KR102387324B1 - 전원 절체 장치의 n상 중첩 절환 스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용전원과 비상전원간 절체 과정에서, 상용전원의 N상과 비상전원의 N상은 중첩되었다가 절체되도록 함으로써, 부하측의 각종 전자장비가 보호되고 안정적으로 운용될 수 있도록 한 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치에 관한 것이다.
이를 위해, 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자; 상기 상용전원의 고정단자 및 비상전원의 고정단자를 향해 각각 회동되면서 접점 및 개방이 이루어질 수 있도록 설치된 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자; 정,역 방향으로 회전시킬 수 있는 동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부와 상기 상용전원 가동단자, 상기 구동부와 상기 비상전원 가동단자 사이에 설치되며, 상기 구동부의 회전동력을 상기 상용전원 가동단자 및 상기 비상전원 가동단자에 전달하는 링커를 포함하며, 상기 링커는, 축을 중심으로 회전될 수 있도록 설치된 메인링커; 상기 메인링커의 축을 중심으로 메인링커의 상부와 상용전원 가동단자 사이 및 메인링커의 하부와 비상전원 가동단자 사이에 각각 연결되어, 메인링커 회전시 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 밀거나 당기면서 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 접점시키는 서브링커를 포함하되, 상기 메인링커가 회전되는 과정에서 상기 서브링커는 상용전원 가동단자와 상기 비상전원 가동단자를 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에 동시에 접점시킬 수 있도록 설치되며, 상기 서브링커는 메인링커와 상용전원 가동단자 사이에 설치된 제1서브링커와, 메인링커와 비상전원 가동단자 사이에 설치된 제2서브링커로 구성되며, 상기 제1서브링커 및 제2서브링커는 각각, 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 상부 및 하부에 각각 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와, 회전축의 회전에 연동될 수 있도록 상기 회전축에 고정되며, 상기 회전축을 기준으로 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 상용전원(비상전원) 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며, 상기 삼각링커는 회전거리가 상기 직선링커의 이동 거리에 비해 짧게 형성되도록 설치되고, 상기 제1서브링커와 제2서브링커는 상,하 방향으로 대칭의 구성이며, 상기 메인링커는 축을 중심으로 상,하 방향으로 제1연결부와 제2연결부로 구성되어, 상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리에 비해 짧게 제공되되, 상기 메인링커가 메인링커 회전경로의 중간에 위치되었을 때에는, 메인링커가 기울어지면서 상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리가 동일해지면서, 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에는 각각, 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자에 모두 접접되어 있도록 한 것을 특징으로 하는 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치를 제공한다.

Description

전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치{N-phase closed transition transfer switch of an automatic transfer switch}

본 발명은 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용전원과 비상전원이 서로 절체되는 과정에서 상용전원의 N상과 비상전원의 N상은 서로 동시에 중첩되었다가 절체될 수 있도록 한 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 건물이나 공장 등은 한국 전력과 같은 전력 공급원으로부터 상용 전력(Normal Power Supply)을 공급받아 사용하고, 정전과 같이 상용 전력 공급에 이상이 발생했을 때에는 내부에 구비된 발전 설비등을 이용하여 비상 전력(Emergency Power Supply)을 생성하여 사용한다. 이러한 대형 건물이나 공장등에는, 평상시에 상용 전원과 부하측을 연결하여 부하측에 전력을 공급하고, 상용 전력 공급원에 이상이 발생할 때 비상 전원을 부하측에 연결하여 비상 전력을 부하측으로 제공하는 자동 절환 스위치(Automatic Transfer Switch;ATS)가 포함된 자동 전원 절환 장치가 설치되어 있다. 자동 전원 절환 장치는 자동 절환 스위치를 병렬로 연결 구성하여 하나의 자동 절환 스위치에 이상이 발생하는 경우 병렬로 구비된 다른 자동 절환 스위치를 통해 전원을 공급하도록 절체를 수행하도록 함으로써, 이상이 발생된 자동 절환 스위치에 대한 유지보수, 장비의 테스트 등을 용이하게 수행할 수 있도록 전원절체장치로 제공되고 있다.

이러한 전원절체장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 한전으로부터 공급되는 상용전원(11)과 자체 발전기에 의하여 공급되는 비상전원(12)의 입출력단인 고정단자(13a,12a)와, 상용전원(11) 공급이 중단되면 자동 또는 수동에 의해 비상전원(12)의 입출력단으로 연결하는 가동단자(14)와, 가동단자(14)를 구동시키는 구동수단(미도시)으로 이루어진다. 한편, 도 2는 일반적인 3상 4선식 자동 절환 스위치의 원리를 나타내는 회로도로써 도시된 바와 같이, 3상의 R, S, T의 전원 공급선과 중성선 N을 개폐하도록 구성되어 있다. 이때, 중성선 N에는 기기의 손상 등을 미연에 방지하거나, 지락전류, 단락전류 등에 의해 발생되는 이상 전류를 검출하기 위한 각종 계전기 등이 연결/설치되어 있고, 3상 전압의 안정을 위하여 다수의 접지선이 연결되어 있어 안정적인 전력공급을 위하여 중요한 역할을 하는 선로이다. 통상적인 전원공급 개폐기는 R, S, T상(이하 '3상'이라 한다)가동단자와, N상 가동단자가 동시에 전원공급 주단자에 연결 또는 개방되도록 설계된다.

한편, 상기 전원절체장치의 절체 과정시, 고정단자(13a,12a)와 가동단자(14)의 접점 사이에서 아크(arc)가 발생하여 접촉자 간에 전류를 지속시키게 되며, 이후 아크는 전류의 영점에서 사라져 소멸이 된다. 이때, 아크의 소멸시간은 대략10 ~ 12ms정도인데, 부하측의 각종 장비는 중성선(N상)이 3상(R, S, T상)보다 10 ~ 12ms 후에 떨어져야 보호될 수 있는데, 상기한 종래의 자동 절환 스위치는 N상과 3상(R, S, T상)의 시간차 10ms 이내가 되므로 부하측의 설비를 보호하는데 미흡하다할 수 있다. 예컨대 방송국 및 전신전화국, 군 통신 및 레이더 시설, 은행 및 전산시설, 각종 전기로, 석유화학 플랜트 등의 중요 시설 발전장비에 적용된 자동 절환 스위치에 있어서, 상용전원(11)과 비상전원(12)의 N상 절체 과정에서 물리적인 시차가 발생할 경우 비록 짧은 시간이지만 순간적으로 정전 상태가 발생할 수 있는 문제를 야기할 수 있는바, 이때, 정전시에 부하측에 통전되는 전압의 위상과, 비상전원(12) 측에 연결될 때 비상전원(12) 측의 전압의 위상이 서로 차이가 발생하는 경우 예상치 못한 고전압이 발생하여 전자장비의 파손 등이 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 비선형 부하는 대지 전위를 상승시켜 대지와 N상 간에 전위차가 생기므로 자동 절환 스위치를 통한 절체시 N상이 부하측과 분리되어 기준 전위가 확립되지 않아 플로팅 현상이 발생되므로 전자장비의 오동작이 발생할 수 있는 문제가 있다.

대한민국 등록번호 제20-0377876호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상용전원과 비상전원간 절체시, 상용전원의 N상과 비상전원의 N상은 서로 중첩되었다가 절체되도록 함으로써, 부하측의 각종 전자장비가 보호되고 안정적으로 운용될 수 있도록 한 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자; 상기 상용전원의 고정단자 및 비상전원의 고정단자를 향해 각각 회동되면서 접점 및 개방이 이루어질 수 있도록 설치된 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자; 정,역 방향으로 회전시킬 수 있는 동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부와 상기 상용전원 가동단자, 상기 구동부와 상기 비상전원 가동단자 사이에 설치되며, 상기 구동부의 회전동력을 상기 상용전원 가동단자 및 상기 비상전원 가동단자에 전달하는 링커를 포함하며, 상기 링커는, 축을 중심으로 회전될 수 있도록 설치된 메인링커; 상기 메인링커의 축을 중심으로 메인링커의 상부와 상용전원 가동단자 사이 및 메인링커의 하부와 비상전원 가동단자 사이에 각각 연결되어, 메인링커 회전시 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 밀거나 당기면서 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 접점시키는 서브링커를 포함하되, 상기 메인링커가 회전되는 과정에서 상기 서브링커는 상용전원 가동단자와 상기 비상전원 가동단자를 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에 동시에 접점시킬 수 있도록 설치되며, 상기 서브링커는 메인링커와 상용전원 가동단자 사이에 설치된 제1서브링커와, 메인링커와 비상전원 가동단자 사이에 설치된 제2서브링커로 구성되며, 상기 제1서브링커 및 제2서브링커는 각각, 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 상부 및 하부에 각각 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와, 회전축의 회전에 연동될 수 있도록 상기 회전축에 고정되며, 상기 회전축을 기준으로 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 상용전원(비상전원) 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며, 상기 삼각링커는 회전거리가 상기 직선링커의 이동 거리에 비해 짧게 형성되도록 설치되고, 상기 제1서브링커와 제2서브링커는 상,하 방향으로 대칭의 구성이며, 상기 메인링커는 축을 중심으로 상,하 방향으로 제1연결부와 제2연결부로 구성되어, 상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리에 비해 짧게 제공되되, 상기 메인링커가 메인링커 회전경로의 중간에 위치되었을 때에는, 메인링커가 기울어지면서 상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리가 동일해지면서, 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에는 각각, 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자에 모두 접접되어 있도록 한 것을 특징으로 하는 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치를 제공한다.

삭제

또한, 상기 서브링커는 메인링커와 상용전원 가동단자 사이에 설치된 제1서브링커와, 메인링커와 비상전원 가동단자 사이에 설치된 제2서브링커로 구성되며, 상기 제1서브링커는 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 상부에 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와, 회전축의 회전에 연동될 수 있도록 상기 회전축에 고정되며, 상기 회전축을 기준으로 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 상용전원 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며, 상기 제2서브링커는 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 하부에 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와, 상기 회전축의 하방에 마련된 고정축에서 고정축을 기준으로 고정축의 외주면을 따라 회전될 수 있도록 설치되며, 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 비상전원 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며, 상기 제1서브링커와 제2서브링커는 상,하 방향으로 대칭의 구성이며, 상기 제1서브링커의 삼각링커와 제2서브링커의 삼각링커 사이에는 제1서브링커의 삼각링커 회동을 제2서브링커의 삼각링커 회동에 연동시키기 위한 연동바가 설치된 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치는 상용전원과 비상전원간 3상에서 절체가 이루어진 후에도, N상에서는 상용전원과 비상전원이 중첩되어 접점이 이루어져 있는 상태를 제공하므로, 부하측에 연결된 전자장비에 고전압에 의한 파손 및 오동작이 발생하지 않는 효과가 있다.

즉, 상용전원과 비상전원 간에 절환이 이루어지는 과정에서, N상에서 절체 시간의 물리적 시차가 발생하지 않기 때문에, 정전 등으로 인한 예상치 못한 고전압 및 오동작 등이 발생지 않게 되므로 전자장비를 안정적으로 운용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 전원 절체 장치의 회로구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 3상 4선식 자동 절환 스위치의 원리를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치 작용을 나타낸 작용도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치 작용을 나타낸 작용도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치(이하, 'N상 중첩 절환 스위치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

N상 중첩 절환 스위치는 상용전원과 비상전원간 절체가 이루어지는 과정에서, 3상(R,S,T상)에서는 절체가 이루어진 후에라도, N상(중성접점)에서는 상용전원 단자와 비상전원 단자가 서로 접점이되었다가 절체될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다. 즉, N상 중첩 절환 스위치는 상용전원과 비상전원의 절체과정에서 N상에서는 개방과 투입이 즉시 이루어지는 것이 아니라, 개방과 투입이 중첩과정을 거친 후에 이루어질 수 있도록 하여, 절체의 물리적 시차가 발생하지 않도록 한 것이다.

N상 중첩 절환 스위치는 도 3에 도시된 바와 같이, 고정단자(100)와, 가동단자(200)와, 구동부(300)와, 링커(400)를 포함한다.

고정단자(100)는 공급전원으로부터 전원이 공급되는 단자로써, 상용전원 고정단자(110)와 비상전원 고정단자(120)로 구성된다. 상용전원 고정단자(110) 및 비상전원 고정단자(120)는 도면상 상,하부에 각각 설치되며, 설명의 편의상 상부의 단자는 상용전원 고정단자(110)라 하고, 하부의 고정단자는 비상전원 고정단자(120)라 한다.

가동단자(200)는 고정단자(100)에 접점(투입) 또는 개방되면서 부하측에 전원을 공급하거나 공급을 해제하면서 전원을 절체시키는 역할을 하며, 고정단자(100)의 일측에서 고정단자(100)를 향해 회동될 수 있도록 설치된다. 가동단자(200) 역시 고정단자(100)에 대응되도록 상용전원 가동단자(110) 및 비상전원 가동단자(120)로 구성된다. 상용전원 고정단자(110)에 대응되는 가동단자(200)는 상용전원 가동단자(210)라 하며, 비상전원 고정단자(120)에 대응되는 가동단자(200)는 비상전원 가동단자(220)라 한다. 한편, 가동단자(200)는 단자부(211,221)와 절연몸체(212,222)를 포함하며, 상기 단자부(211,221)는 절연몸체(212,222)에서 절연몸체(212,222)의 외측으로 회동될 수 있도록 설치된다. 이때, 단자부(211,221)와 절연몸체(212,222) 사이에는 스프링(S)이 설치되며, 스프링(S)은 단자부(211,221)를 절연몸체(212,222)로부터 절연몸체(212,222)의 외측으로 밀어내는 탄성력을 갖도록 설치된다.

구동부(300)는 가동단자(200)를 회전시킬 수 있는 동력을 제공하며, 브라켓(310)과 구동축(320)을 포함한다. 브라켓(310)은 구동축(320)의 회전경로를 제공하며, 가동단자(100) 및 고정단자(200)의 일측에 설치된다. 브라켓(310)에는 구동축(320)의 회전경로 즉, 이동경로를 가이드하기 위한 가이드공(311)이 형성된다. 가이드공(311)은 브라켓(310)의 상부에 형성되며, 브라켓(310)의 양측을 관통하여 형성된다. 가이드공(311)은 아크(arc) 형태의 곡률을 갖도록 형성된다. 구동축(320)은 후술하는 링커(400)를 동작시키기 위한 구성이며, 가이드공(311)을 따라 회전될 수 있도록 설치된다. 즉, 구동축(320)은 가이드공(311)을 따라 이동될 수 있도록 설치되며, 가이드공(311)의 형태가 아크 형태이므로 구동축(320)은 가이드공(311)의 회전반경을 갖는 회전운동을 왕복 수행할 수 있도록 설치된 것이다. 구동축(320)은 도시되지는 않았지만 가이드공(311)을 따라 정,역방향으로 회전될 수 있게 한 동력수단을 포함한다.

링커(400)는 구동부(300)의 동력을 가동단자(200)에 전달하는 역할을 하며, 구동축(320)이 가이드공(311)을 따라 가이드공(311)의 일단부에서 가이드공(311)의 타단부까지 이동하는 회전경로에 대하여, 3상에서의 상용전원 및 비상전원간 절체는 물론 N상에서 상용전원 가동단자(210) 및 비상전원 가동단자(220)가 상용전원 고정단자(110) 및 비상전원 고정단자(120)에 동시에 투입될 수 있도록 구성된다. 즉, 링커(400)는 구동축(320)의 이동이 이루어지는 동안 N상에서 상용전원 투입-중첩-비상전원 투입이 이루어질 수 있도록 가동단자(200)를 동작시키는 것이다. 링커(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인링커(410)와 서브링커(420)로 구성됨이 바람직하다.

메인링커(410)는 구동축(320)의 움직임에 연동될 수있도록 설치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 브라켓(310)의 높이 방향으로 바(bar)형태로 형성된다. 메인링커(410)는 브라켓(310)에 축 결합되어 축을 중심으로 정,역 방향으로 회전될 수 있게 설치되며, 메인링커(410)의 상단부는 구동축(320)에 결합된다. 메인링커(410)의 상단부는 구동축(320)의 움직임을 따라 간섭없이 유연하게 연동될 수 있도록 장공(長空)(410a)을 형성한다. 한편, 메인링커(410)는 제1연결부(411)와 제2연결부(412)로 구성됨이 바람직하다. 메인링커(410)는 축을 중심으로 축의 상부는 브라켓(310)의 높이 방향으로 직선으로 형성되며, 축의 하부는 브라켓(310)의 일측으로 경사지게 형성된 것이다. 이때, 브라켓(310)의 일측이라 함은 비상전원 고정단자(120)로부터 먼 방향을 말한다. 이에 따라, 고정단자를 기준으로 메인링커(410) 상부의 축 결합 지점은 메인링커(410) 하부의 축 결합 지점에 비해 짧은 거리를 형성하게 된다.

서브링커(420)는 메인링커(410)와 가동단자(200) 사이에 설치되어 구동축(320)의 움직임에 의한 메인링커(410) 연동시 고정단자(100)를 향해 가동단자(200)를 밀거나 고정단자(100)로부터 가동단자(200)를 당기는 역할을 한다. 서브링커(420)는 메인링커(410)와 상용전원 가동단자(110) 사이 및 메인링커(410)와 비상전원 가동단자(120) 사이에 각각 설치되는데, 설명의 편의상 전자를 제1서브링커(430)라 하고, 후자를 제2서브링커(440)라 한다. 제1서브링커(430)는 직선링커(431)와 삼각링커(432)로 구성된다. 직선링커(431)의 일단부는 메인링커(410)의 축을 중심으로 메인링커(410)의 상부에 축 결합되며, 직선링커(431)의 타단부는 삼각링커(432)에 축 결합된다. 직선링커(431)는 메인링커(410)에 대하여 수직한 방향으로 설치되어, 메인링커(410)의 이동시 메인링커(410)가 삼각링커(432)로부터 멀어지거나 근접됨에 따라 직선링커(431)는 삼각링커(432)를 정,역 방향으로 회전시키게 된다. 삼각링커(432)는 회전축(432a)을 통해 축 결합되며, 회전축(432a)을 중심으로 일단부와 타단부에 각각 직선링커(431) 및 상용전원 가동단자(210)가 축 결합된다. 즉, 삼각링커(432)는 명칭을 통해 알 수 있듯이 삼각 형태로 이루어지며, 3개의 각 코너에 회전축(432a), 직선링커(431), 상용전원 가동단자(210)가 축 결합되는 것이다. 이때, 삼각링커(432)는 회전축(432a)에 고정되며, 회전축(432a)의 회전에 의해 연동될 수 있도록 설치된다. 즉, 삼각링커(432)는 회전축(432a)에 용접을 통해 고정된 구성인 것이다.

한편, 삼각링커(432)의 회전축(432a)과 상용전원 가동단자(210)가 결합된 축 사이의 거리는 삼각링커(432)의 회전축(432a)과 직선링커(431)가 결합된 축 사이의 거리에 비해 가깝게 형성된다. 이에 따라, 직선링커(431)의 이동거리에 비해 삼각링커(432)의 회전거리가 짧음에 따라, 직선링커(431)의 이동거리가 길수록 삼각링커(432)의 회전운동이 상용전원 가동단자(210) 움직임에 영향을 줄 수 있게 된다.

한편, 제2서브링커(440)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1서브링커(430)와 상,하 방향으로 대칭인 상태로 설치된다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 N상 중첩 절환 스위치의 중첩 절환 작용에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 N상에 있어서, 상용전원은 고정단자(110)에 가동단자(210)가 접점되어 투입된 상태이고, 비상전원은 개방된 상태이다. 이때, 메인링커(410)는 브라켓(310)과 나란히 세워져 있는바, 비상전원 고정단자(120)로부터 제2서브링커(440)의 직선링커(441)와 메인링커(410) 축 결합 지점은 상용전원 고정단자(110)로부터 제1서브링커(430)의 직선링커(431)와 메인링커(410) 축 결합 지점에 비해 더 멀게 위치되어 있으므로, 구동축(320)이 가이드공(311)의 일단부에 위치되어 메인링커(410)가 직선으로 세워진 상태에서의 비상전원은 개방된 상태가 되는 것이다. 이때, 상용전원 가동단자(210)의 스프링(S)은 수축된 상태이며 단자부(211)는 상용전원 고정단자(110)에 접점되어 있으며, 비상전원 가동단자(220)의 단자부(221)는 스프링(S)의 탄성력에 의해 절연몸체(222)로부터 외측으로 벌어져 있는 상태이다.

이후, 상용전원을 비상전원으로 절체 시키기 위해서는, 작업자는 자동 또는 수동으로 구동축(320)을 가이드공(311)의 일단부에서 가이드공(311)의 타단부를 향해 이동시킨다. 이때, 메인링커(410)는 시계방향으로 회전되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동축(320)이 가이드공(311)의 중간에 위치되는 지점에서는 메인링커(410)가 기울어진 상태가 된다. 이때, 메인링커(410)가 기울어짐에 따라, 메인링커(410)의 축을 중심으로 메인링커(410) 상부의 직선링커(431)가 결합된 축 지점과, 메인링커(410) 하부의 직선링커(441)가 결합된 축 지점은 고정단자(100)를 기준으로 동일한 위치가 된다.

한편, 메인링커(410)가 회전(이동)한만큼 메인링커(410)의 이동 거리에 대응되어 제1서브링커(430)의 직선링커(431)가 도면상 좌측으로 이동하여 제1서브링커(430)의 삼각링커(432)를 시계방향으로 회전시킨다. 이때, 제1서브링커(430)의 삼각링커(432) 회전거리만큼 상용전원 가동단자(210) 역시 상용전원 고정단자(110)로부터 이동하는데, 이때, 상용전원 가동단자(210)의 이동거리는 상용전원 가동단자(210)의 스프링(S)이 복원되어 단자부(211)로부터 절연몸체(212)가 벌어진 상태의 거리이다. 이는 상용전원 고정단자(110)로부터 상용전원 가동단자(210)가 여전히 접점되어 있는 상태임을 알 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 메인링커(410)가 회전한만큼 메인링커(410)의 이동 거리에 대응되어 제2서브링커(440)의 직선링커(441)는 도면상 우측으로 이동하여 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)를 시계방향으로 회전시킨다. 이때, 제2서브링커(440)의 삼각링커(442) 회전거리만큼 비상전원 가동단자(220) 역시 비상전원 고정단자(120)를 향해 이동한다. 이때, 비상전원 가동단자(220)의 단자부(221)는 비상전원 고정단자(120)에 맞닿으면서 비상전원을 투입시킨 상태가 된다. 이와 같은 동작은 도 4를 통해 알 수 있듯이, 제1서브링커(430)와 제2서브링커(440)의 동작 상태는 서로 대칭인 상태가 되며, 가동단자(200)는 모두 고정단자(100)에 접점된 상태가 된다.

이후, 구동축(320)이 가이드공(311)의 중간부를 지나 타단부에 위치된 지점에서는 제1서브링커(430)의 직선링커(431)는 도면상 좌측으로 이동하여 삼각링커(432)를 회전시면서 상용전원 가동단자(210)를 당겨 상용전원 고정단자(110)로부터 이격시킨다. 또한, 제2서브링커(440)의 직선링커(431)는 도면상 우측으로 이동하여 삼각링커(442)를 회전하면서 비상전원 가동단자(220)를 밀어냄에 따라, 비상전원 가동단자(220)의 스프링(S)은 수축되면서 단자부(221)를 비상전원 고정단자(120)에 압착시킨다. 이에 따라 상용전원에서 비상전원으로의 절체 동작이 완료된다.

한편, 비상전원에서 상용전원으로의 절체 작업을 수행하기 위해서는, 작업자가 구동축(320)을 가이드공(311)의 타단부에서 일단부로 이동시킴에 따라 메인링커(410)는 반시계방향으로 회전하면서 전술한 일련의 과정을 역순으로 수행하여 절체 작업을 수행한다.

한편, 상용전원 및 비상전원간 N상 중첩 절환에 있어서, 제1서브링커와 제2서브링커 사이에 상호 연동을 위한 연동바를 구성하여 설계할 수도 있다. 이를 본 발명의 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서 바람직한 실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하도록 한다.

다른 실시예에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치는 제1서브링커(430)의 하방에 제1서브링커(430)와 대칭인 제2서브링커(440)를 구성하되, 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)는 고정축(442a)에 설치된다. 고정축(442a)은 제1서브링커(430)의 회전축(432a)과 달리, 회전될 수 있도록 제공된 것이 아니라 삼각링커(442)의 독립적인 회전을 제공하기 위한 샤프트로 제공된다. 이에 따라, 삼각링커(442)는 고정축(442a)을 기준으로 고정축(442a)의 외주면을 따라 회전될 수 있도록 설치된다. 이때, 도시되지는 않았지만 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)와 고정축(442a) 사이에는 베어링 등의 회전매개수단이 설치된다.

전술한 바람직한 실시예에서는 상용전원측의 제1서브링커(430)와 비상전원측의 제2서브링커(440)는 삼각링커(432,442) 모두 회전축(432a)의 회전에 연동되도록 한 구성인 반면, 다른 실시예에서는 상용전원측의 제1서브링커(430)는 삼각링커(432)와 회전축(432a)은 함께 연동되도록 구성하되, 비상전원측의 제2서브링커(440)는 고정축(442a)에서 삼각링커(442)가 독립적으로 회전될 수 있도록 구성된 것이다.

한편, 제1서브링커(430)의 삼각링커(432)와 제2서브링커(440)의 삼각링커(442) 사이에는 연동바(500)가 설치된다. 이와 같은 구성의 연동바(500)는 제1서브링커(430)의 삼각링커(432) 회전을 제2서브링커(440)의 삼각링커(442) 회전에 연동시키는 역할을 한다. 연동바(500)의 일단부는 도 6에 도시된 바와 같이 제1서브링커(430)의 삼각링커(432)와 상용전원 가동단자(210)가 축 결합된 지점에 축 결합되고, 연동바(500)의 타단부는 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)와 비상전원 가동단자가 축 결합된 지점에 축 결합된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 도 6 내지 도 8을 참조하여 N상 중첩 절환 스위치의 중첩 절환 작용에 대하여 설명하도록 한다.

도 6은 N상에 있어서, 상용전원은 고정단자(110)에 가동단자(210)가 접점되어 투입된 상태이고, 비상전원은 개방된 상태이다.

이후, 상용전원을 비상전원으로 절체 시키기 위해서는, 작업자는 자동 또는 수동으로 구동축(320)을 가이드공(311)의 일단부에서 가이드공(311)의 타단부를 향해 이동시킨다. 이때, 메인링커(410)는 시계방향으로 회전되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동축(320)이 가이드공(311)의 중간에 위치되는 지점에서는 메인링커(410)가 기울어진 상태가 된다. 이때, 메인링커(410)가 회전(이동)한만큼 메인링커(410)의 이동 거리에 대응되어 제1서브링커(430)의 직선링커(431)가 도면상 좌측으로 이동하여 제1서브링커(430)의 삼각링커(432)를 시계방향으로 회전시킨다. 이때, 제1서브링커(430)의 삼각링커(432) 회전거리만큼 상용전원 가동단자(210) 역시 상용전원 고정단자(110)로부터 이동하는데, 이때, 상용전원 가동단자(210)의 이동거리는 상용전원 가동단자(210)의 스프링(S)이 복원되어 단자부(211)로부터 절연몸체(212)가 벌어진 상태의 거리이다. 이는 상용전원 고정단자(110)로부터 상용전원 가동단자(210)가 여전히 접점되어 있는 상태임을 알 수 있다.

한편, 제1서브링커(430)의 삼각링커(432)가 시계방향으로 회전됨에 따라, 연동바(500)는 하강하여 도 7에 도시된 바와 같이, 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)를 시계방향으로 회전시킨다. 이때, 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)는 고정축(442a)에서 독립적으로 회전되면서 비상전원 가동단자(220)를 비상전원 고정단자(120)에 접점시킨다.

이와 같은 동작은 도 7에 도시된 바와 같이, 가동단자(200)는 모두 고정단자(100)에 접점된 상태로써, 중첩된 상태이다.

이후, 구동축(320)이 가이드공(311)의 중간부를 지나 타단부에 위치된 지점에서는 제1서브링커(430)의 직선링커(431)는 도면상 좌측으로 이동하여 삼각링커(432)를 회전시면서 상용전원 가동단자(210)를 당겨 상용전원 고정단자(110)로부터 이격시킨다. 또한, 연동바(500)는 재차 하강하면서 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)를 시계방향으로 회전시키면서 비상전원 가동단자(220)를 밀어냄에 따라, 비상전원 가동단자(220)의 스프링(S)은 수축되면서 단자부(221)를 비상전원 고정단자(120)에 압착시킨다. 이에 따라 상용전원에서 비상전원으로의 절체 동작이 완료된다.

이를 통해 알 수 있듯이, 다른 실시예에서는 상용전원과 비상전원간 절체 작업에 있어서, 제2서브링커(440)의 삼각링커(442)를 고정축(442a)에서 독립적으로 회전될 수 있도록 축 결합시키고, 연동바(500)를 통해 상용전원측의 제1서브링커(430) 구동에 연동되도록 하여 N상의 중첩 절환이 이루어질 수 있도록 하였다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치는 직선링커의 이동거리에 비해 삼각링커의 회전거리가 짧게 이루어지도록 구성하여, 상용전원과 비상전원간 절체작업이 이루어지는 과정에서, 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자가 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에 모두 접점되었다가 절체될 수 있도록 하였다. 이에 따라, 본 발명은 상용전원과 비상전원이 절체되는 과정에서, 양전원이 중첩되었다가 절체가 이루어짐으로써 정전을 발생시키지 않으며, 전압 위상차에 따른 고전압 발생으로 인한 전자장비 손상 및 오동작을 발생시키지 않는다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 고정단자 110 : 상용전원 고정단자
120 : 비상전원 고정단자 200 : 가동단자
210 : 상용전원 가동단자 211,221 : 단자부
220 : 비상전원 가동단자 112,222 : 절연몸체
300 : 구동부 310 : 브라켓
311 : 가이드공 320 : 구동축
400 : 링커 410 : 메인링커
410a : 장공 411 : 제1연결부
412 : 제2연결부 420 : 서브링커
430 : 제1서브링커 431,441 : 직선링커
432,442 : 삼각링커 432a : 회전축
440 : 제2서브링커 442a : 고정축
500 : 연동바

Claims (4)

1. 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자;
   상기 상용전원의 고정단자 및 비상전원의 고정단자를 향해 각각 회동되면서 접점 및 개방이 이루어질 수 있도록 설치된 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자;
   정,역 방향으로 회전시킬 수 있는 동력을 제공하는 구동부;
   상기 구동부와 상기 상용전원 가동단자, 상기 구동부와 상기 비상전원 가동단자 사이에 설치되며, 상기 구동부의 회전동력을 상기 상용전원 가동단자 및 상기 비상전원 가동단자에 전달하는 링커를 포함하며,
   상기 링커는,
   축을 중심으로 회전될 수 있도록 설치된 메인링커;
   상기 메인링커의 축을 중심으로 메인링커의 상부와 상용전원 가동단자 사이 및 메인링커의 하부와 비상전원 가동단자 사이에 각각 연결되어, 메인링커 회전시 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 밀거나 당기면서 상기 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자를 접점시키는 서브링커를 포함하되,
   상기 메인링커가 회전되는 과정에서 상기 서브링커는 상용전원 가동단자와 상기 비상전원 가동단자를 상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에 동시에 접점시킬 수 있도록 설치되며,
   상기 서브링커는 메인링커와 상용전원 가동단자 사이에 설치된 제1서브링커와, 메인링커와 비상전원 가동단자 사이에 설치된 제2서브링커로 구성되며,
   상기 제1서브링커 및 제2서브링커는 각각, 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 상부 및 하부에 각각 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와,
   회전축의 회전에 연동될 수 있도록 상기 회전축에 고정되며, 상기 회전축을 기준으로 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 상용전원(비상전원) 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며,
   상기 삼각링커는 회전거리가 상기 직선링커의 이동 거리에 비해 짧게 형성되도록 설치되고,
   상기 제1서브링커와 제2서브링커는 상,하 방향으로 대칭의 구성이며,
   상기 메인링커는 축을 중심으로 상,하 방향으로 제1연결부와 제2연결부로 구성되어,
   상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리에 비해 짧게 제공되되,
   상기 메인링커가 메인링커 회전경로의 중간에 위치되었을 때에는, 메인링커가 기울어지면서 상용전원 고정단자와 제1서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리는 비상전원 고정단자와 제2서브링커의 직선링커가 메인링커에 결합된 축 지점의 거리가 동일해지면서,
   상용전원 고정단자 및 비상전원 고정단자에는 각각, 상용전원 가동단자 및 비상전원 가동단자에 모두 접접되어 있도록 한 것을 특징으로 하는 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 서브링커는 메인링커와 상용전원 가동단자 사이에 설치된 제1서브링커와, 메인링커와 비상전원 가동단자 사이에 설치된 제2서브링커로 구성되며,
   상기 제1서브링커는 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 상부에 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와,
   회전축의 회전에 연동될 수 있도록 상기 회전축에 고정되며, 상기 회전축을 기준으로 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 상용전원 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며,
   상기 제2서브링커는 상기 메인링커의 축을 기준으로 메인링커의 하부에 축 결합된 바(bar)형태의 직선링커와,
   상기 회전축의 하방에 마련된 고정축에서 고정축을 기준으로 고정축의 외주면을 따라 회전될 수 있도록 설치되며, 일단부는 상기 직선링커에 축 결합되고 타단부는 상기 비상전원 가동단자에 축 결합된 삼각 형태의 삼각링커를 포함하며,
   상기 제1서브링커와 제2서브링커는 상,하 방향으로 대칭의 구성이며,
   상기 제1서브링커의 삼각링커와 제2서브링커의 삼각링커 사이에는 제1서브링커의 삼각링커 회동을 제2서브링커의 삼각링커 회동에 연동시키기 위한 연동바가 설치된 것을 특징으로 하는 전원 절체 장치의 N상 중첩 절환 스위치.
4. 삭제

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