KR19990015212U - 전원 절체기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정전을 대비한 전원 절체기에 관한 것으로서, 특히 주전원의 정전시 예비전원으로 절체하는 경우의 서지발생을 감소시키며, 절체시간을 조절할 수 있는 전원 절체기의 회로구조에 관한 것이다.

본 고안은 반도체 소자를 사용한 전원절체기를 제공함으로서, 전원의 절체시 무접점의 절체가 이루어지므로, 접점방식의 절체로 인한 서지의 발생이 방지된다.

본 고안은 또한 소용량의 릴레이를 사용하여 정전을 감시하며, 전력제어용의 반도체 소자를 사용하여 절체가 이루어지므로, 종래의 전원절체기에 비하여 고속의 절체를 달성할 수 있음은 물론, 일정한 시간지연 후에 절체가 이루어지도록 시간조절이 가능하므로, 관련 전원장치의 안정화 등에 필요한 시간을 제공할 수 있다.

Description

전원 절체기

본 고안은 정전을 대비한 전원 절체기에 관한 것으로서, 특히 주전원의 정전시 예비전원으로 절체하는 경우의 서지발생을 감소시키며, 절체시간을 조절할 수 있는 전원 절체기의 회로구조에 관한 것이다.

중요한 전기설비의 경우에는 예비전원장치를 마련하여 사용함이 일반적이다.

예를 들어, 교통신호등이라든가 병원에서의 수술장비 등의 경우, 주전원이 정전되는 경우에 이에 대한 대비책을 마련하지 않는다면, 교통이 마비되거나 수술중인 환자의 생명이 위급하게 되는 상황을 초래할 수 있다.

그러므로, 일정한 중요설비에 대해서는 예비전원을 마련하여 대비하고 있다가, 주전원이 정전되면 신속히 전원 공급원을 절체할 수 있는 시스템을 사용하는 것이 법적으로 요구되기도 한다.

이러한 전원절체장치에 있어서는 그 작동의 신뢰성, 신속성 및 안정성이 요구된다.

즉, 전원절체장치 및 그 시스템은 유사시 예비전원이 신속히 공급될 수 있어야 하며, 전원절체시의 서지 발생을 가급적 줄여야 하며, 이러한 전원절체 과정을 반복하여 사용하여도 그 정확한 동작이 보장되어야 한다.

예비전원으로서는 별도의 발전설비를 가동하는 방식이 있을 수 있으며, 또는 송전선로를 별개로 구성하여 상시대기하고 있는 전원을 사용하는 방식이 있을 수 있다.

종래의 전원절체장치에 있어서는 대용량의 릴레이 또는 기계식 절체기를 사용하여 전원의 절체를 행하는 것이 일반적이다. 즉 정전이 감지되면, 릴레이 또는 기계식 절체기의 작동에 의해 예비전원으로 전환한다.

이러한 종래의 전원절체방식은 전원의 절체시 릴레이의 접점에서 발생하는 아킹에 의한 서지전압 발생의 문제점을 갖고 있다. 이러한 서지전압이 발생하면, 통상의 전원전압의 2배 이상의 순간전압 파형이 회로에 인가되므로, 회로소자의 내압을 넘어서서 전압이 인가되는 결과가 되어, 회로소자의 열화 내지는 손상을 유발하기도 한다.

또한 종래의 전원절체방식은 전원의 절체시 공백기간이 장시간 존재하였다. 종래의 대용량 릴레이의 동작시간은 80㎳에서 120㎳ 까지 소요되므로, 주전원의 정전시 공백기간이 최소 80㎳이상 요구되었다. 그리고 이러한 동작시간은 릴레이 접점의 허용전류값이 클수록 더 큰 동작시간이 요구된다.

본 고안은 상술한 종래의 전원절체장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전원절체시의 서지를 저감시키며, 고속의 절체를 행할 수 있는 회로구조를 제공함을 목적으로 한다.

도 1 은 본 고안의 전원절체장치를 사용하여 전기설비에 전력이 공급되는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도 2 는 본 고안에 따라 자동으로 전원절체가 이루어지는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도 3 은 본 고안에서 사용하는 반도체 소자 전원절체 수단의 일 실시예로서의 회로구성을 보인 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 12, 20, 22 ; 반도체 소자 절체기 30 ; 전기설비

11, 13, 21, 23 ; 제어단자 40, 52 ; 시간지연 릴레이

42, 52 ; a접점 44 ; b접점

14 ; 발광 다이오드 16 ; 포토 트랜지스터

18 ; 다이리스터

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 주전원에 의하여 그 여자코일이 여자되어, 주전원이 정상일 때 그 접점이 연결되는 a접점과, 주전원이 정전되었을 때 그 접점이 연결되는 b접점을 가진 주전원 릴레이; 상기 주전원 릴레이의 b접점을 통하여 예비전원으로부터 공급되는 전원으로 그 여자코일이 여자되어, 주전원이 정전되었을 때 그 접점이 연결되는 a접점을 가진 예비 전원 릴레이; 상기 주전원 릴레이의 a접점을 통하여 공급되는 전원으로 그 제어동작이 이루어지는 반도체 소자 전원절체수단; 그리고, 상기 예비전원 릴레이의 a접점을 통하여 공급되는 전원으로 그 제어동작이 이루어지는 반도체 소자 전원절체수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성을 통하여, 주전원의 정전을 감지하고 예비전원으로 절환하는 작용이 자동으로 이루어지며, 고속절체 및 서지감소의 기술적 작용이 이루어진다.

또한 본 고안의 일 실시예로서, 상기 반도체 소자 전원절체수단은, 제어단자로부터 인가되는 전원으로 작동하는 발광다이오드; 상기 발광다이오드로부터의 광을 수광하는 포토 트랜지스터; 그리고, 상기 포토 트랜지스터의 출력으로 그 게이트가 트리거되는 다이리스터를 포함하여 바람직하게 구성될 수 있으며, 이로서 무접점 전원절체가 가능하여 절체시의 전원서지를 감소할 수 있다.

또한 본 고안의 일 실시예로서, 상기 주전원 릴레이와 예비전원 릴레이는 각각, 여자코일이 여자되고 소정시간후에 그 접점의 개폐가 이루어지는 시간지연형 릴레이를 사용하여 구성될 수도 있다.

이러한 시간지연형 릴레이를 사용하면, 주전원이 정전되어 예비전원으로 절체하는 경우와 주전원의 공급이 재개되어 예비전원에서 주전원으로 절체되는 경우에 있어서, 일정한 시간지연 후에 전원절체를 이룰 수 있으므로, 관련 장치의 안정화에 필요한 시간을 제공할 수 있다.

또한 상기 시간지연형 릴레이에 있어서, 그 지연시간을 조절할 수 있는 시간지연형 릴레이를 사용하는 경우에는, 전원절체가 이루어지는 지연시간을 사용자가 임의로 설정할 수 있으므로, 관련 장치의 안정화에 필요한 적정시간을 확보하는 것이 가능하다.

본 고안의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명하고자 한다.

도 1 은 본 고안의 전원절체장치를 사용하여 전기설비에 전력이 공급되는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도면부호 30은 전기설비로서, 본 고안의 전원절체장치에 의해 전원을 공급받는 대상설비이다. 이러한 전기설비는 예를 들면, 교통신호 제어기 또는 병원의 특수 전기설비 등을 들 수 있다.

도면부호 10, 12, 20, 22는 각각 반도체 소자 전원절체수단을 나타낸다.

주전원으로부터의 전원공급이 양호하면 즉, 소정의 전압, 주파수 등으로 안정된 전원이 공급중일 때에는, 전원절체수단(10)과 전원절체수단(12)이 연결되어 전력공급이 이루어지므로, 전기설비(30)는 정상작동한다. 이때에는 전원절체수단(20)과 전원절체수단(22)는 차단상태이다.

그러나 주전원으로부터의 전원공급이 불량하면 즉, 주전원의 정전의 경우에는 전원절체수단(10)과 전원절체수단(12)은 차단되고, 전원절체수단(20)과 전원절체수단(22)이 연결되어 전기설비(30)는 예비전원으로부터 전력을 공급받는다.

도 2 는 본 고안에 따라 자동으로 전원절체가 이루어지는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도면 부호 10, 12, 20, 22, 30은 도 1에서 설명한 바와 같으므로 그의 설명은 생략한다.

도면 부호 40, 50은 각각 시간지연형 릴레이로서 주전원 릴레이(40)와 예비전원 릴레이(50)를 나타낸다. 이 릴레이는 소정의 지연시간(T1, T2) 후에 작동하는 릴레이이다.

주전원 릴레이(40)가 동작하면 소정 시간(T1) 후에, 그 a접점(42)은 연결되고, 그 b접점(44)은 차단된다. 반대로 이 릴레이가 여자되지 않으면, 그 a접점(42)은 차단되고, 그 b접점(44)은 연결된 상태를 유지한다.

한편, 예비전원 릴레이(50)가 동작하면 소정 시간(T2) 후에, 그 a접점(52)은 연결되고, 이 릴레이(50)가 여자되지 않으면, 그 a접점(52)은 차단된다.

따라서, 주전원이 정상적으로 공급되고 있으면, 주전원 릴레이(40)가 작동하고, 이에따라 그 a접점(42)을 통하여, 전원절체수단(10, 12)의 제어입력(11, 13)에 전원이 공급된다.

따라서, 전원절체수단(10)과 전원절체수단(12)을 통하여 전기설비(30)에 전력이 공급된다. 그러나 이때는 예비전원 릴레이(50)가 동작하지 않으므로, 전원절체수단(20, 22)의 제어입력(21, 23)에 전원이 공급되지 않으므로, 전원절체수단(20, 22)은 차단되어 있다.

이와 같은 상태에서, 주전원이 정전되는 경우에는 주전원 릴레이(40)의 a접점(42)은 차단되고, 그 b접점(44)은 연결된다.

따라서, 주전원 릴레이(40)의 b접점(44)을 통하여 예비전원 릴레이(50)에 전원이 공급되고 이 릴레이(50)는 소정의 지연시간(T2) 후에 동작하여, 그 a접점(52)이 연결된다.

이에따라 그 a접점(42)을 통하여, 전원절체수단(20, 22)의 제어입력(21, 23)에 전원이 공급되므로, 전원절체수단(20)과 전원절체수단(22)을 통하여 예비전원으로부터 전기설비(30)에 전력이 공급된다. 그러나 이때는 전원절체수단(10, 12)의 제어입력(11, 13)에 전원이 공급되지 않으므로, 전원절체수단(10, 12)은 차단되어 있다.

본 고안의 적용예로서, 상기 릴레이(40, 50)의 동작 지연시간(T1, T2)을 조절하는 것도 가능하다. 이는 주전원의 정전시 예비전원의 정상가동에 필요한 시간동안만큼 예컨대, 2초 내지 30초정도의 시간지연 후에 예비전원으로 절체되도록 하는 것을 말한다.

도 3 은 본 고안에서 사용하는 반도체 소자 전원절체 수단의 일 실시예로서의 회로구성을 보인 회로도이다.

본 고안의 일실시예로서의 반도체 소자 전원절체수단(10, 12, 20, 22)은, 발광다이오드(14)와 포토 트랜지스터(16); 그리고, 다이리스터(18)를 포함하여 구성된다.

도면부호 11, 13, 21, 23 는 제어단자를 나타낸다. 주전원 또는 예비전원으로부터 제어단자에 전원이 인가되면, 발광다이오드(14)가 점등한다.

발광다이오드(14)에서 발광된 광은 포토 트랜지스터(16)에 의하여 수광된다. 포토 트랜지스터(16)의 베이스측에 광이 인가되면, 이 트랜지스터가 턴 온되어 다이리스터(18)의 게이트(G)에 신호가 가해진다.

따라서, 다이리스터(18)의 애노우드(A)와 캐소우드(K)가 도통되므로, 애노우드와 캐소우드를 통하여 전기설비(30)에 전력이 공급될 수 있다.

이때, 상기 전력의 제어소자로는 일방향 다이리스터를 사용할 수도 있고 교류제어용의 쌍방향 다이리스터를 사용하여 구성하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 구성에 따르면 주전원의 정전시 예비전원으로의 절체와, 주전원의 회복시 복귀절체 작용이 자동으로 이루어진다.

또한 본 고안에 따르면, 전원의 절체시 무접점의 절체가 이루어지므로, 접점방식의 절체로 인한 서지의 발생이 방지된다.

또한 본 고안에 따르면, 소용량의 릴레이를 사용하여 정전을 감시하며, 전력제어용의 반도체 소자를 사용하여 절체가 이루어지므로, 종래의 전원절체기에 비하여 고속의 절체를 달성할 수 있음은 물론, 일정한 시간지연 후에 절체가 이루어지도록 시간조절이 가능하므로, 관련 전원장치의 안정화 등에 필요한 시간을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 주전원에 의하여 그 여자코일이 여자되어, 주전원이 정상일 때 그 접점이 연결되는 a접점과, 주전원이 정전되었을 때 그 접점이 연결되는 b접점을 가진 주전원 릴레이;

   상기 주전원 릴레이의 b접점을 통하여 예비전원으로부터 공급되는 전원으로 그 여자코일이 여자되어, 주전원이 정전되었을 때 그 접점이 연결되는 a접점을 가진 예비 전원 릴레이;

   상기 주전원 릴레이의 a접점을 통하여 공급되는 전원으로 그 제어동작이 이루어지는 반도체 소자 전원절체수단; 그리고,

   상기 예비전원 릴레이의 a접점을 통하여 공급되는 전원으로 그 제어동작이 이루어지는 반도체 소자 전원절체수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원절체기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 소자 전원절체수단은,

   제어단자로부터 인가되는 전원으로 작동하는 발광다이오드;

   상기 발광다이오드로부터의 광을 수광하는 포토 트랜지스터; 그리고,

   상기 포트 트랜지스터의 출력으로 그 게이트가 트리거되는 다이리스터를 포함하는 구성되는 반도체 소자 계전기로서,

   상기 게이트가 트리거되면, 상기 다이리스터의 애노우드와 캐소우드를 통하여 전원절체가 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원절체기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주전원 릴레이와 예비전원 릴레이는 각각, 여자코일이 여자되고 소정시간후에 그 접점의 개폐가 이루어지는 시간지연형 릴레이로서;

   주전원이 정전되어 예비전원으로 절체하는 경우와 주전원의 공급이 재개되어 예비전원에서 주전원으로 절체되는 경우, 일정한 시간지연 후에 전원절체가 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원절체기.