KR200379342Y1 - 전력용 스위칭 반도체 소자를 적용한 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기 - Google Patents

전력용 스위칭 반도체 소자를 적용한 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기 Download PDF

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KR200379342Y1
KR200379342Y1 KR20-2004-0029976U KR20040029976U KR200379342Y1 KR 200379342 Y1 KR200379342 Y1 KR 200379342Y1 KR 20040029976 U KR20040029976 U KR 20040029976U KR 200379342 Y1 KR200379342 Y1 KR 200379342Y1
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Abstract

본 고안은 종래의 전자기 개폐기(Electromagnetic Switches)(10)와 전자기 자동 절체기(Electromagnetic Automatic Transfer Switches)(20)의 전자석 구동 원리에 의한 기계적 접촉(Mechanical Contact)/분리(Separation) 상호 작용에 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)을 적용하여 전력품질, 제품수명과 신뢰성을 향상시킨 전자 개폐기(Electronic Switches)(30)와 무순단 전자 자동 절체기(Uninterruptible Electronic Automatic Transfer Switch)(40)에 관한것으로서, 제어부(60)의 개.폐신호에 의한 전력용 스위칭 반도체의 개.폐동작으로 아크발생의 근본적 요인을 제거하여 전력계통의 전력품질개선(서지전압발생억제)과 제품의 수명/신뢰성을 향상시키고, 또한 미세한 개.폐신호전류와 스위칭 반도체 유지전류로 제품의 소비전력을 줄일수있고, 개폐기와 절체기에서 발생하는 진동소음을 완전 제거하였으며, 특히 무순단 자동절체기는 부하측 전원공급의 중단 없이(무순단) 신속하고 신뢰성 있는 전원의 절체/절환을 실현하고, 과부하 및 전력계통사고(과전류, 단락 및 지락)시 자체 제어에 의한 사고전류의 안전한 차단이 가능하므로 안전성 확보와 화재 발생을 방지하며, 제품의 정상/고장 상태표시 및 알림 기능으로 사용 및 감시의 편리성을 기하는데 그목적이 있다.

Description

전력용 스위칭 반도체 소자를 적용한 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기{Electronic Switches and Uninterruptible Electronic Automatic Transfer Switches with Power Switching Semiconductor}
본 고안은 전력계통에 사용되는 개폐기(Switches)와 절체기(Trasfer Switches)에 관한것으로서, 구체적으로는 종래의 전자기 개폐기(Electromagnetic Switches)(10)와 전자기 자동 절체기(Electromagnetic Automatic Transfer Switches)(20)의 전자석 구동 원리에 의한 기계적 접촉(Mechanical Contact)/분리(Separation) 상호 작용에 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)을 적용하여 전력품질, 제품수명과 신뢰성을 향상시킨 전자 개폐기(Electronic Switches)(30)와 무순단 전자 자동 절체기(Uninterruptible Electronic Automatic Transfer Switch)(40)에 관한 것이다.
일반적으로 전자기 개폐기(10)와 전자기 자동 절체기(20)는 입력단(①-③:주전원입력 및 한전전원입력, ②-③:비상전원입력)에 입력 전원(주전원 및 한전전원,비상전원)이 인가되면 고정 철심(13:주전원용 및 한전전원용, 23:비상전원용)에 일정 방향으로 감겨진 코일(14:주전원용 및 한전전원용, 24:비상전원용)에 전원(주전원 및 한전전원, 비상전원)이 공급되어 고정 철심(13:주전원용 및 한전전원용, 23:비상전원용)이 전자석화되면 가동 철심(12:주전원용 및 한전전원용, 22:비상전원용)이 전자석화된 고정 철심(13:주전원용 및 한전전원용, 23:비상전원용)쪽으로 이동하므로서 접촉되어 가동 철심(12:주전원용 및 한전전원용, 22:비상전원용)과 일체로 구성된 접촉자(11:주전원용 및 한전전원용, 21:비상전원용)가 입.출력접촉단자(⑤와⑥,⑦과⑧)을 각각 연결하므로서 입력(주전원 및 한전전원, 비상전원)과 출력(공통)을 통전시키는 장치로서 특히 자동 절체기는 한전전원의 정전 발생시 비상전원으로 자동 절체하여 부하단에 지속적인 전원을 공급하며 한전전원의 복전시 한전전원측으로 재절체시키는 장치이다.
도면은 설명과 이해를 돕기위하여 각각 기본 구동 원리와 구조가 동일한 개폐기와 절체기를 함께 도시하였다.
이하, 종래 기술에 따른 전자기 개폐기(10)와 전자기 자동 절체기(20)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 종래 기술에 따른 전자기 개폐기(10)와 전자기 자동 절체기(20)의 회로도이다. 먼저 종래 기술의 전자기 개폐기(10)는 입력단(①-③,주전원입력), 입.출력접촉단자(⑤,⑥,주전원입.출력), 접촉자(11:주전원용), 가동 철심(12:주전원용), 고정 철심(13:주전원용), 고정 철심 코일(14:주전원용)과 출력단(④-③)으로 구성되며, 구체적으로 설명하면, 주전원 입력단자(①,주전원입력)는 입력접촉단자(⑤)와 연결되고, 고정철심 코일(14:주전원용)은 고정철심(13:주전원용)에 일정방향으로 감겨져 고정철심(13:주전원용)과 일체(전자석)를 이루어 고정철심 코일(14:주전원용)일단이 주전원 입력단자(①,주전원입력)와 연결되고 고정철심 코일(14:주전원용)타단은 공통 입.출력 단자(③)와 연결되어 입력전원(주전원입력) 인가시 고정철심 코일(14:주전원용) 구동 전원을 공급하며, 출력접촉단자(⑥)는 출력단자(④,주전원출력)와 연결되고, 접촉자(11:주전원용)은 가동철심(12:주전원용)의 상부에 일체로 위치하여 구성된다. 이와 같이 구성된 종래 기술의 전자기 개폐기(10)은 고정철심 코일(14:주전원용)의 입력전원(주전원) 인가 유.무에 따라 가동철심(12:주전원용)의 고정철심(13:주전원용)과 접촉/분리되는 것으로 인하여 가동철심(12:주전원용)과 일체로 구성되어 연동되는 접촉자(11:주전원용)의 입.출력접촉단자(⑤,⑥)와 접촉/분리 결과에 의하여 입력측(주전원입력)을 출력측(주전원출력)으로 연결/전달하는 전자기 개폐기(10)의 ON/OFF 작동이 이루어 진다.
하지만, 이와 같은 종래 기술의 전자기 개폐기(10)는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 고정철심(13)과 가동철심(12)의 습도에 의한 산화 현상으로 녹이 발생하여 고정철심(13)과 가동철심(12)의 접촉 불량으로 접촉자(11)와 입.출력접촉단자(⑤,⑥)의 접촉 불량에 의한 접촉저항 증가로 용융/융착되어 전자기 개폐기(10)가 고장/불량이 발생하는 문제점과,
둘째,고정철심코일(14)의 입력전원 인가에 의한 진동및 소음이 발생하는 문제점과,
셋째, 전압의 위상이 0o에서 개폐동작이 이루어지지 않아 높은 에너지의 아크(ARC) 발생으로 접촉자(11)과 입.출력접촉단자(⑤,⑥)의 수명단축 및 불량 발생과 출력 전원의 품질를 저하시키는 문제점(서지전압발생)과,(부하장비 절연파괴 및 정밀장비 오동작 원인)
넷째, 정격 전압(80 ∼ 110%)의 범위를 벗어난 입력 전압 인가시 고정철심 코일(14)의 절연 열화 촉진과 기계적 개.폐 내구성을 저하시키는 문제점과,
다섯째, 전자기 개폐기의 동작 유지를 위하여 고정철심 코일(14)에 전원이 계속 투입되므로 전력 손실이 발생하는 문제점과,(예, 70A용 전자기 개폐기의 경우 5W 유지 전력 소비 발생)
여섯째, 전자기 개폐기의 동작 시간( 고정철심 코일 '온' → 주접점 '온')이 10ms ∼ 90ms로 응답 속도가 지연되는 문제점과,
일곱째, 과부하시 전자기 개폐기에서의 화재가 발생하는 문제점과,
여덟째, 전자기 개폐기의 고장 발생시 제품 전체를 교환해야하는 문제점과,
아홉째, 전자기 개폐기 설치 환경의 제한을 받는 문제점과,(예,실장각도,표고,충격,진동등)
열째, 기구적 구성 요소의 기계적 작동때문에 장치 수명이 존재하는 문제점이있다.
다음, 종래 기술의 전자기 자동 절체기(20)은 2개의 입력단(①-③:한전전원입력, ②-③:비상전원입력), 입.출력접촉단자(⑤-⑥:한전전원 입.출력,⑦-⑧:비상전원 입.출력 ), 접촉자(11:한전전원용,21:비상전원용), 가동 철심(12:한전전원용,22:비상전원용), 고정 철심(13:한전전원용,23:비상전원용), 고정 철심 코일(14:한전전원용,24:비상전원용)과 공통출력단(④-③)으로 구성된것과 같이 주전원 입력과 출력에 관계한 상기 전자기 개폐기(10)의 구성에 합하여 비상전원에 관계 구성된 입력단(②-③:비상전원입력), 입.출력접촉단자(⑦-⑧:비상전원입.출력 ), 접촉자(21:비상전원용), 가동 철심(22:비상전원용), 고정 철심(23:비상전원용), 고정 철심 코일(24:비상전원용)이 추가 구성된것을 특징으로하여, 한전전원 정전 발생시 비상전원으로 자동 절체하여 부하단에 지속적인 전원을 공급하며 한전전원의 복전시 한전전원측으로 재절체시키는 장치이다. 구체적으로 설명하면, 한전전원 입력단자(①,한전전원입력)는 입력접촉단자(⑤)와 연결되고, 고정철심 코일(14:한전전원용)은 고정철심(13:한전전원용)에 일정방향으로 감겨져 고정철심(13:한전전원용)과 일체(전자석)를 이루어 고정철심 코일(14:한전전원용)일단이 한전전원 입력단자(①,한전전원입력)와 연결되고 고정철심 코일(14:한전전원용)타단은 공통 입.출력 단자(③)와 연결되어 입력전원(한전전원입력) 인가시 고정철심 코일(14:한전전원용) 구동 전원을 공급하며, 출력접촉단자(⑥)는 출력단자(④,한전/비상전원출력)와 연결되고, 접촉자(11:한전전원용)은 가동철심(12:한전전원용)의 상부에 일체로 위치하여 구성되어 고정철심 코일(14:한전전원용)의 입력전원(한전전원) 인가 유.무에 따라 가동철심(12:한전전원용)의 고정철심(13:한전전원용)과 접촉/분리되는 것으로 인하여 가동철심(12:한전전원용)과 일체로 구성되어 연동되는 접촉자(11:한전전원용)의 입.출력접촉단자(⑤,⑥)와 접촉/분리 결과에 의하여 입력측(한전전원입력)을 출력측(한전전원출력)으로 연결/전달하는 전자기 자동 절체기(20)의 한전전원 구성부의 ON/OFF 동작이 이루어지며, 또한 전자기 자동 절체기의 비상전원 구성부는 비상전원 입력단자(②,비상전원입력)가 입력접촉단자(⑦)과 연결되고, 고정철심 코일(24:비상전원용)은 고정철심(23:비상전원용)에 일정방향으로 감겨져 고정철심(23:비상전원용)과 일체(전자석)를 이루어 고정철심 코일(24:비상전원용)일단이 비상전원 입력단자(②,비상전원입력)와 연결되고 고정철심 코일(24:비상전원용)타단은 공통 입.출력 단자(③)와 연결되어 입력전원(비상전원입력) 인가시 고정철심 코일(24:비상전원용) 구동 전원을 공급하며, 출력접촉단자(⑧)는 한전전원 구성부의 출력접촉단자(⑥)와 출력단자(④,한전/비상전원출력)과 공통연결되고, 접촉자(21:비상전원용)은 가동철심(22:비상전원용)의 상부에 일체로 위치하여 구성되어 고정철심 코일(24:비상전원용)의 입력전원(비상전원) 인가 유.무에 따라 가동철심(22:비상전원용)의 고정철심(23:비상전원용)과 접촉/분리되는 것으로 인하여 가동철심(22:비상전원용)과 일체로 구성되어 연동되는 접촉자(21)와 입.출력접촉단자(⑦,⑧)의 접촉/분리 결과에 의하여 입력측(비상전원입력)을 출력측(비상전원출력)으로 연결/전달하는 전자기 자동 절체기(20)의 비상전원 구성부의 ON/OFF 작동이 이루어 진다. 상기 구성의 전자기 자동 절체기(20)는 한전전원의 정전시 한전전원 구성부 접촉자(11:한전전원용)의 입.출력접촉단자(⑤,⑥)과 분리 결과후에 비상전원 구성부 접촉자(21)의 입.출력접촉단자(⑦,⑧)와 접촉 결과에 의하여 출력단자(④,한전/비상전원출력)로 한전전원에서 비상전원으로 자동 절체하므로서 부하단에 비상전원을 공급하며, 한전전원의 복전시 비상전원 구성부 접촉자(21)의 입.출력접촉단자(⑦,⑧)와 분리 결과후에 한전전원 구성부 접촉자(11:한전전원용)의 입.출력접촉단자(⑤,⑥)과 접촉 결과에 의하여 출력단자(④,한전/비상전원출력)로 비상전원에서 한전전원으로 자동 절체하여 부하단에 한전전원을 복전시키는 장치이다.
하지만, 종래 기술의 전자기 자동 절체기는 상기 종래 기술의 전자기 개폐기의 문제점에 다음의 문제점이 더하여 진다.
첫째, 한전전원의 정전시 비상전원으로의 절체 시간이 20ms ∼ 90ms 소요되므로 부하단의 전원공급시 순간 정전이 발생하여 부하장비의 동작 정지와 같은 신뢰성있는 전원을 공급할수없는 문제점있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전자 개폐기와 무순단 전
자 자동 절체기에 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)와 전력용 스위칭 반도체 (SCR,TRIAC등) 및 장치(전자 개폐기 및 무순단 전자 자동 절체기)의 제어를 위한 제어부(60)를 구성하여 제어부(60)의 동작/정지신호에 의한 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)의 전압위상 0o에서의 도통/차단동작으로 아크발생의 근본적 요인을 제거하여 전력계통의 전력품질개선과 제품의 신뢰성/수명을 향상시키고, 특히 동작시간(10ms ∼ 90ms → 2us ∼ 5us)의 2만분의1로의 단축과 절체시간( 20ms ∼ 90ms → 0.5ms)의 2백분의1로의 단축시키므로서 전원공급의 중단 없이(무순단) 신속하고 신뢰성 있는 전원의 절체/절환을 실현하며, 유지전력 감소실현(예,70A용 전자기개폐기: 5W → 70A용 전자개폐기:50mW)으로 전력 절감의 효과와, 고장발생시 고장 부분교체가 가능하므로 유지보수 편리 및 경비 절감과, 전력계통사고(과전류, 단락 및 지락)시 자체 제어에 의한 사고전류의 안전한 차단이 가능하므로 안전성 확보와 화재 발생을 방지하며, 제품의 정상/고장 상태표시 및 알림 기능으로 사용 및 감시의 편리성을 기하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 전자 개폐기(30)와 무순단 전자 자동 절체기(40)는 입력단(①-③:주전원입력 및 한전전원입력, ②-③:비상전원입력), 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)를 적용한 스위칭부(50)(A1:주전원용 및 한전전원용, A2:비상전원용), 입력전압 검출을 위한 제어부(60)의 입력전압검출단(⑪:주전원입력검출 및 한전전원입력검출, ⑫:비상전원입력검출), 제어부(60)의 출력전압 검출단(⑬), 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭), 출력전류 검출을 위한 변류기(CT) 및 제어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩), 스위칭부의 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)(50) 및 장치(전자 개폐기 및 무순단 전자 자동 절체기)(30)(40)의 동작제어와 장치의 동작/고장상태 표시기능, 경고/고장 알림기능, 보호기능을 위한 제어부(60), 그리고 출력단(④-③)을 포함하는 것을 특징으로한다.
도2는 본 고안의 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기의 스위칭부에 전력용 스위칭 반도체인 트라이악(TRIAC)을 적용한 회로도이며, 도3은 본 고안의 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기의 스위칭부에 전력용 스위칭 반도체인 역병렬 구성 사이리스터 모듈(SCR MODULE)을 적용한 회로도이고, 모든 구성 및 동작 원리는 동일하다. 설명과 이해를 돕기위하여 스위칭부에 전력용 스위칭 반도체인 트라이악(TRIAC)을 적용한 도2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 먼저 본 고안의 전자 개폐기는 주전원 입력단자(①,주전원입력)가 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)와 연결되고, 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 타단(T1)은 출력단자(④,주전원출력)과 연결되며, 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 주전원 동작/정지신호 입력단자(G1)는 제어부(60)의 주전원 동작/정지신호 출력단자(GO1)과 연결되어 제어부(60)의 동작/정지(ON/OFF)신호의 유.무에 따라 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통/차단에 의하여 입력측(주전원입력)을 출력측(주전원출력)으로 연결/단절시키는 전자 개폐기(30)의 ON/OFF 작동이 이루어지며,
제어부(60)의 주전원 입력전압 검출단(⑪)은 주전원 입력단자(①,주전원입력)과 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)와 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 주전원 입력 상태를 검출하고 제어부(60)의 출력전압 검출단(⑬)은 출력단자(④,주전원출력)과 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 타단(T1)과 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 주전원 출력 상태를 검출하여 주전원의 입.출력이 정상 상태일 경우 제어부(60)의 주전원 정상동작 표시 LED(OA1)에 점등하고 고장 상태일 경우 주전원 고장상태 표시 LED(XA1)에 점등과 동시에 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 고장음을 발생시키며, 출력전류 검출을 위한 변류기(CT)는 제어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩)과 연결되어 출력전류를 검출하고 과부하시 제어부(60)의 과부하 경고표시LED(OVER LOAD,'OL')와 사용자에게 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 경고음을 발생시키며 동시에 정지신호(OFF)를 제어부(60)의 주전원 동작/정지신호 출력단자(GO1)와 연결된 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 주전원 동작/정지신호 입력단자(G1)에 인가하여 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 차단에 의하여 입력측(주전원입력)을 출력측(주전원출력)과 단절시키므로서 장치(전자개폐기)와 부하장비를 보호하며 화재를 방지할수있다. 또한 주전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 주전원 동작/정지신호 입력단자(G1)에 제어부(60)의 동작/정지신호의 인가에 의하여 주전원용 스위칭부 트라이
악(A1)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통/차단시 주전원의 전압 위상이 0o(ZERO-CROSSING)에서 제어부(60)의 동작/정지신호가 인가되도록하므로서 고에너지의 아크(ARC)발생을 제거하여 부하장비로의 전원품질을 개선하고 부하 정밀장비의 동작을 보증하며 소손(절연파괴)을 방지할수 있다.
다음, 본 고안의 무순단 전자 자동 절체기는 2개의 입력단(①-③:한전전원입력,②-③:비상전원입력), 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)를 적용한 스위칭부(50)(A1:한전전원용,A2:비상전원용), 입력전압 검출을 위한 제어부(60)의 입력전압검출단(⑪:한전전원입력검출,⑫:비상전원입력검출), 제어부(60)의 출력전압 검출단(⑬), 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭), 출력전류 검출을 위한 변류기(CT) 및 제어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩), 스위칭부의 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)(50) 및 장치(전자 개폐기 및 무순단 전자 자동 절체기)(30)(40)의 동작제어와 장치의 동작/고장상태 표시기능, 경고/고장 알림기능, 보호기능을 위한 제어부(60), 그리고 출력단(④-③)으로 구성된것과 같이 주전원 입력과 출력에 관계한 상기 전자 개폐기(30)의 구성에 합하여 비상전원에 관계 구성된 입력단(②-③:비상전원입력), 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)를 적용한 스위칭부(50)(A2:비상전원용), 비상전원 입력전압 검출을 위한 제어부(60)의 입력전압검출단(⑫:비상전원입력검출), 제어부(60)의 비상전원 정상/고장 상태 표시 LED(OA2,XA2)와 비상전원 동작/정지신호 출력단자(GO2)가 추가 구성된것을 특징으로하여, 한전전원 정전 발생시 비상전원으로 전원공급의 중단없이(무순단) 자동 절체하므로서 부하단에
신뢰성있는 전원을 공급하는 장치이다. 구체적으로 설명하면, 한전전원 입력단자(①,한전전원입력)은 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)와 연결되고, 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 타단(T1)은 출력단자(④,한전/비상 전원출력)과 연결되며, 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 한전전원 동작/정지신호 입력단자(G1)는 제어부(60)의 한전전원 동작/정지신호 출력단자(GO1)과 연결되어 제어부(60)의 동작/정지(ON/OFF)신호의 유.무에 따라 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통/차단에 의하여 입력측(한전전원입력)을 출력측(한전전원출력)으로 연결/단절시키는 무순단 전자 자동 절체기(40)의 한전전원 구성부의 ON/OFF 동작이 이루어지며, 제어부(60)의 한전전원 입력전압 검출단(⑪)은 한전전원 입력단자(①,한전전원입력)과 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)와 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 한전전원 입력 상태를 검출하고 제어부(60)의 출력전압 검출단(⑬)은 출력단자(④,한전/비상 전원출력)과 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 타단(T1)과 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 한전전원 출력 상태를 검출하여 한전전원의 입.출력이 정상 상태일 경우 제어부(60)의 한전전원 정상동작 표시 LED(OA1)에 점등하고 고장 상태일 경우 한전전원 고장상태 표시 LED(XA1)에 점등과 동시에 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 고장음을 발생시키며, 출력전류 검출을 위한 변류기(CT)는 제
어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩)과 연결되어 출력전류를 검출하고 과부하시 제어부(60)의 과부하 경고표시LED(OVER LOAD,'OL')와 사용자에게 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 경고음을 발생시키며 동시에 정지신호(OFF)를 제어부(60)의 한전전원 동작/정지신호 출력단자(GO1)와 연결된 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 한전전원 동작/정지신호 입력단자(G1)에 인가하여 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 차단에 의하여 입력측(한전전원입력)을 출력측(한전전원출력)과 단절시키므로서 장치(무순단 전자 자동 절체기)와 부하장비를 보호하고 화재를 방지하며,
또한, 무순단 전자 자동 절체기(40) 비상전원 구성부는 비상전원 입력단자(②,비상전원입력)가 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)와 연결되고, 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 타단(T1)은 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 타단(T1)과 출력단자(④,주/비상 전원출력)와 공통연결되며, 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 비상전원 동작/정지신호 입력단자(G2)는 제어부(60)의 비상전원 동작/정지신호 출력단자(GO2)과 연결되어 제어부(60)의 동작/정지(ON/OFF)신호의 유.무에 따라 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통/차단에 의하여 입력측(비상전원입력)을 출력측(비상전원출력)으로 연결/단절시키는 무순단 전자 자동 절체기의 비상전원 ON/OFF 동작이 이루어지며, 제어부(60)의 비상전원 입력전압 검출단(⑫)은 비상전원 입력단자(②,비상전원입력)과 비상전원용 스위칭
부 트라이악(A2)의 일단(T2)와 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 비상전원 입력 상태를 검출하고 제어부(60)의 출력전압 검출단(⑬)은 출력단자(④,한전/비상전원출력)과 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 타단(T1)과 공통연결되어 공통 입.출력 단자(③)와 연결된 제어부(60)의 입.출력전압 검출 공통단(⑭)과 함께 비상전원 출력 상태를 검출하여 비상전원의 입.출력이 정상 상태일 경우 제어부(60)의 비상전원 정상동작 표시 LED(OA2)에 점등하고 고장 상태일 경우 비상전원 고장상태 표시 LED(XA2)에 점등과 동시에 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 고장음을 발생시키며, 출력전류 검출을 위한 변류기(CT)는 제어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩)과 연결되어 출력전류를 검출하고 과부하시 제어부(60)의 과부하 경고표시LED(OVER LOAD,'OL')와 사용자에게 경고/고장알림(BUZZER,'BZ')에 경고음을 발생시키며 동시에 정지신호(OFF)를 제어부(60)의 비상전원 동작/정지신호 출력단자(GO2)와 연결된 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 비상전원 동작/정지신호 입력단자(G2)에 인가하여 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 차단에 의하여 입력측(비상전원입력)을 출력측(비상전원출력)과 단절시키므로서 장치(무순단 전자 자동 절체기)와 부하장비를 보호하며 화재를 방지할수있다.
상기 구성의 무순단 전자 자동 절체기(40)은 한전전원의 정전시 동시에(무순단) 비상전원 구성부 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 비상전원 동작/정지신호 입력
단자(G2)에 제어부(60)의 동작신호를 인가하여 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통 결과에 의하여 출력단자(④,한전/비상전원출력)로 한전전원에서 비상전원으로 무순단 자동 절체하므로서 부하단에 비상전원을 중단없이 공급하며, 한전전원의 복전시 비상전원 구성부 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 비상전원 동작/정지신호 입력단자(G2)에 제어부(60)의 정지신호를 인가하여 비상전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 차단 결과와 동시에 한전전원 구성부 한전전원용 스위칭부 트라이악(A1)의 한전전원 동작/정지신호 입력단자(G1)에 제어부(60)의 동작신호를 인가하여 한전전원용 스위칭부 트라이악(A2)의 일단(T2)과 타단(T1)이 반도체적 도통 결과에 의하여 출력단자(④,한전/비상전원출력)로 비상전원에서 한전전원으로 무순단 자동 절체하므로서 부하단에 복전된 한전전원을 중단없이 공급한다.
또한 한전전원과 비상전원의 자동 절체시 동기화된 한전전원과 비상전원의 전압위상이 0o(ZERO-CROSSING)에서 제어부(60)의 동작/정지신호가 인가되도록하므로서 순간정전없는 전원공급으로 전원공급의 신뢰성을 향상시키고, 높은 에너지의 아크(ARC)발생을 제거하여 부하장비로의 전원품질을 개선하고 부하 정밀장비의 동작을 보증하며 소손(절연파괴)을 방지할수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 고안의 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기는 스위칭부(50)에 전력용 스위칭 반도체(SCR,TRIAC등)을 적용하여 제품의 수명을 보장하고, 동작시간과 절체시간을 단축시키므로서 순간정전없는 항시 전원공급실현(한전전원 및 비상전원)과 전압위상 0o에서의 도통/차단동작으로 아크발생의 근본적 요인을 제거하여 전력계통의 전력품질개선과 제품의 신뢰성/수명을 향상시키고, 유지전력 감소실현(예,70A용 전자기개폐기: 5W → 70A용 전자개폐기:50mW)으로 전력 절감의 효과와, 고장발생시 고장 부분교체가 가능하므로 유지보수 편리 및 경비 절감 효과가 있으며, 출력전류 검출을 위한 변류기(CT)와 제어부(60)의 출력전류 검출단(⑨,⑩)의 적용으로 과부하 및 전력계통사고(과전류, 단락및 지락)시 자체 제어에 의한 사고전류의 안전한 차단이 가능하므로 안전성 확보와 화재 발생을 방지하며, 제어부의 동작/고장상태 표시기능, 경고/고장 알림기능, 보호기능에 의한 사용 및 관리의 편리성을 가저올 수 있다.
도1은 종래 기술에 따른 전자기 개폐기와 전자기 자동 절체기 회로도
도2는 본 고안에 따른 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기의 트라이악
적용 회로도
도3은 본 고안에 따른 전자 개폐기와 무순단 전자 자동 절체기의 역병렬
구성 사이리스터 모듈 적용 회로도
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
10:전자기 개폐기, 20:전자기 자동 절체기, 30:전자 개폐기,
40:무순단 전자 자동 절체기, 50:스위칭부(SCR,TRIAC등),
60:제어부(60), INA1:주전원,한전전원 INA2:비상전원

Claims (2)

  1. 주 전원이 인가되는 입력단과;
    상기 주 전원을 출력하는 출력단;
    상기 입력단과 출력단 간을 도통 또는 차단시키는 전력용 스위칭 반도체를 적용한 개폐 스위칭부;
    상기 출력단에서 검출된 전류로부터 상기 스위칭부의 도통 또는 차단을 제어하는 개폐 제어부; 및,
    상기 개폐 제어부의 제어 상태를 표시하는 표시부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 개폐기.
  2. 주 전원이 인가되는 입력단과, 상기 주 전원을 출력하는 출력단, 상기 입력단과 출력단 간을 도통 또는 차단시키는 전력용 스위칭 반도체를 적용한 개폐 스위칭부, 상기 출력단에서 검출된 전류로부터 상기 스위칭부의 도통 또는 차단을 제어하는 개폐 제어부 및, 상기 개폐 제어부의 제어 상태를 표시하는 표시부로 이루어지는 전자 개폐기와;
    상기 전자 개폐기의 주 전원과 별도로 인가되는 비상 전원 입력단과 상기 출력단 간을 도통 또는 차단시키는 전력용 스위칭 반도체를 적용한 비상 절체 스위칭부; 및,
    상기 전자 개폐기의 입력단에서 검출된 전압으로부터 상기 비상 절체 스위칭부의 도통 또는 차단을 제어하는 비상 절체 제어부;를 포함하고,
    상기 전자 개페기의 입력단에서 전압이 검출되지 않은 경우에만 상기 비상 절체 제어부에서 상기 비상 절체 스위칭부가 도통되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무순단 전자 자동 절체기.
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