KR20010008689A - 무정전 전원절환 절체 개폐기 - Google Patents

무정전 전원절환 절체 개폐기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상용전원단자에 상용전원(26)을 공급하고 비상전원단자에 비상전원(24)을 공급하여 부하단자(25)에 전원을 공급하도록 가동접촉자(37a, 37b)를 작동시키는 무정전 전원절환 개폐기에 관한 것으로서, 상용전원(26)과 부하단자(25)사이에서 투입과 트립기능을 가진 조작기구와 비상전원(24)과 부하단자(25)사이에서 투입과 트립기능을 가진 조작기구, 이 두 기구를 하나의 조작기 내에서 대칭적으로 배치하여 항상 무정전으로 절환조작을 할 수 있도록 한 전원 절환기에 관한 것이다. 즉, 부하단자(25)에서 상용전원(26)을 사용하던 중 정전사고나 보수, 점검으로 인해 비상전원(24)을 사용해야 할 경우 상용전원(26)이 투입상태가 된 조작구조를 가진 상태에서 비상전원(24) 또한 부하단자(25)에 연결하여 양 전원 모두 부하단자(25)에 연결시킨 뒤 상용전원(26)과 부하단자(25)를 연결하는 가동접촉자(37a, 37b)를 트립하여 무정전 상태로 상용전원(26)에서 비상전원(24)으로 전원접속을 이동시킨다. 또한, 비상전원(24)에서 상용전원(26)으로의 전원접속이동도 같은 방식으로 진행하여 무정전 전원절환을 실현한다.

Description

무정전 전원절환 절체 개폐기{Closed Transition Transfer Switch Without Power Failure}
발명의 분야
본 발명은 상용전원과 비상전원의 서로 다른 두 전원을 무정전상태로 유지하면서 부하단자에 접속시키기 위한 무정전 전원절환 절체 개폐기(Closed Transition Transfer Switch Without Power Failure)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 2개의 전원을 절환하는 기능을 가진 것으로서 상용전원이 부하단자에 접속된 상태에서 비상전원도 부하단자에 중복 접속한 후 상용전원과 부하단자의 접속을 끊어 상용전원에서 비상전원으로의 절환을 가능케 하며 두 전원간의 절환 시에도 부하단자에서 항시 무정전 상태를 유지할 수 있는 무정전 전원절환 절체 개폐기에 관한 것이다.
발명의 배경
상용전원과 비상전원 또는 스타결선전원과 델타 결선전원 같은 2개의 서로 다른 전원을 택일적으로 부하단자에 접속하기 위한 전원절환 개폐기는 그 용량이나 용도에 따라 다양한 형태가 개발되어 사용되고 있다.
본 출원인은 종래의 전원절환 개폐기보다 더 개량된 고안을 개발하여 특허출원 제98-24896호(1998. 6. 29 출원) 및 특허출원 제98-24897호(1998. 6. 29 출원)로서 출원한 바 있다.
종래의 전원절환개폐기는 상용전원에서 비상전원으로 절환하는 경우의 절환순서는 상용전원이 부하단자에 접속된 상태에서 상용전원과 부하단자의 접속을 끊은 후 다시 비상전원을 부하단자에 접속하는 방식이고, 비상전원에서 상용전원으로 절환하는 경우에는 상기와 같은 방식의 역순으로 진행되었다. 이 방식은 절환의 시간이 아주 짧은 순시의 동작이지만 절환순서 상 상용전원과 비상전원이 모두 부하단자와의 접속을 끊는 순간이 있으므로 부하단자에서는 순간정전이 발생하게 된다. 이에 본 발명자는 종래의 전원절환 개폐기의 순간정전의 단점을 보완하고 미세한 순간정전에도 영향을 받는 부하단자를 보호하기 위해 항시 무정전 상태에서 전원절환을 할 수 있는 무정전 전원절환 절체 개폐기를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 상용전원과 비상전원 같은 2개의 다른 전원을 서로 절환하여 부하단자에 접속할 때 항시 무정전 상태를 유지할 수 있는 무정전 전원절환 절체 개폐기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 미세한 순간정전에도 쉽게 영향을 받는 부하단자를 보호할 수 있는 무정전 전원절환 절체 개폐기를 제공함에 있다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의해서 모두 달성될 수 있다.
제1도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기의 조작기구부의 단면도이다
제2도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기의 전체 형상의 평면도이다.
제3도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기가 투입시(ON) 상용전원과 부하측의 조작기구부의 단면도이다.
제4도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기의 트립시(OFF) 상용전원과 부하측의 조작기구부의 단면도이다.
제5도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기의 충전기구부의 단면도이다.
제6도는 본 발명에 따른 무정전 전원절환 절체 개폐기의 제어회로도이다.
*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*
8a: 상용전원측 투입코일 8b: 비상전원측 투입코일
9a: 상용전원측 로드(Rod) 9b: 비상전원측 로드(Rod)
11a: 상용전원측 가동철심 11b: 비상전원측 가동철심
10a: 상용전원측 압축스프링 10b: 비상전원측 압축스프링
12a: 상용전원측 조작레버 12b: 비상전원측 조작레버
13a: 상용전원측 조작축 13b: 비상전원측 조작축
14a: 상용전원측 연결부시 14b: 비상전원측 연결부시
15a: 상용전원측 트립용 가동철심 15b: 비상전원측 트립용 가동철심
16a: 상용전원측 래치(Latch) 16b: 비상전원측 래치
17a: 상용전원측 조작레버 17b: 비상전원측 조작레버
18a: 상용전원측 베어링 18b: 비상전원측 베어링
19a: 상용전원측 스토퍼 핀 19b: 비상전원측 스토퍼 핀
20a: 상용전원측 압축스프링 20b: 비상전원측 압축스프링
21a: 상용전원측 리미트 스위치 21b: 비상전원측 리미트 스위치
22a: 상용전원측 트립코일 22b: 비상전원측 트립코일
23a: 상용전원측 래치조작축 23b: 비상전원측 래치조작축
24: 비상전원(단자) 25: 부하단자 26: 상용전원(단자)
27: 베이스 28: 지지판 29, 30: 기구베이스
31a: 상용전원측 스위치 레버 31b: 비상전원측 스위치 레버
32a: 상용전원측 리미트 스위치 32b: 비상전원측 리미트 스위치
33a: 상용전원측 연결 레버 33b: 비상전원측 연결레버
34a: 상용전원측 소호실 34b: 비상전원측 소호실
35a: 상용전원측 차단부 주축 35b: 비상전원측 차단부 주축
36a: 상용전원측 고정철심 36b: 비상전원측 고정철심
37a: 상용전원측 가동접촉자 37b: 비상전원측 가동접촉자
본 발명의 무정전 전원절환 절체 개폐기는 투입코일(8a, 8b)의 여자에 의하여 코일내부로 이동하고 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)에 연장되어 연결된 가동철심(11a, 11b), 상기 가동철심(11a, 11b)에 연결되고 조작축(13a, 13b)에 일체로 형성되어 조작축(13a, 13b)을 중심으로 가동철심(11a, 11b)의 이동거리만큼 회전 운동하는 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b), 상기 조작축(13a, 13b)과 연결부시(14a, 14b)의 사각홀로서 연동되어 조작축(13a, 13b)과 같은 각도만큼 회전하는 차단부주축(35a, 35b), 상기 차단부주축(35a, 35b)에 연결되어 부하측단자(25)와 상용전원(26) 또는 부하측단자(25)와 비상전원(24)을 접촉(ON) 또는 절체(OFF) 시키는 가동접촉자(37a, 37b), 상기 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)의 단부에 연결되어 기구베이스판(29, 30)의 긴 홀을 따라 움직이며 가동접촉자(37a, 37b)의 움직임을 제어하는 스토퍼 핀(19a, 19b), 상기 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)의 단부에 연결된 스토퍼 핀(19a, 19b)을 중심으로 베어링(18a, 18b)이 조작축(13a, 13b)이 제어된 각도만큼 회전되었을 때 조작축(13a, 13b)이 반대로 회전하지 못하도록 막아주는 래치(16a, 16b), 트립코일(22a, 22b)의 여자에 의하여 코일내부로 이동하고 래치와 연동된 가동철심(15a, 15b) 및 상기 가동철심(11a, 11b, 15a, 15b)을 복귀시키기 위한 압축스프링(10a, 10b, 20a, 20b)으로 이루어진다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 조작기구부의 단면도를 나타내는 것으로서 상용전원(26)과 부하단자(25)의 투입 및 트립을 할 수 있도록 하는 조작기구부와, 비상전원(24)과 부하단자(25)의 투입 및 트립을 할 수 있도록 하는 조작기구부를 서로 대칭적으로 배치한 것이다. 도1은 상용전원(26)과 부하단자(25)가 트립된 상태이고, 비상전원(24)과 부하단자(25)가 투입된 상태를 나타내고 있다.
도2는 본 발명의 전체형상의 평면도로서 크게 충전기구부와 조작기구부로 구성되어 있다. 충전기구부는 가동접촉자(37a, 37b)에 의해 접속되는 상용단자(26), 비상단자(24) 및 부하단자(25), 접속시 발생하는 아크를 소호(消弧)하는 소호실(34a, 34b), 그리고 조작기구부의 투입과 트립조작을 연동시키는 차단부주축(35a, 35b)으로 구성되어 있다. 조작기구부는 가동철심(11a, 11b)의 투입을 위한 투입코일(8a, 8b), 트립용 가동철심(15a, 15b)의 트립을 위한 트립코일(22a, 22b) 및 투입과 트립동작을 하기 위해 연동적으로 연결된 다른 여러 가지 부품들로 구성되어 있다.
도3은 상용전원(26)과 부하단자(25)와의 투입시 조작기구부의 상태를 나타낸 단면도로서, 투입코일의 여자에 의하여 가동철심(11a, 11b)이 코일 내부로 이동한다. 이때 코일 내부의 압축스프링(10a, 10b)이 동시에 압축되어지고 가동철심(11a, 11b)의 이동에 의하여 조작축(13a, 13b)에 일체로 형성된 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)가 조작축(13a, 13b)을 중심으로 밀리면서 가동철심(11a, 11b)의 이동거리만큼 회전하고, 조작축(13a, 13b)과 연결부시(14a, 14b)의 사각홀로서 연동된 차단부주축(35a, 35b)이 조작축(13a, 13b)과 같은 각도만큼 동시에 회전하여 차단부주축(35a, 35b)에 연결된 가동접촉자(37a, 37b)로 하여금 부하측 단자(25)와 상용전원단자(26) 또는 부하측단자(25)와 비상전원단자(24)가 접촉하게 한다. 이때 조작레버(17a, 17b)의 단부에 연결된 스토퍼 핀(19a, 19b)이 기구 베이스판(29, 30)의 긴 홀을 따라 움직이다가 홀의 끝단에서 더 이상 움직이지 못함으로 인해 조작축(13a, 13b)의 회전이 멈추고, 연결부시(14a, 14b)로서 조작축(13a, 13b)과 연동된 차단부 주축(35a, 35b)의 움직임을 제어할 수 있다. 또한, 조작레버(17a, 17b)의 단부에 연결된 스토퍼 핀(19a, 19b)을 중심으로 회전하는 베어링(18a, 18b)이 조작축(13a, 13b)이 제어된 각도만큼 회전되었을 때 래치(16a, 16b)는 조작축(13a, 13b)이 반대로 회전하지 못하도록 막아준다. 이 상태를 투입상태라고 하며 상용전원(26) 혹은 비상전원(24)이 가동접촉자(37a, 37b)에 의해 부하단자(25)로 흐르는 상태이다.
도4는 상용전원(26)과 부하단자(25)와의 트립시 조작기구부의 상태를 나타낸 단면도로서 트립코일(22a, 22b)의 여자에 의해 가동철심(15a, 15b)이 코일 내부로 이동하고 가동철심(15a, 15b)의 이동에 의해 이와 연동된 래치(latch)축이 회전한다. 이때, 래치축과 일체로 형성된 래치가 투입조작때와 반대로 회전하면서 래치에 의해 멈추어 있는 조작축(13a, 13b)이 투입코일(8a, 8b)내부의 압축스프링(10a, 10b)의 탄성반발력에 의해 투입조작때와 반대로 회전하고 연결부시(14a, 14b)에 의해 연동된 차단부주축(35a, 35b)도 또한 투입 조작때와 반대로 회전한다. 이때, 가동 접촉자(37a, 37b)는 부하단자(25)와 상용전원(26) 혹은 부하단자(25)와 비상전원(24)과의 접속을 끊는다. 이 상태를 트립상태라 명칭한다.
도5는 충전기구부의 단면도로서 조작축(13a, 13b)과 연결부시(14a, 14b)의 사각홀로서 연동되어 조작축(13a, 13b)과 같은 각도만큼 회전하는 차단부주축(35a, 35b), 연결레버(33a, 33b), 접속시 발생하는 아크를 소호하는 소호실(34a, 34b) 및 차단부주축(35a, 35b)에 연결되어 부하측단자(25)와 상용전원(26) 또는 부하측단자(25)와 비상전원(24)을 접촉(ON) 또는 절체(OFF) 시키는 가동접촉자(37a, 37b) 들로 구성되어 있다.
도6은 본 발명의 제어회로도로서 이와 함께 무정전 전원절환 절체 개폐기의 동작을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명의 개폐기는 A전원의 투입 및 트립동작과 B전원의 투입 및 트립동작이 서로 별개로서, 연동되지 않고 각각 동작되는 특징이 있다.
B전원(24)이 투입될 때를 설명하자면, 도4의 조작구조에서 시작하게 된다. 우선 B전원(24)으로 조작전압이 인가되고 조작기 내부에 설치된 리미트 스위치(21b)를 통해 투입코일(8b)로 전원이 인가되어 투입코일(8b)이 여자 된다. 이때, 가동철심(11b)이 압축스프링(10b)을 압축시키며 코일 내부로 흡입된다. 가동철심(11b)에 고정된 로드(9b)가 조작레버(12b)를 밀면서 회전시키고, 조작레버(12b)와 같이 고정된 조작축(13b)과 조작레버(17b)도 같이 회전한다. 조작축(13b)을 중심으로 회전하는 조작레버(17b)의 끝단에 있는 베어링(18b)과 스토퍼 핀(19b)이 래치(16b)를 따라 움직이다가 스토퍼 핀(19b)이 기구베이스(30)에 있는 홈을 따라 움직이다가 홈의 끝단에서 멈춘다. 이와 동시에 트립용 가동철심(15b)은 압축스프링(20b)에 의해 위로 향하려는 힘이 작용하고, 이에 연동된 래치(16b)도 조작축(13b) 방향으로 회전하려는 힘이 작용한다. 조작레버(17b)가 회전하여 베어링(18b)이 래치(16b)에 올라타서 걸리게 되면 투입이 완료되고, 그때 래치(16b)가 리미트 스위치(21b)를 끊어서 B측으로 인가된 조작전원을 끊고 투입이 끝난다. 조작축(13b)이 회전할 때 스위치 레버(31b)도 같이 회전하여 끊어진 리미트 스위치(32b)를 다시 접촉시켜서 다음 트립 동작에 대한 준비를 한다. 도6의 회로도에서와 같이 B전원에 대한 투입전원은 B1으로 인가되어 B2로 흐른다. 투입이 완료된 상태는 도3에 나타나 있다.
B전원(24)이 트립될 때를 설명하면, 도3의 조작구조에서 시작하게 된다. 우선 도6에서 보는바와 같이 BT1을 통해 조작전원이 인가되어 BT2로 흐르게 되는데 그 전원은 트립코일(22b)로 인가되어 트립코일(22b)이 여자 된다. 이때 가동철심(15b)이 압축스프링(20b)을 압축시키며 트립코일(22b)내부로 흡입된다. 가동철심(15b)과 연동된 래치(16b)가 투입과 반대로 회전하면서 투입코일(8b)내부의 압축스프링(10b)의 탄성반발력에 의해 가동철심(11b)이 뒤로 후퇴하며, 이에 연동된 로드(9b)가 뒤로 후퇴하고 레버(12b, 17b, 31b)가 투입때와 반대로 회전한다. 이때 래치(16b)가 뒤로 회전하자마자 베어링(18b)은 밑으로 떨어지게 되고, 스토퍼 핀(19b)은 베어링(18b)과 같이 떨어지다가 기구베이스(30)의 홈 끝단에서 멈추고 트립조작이 끝난다. 이때 래치(16b)가 회전함으로서 리미트 스위치(21b)가 다시 접촉하여 다음 투입을 위한 준비를 하고 리미트 스위치(32b)가 다시 끊어져 트립전원을 끊으면서 트립상태가 완료된다.
A전원의 투입과 트립도 B전원과 같은 방식으로 진행되며 A전원의 투입, 트립 조작구조와 B전원의 투입, 트립 조작구조는 대칭적으로 배열되어 있다.
본 발명에 의한 무정전 전원절환 절체 개폐기는 부하단자에서 상용전원을 사용하던 중 정전 사고나 보수, 점검으로 인해 비상전원을 사용해야 할 경우 상용전원이 투입된 상태에서 비상전원도 또한 부하단자에 연결하여 양 전원 모두 부하단자에 연결시킨 뒤 상용전원과 부하단자를 연결하는 가동접촉자를 트립하여 상용전원에서 비상전원으로 전원접속을 이동시켜 무정전 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 미세한 순간정전에도 쉽게 영향을 받는 부하단자를 보호하여 안정적인 전원공급을 유지할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

  1. 상용전원단자에 상용전원(26)을 공급하고 비상전원단자에 비상전원(24)을 공급하여 부하단자(25)에 전원을 공급하도록 가동접촉자(37a, 37b)를 작동시키는 무정전 전원절환 개폐기에 있어서,
    투입코일(8a, 8b)의 여자에 의하여 코일내부로 이동하고 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)에 연장되어 연결된 가동철심(11a, 11b);
    상기 가동철심(11a, 11b)에 연결되고 조작축(13a, 13b)에 일체로 형성되어 조작축(13a, 13b)을 중심으로 가동철심(11a, 11b)의 이동거리만큼 회전운동하는 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b);
    상기 조작축(13a, 13b)과 연결부시(14a, 14b)의 사각홀로서 연동되어 조작축(13a, 13b)과 같은 각도만큼 회전하는 차단부주축(35a, 35b);
    상기 차단부주축(35a, 35b)에 연결되어 부하측단자(25)와 상용전원(26) 또는 부하측단자(25)와 비상전원(24)을 접촉(ON) 또는 절체(OFF) 시키는 가동접촉자(37a, 37b);
    상기 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)의 단부에 연결되어 기구베이스판(29, 30)의 긴 홀을 따라 움직이며 가동접촉자(37a, 37b)의 움직임을 제어하는 스토퍼 핀(19a, 19b);
    상기 조작레버(17a, 17b, 12a, 12b)의 단부에 연결된 스토퍼 핀(19a, 19b)을 중심으로 베어링(18a, 18b)이 조작축(13a, 13b)이 제어된 각도만큼 회전 되었을 때 조작축(13a, 13b)이 반대로 회전하지 못하도록 막아주는 래치(16a, 16b);
    트립코일(22a, 22b)의 여자에 의하여 코일내부로 이동하고 래치와 연동된 가동철심(15a, 15b); 및
    상기 가동철심(11a, 11b, 15a, 15b)을 복귀시키기 위한 압축스프링(10a, 10b, 20a, 20b);
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체 개폐기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상용전원(26)과 비상전원(24) 같은 2개의 서로 다른 전원을 절환하여 부하단자(25)에 접속할 때 항시 무정전상태를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체 개폐기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상용전원(26)과 부하단자(25), 그리고 비상전원(24)과 부하단자(25)사이에서 단독 및 복합적으로 투입, 트립조작을 할 수 있도록 조작기구부가 대칭적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체 개폐기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조작레버(17a, 17b)에 연장되어 연결된 가동철심(11a, 11b)이 투입시에는 투입코일(8a, 8b)의 여자에 의하여 코일내부로 이동하여 코일내부에 압축되고, 트립시에는 여자코일(22a, 22b)과 압축스프링(10a, 10b)에 의한 탄성반발력이 전달되어 밖으로 밀리는 복합조작방식을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체 개폐기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 래치(16a, 16b)가 투입시 베어링(18a, 18b)을 멈추고 이에 따라 조작기구의 동작을 멈추게 하여 충전기구부의 가동접촉자(37a, 37b)의 접촉상태를 유지시키고 트립시 베어링(18a, 18b)을 해방시켜서 가동접촉자(37a, 37b)가 상용전원(26)과 부하단자(25) 또는 비상전원(24)과 부하단자(25)와의 접속을 끊어주어 절체상태를 유지시키는 매개역할을 하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원절환 절체 개폐기.
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