KR101305389B1

KR101305389B1 - 비상전원 절체 개폐기

Info

Publication number: KR101305389B1
Application number: KR1020130068156A
Authority: KR
Inventors: 성일휴
Original assignee: 이지콘주식회사
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-09-06
Also published as: WO2014200293A1

Abstract

본 발명은 상용전원 부분과 비상전원 부분으로 대향되어 구획된 수개의 전원단자홈이 형성되고, 중앙에는 모터안착부가 형성되어 있으며, 후방으로는 구획된 수개의 부하단자홈이 형성된 베이스, 상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제1전원단자, 상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제1전원단자와 단속되는 제1가동자, 상기 제1전원단자홈에 형성되고 상기 제1전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제1전원단자를 동시에 회동시키는 제1회전축, 상기 제1회전측과 연결되어 제1회전축을 회동시키는 제1구동부, 상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제2전원단자, 상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제2전원단자와 단속되는 제2가동자, 상기 제2전원단자홈에 형성되고 상기 제2전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제2전원단자를 동시에 회동시키는 제2회전축, 상기 제2회전축에 연결되어 제2회전축을 회동시키는 제2구동부, 상기 부하단자홈에 형성되는 부하단자, 상기 베이스의 모터안착부에 설치되어 구동력을 발생시키는 모터어셈블리, 일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제1구동부 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제1구동부를 정역회전시키는 제1핸들, 일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제2구동부에 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제2구동부를 정역회전시키는 제2핸들, 상기 베이스 위에 결합되어 베이스에 구비된 구성부를 보호하고, 상기 제1,2핸들의 상면이 지지되면서 슬라이딩될 수 있도록 하며, 중앙에는 개구부가 형성되어 그 개구부로 제1,2핸들의 일부가 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하여 이루어진 비상전원 절체 개폐기에 관한 것이다.

Description

비상전원 절체 개폐기{Automatic Transfer Switch}

본 발명은 상용전원에서 비상전원으로 전환할 때 구동력을 전동모터에서 얻음으로써 소형화 및 경량화가 가능하고, 장치의 신뢰성도 높인 비상전원 절체 개폐기에 관한 것이다.

대형 건물이나 공공기관 등에서는 전력 공급처로부터 공급되는 상용전원이 단전되는 경우를 대비해서 비상전원(비상 발전기)을 구비하고 있으며, 상용전원과 비상전원은 비상전원 절체 개폐기(Automatic Transfer Switch, ATS)에 각각 연결되어 있다.

비상전원 절체 개폐기는 평상시에 전력 공급처에 연결되어 부하에 전력을 공급하다가, 정전이 발생되는 경우, 자동으로 절환되어 비상전원 측과 부하가 연결되도록 한다. 또한 전력 공급처에서 전력 공급이 재개되는 경우, 비상전원 절체 개폐기가 제어 신호에 따라 다시 작동하여 비상전원 측을 차단하고 상용전원 측과 연결되도록 한다.

종래에는 차징기구 로크 해제용 솔레노이드, 접속기구 로크 해제용 솔레노이드, 접속방향 선택용 솔레노이드 및 차징기구 로크 헤체용 솔레노이드를 구비하고, 솔레노이드의 작동에 의해서 스위치가 절체되는 구성을 갖는다.

이와 같이, 솔레노이드를 이용하여 스위치를 절체하는 경우, 솔레노이드 작동에 의한 소음이 발생할 뿐만 아니라, 솔레노이드의 부피가 크고 무게가 무겁기 때문에 제조 및 사용이 불편하다. 또한, 개폐기를 절체하기 위한 구성이 복잡하기 때문에 제조가 어렵고 사용시 고장이 자주 발생 되어 비상전원 절체 개폐기의 가장 중요한 요소중 하나인 장치의 항상성과 신뢰성을 유지하기 어렵다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동력 발생장치로서 전동모터를 사용하여 작동 신뢰성을 높이고, 장치를 소형화, 경량화시키면서 구조도 단순화시키고, 상용전원과 비상전원의 절체시 순간적이지만 시간차 단속하여 전원의 중첩을 방지함으로써 장치의 고장을 방지하며 절체 순간에 가장 큰 힘을 필요로 하는 임계점을 분산시켜 용량이 커질수록 크기가 커질 수밖에 없는 전동모터를 소형화하여 그에 따른 장치도 더욱 소형화할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 상용전원 부분과 비상전원 부분으로 대향되어 구획된 수개의 전원단자홈이 형성되고, 중앙에는 모터안착부가 형성되어 있으며, 후방으로는 구획된 수개의 부하단자홈이 형성된 베이스, 상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제1전원단자, 상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제1전원단자와 단속되는 제1가동자, 상기 제1전원단자홈에 형성되고 상기 제1전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제1전원단자를 동시에 회동시키는 제1회전축, 상기 제1회전측과 연결되어 제1회전축을 회동시키는 제1구동부, 상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제2전원단자, 상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제2전원단자와 단속되는 제2가동자, 상기 제2전원단자홈에 형성되고 상기 제2전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제2전원단자를 동시에 회동시키는 제2회전축, 상기 제2회전축에 연결되어 제2회전축을 회동시키는 제2구동부, 상기 부하단자홈에 형성되는 부하단자, 상기 베이스의 모터안착부에 설치되어 구동력을 발생시키는 모터어셈블리, 일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제1구동부에 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제1구동부를 정역회전시키는 제1핸들, 일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제2구동부에 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제2구동부를 정역회전시키는 제2핸들, 상기 베이스 위에 결합되어 베이스에 구비된 구성부를 보호하고, 상기 제1,2핸들의 상면이 지지되면서 슬라이딩될 수 있도록 하며, 중앙에는 개구부가 형성되어 그 개구부로 제1,2핸들의 일부가 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하여 이루어진 비상전원 절체 개폐기를 제공한다.

또한, 상기 모터어셈블리의 모터축에는 원주방향으로 위상차를 가지는 제1,2캠이 형성되어 제1,2핸들에 연결되고, 상기 상기 제1,2핸들에는 수동으로 조작할 수 있도록 손잡이가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 구동력 발생장치로서 전동모터를 사용하여 솔레노이드에 비해 작동의 신뢰성을 유지할 수 있고, 장치를 소형화 및 경량화 할 수 있으며, 전동모터의 회전 방향만 바꾸어 절체하므로 조작이 간단하고, 서로 다른 위상차를 갖는 캠에 의해 시간차 절체가 가능하여 전원이 동시에 닫혀 있음으로써 발생되는 고장의 원인도 미연에 방지할 수 있다.

또한, 캠이 위상차를 갖게 되면 절체 순간에 가장 큰 구동력이 필요한데, 그 절체순간의 임계점을 분산시킬 수 있어 전동모터의 소형화가 가능하고, 구동력을 전달하는 핸들(300)을 두 부분으로 구분하여 작동시킴으로써 상대적으로 작은 구동력으로 절체가 가능하다.

게다가 베이스는 격벽을 통해 분리되어 있고, 격벽 사이의 일부는 상하로 관통공이 형성되어 전자부품에서 발생되는 열을 신속하게 방출시킬 수 있도록 되어 있으며, 베이스의 배면에는 살빼기 방식으로 배선들이 삽입될 수 있는 배선홈이 연속되어 다수 형성되어 있으므로 배선작업도 단순화시킬 수 있고, 이로 인해 배선이 엉키지 않는 등 배선 처리가 깔끔해져 장치의 미감도 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비상전원 절체 개페기의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베이스의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조작부의 사시도이다.
도 5은 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 주요부 사시도이다.
도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 작동상태도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 대향되는 좌우측 방향으로는 격벽(112)에 의해 구획된 각각 4개의 제1,2전원단자홈(Tg1)이 형성되고, 중앙에는 모터안착부(mh)가 형성되어 있으며, 전방으로는 구획된 수개의 부하단자홈(Rg)이 형성된 베이스(110)가 구비된다.

베이스(110)의 길이, 폭, 높이는 220mm×140mm×45mm이다. 베이스는 단상2선식, 3상 4선식 등 부하의 종류에 따라 다르게 설계되는데, 본 발명에서는 3상 4선식을 고려하여 설계되었다. 베이스의 크기는 부하의 크기나 종류 및 목적에 따라 다르게 설계할 수 있다.

제1전원단자홈(Tg1)은 베이스(110)의 좌측에 4개 형성되고, 각각 구획되어 외측에는 제1전원단자(120)가 형성되고, 내측에는 제1가동자(130)가 형성되며, 제2전원단자홈(Tg2)은 베이스(110)의 우측에 4개 형성되고, 각각 구획되어 외측에 제2전원단자(160)가 형성되고, 내측에는 제2가동자(170)가 형성된다.

베이스(110)의 후면에는 격벽을 통해 구획된 4개의 부하단자홈(Rg)이 형성되고, 부하단자홈에는 부하단자(200)가 형성된다. 부하단자의 일측에는 상용전원과 비상전원의 단속을 센싱하여 전동모터를 컨트롤할 수 있도록 모터컨트롤러(미도시)와 연결되는 컨넥터(205)가 설치된다. 제1전원단자(120)는 상용전원과 연결되고, 제2전원단자(160)는 비상전원과 연결된다.

제1가동자(130)는 회전되면서 상용전원과 연결되고 차단될 수 있도록 한 것으로, 상용전원과 접속되면 상용전원이 부하에 통전되도록 하고, 상용전원과 차단되면 부하에 연결된 상용전원이 단전되도록 한다.

제2가동자(170)는 회전되면서 비상전원과 연결되고 차단될 수 있도록 한 것으로, 비상전원과 접속되면 비상전원이 부하에 통전되도록 하고, 비상전원과 차단되면 부하에 연결된 비상전원이 단전되도록 한다.

제1전원단자홈(Tg1)에는 4개의 제1가동자(130)와 일체로 결합되어 회전하면서 4개의 제1가동자(130)를 일시에 동작시킬 수 있는 제1회전축(140)이 형성된다.

제2전원단자홈(Tg2)에는 4개의 제2가동자(170)와 일체로 결합되어 회전하면서 4개의 제2가동자(170)를 일시에 동작시킬 수 있는 제2회전축이 형성된다.

제1회전축의 일측에는 제1회전축을 회동시키는 제1구동부가 형성되고, 제2회전축의 일측에는 제2회전축을 회동시키는 제2구동부가 형성된다.

베이스(110)의 중앙에는 U자 형태의 모터안착부(mh)가 형성된다. 모터안착부에는 구동력을 발생시키는 모터어셈블리(210)가 안착된다. 모터어셈블리(210)는 모터안착부에 조립되는 모터박스(220)와 상기 모터박스에 내장되는 전동모터(230)로 이루어진다. 전동모터(230)의 모터축(240)은 모터박스(220)의 외부로 돌출되어 있고, 모터축(240)에는 일축선상에 연속으로 제1캠(250)과 제2캠(260)이 형성된다. 제1캠(250)과 제2캠(260)은 모터축에 일체로 형성되지만 원주방향으로 15 ~ 30°의 위상차를 갖는다. 위상차는 필요에 따라 더 크거나 작게 설계할 수 있다.

제1구동부(150)에는 일측은 제1구동부에 다른 일측은 모터축(240)의 제1캠(250)에 맞대어져 모터축이 회전되면 제1캠(250)에 의해 제1구동부(150)를 좌우로 밀거나 당길 수 있는 제1핸들(310)이 형성되고, 제2구동부(190)에는 일측은 제2구동부에 다른 일측은 모터축의 제2캠(260)에 맞대어져 모터축이 회전되면 제2캠에 의해 제2구동부(190)를 좌우로 밀거나 당길 수 있는 제2핸들(320)이 형성된다. 이와 같이 핸들(300)은 제1핸들(310)과 제2핸들(320)로 구성된다.

제1핸들(310)과 제2핸들(320)의 상단에는 돌출어 제1핸들과 제2핸들을 수동(손으로)으로 밀거나 당겨서 제1,2구동부(150,190)를 작동시킬 수 있는 손잡이(330,340)가 형성된다

베이스(110) 위에는 베이스를 덮는 커버(410)가 결합되는데, 베이스의 격벽에 형성되는 다수의 볼트구멍과 대응되도록 커버에도 다수의 볼트구멍을 형성하여에 볼트를 통해서 결합하고, 덮개의 중심에는 제1,2핸들의 손잡이(330,340)가 외부로 노출되어 좌우로 일정거리 이동할 수 있도록 하는 개구부(420)가 형성되어 있다. 또한, 커버(410)는 제1,2핸들(310,320)이 작동될때 상면을 받쳐주어 부드럽게 움직일 수 있도록 하는 기능도 한다. 베이스(110)의 저면에는 배선을 보호하는 막음판(500)이 더 결합된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1전원단자(120)에는 3상 4선식의 상용전원이 연결되고, 제2전원단자(160)에는 3상 4선식의 비상전원(발전기)이 연결된다. 초기상태에서는 상용전원과 제1전원단자(120)가 접속되어 있으므로 전원의 공급은 상용전원에서 부하로 이루어진다. 이때, 제1가동자(130)는 내려가서 제1전원단자(120)에 접속되어 있고, 제1구동부(150)는 오른쪽으로 회전, 제1핸들(310)은 오른쪽으로 이동된 상태이며, 제2가동자(170)는 올라가서 제2전원단자(160)와 차단되어 있고, 제2구동부(190)는 오른쪽으로 회전, 제2핸들(320)은 도 7a와 같이, 오른쪽으로 이동된 상태이다.

사용중에 상용전원이 오프 되면, 모터컨트롤러(MCU)에 의해 센싱되어 전동모터(230)를 역회전시킨다. 전동모터(230)가 역회전되면 모터축(240)에 형성된 제1캠(250)과 제2캠(260)이 역회전하여 도 7b와 같이, 제1핸들(310)과 제2핸들(320)을 왼쪽으로 이동시킨다.

제1캠(250)과 제2캠(260)은 위상차를 가지고 있으므로, 제1캠(250)이 먼저 오른쪽으로 이동되면, 제1캠(250)과 연결된 제1핸들(310), 제1구동부(150), 제1가동자(130)가 회전되면서 오른쪽으로 이동되어 제1가동자(130)는 상용전원과 연결된 제1전원단자(120)에서 단락된다. 이와 동시에 제2캠(260)에 연결된 제2핸들(320), 제2구동부(190), 제2가동자(170)가 회전되면서 오른쪽으로 이동되어 제2가동자(170)는 비상전원과 연결된 제2전원단자(160)에 차단된다. 즉 상용전원이 차단되고 비상전원이 접속되는 과정이 매우 짧은 시간이지만 제1캠(250)과 제2캠(260)의 위상차 만큼 시간차를 내면서 이루어진다.

반대로, 오프 되었던 상용전원이 온되면 별도로 구비된 모터컨트롤러에 의해 센싱되어 전동모터(230)를 역회전시킨다. 전동모터(230)가 역회전되면 모터축(240)에 형성된 제1캠(250)과 제2캠(260)이 역회전하여 도 7b와 같이 제1핸들(310)과 제2핸들(320)을 왼쪽으로 이동시킨다.

이와 같이, 상용전원의 온/오프에 따라 전동모터가 정역회전 되어 상용전원과 비상전원을 반복적으로 교환하여 부하에 지속적으로 전원을 공급할 수 있다.

제2캠(260)이 먼저 왼쪽으로 이동되면, 제2캠(260)과 연결된 제2핸들(320), 제2구동부(190), 제2가동자(170)가 회전되면서 왼쪽으로 이동되어 제2가동자(170)는 비상전원과 연결된 제2전원단자(160)에서 차단된다. 이와 동시에 제1캠(250)에 연결된 제1핸들(310), 제1구동부(150), 제1가동자(130)가 회전되면서 왼쪽으로 이동되어 제1가동자(130)는 상용전원과 연결된 제1전원단자(120)에 연결된다.

전동모터(230)가 작동 불능 상태가 될 수도 있는데, 이때는 제1핸들(310)과 제2핸들(320)의 상단에 형성된 손잡이를 잡고 좌우로 밀거나 당겨서 제1,2구동부(150,190)를 작동시켜 전동모터 기능을 대체할 수 있다.

110 : 베이스 120 : 제1전원단자
130 : 제1가동자 140 : 제1회전축
150 : 제1구동부 160 : 제2전원단자
170 : 제2가동자 180 : 제2회전축
190 : 제2구동부 200 : 부하단자
210 : 모터어셈블리 220 : 모터박스
230 : 전동모터 240 : 모터축
250 : 제1캠 260 : 제2캠
300 : 핸들 310 : 제1핸들
320 : 제1핸들 330,340 : 손잡이
410 : 커버 420 : 개구부
Tg1 : 제1전원단자홈 Tg2 : 제2전원단자홈
Rg : 부하단자홈 Mh : 모터안착부
500 : 막음판

Claims

상용전원 부분과 비상전원 부분으로 대향되어 구획된 수개의 제1,2전원단자홈이 형성되고, 중앙에는 모터안착부가 형성되어 있으며, 후방으로는 구획된 수개의 부하단자홈이 형성된 베이스(110);
상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제1전원단자(120);
상기 제1전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제1전원단자와 단속되는 제1가동자(130);
상기 제1전원단자홈에 형성되고 상기 제1전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제1전원단자를 동시에 회동시키는 제1회전축(140);
상기 제1회전측과 연결되어 제1회전축을 회동시키는 제1구동부(150);
상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 외측에 형성되는 제2전원단자(160);
상기 제2전원단자홈은 두 부분으로 구획되어 내측에 형성되고 회전되면서 상기 제2전원단자와 단속되는 제2가동자(170);
상기 제2전원단자홈에 형성되고 상기 제2전원단자와 일체로 결합되어 상기 수개의 제2전원단자를 동시에 회동시키는 제2회전축(180);
상기 제2회전축에 연결되어 제2회전축을 회동시키는 제2구동부(190);
상기 부하단자홈에 형성되는 부하단자(200);
상기 베이스의 모터안착부에 설치되어 구동력을 발생시키는 모터어셈블리(210);
일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제1구동부에 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제1구동부를 정역회전시키는 제1핸들(310);
일측은 상기 모터어셈블리의 모터축에 연결되고 다른 일측은 제2구동부에 연결되어 모터축의 정역회전에 따라 제2구동부를 정역회전시키는 제2핸들(320);
상기 베이스 위에 결합되어 베이스에 구비된 구성부를 보호하고, 상기 제1,2핸들의 상면이 지지되면서 슬라이딩될 수 있도록 하며, 중앙에는 개구부가 형성되어 그 개구부로 제1,2핸들의 일부가 외부로 노출되도록 하는 커버(410);
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비상 전원 절체개폐기.
제1항에 있어서,
상기 모터어셈블리의 모터축(240)에는 원주방향으로 위상차를 가지는 제1,2캠(240,250)이 형성되어 제1,2핸들에 연결된 것을 특징으로 하는 비상 전원 절체개폐기.
제1항에 있어서,
상기 제1,2핸들에는 수동으로 조작할 수 있도록 손잡이(330,340)가 형성된 것을 특징으로 하는 비상 전원 절체개폐기.
제1항에 있어서,
상기 베이스의 배면에는 전원단자와 모터어셈블리에서 인출되는 전선들이 모두 베이스 외부로 노출되지 않고 배선될 수 있도록 살빼기 방식으로 연속되는 배선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 비상전원 절체 개폐기.