KR200438765Y1 - 순간정전보상장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 순간정전보상장치에 관한 것으로, 입력되는 전원의 크기가 설정된 전원의 크기 이하 여부에 따라 백업전원 온/오프신호를 발생하는 전압 감지부; 입력되는 전원을 설정된 크기의 직류전원으로 변환하는 컨버터; 컨버터에서 변환된 직류전원을 충전하는 콘덴서; 콘덴서에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 변환된 교류전원의 출력을 백업전원 온/오프 신호에 따라 제어하는 인버터; 및 입력되는 전원의 설정된 크기로 전원으로 변환하여 컨버터에 제공하고, 인버터에서 제공되는 교류전원을 설정된 크기의 출력전원으로 변환하여 출력하는 트랜스포머를 포함함으로써, 순간 정전시에 부하에 일정하게 전원을 공급하고, 전해 콘덴서를 이용함으로써 유지보수 비용를 줄일 수 있다.

순간정전보상장치, 백업전원, 인버터, 전해 콘덴서

Description

순간정전보상장치{SAG PROTECTOR}

도 1은 본 고안에 따른 순간정전보상장치를 설명하기 위해 실시 구성을 보여주기 위한 블록 구성 예시도,

도 2는 본 고안에 따른 순간정전보상장치의 순간정전시에 입력전원에 대한 출력전원을 나타낸 파형 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 서킷 브레이커 11 : 바이패스 스위치

12 : 전압 감지부 13 : 트랜스포머

14 : 컨버터 15 : 인버터

16 : 콘덴서

본 고안은 순간정전보상장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 외부로부터 인가되는 교류 전원의 순간적인 전압저하 및 정전으로 인한 산업용 전기 기기의 손실을 방지하는 순간정전보상장치에 관한 것이다.

최근 산업현장에서 전력의 신뢰성은 일반적으로 매우 높지만, 이에 불구하고 순시전압강하 및 순간정전이 종종 발생하고 있는 것이 현실이다.

이러한 순간적인 불안정 상태는 전력 계통상의 단락사고, 낙뢰 및 대용량 부하의 스위칭 등으로 인하여 발생하게 된다.

대부분의 산업용 장치는 그 기계적 속성과 전기적 관성으로 인하여 이러한 순간정전을 견딜 수 있다.

그러나, 공장의 생산설비 자동 제어시스템을 구성하는 PLC(Programmable Logic Controller), 전자개폐기(Contator), 릴레이(Relay), 스타터(Starter), 마이크로콘트롤러(Microcontroller) 등은 수 사이클의 극히 짧은 순간에 발생하는 제어전원의 전압저하(Voltage Sag/Dip)에 의해 손실될 수 있다.

이는 생산설비의 가동을 정지시켜 막대한 경제적 피해를 야기하는 원인이 된다.

이러한 순간정전으로 인하여 산업체에서 운용중인 다양한 분야의 수많은 설비들이 일시에 정지되어 발생하는 손해들을 해결하기 위해서 순간정전보상장치가 고안되었다.

순간정전보상장치에는 대표적인 것으로 유피에스(UPS)가 있다. 그러나, 유피에스는 주변 전기제어기기들의 가동시 발생되는 돌입전류에 대하여 효과적이지 못하기 때문에 빈번하게 정지된다. 또한, 유피에스는 순간정전과 영구정전의 구별없이 과도한 시간 동안 부하에 제어 전원을 공급하여 2차적인 문제를 야기할 수 있다.

유피에스는 에너지 저장장치로 축전지를 사용한다. 축전지는 수명에 따라 성 능저하가 발생하므로 주기적인 점검을 필요로 한다. 이는 유피에스의 사용으로 인해서 과도한 유지비용이 들어서 경제적으로 손실을 발생한다.

따라서, 상기의 문제점들로 인해 종래에 실시하고 있는 순간정전보상장치는 그 효율성에 한계가 있어, 전체적으로 볼 때 안정성 및 경제성이 저하되는 동시에 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 항상 있는 것이다.

본 고안은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 고안은 외부로부터 인가되는 교류 전원의 순간적인 전압저하 및 정전으로 인한 산업용 전기 기기의 손실을 방지시키게 하고, 전원에 대한 2차 위험을 방지시킬 수 있어 전체적인 안정성을 향상시키게 하는 순간정전보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 순간 정전시에 부하에 일정하게 전원을 공급하고, 전해 콘덴서를 이용함으로써 유지보수 비용을 줄일 수 있고, 이에 따른 경제적인 손실을 최소화시켜 전제적인 효율성을 향상시켜 순간정전보상장치에 대한 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키게 하는 순간정전보상장치를 제공하는데 있다.

이하, 상기한 본 고안에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자, 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 고안에 따른 순간정전보상장치는 입력되는 전원의 크기가 설정된 전원의 크기 이하 여부에 따라 백업전원 온/오프신호를 발생하는 전압 감지부; 입력되는 전원을 설정된 크기의 직류전원으로 변환하는 컨버터; 컨버터에서 변환된 직류전원을 충전하는 콘덴서; 콘덴서에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 변환된 교류전원의 출력을 백업전원 온/오프 신호에 따라 제어하는 인버터; 및 입력되는 전원의 설정된 크기로 전원으로 변환하여 컨버터에 제공하고, 인버터에서 제공되는 교류전원을 설정된 크기의 출력전원으로 변환하여 출력하는 트랜스포머를 포함하여 이루어지는 것이다.

[실시예]

이하, 본 고안에 따른 순간정전보상장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

또한, 이해의 편의를 위하여 비록 다른 도면에 속하더라도 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하였음을 주의하여야 한다.

도 1은 본 고안에 따른 순간정전보상장치를 설명하기 위해 실시 구성을 보여주기 위한 블록 구성 예시도이다.

첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 순간정전보상장치는 서킷 브레이커(Ciruit Breaker)(10), 바이패스 스위치(11), 전압 감지부(12), 트랜스포머(13), 컨버터(14), 인버터(15) 및 콘덴서(16)를 포함한다.

서킷 브레이커(10)는 미리 설정된 크기 이상의 전원이 입력되면 순간정전보상장치의 구성을 보호하기 위해 입력 전원을 차단한다. 이때 서킷 브레이커는 퓨즈로 구성될 수 있다.

전압 감지부(12)는 입력 전원이 미리 설정된 백업전원(이하, '임계전압'이라 함) 이하인지 여부에 따라 백업전원 온/오프 신호를 발생하여 바이패스 스위치(11) 및 인버터(15)에 제공한다.

다시 말해서, 전압 감지부(12)는 입력 전원의 크기가 임계전압 이하이면 백업전원 온(ON) 신호[즉, 백업전원의 사용을 온(ON)으로 설정하는 신호]를 발생하여 바이패스 스위치(11) 및 인버터(15)에 제공한다.

반면, 전압 감지부(12)는 입력 전원의 크기가 임계전압 이상이면 백업전원 오프(OFF) 신호[즉, 백업전원의 사용을 오프(OFF)로 설정하는 신호]를 발생하여 바이패스 스위치(11) 및 인버터(15)에 제공한다.

바이패스 스위치(11)는 전압 감지부(12)로부터 제공되는 백업전원 온/오프 신호에 대응하여 순간정전보상장치에 연결된 장치(미도시; 이하 '외부 장치'라 함)에 대해 입력 전원의 공급 여부를 제어한다.

다시 말해서, 바이패스 스위치(11)는 전압 감지부(12)로부터 백업전원 오프 신호가 제공됨에 따라 스위칭 온 됨으로써 입력 전원이 외부 장치로 공급되도록 한다.

반면, 바이패스 스위치(11)는 전압 감지부(12)로부터 백업전원 온 신호가 제공됨에 따라 스위칭 오프됨으로써 입력 전원이 외부 장치로 공급되는 것을 차단한다. (즉, 입력 전원이 임계전압 이하이므로, 외부 장치에 대해 입력 전원이 공급되는 것을 차단하고, 백업전원을 공급하려는 것임.)

인버터(15)는 전압 감지부(12)에서 제공된 백업전원 온/오프 신호에 대응하여 직류전원[콘덴서(16)로부터 공급됨]을 교류전원으로 변환하고, 그 변환된 교류전원이 트랜스포머(13)로의 공급을 제어한다.

다시 말해서, 인버터(15)는 전압 감지부(12)로부터 백업전원 온 신호가 제공되면(즉, 입력 전원이 임계전압 이하이면), 콘덴서(16)로부터 직류전원을 공급받아 교류전원으로 변환하고, 그 변환된 교류전원을 트랜스포머(13)에 공급한다. 여기서 콘덴서(16)는 전해 콘덴서가 사용되는 것이 바람직하다.

반면, 인버터(15)는 전압 감지부(12)로부터 백업전원 오프 신호가 제공되면(즉, 입력 전원이 임계전압 이상이면) 콘덴서(16)로부터 공급되는 직류전원에서 변환된 교류전원을 트랜스포머(13)로 공급하는 동작을 수행하지 않는다.

트랜스포머(13)는 바이패스 스위치(11)를 통해 입력 전원을 미리 설정된 크기로 감압하여 컨버터(14)에 공급한다. [도시된 바와 같이 컨버터(14)로 공급된 감압 전원은 컨버터(14)에서 직류 전원으로 변환되고, 다시 콘덴서(16)로 제공되어 충전에 사용됨.]

한편, 트랜스포머(13)는 인버터(15)로부터 공급되는 교류전원을 미리 설정된 크기로 승압하여 외부 장치에 공급한다.

첨부도면 도 2는 본 고안에 따른 순간정전보상장치의 순간정전시에 입력전원에 대한 출력전원을 나타낸 파형 그래프이다.

2A는 순간정전시에 순간정전보상장치에 입력되는 전원을 나타낸 파형이고, 2B는 2A에 도시된 순간정전시에 입력되는 전원이 순간정전보상장치에서 통과됨으로써 출력되는 파형을 나타낸다.

마지막으로, 본 고안을 실시하고 있는 순간정전보상장치의 구성 및 실행에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 고안은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 외부로부터 인가되는 교류 전원의 순간적인 전압저하 및 정전으로 인한 산업용 전기 기기의 손실이 미연에 방지되는 효과와, 전원에 대한 2차 위험이 방지될 수 있어 안정성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 순간 정전시에 부하에 일정하게 전원을 공급하고, 전해 콘덴서를 이용함으로써 유지보수 비용이 줄어드는 효과와, 이에 따른 경제적인 손실이 최소화되는 효과로 인해 전제적인 효율성이 향상되어 순간정전보상장치에 대한 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외부로부터 입력되는 전원(교류)의 크기를 감지함으로써, 입력 전원의 크기가 미리 설정된 임계전압 이하이면 백업전원 온(ON) 신호를 발생시키고 입력 전원의 크기가 상기 임계전압 이상이면 백업전원 오프(OFF) 신호를 발생시키는 전압 감지부(12);

   전원 입력단과 전원 출력단을 스위칭 연결하는 스위치로서, 상기 전압 감지부로부터 상기 백업전원 온 신호를 제공받으면 스위칭 오프되고, 상기 전압 감지부로부터 상기 백업전원 오프 신호를 제공받으면 스위칭 온 되도록 동작하는 바이패스 스위치(11);

   상기 입력 전원을 제공받아 미리 설정된 크기로 감압 출력하여 제 1 변환경로를 형성하고, 제공되는 교류 전원을 미리 설정된 크기로 승압 출력하여 상기 전원출력단으로 제공하는 제 2 변환경로를 형성하는 트랜스포머(13);

   상기 트랜스포머에서 상기 제 1 변환경로를 통해 감압 출력된 교류 전원을 미리 설정된 크기의 직류 전원으로 변환하는 컨버터(14);

   상기 컨버터에서 직류 전원을 제공받아 충전하는 콘덴서(16); 및

   상기 콘덴서에서 공급되는 직류 전원을 미리 설정된 크기의 교류 전원으로 변환하여 상기 트랜스포머의 상기 제 2 변환경로의 교류 전원으로서 제공하는 인버터(15);

   를 포함하여 구성되는 순간정전보상장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 인버터는 변환된 교류전원의 출력을 상기 백업전원 온/오프 신호에 따라 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 순간정전보상장치.
3. 삭제

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