KR20110041241A - 전원 절체 개페기 - Google Patents

전원 절체 개페기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부하측 단자를 상용전원 단자와 비상전원 단자에 선택적으로 연결시키는 전원 절체 개폐기에 관한 것으로, 상기 부하측 단자에 적어도 일영역이 접촉된 상태로 직선이동가능하게 구비되는 이동로드와; 일단부가 상기 이동로드와 결합되고 타단부는 구동부와 결합되어 상기 이동로드가 상기 상용전원 단자와 상기 비상전원 단자 사이를 직선 이동하도록 상기 이동로드에 구동력을 전달하는 구동력전달바를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 전체 부피가 작으면서 효과적으로 전원을 절환시킬 수 있는 전원 절체 개폐기를 제공할 수 있다.
절체기, 개폐기, 절체 개폐기

Description

전원 절체 개페기{POWER TRANSFER SWITCH}
본 발명은 전원 절체 개폐기에 관한 것으로, 구체적으로는 구조를 개선하여 설치공간을 최소화한 전원 절체 개폐기에 관한 것이다.
대형 건물이나 공장 및 병원 등에서 평소에는 한국 전력과 같은 전력공급원으로부터 상용 전원을 공급받아 사용하고, 정전과 같이 상용 전력 공급에 이상이 발생하였을 때에는 건물 내에 구비된 발전 설비 등을 이용하여 비상 전력을 생성하여 사용한다.
이런 대형 건물이나 공장 및 병원 등에서는 평상시에는 상용전원과 부하 측을 연결하여 부하 측에 전력을 공급하고, 사용전원 공급원에 이상이 발생할 경우 비상 전원을 부하 측에 연결하여 비상 전력을 부하 측으로 제공하는 전원 절체 개폐기가 구비된다. 통상 전원 절체 개폐기는 고압 폐쇄 수/배전반 내에 설치된다.
도1은 종래 전원 절체 개폐기(10)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이 종래 전원 절체 개폐기(10)는 일단부는 부하(A) 측에 연결되고 타단부는 상용전원단자(15)와 비상전원단자(17)에 선택적으로 연결되는 연결회동바(13)가 구비된다. 상용전원단자(15)는 상용전원(B)에 연결되고 비상전원단 자(17)는 비상전원(C)에 연결되어 전원을 공급한다.
여기서, 종래 전원 절체 개폐기(10)는 연결회동바(13)가 구동부(11)의 구동에 따라 회동가능하게 구비되고, 상용전원단자(15)와 비상전원단자(17)는 연결회동바(13)의 회전반경 경로 상에 각각 위치된다. 이에 구동부(11)가 구동되면 연결회동바(13)가 회동되며 상용전원단자(15)와 비상전원단자(17)에 선택적으로 접촉되며 상용전원(B)과 비상전원(C)을 공급받게 된다.
그런데, 종래 전원 절체 개폐기(10)는 연결회동바(13)가 회동되며 전원이 공급되므로 고압 폐쇄 수/배전반 내에 설치될 때 연결회동바(13)의 회동반경 만큼의 여유 공간이 요구된다. 이에 전원 절체 개폐기(10)가 수/배전반 내에 차지하는 공간이 커지는 문제가 있었고, 수/배전반의 크기도 커지는 문제가 있었다.
또한, 연결회동바(13)가 회동하며 비상전원단자(17)와 상용전원단자(15)에 접촉되므로 접촉되는 순간에 접촉저항이 커서 아크가 발생하는 빈도가 많았다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로 수/배전반 내에 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 전원 절체 개폐기를 제공하는 것이다.
또한, 비상전원단자와 상용전원단자와 접촉될 때 아크의 발생빈도를 최소화할 수 있는 전원 절체 개폐기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 부하측 단자를 상용 전원 단자와 비상전원 단자에 선택적으로 연결시키는 전원 절체 개폐기에 관한 것이다. 본 발명의 전원 절체 개폐기는 상기 부하측 단자에 적어도 일영역이 접촉된 상태로 직선이동가능하게 구비되는 이동로드와; 일단부가 상기 이동로드와 결합되고 타단부는 구동부와 결합되어 상기 이동로드가 상기 상용전원 단자와 상기 비상전원 단자 사이를 직선 이동하도록 상기 이동로드에 구동력을 전달하는 구동력전달바를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 이동로드의 직선 이동경로상에 구비되어 상기 구동력전달바와 결합되어 상기 이동로드의 직선이동을 안내하는 이동로드 가이드레일을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 구동력전달바는 상기 구동부의 구동력에 의해 상기 상용전원 단자 측과 상기 비상전원 단자 측을 회동하고, 일단부는 상기 구동력전달바에 승강가능하게 구비되고 타단부는 상기 이동로드와 상기 이동로드 가이드레일에 함께 결합되어 상기 구동력전달바가 회동에 연동하여 상하로 승강하며 상기 이동로드가 직선이동하도록 안내하는 로드결합바를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 부하측 단자와 상기 비상전원 단자 및 상기 상용전원 단자는 상기 이동로드의 외주면에 접촉가능하게 원호형으로 배치된 복수의 금속편의 결합에 의해 구성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 금속편의 외주연에 결합되어 상기 복수의 금속편을 반경방향 내측으로 가압하는 원형 탄성부재를 더 포함한다.
본 발명에 따른 전원 절체 개폐기는 상용전원 단자, 부하측 단자 및 비상전원 단자가 일직선상에 구비되고, 이동로드가 직선 경로를 따라 이동하며 전원을 선택적으로 공급하므로 종래 연결회동바가 회전반경을 회동하며 전원을 공급하던 것에 비해 설치 공간을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 이동로드와 접촉되는 단자의 구성을 복수의 금속편의 조합에 의해 구성하여 접촉저항을 줄여 접촉부위의 아킹발생을 줄일 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도2와 도3은 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기(100)가 상용전원(B)에 연결된 상태를 도시한 사시도 및 개략도이고, 도4와 도5는 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기(100)가 비상전원(C)에 연결된 상태를 도시한 사시도 및 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기(100)는 부하측 단자 부(110)와, 상용전원 단자부(120) 및 비상전원 단자부(130)와, 구동부(140)의 구동에 따라 직선이동하며 상용전원 단자부(120)와 비상전원 단자부(130)에 선택적으로 접속하는 이동로드(150)와, 구동부(140)의 구동에 따라 이동로드(150)를 직선이동시키는 구동력전달바(160)를 포함한다.
부하측 단자부(110)는 부하(A)와 연결되어 상용전원(B) 또는 비상전원(C)을 부하(A)로 공급한다. 부하측 단자부(110)는 부하(A)와 연결되는 접촉단자(111)와, 접촉단자(111)와 결합되는 진공접촉자(113)와, 진공접촉자(113)와 부하측 단자(117)를 연결하는 연결단자(115)와, 이동로드(150)를 내부에 수용하여 전원을 연결단자(115) 측으로 공급하는 부하측 단자(117)를 포함한다.
접촉단자(111)는 부하측 단자(117)와 연결단자(115)로부터 공급받은 전류를 부하(A)로 전달한다. 진공접촉자(113)는 접촉단자(111)와 인접하게 구비되어 부하(A)의 이상발생시 부하를 보호하기 위해 전원공급을 차단한다. 접촉단자(111) 및 진공접촉자(113)의 구성은 종래와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
부하측 단자(117)는 내부에 이동로드(150)가 삽입된 상태로 직선이동가능하게 구비된다. 부하측 단자(117)는 이동로드(150)가 직선이동하더라도 이동로드(150)의 일영역과 접촉상태를 유지하게 되므로 이동로드(150)를 통해 전원을 공급받는다. 부하측 단자(117)는 이동로드(150)의 외주연을 감싸는 원통형 형태로 구비된다. 부하측 단자(117)의 구성은 후술하는 비상전원 단자(133)와 동일하므로, 비상전원 단자(133)의 설명시 보다 자세히 언급한다.
상용전원 단자부(120)는 부하측 단자(117)와 직선 경로 상에 배치되며, 이동 로드(150)와 접촉하며 상용전원(B)을 공급한다. 상용전원(B)은 통상 한국전력일 수 있다. 상용전원 단자부(120)는 상용전원(B)과 접촉되어 상용전원(B)을 공급받는 상용전원 접촉단자(121)와, 이동로드(150)와 접촉하며 상용전원 접촉단자(121)로부터 공급받은 상용전원(B)을 이동로드(150)로 전달하는 상용전원 단자(123)를 포함한다.
비상전원 단자부(130)는 부하측 단자(117)와 직선 경로 상에 배치되며, 이동로드(150)와 접촉하며 비상전원(C)을 공급한다. 비상전원(C)은 건물 내에 설치된 비상 발전 설비일 수 있다. 본 발명에 따른 비상전원 단자부(130)와 상용전원 단자부(120)는 도3에 도시된 바와 같이 부하측 단자(117)를 중심으로 좌우에 직선상으로 배치된다. 이에 의해 이동로드(150)가 직선이동하며 비상전원 단자(133) 또는 상용전원 단자(123)와 접촉할 수 있다.
비상전원 단자부(130)는 비상전원(C)과 접촉되며 비상전원(C)을 공급받는 비상전원 접촉단자(131)와, 이동로드(150)와 접촉하며 비상전원 접촉단자(131)로부터 공급받은 비상전원(C)을 이동로드(150)로 전달하는 비상전원 단자(133)를 포함한다.
비상전원 단자(133)는 도2에 확대 도시한 바와 같이 일정 폭을 갖는 복수의 제1금속편(133a)이 서로 이웃하게 원형으로 배치된 형태로 구성된다. 복수의 제1금속편(133a)들은 원형으로 배치되며 내부에 이동로드(150)가 수용된다. 복수의 제1금속편(133a)의 자유단 영역은 반경방향 외측으로 일정각도 경사지게 구비되어 이동로드(150)가 직선 이동될 때 복수의 제1금속편(133a) 내부로 진입할 수 있도록 안내한다.
복수의 제1금속편(133a)의 외주면에는 원형의 제1탄성부재(133b)가 결합된다. 제1탄성부재(133b)는 복수의 제1금속편(133a)들의 외주면을 수용하여 제1금속편(133a)들을 반경방향 내측으로 탄성적으로 가압한다. 이에 의하여 복수의 제1금속편(133a) 내부에 이동로드(150)가 수용될 때 접속상태가 유지될 수 있도록 한다. 한편, 제1금속편(133a)의 외측에는 복수의 제2금속편(133c)들이 구비되어 접속상태를 보다 안정적으로 유지하도록 한다. 제2금속편(133c)들은 제2탄성부재(133d)에 의해 탄성적으로 지지된다.
여기서, 부하측 단자(117)와 상용전원 단자(123)도 비상전원 단자(133)와 동일하게 보수의 금속편들의 결합에 의해 구성된다. 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기(100)는 부하측 단자(117), 상용전원 단자(123) 및 비상전원 단자(133)가 서로 분리된 복수의 금속편들의 결합으로 이루어지므로 이동로드(150)와 단자(117,123,133)의 접촉시 접촉저항을 최소화할 수 있다. 또한, 이에 의해 아크 발생도 최소화할 수 있다.
구동부(140)는 구동모터(142)의 구동에 의한 구동력을 구동력전달바(160)로 전달하여 이동로드(150)가 직선이동할 수 있도록 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동부(140)는 구동모터(142)와, 구동모터(142)의 구동력을 전달하는 전동체인(141)과, 전동체인(141)의 구동에 연동하여 회전하는 전동축수용부(144)와, 전동축수용부(144)의 내측으로부터 연장형성되어 복수의 구동력전달바(160)를 함께 회동시키는 전동축(143)을 포함한다. 전동축(143)은 도2에 도시된 바와 같이 복수 의 구동력전달바(160)에 결합되어 구동모터(142)의 구동력을 동시에 전달한다. 전동축(143)은 도2에 확대도시된 바와 같이 단면에 요철이 있는 형상으로 구비되어 구동력전달바(160)로 구동력을 효과적으로 전달한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동부(140)는 구동모터(142)와 전동체인(141)에 의해 구동력전달바(160)로 구동력이 전달되고 있으나, 이 외에 기어, 벨트 등 전동을 위한 공지된 구성들이 사용될 수 있다.
이동로드(150)는 상용전원 단자부(120)와 비상전원 단자부(130) 사이를 직선이동하며 부하측 단자(117)에 상용전원(B)과 비상전원(C) 중 어느 하나의 전원을 선택적으로 공급한다. 이동로드(150)는 도전성 금속으로 구비되며 단면이 원형 형상으로 구비된다. 이동로드(150)는 부하측 단자(117)를 관통하여 삽입된 형태로 구비되어 좌우로 직선이동된다. 이동로드(150)의 양단부영역은 직선이동하여 상용전원 단자(123) 또는 비상전원 단자(133)에 수용된다.
이동로드(150)의 직선이동 경로상에는 이동로드의 직선이동을 가이드하는 이동로드 가이드레일(151)이 구비된다. 이동로드 가이드레일(151)의 판면에는 로드결합바(165)의 가이드리브(163)가 수용되는 가이드홈(151a)이 형성된다.
구동력전달바(160)는 전동축(143)에 결합되어 전동축(143)의 회전에 따라 회동되며 이동로드(150)를 상용전원 단자(123)와 비상전원 단자(133) 사이를 직선이동되도록 한다. 구동력전달바(160)의 일단부는 전동축(143)과 결합되고 타단부는 로드결합바(165)가 승강가능하도록 결합된다.
구동력전달바(160)의 전동축결합부(161)에 전동축(143)이 결합된다. 전동 축(143)이 전동체인(141)의 구동에 의해 전동축수용부(144)와 함께 회전하면 전동축(143)의 회전방향으로 구동력전달바(160)는 회동하게 된다.
로드결합바(165)는 도3에 도시된 바와 같이 구동력전달바(160)의 상부영역에 결합되어 구동력전달바(160)의 회동을 이동로드(150)로 전달한다. 로드결합바(165)는 구동력전달바(160)의 상부영역에 승강가능하게 결합된다. 도면에 도시되지 않았으나 로드결합바(165) 양측에는 결합돌기(미도시)가 형성되고, 로드결합바(165)의 내측면에는 결합돌기(미도시)가 이동되는 이동홈(미도시)이 일정 길이 형성된다.
한편, 로드결합바(165)의 상부영역 일면은 이동로드(150)의 양측면에 각각 고정결합되고 이동로드(150)와 결합되지 않은 타면에는 가이드리브(163)가 돌출형성되어 가이드홈(151a)에 수용된다.
전동축(143)의 회전에 의해 구동력전달바(160)가 회동하면 구동력전달바(160)의 회동반경과 이동로드(150)의 직선이동 경로 상에는 일정 높이 편차가 발생하게 된다. 로드결합바(165)는 이동로드 가이드레일(151)과 구동력전달바(160) 사이에서 편차를 보상하여 이동로드(150)가 안정적으로 직선이동되도록 한다.
구동력전달바(160)가 회동하게 되면 가이드리브(163)가 가이드홈(151a)을 따라 이동하여 이동로드(150)가 직선이동하게 된다. 이 때, 로드결합바(165)의 상부영역은 가이드홈(151a)에 의해 위치가 일정하게 유지되므로 상대적으로 로드결합바(165)의 하부영역이 구동력전달바(160) 내부를 승강하며 높이 편차를 보상하게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기(100)의 전원 절환과정 을 도2 내지 도5를 참조로 설명한다.
먼저, 도2와 도3을 참조로 부하(A)에 상용전원(B)이 공급되는 과정을 설명한다. 부하측 단자(117) 내부에 일영역이 수용된 이동로드(150)는 전동축(143)의 회동에 의해 상용전원 단자(123) 측으로 이동한다. 이동로드(150)는 복수의 금속편으로 구성된 상용전원 단자(123) 내부에 수용되며 상용전원(B)을 공급받는다. 상용전원 단자(123)로부터 공급된 상용전원(B)은 이동로드(150)를 통해 부하측 단자(117)로 전달되고, 연결단자(115), 진공접촉자(113), 접촉단자(111)를 거쳐 부하(A)로 공급된다.
한편, 상용전원(B)에 정전이 발생되거나, 천제지변 등의 이유로 상용전원(B)으로부터 전원이 공급되지 않는 경우 구동부(140)의 구동에 의해 전동체인(141)이 구동된다. 전동체인(141)의 구동에 의해 전동축(143)이 반시계방향으로 회동된다. 전동축(143)과 결합된 구동력전달바(160)는 전동축(143)과 함께 반시계방향으로 회동되고, 구동력전달바(160)의 상부에 결합된 로드결합바(165)도 반시계방향으로 가압된다. 로드결합바(165)의 가압에 의해 이동로드(150)는 상용전원 단자(123) 측에서 비상전원 단자(133) 측으로 가압된다. 로드결합바(165)는 가이드홈(151a)을 따라 직선이동하여 이동로드(150)를 비상전원 단자(133)로 안내하고, 이동로드(150)는 비상전원 단자(133)에 수용결합된다.
이 때, 비상전원 단자(133)는 복수의 제1금속편(133a)과 제2금속편(133c)이 제1탄성부재(133b)와 제2탄성부재(133d)에 의해 탄성적으로 지지되어 이동로드(150)와 결합상태가 유지되게 된다.
이동로드(150)가 비상전원 단자(133)에 수용되면 비상전원(C)을 공급받고, 이는 부하측 단자(117)를 통해 부하(A)로 공급된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기는 상용전원 단자, 부하측 단자 및 비상전원 단자가 일직선상에 구비되고, 이동로드가 직선 경로를 따라 이동하며 전원을 선택적으로 공급하므로 종래 연결회동바가 회전반경을 회동하며 전원을 공급하던 것에 비해 설치 공간을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 이동로드와 접촉되는 단자의 구성을 복수의 금속편의 조합에 의해 구성하여 접촉저항을 줄여 접촉부위의 아킹발생을 줄일 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 전원 절체 개폐기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 전원 절체 개폐기의 동작과정을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기의 상용전원 공급상태를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기의 상용전원 공급상태를 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기의 비상전원 공급상태를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전원 절체 개폐기의 비상전원 공급상태를 도시한 측면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 전원 절체 개폐기 110 : 부하측 단자부
111 : 접촉단자 113 : 진공접촉자
115 : 연결단자 117 : 부하측 단자
120 : 상용전원 단자부 121 : 상용전원 접촉단자
123 : 상용전원 단자 130 : 비상전원 단자부
131 : 비상전원 접촉단자 133 : 비상전원 단자
133a : 제1금속편 133b : 제1탄성부재
133c : 제2금속편 133d : 제2탄성부재
140 : 구동부 141 : 전동체인
142 : 구동모터 143 : 전동축
144 : 전동축수용부 150 : 이동로드
151 : 이동로드 가이드레일 151a : 가이드홈
160 : 구동력전달바 161 : 전동축결합부
163 : 가이드리브 165 : 로드결합바

Claims (5)

  1. 부하측 단자를 상용전원 단자와 비상전원 단자에 선택적으로 연결시키는 전원 절체 개폐기에 있어서,
    상기 부하측 단자에 적어도 일영역이 접촉된 상태로 직선이동가능하게 구비되는 이동로드와;
    일단부가 상기 이동로드와 결합되고 타단부는 구동부와 결합되어 상기 이동로드가 상기 상용전원 단자와 상기 비상전원 단자 사이를 직선 이동하도록 상기 이동로드에 구동력을 전달하는 구동력전달바를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 절체 개폐기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동로드의 직선 이동경로상에 구비되어 상기 구동력전달바와 결합되어 상기 이동로드의 직선이동을 안내하는 이동로드 가이드레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 절체 개폐기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동력전달바는 상기 구동부의 구동력에 의해 상기 상용전원 단자 측과 상기 비상전원 단자 측을 회동하고,
    일단부는 상기 구동력전달바에 승강가능하게 구비되고 타단부는 상기 이동로드와 상기 이동로드 가이드레일에 함께 결합되어 상기 구동력전달바가 회동에 연동하여 상하로 승강하며 상기 이동로드가 직선이동하도록 안내하는 로드결합바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 절체 개폐기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하측 단자와 상기 비상전원 단자 및 상기 상용전원 단자는 상기 이동로드의 외주면에 접촉가능하게 원호형으로 배치된 복수의 금속편의 결합에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 절체 개폐기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 금속편의 외주연에 결합되어 상기 복수의 금속편을 반경방향 내측으로 가압하는 원형 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 절체 개폐기.
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