상용전원과 비상 전원이 허용되는 오차 범위 내에서 동기가 일치된 상태로 중첩되어 부하전원단자로 공급되도록 한 후, 상용차단기(200)의 상용트립계전기(23)를 구동시켜 내부의 상용단자를 상용 전원을 공급하는 상용전원단자(500)와 분리시키는 동작을 수행하여 부하측으로 공급되는 전원의 차단 없이 상용전원으로부터 비상전원으로 전원절환되도록 구동된다.

이때, 상용전원에서 비상전원으로 전원을 절환시키기 위하여 상용 및 비상 차단기(200, 100)가 일정 시간 동안 부하전원단자(700)로 전원을 동시에 공급하는 중첩 상태를 가지게 되며, 이때 상용전원과 부하전원의 전압차의 발생에 의한 과전압의 유입 등을 방지하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 전원절환 시 상용전원과 비상전원이 동시에 공급되는 중첩상태는 상용전원과 비상전원이 오차 범위 내에서 동기가 일치된 상태에 수행된다. 이때, 전압과 주파수 범위에서 상용전원과 비상전원이 +/- 0.2% 차이를 가지는 경우 동기가 일치된 것으로 판단하여 전원절환이 수행되며, 통상적으로 비상차단기(100)가 투입된 후 상용차단기(200)가 트립되어 전원절환이 완료되는 데까지 약 100ms의 시간이 소요되는 것이 일반적이다. 이러한 동작은 비상전원으로부터 상용전원으로의 전원절환시에도 동일하게 수행된다.

그러나 이 경우 트립되어야 할 차단기의 트립계전기가 내부 솔레노이드의 고장 등의 이유롤 동작하지 않게 되어 상용전원과 비상전원이 계속 중첩상태로 부하전원단자로 공급되는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우 시간이 경과되면 전원절환에 적합한 전압과 주파수 범위에서 상용전원과 비상전원이 +/- 0.2% 차이를 벗어나게 되어 상용전원과 비상전원의 위상 차이에 의한 전압차의 발생으로 인해 부하측으로 과전압이 유입되어 부하장치(300)에 장애가 발생할 수 있는 문제점을 가진다.

따라서 본원발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2중의 차단기로 구성된 무정전 전원절환 절체개폐기에서, 전원절환이 수행되는 경우 일측의 차단기의 단자에 의해 전원이 투입되면, 트립되어야 할 타측의 차단기의 트립계전기를 기계적으로 강제로 트립시킴으로써 무정전 전원절환에서 중첩상태 이후에 트립되어야할 차단기의 트립을 보장할 수 있도록 하는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부 및 트립스위칭장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부는, 상용차단기 및 비상차단기로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기에 있어서, 상부에 트립스위치바가 이동되는 트립스위치바가이드홈이 형성된 고정프레임과; 구동캠에 의해 일방향 회전되도록 상기 고정프레임의 일측면에서 후단부가 회전 가능하게 결합되는 트립스위치레버와; 상기 트립스위치레버를 트립스위칭 방향으로 회전되도록 상기 트립스위치레버에 중심부가 회전 가능하게 고정되는 구동캠과; 상기 트립스위치레버가 상기 구동캠에 의해 트립스위칭 방향으로 회전되어 트립계전기에 대한 트립스위칭을 수행한 후 위치 복원되도록 상기 고정프레임과 상기 트립스위치레버에 결합되는 제1탄성부재와; 상기 구동캠이 회전된 후 위치복원되도록 상기 고정프레임과 상기 구동캠에 결합되는 제2탄성부재;로 구성되며, 바람 직하게는 상기 고정프레임과 트립스위치레버는 상기 구동캠의 양측에서 대칭되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위칭장치는, 상용차단기 및 비상차단기로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기에 있어서, 상부에 트립스위치바가이드홈이 형성되고, 트립스위치레버와 트립스위치레버 구동을 위한 구동캠을 구비하여 상기 상용 및 비상 차단기의 상용 및 비상 트립계전기의 트립버튼에 대한 스위칭 작용을 수행하는 상용 및 비상 트립스위치부와; 상기 상용차단기의 상용메인축의 회전력에 의해 상기 비상 트립스위치부의 트립스위치바가이드홈에 삽입된 비상트립스위치바를 전 후 이동시켜 비상트립스위치부가 비상트립계전기에 대한 트립 스위칭을 수행하도록 하는 비상트립스위칭부와; 상기 비상차단기의 비상메인회전축의 회전력에 의해 상기 상용 트립스위치부의 트립스위치바가이드홈에 삽입된 상용 트립스위치바를 전 후 이동시켜 상용트립스위치부가 상용트립계전기에 대한 트립 스위칭을 수행하도록 하는 상용트립스위칭부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 비상트립스위칭부는, 상기 상용차단기의 상용메인축의 회전력을 상용보조스위치축의 스위칭을 위한 회전동력으로 변환하여 상기 상용보조스위치축으로 전달하는 상용메인축동력전달부와; 상기 상용보조스위치축의 회전 동력에 의해 상기 비상트립스위칭부로 비상트립스위치바의 전 후 이동력을 제공하는 상용보조스위치구동부;에 의해 상기 상용메인축의 회전력을 상기 비상트립스위치바의 전 후 이동을 위한 동력으로 전달받도록 상기 상용메인축과 연결 구성되며, 상기 상용 트립스위칭부는, 상기 비상차단기의 비상 메인회전축의 회전력에 의해 비상보조스위치축을 회전시키고, 상기 비상보조스위치축의 회전력에 의해 상기 상용트립스위칭부로 상기 상용트립스위치바의 전후 이동을 위한 구동력을 전달하는 비상보조스위치구동부;에 의해 상기 비상메인축의 회전력을 상기 상용트립스위치바의 전 후 이동을 위한 동력으로 전달받도록 상기 비상메인축과 연결 구성되며, 상기 연결 구성은 본원발명의 실시예의 설명에서와 같이 다양한 방식에 의해 구현될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본원발명의 무정전 전원절환개폐기의 트립스위치부 및 무정전 전원절환개폐기의 트립스위칭장치는, 무정전 전원절환이 수행되는 경우 투입되는 차단기의 트립스위치부의 트립스위치바가이드홈 내에 위치되는 트립스위치바는 뒤쪽으로 위치이동시켜 차후 강제적인 트립을 수행하는 위치로 이동시키고, 트립되어야할 차단기의 트립계전기 상부에 위치되는 스립스위치부의 트립스위치바가이드홈 내에서 뒤쪽에 위치되는 트립스위치바를 앞쪽으로 이동시켜 구동캠을 회전시키고, 구동캠의 회전에 따라 트립스위치레버의 전단이 하방향으로 이동되도록 회전되어 트립계전기의 트립버튼을 누름으로써 트립되어야할 차단기에 대한 기계적인 강제 트립을 수행하도록 하여, 트립되어야할 차단기의 트립계전기의 고장시에도 트립되어야할 차단기의 트립을 보장하도록 한다.

상술한 본원발명의 무정전 전원절환 절체개폐기의 스위치부 및 상기 스위치부를 구비한 트립스위칭장치는, 2중의 차단기를 구비한 무정전 전원절환개폐기의 전원절환이 수행되는 경우 일측의 차단기의 단자에 의해 전원이 투입되면, 트립되어야할 타측의 차단기의 트립계전기를 기계적인 방법으로 강제 트립시킴으로써, 트립계전기의 솔레노이드의 고장시 등에도 트립되어야할 차단기의 트립 실패를 방지할 수 있도록 하여, 무정전 전원절환 시 상용전원과 비상전원의 중첩 공급상태의 지속에 의한 부하측에 과부하가 입력되는 것을 방지함으로써 부하장비의 고장발생을 방지하는 효과를 제공한다.

도 4는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부(이하, '트립스위치부'라 함)(400)의 분해사시도, 도 5는 도 4의 트리스위치(400)의 결합된 상태의 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본원발명의 트립스위치부(400)는 트립스위치바가이드홈(401a)이 형성된 고정프레임(401)과, 고정프레임(401)의 트립스위치바가이드홈(401a)의 하부의 후면에서 후단부가 회전 가능하게 결합되어 트립계전기(30)의 트립버튼(30a)을 누루도록 구성되는 트립스위치레버(402)와, 스립스위치레버(402)의 일측에 위치되어 트립스위치바가이드홈(401a)에서 전후 이동되는 트립스위치바(상용트립스위치바(111) 또는 비상트립스위치바(211))에 의해 트립스위치레버(402)를 하방향으로 회전시키는 구동캠(403)과, 트립스위치레버(402)를 위치복원시키는 제 1 탄성부재(404)와, 구동캠(403)을 위치복원시키는 제 2 탄성부재(405)와, 고정프레임(401)에서 트립스위치레버(402)가 후단부를 중심으로 회전될 수 있도록 고정시키는 제 1 힌지핀(401f)과 제1힌지핀(401f)을 고정시키는 제1힌지핀 결합구(401g)와, 트립스위치레버(402)의 복원을 위한 제1탄성부재(404a)의 단부가 연결되는 상부고정축(401h)과, 상부고정축(401h)을 고정시키는 상부고정축고정구(401i)와, 구동캠(403)의 전면 하단부의 위치에서 레버구동핀고정공(402c)이 형성되고, 전면부의 절곡된 하단부에 고정되어 제 1 탄성부재(404a)의 하단부가 고정되는 레버복원축(404)과, 구동캠(403)의 하부에서 트립스위치레버(402)에 고정되어 구동캠(403)이 회전되는 경우 트립스위치레버(402)를 하방향으로 회전시키도록 트립스위치레버(402)에 고정되는 레버구동핀(405)과, 구동캠(403)의 위치복원을 위하여 고정프레임(401)의 하부에 고정되어 구동캠(403)을 위치복원시키기 위하여 일 단부가 구동캠(403)의 하부에 결합된 제2탄성부재(406)의 타 단부가 결합되는 구동캠복원축(407)과 구동캠(403)을 트립스위치레버(402)에 회전가능하게 결합시키는 제2힌지핀(402e)으로 구성된다.

상술한 구성에서 고정프레임(401)은 하기에서 설명될 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 차단기의 메인축의 구동에 의해 전 후 이동되도록 구성되는 트립스위치바(상용트립스위치바(111) 또는 비상트립스위치바(211))가 전 후 이동되는 트립스위치바가이드홈(401a)이 상부에 형성되고, 후면의 트립스위치바가이드홈(401a)의 하부에 트립스위치레버(402)의 후단부가 회전 가능하게 결합되는 제1힌지공(401b)이 형성되며, 전면 상단부에 상부고정축공(401c)이 형성되고, 구동캠(403)의 위치 를 복원시키는 구동캠복원축(406)이 결합고정되는 구동캠복원축공(401m)이 형성된 상태로 고정프레임(401)의 하단부로 돌출되는 플랜지(401e)가 형성되고, 고정프레임(401)의 하단부에서 도 2의 무정전 전원절환 절체개폐기(1a)의 상부프레임(B)에 고정프레임(401)을 고정시키는 고정플렌지(401k)가 형성되는 구조를 가진다.

그리고 트립스위치레버(402)는 후단부에 고정프레임(401)의 제1힌지공(401b)을 관통하는 제 1 힌지핀(401f)이 회전가능하게 결합되는 제2힌지공(402a)이 형성되고, 중앙에는 제2힌지핀(402e)이 결합되는 제2레버힌지공(402b)가 형성되며, 전단부는 트립버튼(30a)의 누름 동작을 위해 하단부로 돌출되도록 절곡되고, 구동캠(403)의 전면 하단부의 위치에서 레버구동핀고정공(402c)이 형성되며, 전면부의 절곡된 하단부에는 제 1 탄성부재(404a)의 하단부가 고정되는 레버복원축공(402d)이 형성되는 구조를 가진다.

다음으로, 구동캠(403)은 상부에 상부돌출부(403b)가 형성되고, 중앙에는 캠힌지공(403a)이 형성되며, 하부는 구동캠복원축(407)에 하단부가 결합되는 제 2 탄성부재(406)가 부착되도록 구성된다.

상술한 구성으로 이루어지는 트립스위치부(400)는 트립스위치바가이드홈(401a)의 하부에 후면에서 트립스위치레버(402)가 제 1 힌지핀(401f)에 의해 회전 가능하게 결합되고, 트립스위치레버(402)의 하단부에 형성된 레버복원축(404)에 연결된 제 1 탄성부재는 고정프레임(401)의 상부 전면에 형성된 상부고정축공(401c)에 결합되는 상부고정축(401h)에 결합되며, 구동캠(403)은 트립스위치레버(402)의 제2레버힌지공(402b)과 구동갬(403)의 캠힌지공(403a)을 관통하는 제 2 힌지핀(402e)에 의해 전단부의 하부에 레버구동핀(405)이 위치되도록 트립스위치레버(402)에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 트립스위치부(400)는 고정프레임(401)과 트립스위치레버(402)가 구동캠(403)의 양측에 대칭적으로 위치되도록 형성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 트립스위치부(400)의 동작을 설명하면, 상술한 트립스위치부(400)는 도 2의 무정전 전원절환 절체개폐기(1a) 중 일측의 차단기가 투입되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 트립스위치바가이드홈(401a) 내에 구비되는 트립스위치바(111 또는 211, 도 6 참조)가 전면으로 이동되어 구동캠(403)의 상부돌출부(403b)를 가압한다. 구동캠(403)이 상부돌출부(403b)가 가압하면, 구동캠(403)은 상부돌출부(403b)가 전면으로 회전하면서 레버구동핀(405)를 하방향으로 가압하고, 이에 의해 트립스위치레버(402)가 제 1 힌지핀(401f)를 중심으로 회전되어 트립계전기(30)의 트립버튼(30a)을 누르는 것에 의해 트립버튼(30a)을 구비한 트립계전기(30)가 장착된 타측의 차단기가 강제적으로 트립된다. 이 후, 트립스위치레버(402)는 제 1 탄성부재(404a)에 의해 위치복원되고, 이때 레버고정핀(405)이 구동캠(403)을 상방향으로 밀어올려 구동캠(403) 또한 위치복원된다.

다음으로, 상술한 바와 같이 트립스위치바(111, 211, 도 6 참조)가 트립계전기(30)를 강제적으로 트립시킨 후에 다시 무정전 전원절환에 의해 트립된 차단기가 투입되는 경우, 타측의 차단기는 상술한 트립스위치부(400)의 구동과 동일한 방식 에 의해 강제적으로 트립됨과 동시에, 이전에 트립이 수행되어 투입되어야할 차단기의 상부에 설치된 트립스위치부(400)의 트립스위치바(111 또는 211)는 트립스위치바가이드홈(401a) 내에서 앞쪽에서 뒤쪽으로 이동된다. 이때 구동캠(403)은 상부돌출부(403b)를 가압하여 구동캠(403)이 후방향으로 회전되는 데 이 경우 트립스위치바(111, 211)가 뒤쪽으로 이동된 후에는 구동캠(403)은 제2탄성부재(406)에 의해 구동캠(403)이 앞쪽으로 회전되어 원위치로 위치복원된다.

다음으로, 도 4 및 도 5의 구성을 가지는 트립스위치부(400)를 구비한 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위칭장치(이하, '트립스위칭장치'라 함)(2)를 설명한다.

도 6은 본원발명의 일 실시 예에 따르는 트립스위칭장치(2)의 사시도이고, 도 7은 도 6의 트립스위칭장치(2)가 결합된 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본원발명의 일 실시 예에 따르는 트립스위칭장치(2)는 두 개의 차단기(상용차단기(200)와 비상차단기(100))로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기(1)에서 무정전 전원절환 시 상용전원과 비상전원이 중첩되어 부하측으로 공급되는 상태에서 트립되어야할 차단기를 강제로 트립시키도록 구성된다. 이때 차단기는 전자(솔레노이드)조작방식, 수동조작방식 또는 전동스프링조작방식 등으로 동작되는 기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker) 또는 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)등으로 구성될 수 있다.

이를 위하여 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상술한 동작을 수행하는 본원발명의 트립스위칭장치(2)는, 상용트립계전기(23)와 상용투입계전기(24)를 구비한 상용차단기(200)의 상용트립버튼(23a) 위와, 비상트립계전기(13)와 비상투입계전기(14)를 구비한 비상차단기(100)의 비상트립버튼(13a) 위에 각각 트립스위치부(400)가 트립계전기의 트립버튼 상부에서 상부프레임(B)에 고정 위치되며, 이때, 상용트립계전기(23)의 상용트립버튼(23a) 위에 위치되는 트립스위치부를 상용트립스위치부(400b), 비상트립계전기(13)의 비상트립버튼(13a) 위에 위치되는 트립스위치부를 비상트립스위치부(400a)라 하고, 상용 및 비상 트립스위치부(400b, 400a)의 내부 구성은 도 4 및 도 5와 동일한 구성을 가지는 것으로서, 이하의 설명에서 상용 및 비상 트립스위치부(400b, 400a)의 내부 구성에 대하여는 모두 도 4 및 도 5와 동일한 도면 부호를 사용한다.

그리고 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 상용차단기(200)에는 상용차단기(200)의 상용메인축(201)이 투입을 위하여 회전되는 경우 상용메인축(201)의 회전력을 상용보조스위치구동부(D)의 구동력으로 변환하여 상용보조스위치구동부(D)를 구동시키는 상용메인축동력전달부(C)와; 상용메인축동력전달부(C)의 구동력에 의해 상용보조스위치축(21)을 회전시킴으로써 상용보조스위치(20) 내부의 각 단자가 통전되도록 스위칭시키는 상용보조스위치구동부(D)와; 상용보조스위치구동부(D)의 구동에 의해 비상트립스위치부(400a)의 트립스위치바가이드홈(401a)에 위치되는 비상트립스위치바(211)가 전진하면서 비상트립스위치부(400a)의 트립스위치레버(401b)가 비상트립버튼(13a)을 눌러 비상차단기(100)가 강제적으로 트립되도록 하는 비상트립스위칭부(E)가 구비된다.

다음으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 비상차단기(100)에는 비상단자(610)의 투입 및 트립 구동을 수행하는 비상 가동단자축(620))으로 구동력을 제공하기 위하여 비상차단기(100)의 비상메인축(101)에 의해 회전되도록 구성되는 구동바(15)의 상부에 구성되어 비상차단기(100)가 투입되는 경우 비상보조스위치(10) 내부의 각 단자가 통전 상태가 되도록 스위칭시키는 비상보조스위치구동부(F)와; 중앙부의 일 위치의 회전고정부가 상부프레임(B)에 회전 가능하게 결합되고 비상보조스위치구동부(F)에 의해 우측단부가 후 방향으로 이동되면 회전되도록 고정된 회전고정부를 중심으로 회전됨으로써 좌측단부가 앞방향으로 이동되어 좌측단부에 부착된 상용트립스위치바(111)가 전진하면서 상용트립스위치부(400b)의 트립스위치레버(401b)가 상용트립버튼(23a)을 눌러 상용차단기(200)가 강제적으로 트립되도록 하는 상용트립스위칭부(G);가 구비된다.

먼저, 상술한 상용메인축동력전달부(C)와, 상용보조스위치구동부(D)와, 비상트립스위칭부(E)의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

상기 상용메인축동력전달부(C)는 상용차단기(200)의 상용메인축(201)에 고정 부착된 상용메인축링크(202)에 하단부가 결합되어 상용메인축(201)의 회전에 따라 상하 이동되는 제1상용수직링크(203)와; 중앙에 비상보조스위치(10)의 가로 길이 보다 넓은 길이를 가지도록 형성된 연결부를 가지며 연결부의 양단부는 절곡되어 ' ㄷ' 형상으로 되고, 비상보조스위치(10)의 하부에서 절곡되지 않은 연결부의 양측이 회전 가능하게 수평으로 고정되며, 절곡된 우측단부는 제1상용수직링크(203)의 상단부에 회전 가능하게 결합되고, 절곡된 좌측단부는 제2수직링크(204)의 하단부에 회전 가능하게 결합되는 상용회전링크(204)와; 상용회전링크(204)의 좌측단부에 하단부가 회전 가능하게 결합되고 상단부는 보조스위치구동부(F)의 상용보조스위치링크(206)의 하단부에 회전 가능하게 결합되는 제2상용수직링크(208);로 구성된다.

상기 상용보조스위치구동부(D)는 상용메인축동력전달부(C)의 제2수직상용수직링크(205)의 상단부에 하단부가 결합되고 상단부는 상용보조스위치축(21)에 고정 결합되는 상용보조스위치링크(206)와; 반원형상으로 원호부에 일정 각도로 고정공이 형성되어 상용보조스위치축(21)과 함께 회전되도록 상용보조스위치축(21)에 결합되는 비상수평거리조절캠(207);으로 구성된다.

상기 비상트립스위칭부(E)는 비상수평거리조절캠(207)의 고정공 중 적절한 수평이동거리를 제한하는 어느 하나의 고정공에 전단부가 회전 가능하게 결합되는 비상수평이동바(208)와; 좌측단부가 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 상부프레임(B)에 회전고정결합부(210a)에 의해 회전 가능하게 고정된 상태에서 비상수평이동바(208)의 후단부가 고정부착되는 비상스위치구동바(210)와; 비상스위치구동바(210)의 우측단부에 부착되어 비상트립스위치부(400a)의 트립스위치바가이드홈(401a) 내에 위치되는 비상트립스위치바(211);로 구성된다.

다음으로, 상술한 비상보조스위치구동부(F)와 상용트립스위칭부(G)의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 도시된 바와 같이 비상보조스위치구동부(F)는 비상메인축(101)의 회전에 따라 회전중심(15a)를 중심으로 회전되도록 비상메인축(101)에 다수의 연결링크로 연결되는 구동바(15)의 상단부에 하단부가 회전 가능하게 결합되는 비상회전링크(104)와; 중심은 비상보조스위치회전축(11)이 고정 결합되고 비상회전링크(104)의 상단부에 하단부가 회전 가능하게 결합되며 상단부는 상용수평이동바(108)에 회전 가능하게 결합되는 비상보조스위치회전바(105);로 구성되며, 부가적으로 상용수평이동바(108)의 수평이동 거리 조절을 위하여 비상보조스위치회전바(105)의 회전 거리를 조절하도록 반원형상이며 원호의 위치에는 일정 각도를 가지고 비상보조스위치회전바(105)가 결합되는 고정공이 형성되어 비상보조스위치회전축(11)에 비상보조스위치회전바(105)와 함께 결합됨으로써 비상보조스위치회전바(105)의 회전 각도를 달리하여 상용수평이동바(108)의 전후 수평 이동거리를 조절할 수 있도록 하는 상용수평거리조절캠(107)을 더 포함하여 구성된다.

상기 상용트립스위칭부(G)는 비상보조스위치회전바(105)의 상단부에 회전 가능하게 전단부가 결합되고 후단부는 상용스위치구동바(110)에 부착되는 상용수평이동바(108)와; 상용수평이동바(108)의 후단부가 부착된 좌측의 위치에서 상부프레임(B)에 회전 가능하게 고정되고, 좌측단부는 절곡 형성되어 상용트립스위치바(111)가 부착되는 상용스위치구동바(110)와; 상기 상용스위치구동바(110)의 좌측단부에 부착되어 상용트립스위치부(400b)의 트립스위치바가이드홈(401a)에 삽입되 는 상용트립스위치바(111);로 구성된다.

상술한 구성을 가지는 본원발명의 트립스위칭장치(2)의 동작 과정을 설명한다.

먼저, 본원발명의 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 상용차단기(200)가 투입된 상태에서 비상차단기(100)로 전원절환을 위한 절체가 수행되는 과정에서의 트립스위칭장치(2)의 동작을 설명하면, 비상전원에서 상용전원으로의 전원절환 명령이 입력되는 경우, 발전기 등의 구동에 의해 비상전원이 공급된다. 이와 같이 비상전원이 공급되면 도 1에 도시된 제어기(310)는 상용전원과 비상전원의 위상을 검출한 후 종래기술에서 설명한 바와 같이 상용전원과 비상전원이 전압과 주파수 범위에서 +/- 0.2% 차이 범위 내의 동기를 가지는 경우 전원절환을 위한 전원절환 신호를 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 비상차단기(100)의 비상투입계전기(14)로 인가한다. 전원절환 신호가 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 비상차단기(100)의 비상투입계전기(13)로 인가되면, 상용차단기(200)가 트립되기 이전에 비상차단기(100)가 투입되어 부하측으로 상용전원과 비상전원을 함께 공급하는 중첩상태가 된다. 이후, 상용전원과 비상전원의 오차 범위 내에서 동기가 일치되는 시간 이내에 상용차단기(200)를 트립시킨다. 이러한 방식에 의해 부하전원단자(700)에 연결된 부하장치는 전원전환 시에 정전됨이 없이 동작된다.

이 과정에서 도 6 및 도 7의 트립스위칭장치(2)가 전원절환 시 비상차단기(100)가 투입된 상태에서 상용차단기(200)의 트립계전기(23)가 고장난 경우에도 상용차단기(200)를 강제적으로 트립시키게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하여 상술한 바와 같이 무정전 전원절환 절체개폐기(10)가 상용전원에서 비상전원으로의 무정전 전원절환이 수행되는 경우 트립스위칭장치(2)에 의한 상용차단기(200)에 대한 기계적 트립(차단) 및 이 후 상용전원의 공급으로 무정전 전원절환 되는 경우 상용차단기(200)의 상용트립스위치부(400b)에 위치되는 상용트립스위치바(111)의 후방 이동 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1의 제어기(310)에서 인가된 전원절환 신호가 인가되면 비상차단기(100)의 투입계전기(14)로 투입신호가 인가되고, 비상차단기(100)의 조작부에 구비된 비상메인축(101)이 투입되는 방향으로 회전구동된다. 비상메인축(101)이 회전되면 구동바(15)가 시계방향으로 회전되어 비상회전링크(104)가 비상보조스위치회전바(105)를 시계방향으로 회전시킨다. 비상보조스위치회전바(105)가 시계방향으로 회전되면 비상보조스위치(10)의 내부의 각 단자는 통전상태로 스위칭된다. 그리고 비상보조스위치회전바(105)가 회전되면, 비상보조스위치축(21)에 결합된 상용수평거리조절캠(107)이 시계방향으로 회전하여 상용수평이동바(108)를 후방향으로 이동시킨다. 상용수평이동바(108)가 후방향으로 이동되면, 상승트립스위치구동바(110)가 상용트립스위치부(400b)의 트립스위치바가이드홈(401a) 내에서 앞방향으로 이동된다. 이때, 상용트립스위치바(111)가 구동캠(403)의 상부돌출부(403b)을 가압하여 구동캠(408)을 우측에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전시키고, 구동캠(403b)이 회전되면 구동캠(403)의 하부에 위치되는 레버구동핀(405)이 가압되어 상용차단기(200)의 상용트립계전기(13)의 상용트립버튼(13a)을 누르는 것에 의해 상용차단기(200)를 강제로 트립시키게 된다.

이 후, 상용차단기(200)가 트립되면서, 상용메인축(201)이 우측에서 본 경우 반시계 방향으로 회전되어 상용메인축(201)에 고정된 상용메인축링크(202)가 제1상용수직링크(203)를 하방향으로 이동시킨다. 제1상용수직링크(203)가 하방향으로 이동되면 상용회전링크(204)는 양단부가 하부로 이동하도록 회전하면서 제2수직이동링크(205)를 하방향으로 이동시키고, 이에 따라 상용보조스위치링크(206)가 우측에서 본 경우 반시계 방향으로 회전하면서, 상용보조스위치(20)의 내부 각 단자가 개방상태가 되도록 하여 상용차단기(200)로부터의 전원공급을 차단하고, 이와 동시에 비상수평이동바(208)가 앞쪽으로 이동되면서 상부에서 바라본 경우 비상스위치구동바((210)를 고정부를 중심으로 반시계 방향으로 회전시켜 비상트립스위치부(400a)의 트립스위치바가이드홈(401a) 내에 위치되는 비상트립스위치바(211)를 후방향으로 이동시킨다. 이때, 비상트립스위치부(400a)의 구동캠(403)은 상부돌출부(403b)에 의해 우측에서 본 경우 시계 방향으로 회전된 후 제2탄성부재(406)에 의해 원위치로 위치복원되어, 비상전원에서 상용전원으로 전원절환이 수행되는 경우 비상차단기(100)에 대한 강제 트립을 수행할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 본원발명의 무정전 전원절환 절체개페기(1)에서 비상전원에서 상용전원으로의 전원절환 시에는 상기 트립스위칭장치(2)는 상용전원에서 비상전원으로 전원절환되는 것과 반대 방향으로 이동되도록 구동되며, 이는 상술한 상용전원에서 비상전원으로의 전원절환 과정으로부터 명확히 파악될 수 있는 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 일반적으로 무정전 전원절환장치에 의한 전원절환 시 종래기술에서는 100ms가 소요되었으나, 본원발명의 트립스위칭장치(2)가 구비되는 무정전 전원절환 절체개폐기(1)는 전원절환이 완료되는데 까지 50ms 이내의 시간이 소요되어 100ms 내에서의 위상 불일치에 의한 과전압의 유입 발생을 방지한다.

또한 차단되어야할 차단기의 트립계전기가 고장난 경우에도 차단되어야할 차단기를 강제적으로 트립시킴으로써, 트립계전기가 고장난 경우에도 무정전 전원절환 시 상용전원과 비상전원이 중첩된 상태가 유지되는 것을 근본적으로 방지함으로써 부하장치들로 과전압이 인가되는 것을 근본적으로 방지할 수 있도록 한다.

상술한 본원발명의 설명에서 본원발명은 무정전 전원절환 절체개폐기에 적용되는 것으로 하였으나, 본원발명은 발전기의 병렬운전장치 등의 무정전 조건에서 전원절환을 수행하기 위한 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 이 또한 본원발명의 청구범위의 속한다.

도 1은 종래기술의 무정전 전원절환 절체개폐 장치의 일 예로서 2중의 차단기를 이용한 무정전 전원절환 절체개폐기의 블록 구성도,

도 2는 종래기술의 무정전 전원절환 절체개폐기의 일 예로서 2중의 차단기를 이용한 무정전 전원절환 절체개폐기의 조작부의 사시도,

도 3은 무정전 전원절환을 위하여 R상의 상용과 비상 전원의 동기가 일치된 상태의 예를 나태는 도면,

도 4는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부(이하, '트립스위치부'라 함)(400)의 분해사시도,

도 5는 도 4의 트리스위치(400)의 결합된 상태의 사시도,

도 6은 본원발명의 일 실시 예에 따르는 트립스위칭장치(2)의 사시도,

도 7은 도 6의 트립스위칭장치(2)가 결합된 무정전 전원절환 절체개폐기(1)의 사시도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1, 1a, A: 무정전 전원절환 절체개폐기

2: 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위칭장치(트립스위칭장치)

13: 상용트립계전기 13a: 상용트립버튼

14: 상용투입계전기 15: 구동바

15a: 회전중심 23: 비상트립계전기

23a: 비상트립버튼 24: 비상투입계전기

30: 트립계전기 30a: 트립버튼

100: 상용차단기 101: 상용메인축

B: 상부프레임

C: 비상메인축동력전달부

203: 제1상용수직링크 204: 상용회전링크

205: 제2상용수직링크

D: 비상보조스위치구동부

206: 상용보조스위치링크 207: 비상수평거리조절캠

E: 비상트립스위칭부

208: 비상수평이동바 210: 비상스위치구동바

211: 비상트립스위치바

F: 비상보조스위치구동부

104: 비상회전링크 105: 비상보조스위치회전바

107: 상용수평거리조절캠

G: 비상트립스위칭부

108: 상용수평이동바 110: 상용수평구동바

111: 상용트립스위치바

200: 상용차단기 201: 상용메인축

202: 상용메인축링크

300: 부하장치 310: 제어기

311: 비상과전류차단기(OCR(Over Current Relay)2)

322: 상용과전류차단기(OCR(Over Current Relay)1)

R1: R상 상용전원 R2: R상 비상전원

400: 트립스위치부 400a: 비상트립스위치부

400b: 상용트립스위치부 401a: 트립스위치바가이드홈

401b: 제1힌지공 401c: 상부고정축공

401e: 플렌지 401f: 제1힌지핀

401g: 제1힌지핀 결합구 401h: 상부고정축

401i: 상부고정축고정구 401k: 고정플렌지

401m: 구동캠복원축공 402: 트립스위치레버

402a: 제2힌지공 402b: 제2레버힌지공

402c: 레버구동핀고정공 402d: 레버복원축공

403: 구동캠 403a: 캠힌지공

403b: 상부돌출부 404: 레버복원축

405: 레버구동핀 406: 제2탄성부재

407: 구동캠복원축 500: 상용전원단자

510: 상용단자 520: 상용가동단자축

600: 비상전원단자 610: 비상단자

620: 비상가동단자축 700: 부하전원단자

Claims

상용차단기 및 비상차단기로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기에 있어서,

상부에 트립스위치바가 이동되는 트립스위치바가이드홈이 형성된 고정프레임과;

구동캠에 의해 일방향 회전되도록 상기 고정프레임의 일측면에 회전 가능하게 결합되는 트립스위치레버와;

상기 트립스위치레버를 트립스위칭을 위해 회전시키되도록 상기 트립스위치레버에 회전 가능하게 고정되는 구동캠과;

상기 트립스위치레버의 트립계전기에 대한 트립스위칭 후 상기 트립스위치레버를 위치 복원시키도록 상기 고정프레임과 상기 트립스위치레버에 결합되는 제1탄성부재와;

상기 구동캠이 회전된 후 위치복원되도록 상기 고정프레임과 상기 구동캠에 결합되는 제2탄성부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위치부.
상용차단기 및 비상차단기로 구성되는 무정전 전원절환 절체개폐기에 있어서,

상부에 트립스위치바가이드홈이 형성되고, 트립스위치레버와 트립스위치레버의 구동을 위한 구동캠을 구비하여 상기 상용 및 비상 차단기의 상용 및 비상 트립계전기의 트립버튼에 대한 스위칭 작용을 수행하는 상용 및 비상 트립스위치부와;

상기 상용차단기의 상용메인축의 회전력에 의해 상기 비상 트립스위치부의 트립스위치바가이드홈에 삽입된 비상트립스위치바를 구동시켜 비상트립계전기에 대한 트립 스위칭을 수행하도록 하는 비상트립스위칭부와;

상기 비상차단기의 비상메인회전축의 회전력에 의해 상기 상용 트립스위치부의 트립스위치바가이드홈에 삽입된 상용트립스위치바를 구동시켜 상용트립계전기에 대한 트립 스위칭을 수행하도록 하는 상용트립스위칭부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위칭장치.
청구항 2에 있어서,

상기 비상트립스위칭부는, 상기 상용차단기의 상용메인축의 회전력을 상용보조스위치축의 스위칭을 위한 회전동력으로 변환하여 상기 상용보조스위치축으로 전달하는 상용메인축동력전달부와; 상기 상용보조스위치축의 회전 동력에 의해 상기 비상트립스위칭부로 비상트립스위치바의 전 후 이동력을 제공하는 상용보조스위치구동부;를 구비하며,

상기 상용트립스위칭부는, 상기 비상차단기의 비상 메인회전축의 회전력에 의해 비상보조스위치축을 회전시키고, 상기 비상보조스위치축의 회전력에 의해 상기 상용트립스위칭부로 상기 상용트립스위치바의 전후 이동을 위한 구동력을 전달하는 비상보조스위치구동부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체개폐기의 트립스위칭장치.