KR20090084111A

KR20090084111A - 자동전환 스위치

Info

Publication number: KR20090084111A
Application number: KR1020080010096A
Authority: KR
Inventors: 성일휴
Original assignee: 성일휴
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-05

Abstract

본 발명은 상전이 정전되었을 때 발전으로 즉시 전환시켜주고 또한 상전이 복귀되면 발전에서 상전으로 즉시 전환 시켜주는 자동전환 스위치에 있어서, 상전 또는 발전과 접속되면서 원형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 가동자와; 상전 또는 발전과 접속되면서 장방형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 중성가동자와; 상기 가동자의 중성가동자의 고정축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자가 상하로 회전될 때 중심축이 되는 고정축과; 상기 가동자의 회전축공과 중성가동자의 회전축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자와 중성가동자를 고정축을 중심으로 상하로 일정거리 회전시키는 회전축과; 상기 가동자와 중성가동자의 일측에 일정거리 이격되어 설치되어 있고, 가동자와 중성가동자의 회전으로 단락될 때 상전이나 발전으로 전환되는 입력동판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동전환 스위치를 제공한다.

자동전환 스위치, 중성가동자, 상가동자, 입력동판, 과전압, 부족전압

Description

자동전환 스위치{Automatic changing switch}

본 발명은 자동전환스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용전원에서 비상전원으로 전력변환시 중성선 접점의 미세한 투입오차에 의해 부하에 과전압 및 부족전압의 영향으로부터 고장이나 오작동을 방지할 수 있는 자동전환 스위치에 관한 것이다.

자동 전환스위치는 생산 공장이나, 병원, 고층빌딩, 아파트 등 상용전원이 자연재해나 사공 등으로 일시적으로 정전되었을 경우, 비상용 발전기를 갖춘 모든 곳에서 필요한 전기를 원활하게 공급해주는 중요한 전력 전환장치이다.

그런데, 전환장치가 상용전원에서 비상전원으로 전환될 때 투입오차에 의해 부하에 과전압 및 부족전압의 영향을 끼쳐 각종장비의 오작동을 일으킬 수 있으므로, 이러한 현상을 방지하기 위하여 하기와 같은 Over lapping contacts 방식을 사용하여 부하에 안정성을 확보하여 줍니다.

즉, 정전시 중성선접점은 상접점보다 반드시 나중에 개방되어야 하며, 회로를 투입하는 경우 중선선 접점은 다른 상 접점 보다 먼저 투입되어야 과전압 또는 부족전압이 부하에 인가되지 않습니다. 가동자는 이러한 접점기능을 하는 전환장치의 주요 구성부인데 가공오차 등으로 인해 투입오차가 발생되는 경우가 자주 발생됩니다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회로를 투입하는 경우 중성선가동자는 상가동자 보다 먼저 투입될 수 있도록 하고, 회로를 개방하는 경우에는 중성선가동자는 상가동자 보다 나중에 개방될 수 있도록 하여 자동전환 스위치에 연결된 부하에 과전압이나 부족전압이 인가되지 않도록 함으로써 장비의 고장이나 오작동이 발생되지 않도록 하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 상전이 정전되었을 때 발전으로 즉시 전환시켜주고 또한 상전이 복귀되면 발전에서 상전으로 즉시 전환 시켜주는 자동전환 스위치에 있어서, 상전 또는 발전과 접속되면서 원형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 가동자와; 상전 또는 발전과 접속되면서 장방형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 중성가동자와; 상기 가동자의 중성가동자의 고정축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자가 상하로 회전될 때 중심축이 되는 고정축과; 상기 가동자의 회전축공과 중성가동자의 회전축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자와 중성가동자를 고정축을 중심으로 상하로 일정거리 회전시키는 회전축과; 상기 가동자와 중성가동자의 일측에 일정거리 이격되어 설치되어 있고, 가동자와 중성가동자의 회전으로 단락될 때 상전이나 발전으로 전환되는 입력동판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동전환 스위치를 제공한다.

본 발명에 따른 자동전환 스위치는 정전으로 절체시 회로가 투입될 때 중성가동자는 상가동자 보다 먼저 투입되고, 반대로 회로가 개방되는 경우에는 중성가동자는 상가동자 보다 나중에 개방되어 부하에 과전압이나 부족전압이 인가되지 않는다. 따라서 자동전환 스위치에 연결된 장치의 고장이나 오작동을 방지할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

자동전환 스위치는 정전으로 절체시 각종 장비의 오동작 및 작동불량에 의한 사고가 발생하는 경우를 볼 수 있는데, 이는 자동전환 스위치 중성선 접점의 미세한 투입오차에 의해 부하에 과전압 및 부족전압의 영향을 끼치는 경우 각종 장비는 제 기능을 하지 못하고 사고로 이어질 수 있다.

이런 현상을 방지하는 위해 자동전환 스위치는 오버 랩핑 접점(Over Lapping Contacts) 방식을 사용하여 부하에 안정성을 확보해 준다.

도 1과 같이 중성선 접점 투입이 늦어지는 경우 부하1과 부하2에 380V의 전압이 직렬로 연결된 현상이다. 부하저항의 크기에 따라 한쪽은 과전압이 다른쪽은 부족전압이 투입되어 파워 서플라이의 파손 및 오동작의 현상이 생길 수 있다.

도 2는 도 1의 수식인데,

I = 380[V]/(15＋65) = 4.75[V]

E1 = 4.75[V]×15[Ω] = 71.75[V]

E2 = 4.75[V]×15[Ω] = 308.75[V]

상기 수식에서 알 수 있는 바와 같이, 부하1에서는 71.25[V]로서 부족전압이 인가되고, 부하2에서는 308.75[V]로서 과전압이 인가되었다.

즉, 회로를 개방하는 경우에 중성선 접점은 다른 상 접점보다 반드시 나중에 개방되어야 하며, 회로를 투입하는 경우에 중성선 접점은 다른 접점보다 반드시 먼저 투입되어야 과전압 또는 부족전압이 부하에 인가되지 않는다.

도 3은 자동전환스위치의 가동자 어셈블리로서, 절연재인 가동자 몸체(110)에 상호 대칭되어 소정거리 이격된 한쌍의 입력동판(120), 이격된 입력동판(120) 사이에 형성되는 메인레버(130), 상호 대칭되어 소정거리 이격된 한쌍의 가동자(140), 가동자 사이에 형성되는 부하동판(150), 가동자를 가동자 몸체에 고정시키는 고정축(160), 가동자를 고정핀을 축으로 회전시킬 수 있는 회전축(170), 가동자와 가동자 몸체 사이에 삽입되어 가동자를 일측으로 탄지하고 있는 스프링(180), 스프링을 보호하면서 가동자를 일측으로 밀어내는 스프링 커버(190)로 이루어져 있다.

여기서, 전력 시스템은 일반적으로 3상 4선식을 채택하므로 상기와 같은 가동자 뭉치 4개를 메인샤프트에 병렬로 연결하여 R,S,T,N 상에 대해 각각 독립적인 전기적 연결을 이루게 된다.

이때 폐로 동작을 할 경우는 R,S,T상 보다 N상이 먼저 닫혀야 하고, 개로 동 작을 할 경우는 R,S,T 상 보다 N상이 나중에 열리게 하기 위하여 도 4와 같은 가동자를 형성하였다. 여기서 R,S,T 상을 담당하는 가동자는 상가동자라 칭하고, N상을 담당하는 가동자는 중성가동자라 칭한다.

도 4은 고정축(160) 및 회전축(170)에 고정된 R,S,T,N 가동자(140,145)와 입력동판(120)과의 관계를 개념적으로 나타낸 것이다. 회로를 개방하는 경우 N상가동자(이하 "중성가동자"라 칭함)가 R,S,T 가동자(이하, "상가동자"라 칭함) 보다 나중에 개방되어야 한다.

중성가동자(145)가 상가동자(140) 보다 나중에 개방되도록 하기 위하여 도 5와 같은 중성가동자(145)를 형성한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상가동자(140)에 고정축공(162)과 회전축공(172a)이 형성되고, 중성가동자(145)에도 상가동자(140)와 마찬가지로 고정축공(162)과 회전축공(172b)이 형성되어 있다.

상가동자(140)의 회전축공(172a)은 원형인데 비해, 중성가동자(145)의 회전축공(172b)은 상하로 길게 늘어진 장방형으로 형성된다.

회전축공(172a,172b)에는 봉형의 회전축(170)이 결합되어 있고, 원형의 상가동자 회전축공(172a)에 맞도록 설계되어 있으므로 중성가동자(140)의 회전축공(172b)에 삽입된 회전축(170)의 상하로는 3mm의 유격공간이 형성된다. 유격공간의 폭은 필요에 따라 가감하여 설계할 수 있다.

이는 회전축(170)이 고정축(160)을 중심으로 회전할 때 상가동자(140)와 중성가동자(145)를 동시에 회전시키지만, 중성가동자(145)의 회전축공(172b)과 회전 축(170) 사이의 유격만큼 시간적인 위상차가 발생되도록 한 것이다.

반대로 회로를 투입할 경우에는 중성가동자(145)가 상가동자(140) 보다 먼저 투입되어야 하는데, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 중성가동자(145)와 상가동자(140) 모두 스프링(180)으로 탄지되어 있다. 여기서 스프링(180)은 중성가동자(145)와 상가동자(140)를 일측으로 밀어내면서 입력동판(120)에 접촉되었을 경우 일정한 압력으로 지지하여 접촉의 신뢰성을 높이지만, 중성가동자(145)에 설치되는 스프링(180)은 중성가동자(145)의 회전축홀(172b) 때문에 기능적인 차이가 생기므로 중성가동자(145)에 설치되는 스프링(180)을 기준으로 설명한다.

중성가동자(145) 등부분에 스프링홈(182)을 형성하고 여기에 스프링(180)을 삽입한 후 고정축(160)에 고정되는 스프링커버(190)를 씌워서 중성가동자(145)가 일측으로 항상 탄지되어 있도록 한 것이다.

상기와 같이 구성된 가동자 어셈블리의 작용을 설명하면 다음과 같다.

정전으로 절체시 자동전환 스위치는 상전(정상적으로 부하에 전원을 공급하는 상태)에서 발전(발전기를 통해 부하에 전원을 공급하는 상태)으로 전환된다. 그 전환되는 구조는 도 4에 도시된 바와 같이, 고정축(160)을 중심으로 회전축(170)이 반시계 방향으로 회전한다.

상가동자(140)와 중성가동자(145)는 회전축(160)의 반시계 방향으로 회전시 연동하여 일정량 회전하면서 그 단부가 입력동판(120)과 접촉하게 된다.

이때, 중성가동자(145)의 회전축공(172b)은 상하로 길게 형성된 장홀이어서 회전축(170)이 삽입되어도 상하로는 6mm를 이동할 수 있는 유격공간이 남아 있고, 스프링(180)에 탄성지지된 중성가동자(145)는 회전축공(172b)의 아래쪽에 위치되게 된다. 즉 중성가동자(145)는 회전축공(172b)과 회전축(170) 사이의 유격거리 만큼 스프링(180)에 의해서 상가동자(140) 보다 반시계 방향으로 더 회전된 상태인 것이다. 따라서 중성가동자(145)는 6mm의 유격거리 만큼 먼저 입력동판(120)에 접촉하게 된다.

중성가동자(145)가 입력동판(120)에 먼저 접촉된 상태에서 상가동자(140)가 나중에 접촉되므로 부하에 과전압이나 부족전압이 일시적으로나마 인가되지 않게 된다.

중성가동자(145)가 입력동판에 접속된 상태에서 회전축(170)은 일정량 더 회전되도록 설계되어 있다. 중성가동자(145)가 입력동판(120)에 접촉된 상태에서 3mm 더 회전하여 회전축이 도 7에 도시된 바와 같이 중성가동자의 회전축공 중심에 위치된다.

반대로 발전에서 상전으로 전환될 때에는 회전축이 고정축을 중심으로 시계방향으로 회전한다. 회전축은 상가동자의 회전축공에 밀착되어 있으므로 회전축이 회전됨과 동시에 상가동자도 연동하여 회전한다. 이때 회전축(170)은 중성가동자의 중심에 위치되어 있어, 회전축(170)과 중성가동자(145)의 회전축공(172b) 상하단 사이에는 3mm의 유격거리(d2)가 형성된다. 따라서 회전축이 회전되면 3mm의 유격공간 만큼 회전축(170)만 이동한 후 회전축(170)과 연동하여 회전되므로 상가동자(140) 보다 3mm 의 유격거리를 이동하는 시간만큼의 시차를 두고 접속이 끓어지게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명은 회로를 개방하는 경우 중성가동자(145)는 상가동자(140) 보다 구조적으로 나중에 개방되고, 회로를 투입하는 경우에는 중성가동자(145)는 상가동자(140) 보다 구조적으로 먼저 투입되도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동전환 스위치의 가동자 접점 개념도이다.

도 2는 도 1를 수식화한 개념도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동전환 스위치의 가동자 뭉치이다.

도 4는 본 발명에 따른 가동자와 입력동판과의 관계를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 자동전환 스위치의 중성가동자이다.

도 6는 본 발명에 따른 자동전환 스위치의 상가동자이다.

도 7은 본 발명에 따른 자동전환 스위치의 중성가동자 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 가동자 몸체 120 : 부하동판

130 : 메인레버 140 : 가동자

145 : 중성가동자 150 : 부하동판

160 : 고정축 170 : 회전축

180 : 스프링 190 : 스프링커버

Claims

상전이 정전되었을 때 발전으로 즉시 전환시켜주고 또한 상전이 복귀되면 발전에서 상전으로 즉시 전환 시켜주는 자동전환 스위치에 있어서,

상전 또는 발전과 접속되면서 원형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 가동자와;

상전 또는 발전과 접속되면서 장방형의 회전축공과 원형의 고정축공이 형성된 중성가동자와

상기 가동자의 중성가동자의 고정축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자가 상하로 회전될 때 중심축이 되는 고정축과;

상기 가동자의 회전축공과 중성가동자의 회전축공에 일축으로 삽입 결합되어 상기 가동자와 중성가동자를 고정축을 중심으로 상하로 일정거리 회전시키는 회전축과;

상기 가동자와 중성가동자의 일측에 일정거리 이격되어 설치되어 있고, 가동자와 중성가동자의 회전으로 단락될 때 상전이나 발전으로 전환되는 입력동판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동전환 스위치.