KR20150084345A

KR20150084345A - 전원자동절환장치

Info

Publication number: KR20150084345A
Application number: KR1020140004272A
Authority: KR
Inventors: 위양원; 나진희; 구본철
Original assignee: 파나소닉이에스신동아(주)
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-22

Abstract

본 발명은 전원자동절환장치에 관한 것으로서, 절환 동작시에 전원들 간의 위상 및 주파수의 불일치에 의한 쇼트 현상이나 릴레이 접점 아킹 현상 등과 같은 문제들을 해결할 수 있는 개선된 전원자동절환장치 관한 것이다.
개선된 실시예에 따르면, 부하를 상시전원에 연결 또는 연결해제시키는 메인릴레이부와, 상기 부하를 비상전원에 연결 또는 연결해제시키는 서브릴레이부와, 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는지에 따라 소정 신호를 출력하는 감지회로부와, 상기 감지회로부의 출력 신호에 따라 상기 메인릴레이부와 서브릴레이부에 각각 제어신호를 전송하는 제어회로부 및 상기 제어회로부가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원회로부를 포함하는 전원자동절환장치에 있어서, 상기 메인릴레이부는, 상기 부하와 전기적으로 연결되는 부하 연결단자와, 상기 상시전원과 전기적으로 연결되는 상시전원 연결단자와, 상기 서브릴레이부와 전기적으로 연결되는 서브릴레이 연결단자 및 상기 부하 연결단자가 상기 상시전원 연결단자 또는 상기 서브릴레이 연결단자에 전기적으로 연결되도록 절환되는 메인스위치를 포함하고, 상기 서브릴레이부는, 상기 서브릴레이 연결단자와 전기적으로 연결되는 메인릴레이 연결단자와, 상기 비상전원과 전기적으로 연결되는 비상전원 연결단자 및 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 서로 전기적으로 연결 또는 연결해제 되도록 절환되는 서브스위치를 포함하며, 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부 및 상기 서브릴레이부를 절환시키기 위한 각각의 제어신호를 일정 시간차를 두고 전송하여 상시전원과 비상전원이 분리된 상태에서 절환 동작이 이루어지도록 하는 것을 기술적 요지로 한다.
이에 따른 본 발명은, 상시전원과 비상전원 간의 절환 동작시 메인릴레이부와 서브릴레이부가 일정 시간 동안 물리적으로 분리되므로 전원들 간의 위상 및 주파수의 불일치에 의한 쇼트 현상이나 릴레이 접점 아킹 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 쇼트나 아킹 현상에 취약한 소자들을 보호하고 절환 동작의 신뢰성 및 안정성을 개선할 수 있게 된다.

Description

전원자동절환장치{AUTOMATIC POWER SWITCHING DEVICE}

본 발명은 전원자동절환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용전원이 정전 또는 과부하로 차단되면 이를 자동으로 감지하여 비상전원이 공급되는 발전기로부터 인입되는 비상전원을 사용 가능하도록 하는 전원자동절한장치에 관한 것이다.

일반적으로 세대 분전반은 아파트, 빌라, 단독주택, 공공건물, 오피스텔 등과 같은 집합건물에서 단위세대별로 설치되어 있으며, 외부로부터 공급되는 상용전원을 공급받아 각 전기부하로 전원을 분산 공급하여 누전 또는 과부하 발생시 전원공급을 차단하여 화재발생이나 전기부하의 파손을 방지하는 역할을 한다. 이러한 세대 분전반은 주 입력 터미널을 통하여 외부에서 인입되는 상용전원을 각 전기부하로 공급하기 위해 주 입력 터미널에 연결된 메인서키트 브레이커와 상기 메인서키트 브레이커를 통과한 전원을 각각 전기부하에 분산 연결되는 서브서키트 브레이커로 나뉘어 구성된다.

통상 아파트, 타운하우스 또는 오피스텔과 같은 집합건물에서는 상용전원이 차단되었을 때 각 세대로 비상전원을 공급하여 비상등이 점등될 수 있도록 하는 대책이 마련되어 있으며, 특히 오피스텔의 경우에는 소방법에 근거하여 상용전원이 차단되었을 경우에 비상전원이 반드시 비상등과 같은 필수적 부하에 공급되도록 하여야 한다.

상용전원은 발전소에 연결된 송전선로로부터 건물 내로 인입되어 각 세대로 공급되는 교류 전원을 가리키고, 비상전원은 상기 상용전원이 정전이나 송전선로의 파손에 의해 차단된 경우에 집합건물의 내부 또는 주변의 발전설비로부터 공급되어지는 전원을 말한다. 예컨대 비상전원을 생성하는 전원설비는 화력, 풍력, 전력, 태양력 등의 에너지를 받아 전원을 저장하거나 생성하는 자가 발전기, 축전지설비, 혹은 비상수전 전원설비가 될 수 있다.

세대 분전반에 인입되는 전원라인은 단상의 경우에는 2개의 입출력단을 가지며, 3상 330V의 경우에는 R,S,T상의 3입력단 및 3출력단을 갖는다. 3상의 경우에 변압기에 출력되는 전원라인은 상기 3입출력단에 중성선(N)을 포함하여 R,S,T,N 상으로 되므로 4입력단 및 4출력단을 가진다.

상기 세대 분전반에 설치되는 MCCB(Moulded Case Circuit Braker)는 과부하 과전류 보호를 위한 차단기로서 기능하고, ELCB(Earth Leakage Circuit Braker)는 누전 및 과부하 과전류 보호를 위한 차단기로서 사용된다.

비상전원을 집합건물의 세대 내에 공급하는 전원자동절환장치는 예컨대 대한민국 등록특허 10-535857호와 같은 선행 특허에도 개시되어 있다.

그러한 종래의 전원자동절환장치는 상용전원의 정전시 비상전원을 부하에 연결하거나 비상전원이 공급되고 있는 상태에서 다시 인가된 상용전원을 부하에 연결하는 절체 동작이 부하 연결 상태에서 수행되어 왔다. 따라서, 그러한 경우에는 릴레이의 접점들에서 발생되는 개폐 서지(Surge)에 기인하여 상용전원과 비상전원이 아크에 의해 단락(합선)되는 문제를 초래할 수 있고, 그로 인해 화재 또는 전기실의 메인 차단기 트립(Trip) 등과 같은 2차적인 사고로 파급되어질 경우에 다른 세대로의 전원 공급에 심각한 문제들이 발생될 소지가 있다.

KR

10-535857

B1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 상용전원의 정전시 비상전원을 부하에 연결하거나 비상전원이 공급되고 있는 상태에서 다시 인가된 상용전원을 부하에 연결하는 절환 동작시에 전원들 간의 위상 및 주파수의 불일치에 의한 쇼트 현상이나 릴레이 접점 아킹 현상 등과 같은 문제들을 해결할 수 있는 개선된 전원자동절환장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 부하를 상시전원에 연결 또는 연결해제시키는 메인릴레이부와, 상기 부하를 비상전원에 연결 또는 연결해제시키는 서브릴레이부와, 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는지에 따라 소정 신호를 출력하는 감지회로부와, 상기 감지회로부의 출력 신호에 따라 상기 메인릴레이부와 서브릴레이부에 각각 제어신호를 전송하는 제어회로부 및 상기 제어회로부가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원회로부를 포함하는 전원자동절환장치에 있어서, 상기 메인릴레이부는, 상기 부하와 전기적으로 연결되는 부하 연결단자와, 상기 상시전원과 전기적으로 연결되는 상시전원 연결단자와, 상기 서브릴레이부와 전기적으로 연결되는 서브릴레이 연결단자 및 상기 부하 연결단자가 상기 상시전원 연결단자 또는 상기 서브릴레이 연결단자에 전기적으로 연결되도록 절환되는 메인스위치를 포함하고, 상기 서브릴레이부는, 상기 서브릴레이 연결단자와 전기적으로 연결되는 메인릴레이 연결단자와, 상기 비상전원과 전기적으로 연결되는 비상전원 연결단자 및 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 서로 전기적으로 연결 또는 연결해제 되도록 절환되는 서브스위치를 포함하며, 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부 및 상기 서브릴레이부를 절환시키기 위한 각각의 제어신호를 일정 시간차를 두고 전송하여 상시전원과 비상전원이 분리된 상태에서 절환 동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전원자동절환장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 부하와 상시전원이 전기적으로 연결된 상태에서 상기 감지회로부를 통해 상기 상시전원이 정상적으로 입력되지 않는 것으로 감지되면 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하여 상기 부하 연결단자가 상기 서브릴레이 연결단자에 전기적으로 연결되도록 상기 메인스위치를 절환시키고, 상기 제1제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면 상기 제어회로부는 상기 서브릴레이부를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하여 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 전기적으로 연결되도록 상기 서브스위치를 절환시켜 상기 부하가 상기 비상전원으로부터 전원을 공급받도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 부하와 비상전원이 전기적으로 연결된 상태에서 상기 감지회로부를 통해 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는 것으로 감지되면 상기 제어회로부는 상기 서브릴레이부를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하여 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 전기적으로 연결해제되도록 상기 서브스위치를 절환시키고, 상기 제2제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하여 상기 부하 연결단자가 상기 상시전원 연결단자에 전기적으로 연결되도록 상기 메인스위치를 절환시켜 상기 부하가 상기 상시전원으로부터 전원을 공급받도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면, 절환 동작시에 상시전원과 비상전원을 일정 시간 분리시켜 전원들 간의 위상 및 주파수의 불일치에 의한 쇼트 현상이나 릴레이 접점 아킹 현상을 방지한다. 이에 따라 소자의 소손을 방지하고 절환 동작의 신뢰성 및 안정성이 개선되는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전원자동절환장치를 도시하는 블록도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 전원자동절환장치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전원자동절환장치를 도시하는 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전원자동절환장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 부하를 상시전원에 연결 또는 연결해제시키는 메인릴레이부(10)와, 상기 부하를 비상전원에 연결 또는 연결해제시키는 서브릴레이부(30)와, 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는지에 따라 소정 신호를 출력하는 감지회로부(50)와, 상기 감지회로부(50)의 출력 신호에 따라 상기 메인릴레이부(10)와 서브릴레이부(30)에 각각 제어신호를 전송하는 제어회로부(70) 및 상기 제어회로부(70)가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원회로부(90)를 포함한다.

상기 메인릴레이부(10)는 구체적으로, 상기 부하와 전기적으로 연결되는 부하 연결단자(12)와, 상기 상시전원과 전기적으로 연결되는 상시전원 연결단자(14)와, 상기 서브릴레이부(30)와 전기적으로 연결되는 서브릴레이 연결단자(16)와, 상기 부하 연결단자(12)가 상기 상시전원 연결단자(14) 또는 상기 서브릴레이 연결단자(16)에 전기적으로 연결되도록 절환되는 메인스위치(18)를 포함한다.

상기 서브릴레이부(30)는 구체적으로, 상기 서브릴레이 연결단자(16)와 전기적으로 연결되는 메인릴레이 연결단자(32)와, 상기 비상전원과 전기적으로 연결되는 비상전원 연결단자(34)와, 상기 메인릴레이 연결단자(32)와 상기 비상전원 연결단자(34)가 서로 전기적으로 연결 또는 연결해제 되도록 절환되는 서브스위치(38)를 포함한다.

상기 감지회로부(50)는 상시전원 입력단에 직결되어 상시전원이 정상적으로 입력되는지를 감지하며, 상시전원이 정상적으로 입력되는지 아닌지에 따라 서로 다른 신호를 출력한다. 이때, 상기 감지회로부(50)에는 녹색 또는 파란색 계열의 빛을 발하는 제1LED(52)가 연결될 수 있으며, 상시전원이 정상적으로 입력되면 발광하게 되고 상시전원이 정상적으로 입력되지 않으면 발광하지 않게 된다. 여기서, 상기 제1LED(50)가 발광하는 경우 상시전원으로부터 전원을 공급받는다.

상기 제어회로부(70)는 상기 감지회로부(50)의 출력 신호를 분석하여 상시전원이 정상적으로 입력되는지의 여부를 판단하고, 상기 메인릴레이부(10) 및 상기 서브릴레이부(30)를 절환시키기 위한 각각의 제어신호를 일정 시간차를 두고 전송한다. 이때, 상기 제어회로부(70)에는 적색 계열의 빛을 발하는 제2LED(72)가 연결될 수 있으며, 상시전원이 정상적으로 입력되지 않으면 발광하게 되고 상시전원이 정상적으로 입력되면 발광하지 않게 된다. 여기서, 상기 제2LED(72)가 발광하는 경우 비상전원으로부터 전원을 공급받는다.

상기 전원회로부(90)는 비상전원에 연결되어 항시 전원을 공급받으며, 비상전원을 정류하여 상기 제어회로부(70)를 작동시키기 위한 직류전류를 제공한다. 이러한 전원회로부(90)는 상시전원이 정상적으로 공급되지 않을 때를 대비하여 항시 비상전원에 연결되어 있으나, 상시전원이 정상적일 경우에는 상시전원으로부터 전원을 공급받는 것도 무방하다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 전원자동절환장치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

도2-(a)는 상시전원이 정상적으로 입력되고 있는 상태로서, 메인릴레이부(10)의 메인스위치(18)는 상시전원 연결단자(14)와 부하 연결단자(12)가 서로 연결되도록 하고, 서브릴레이부(30)의 서브스위치(38)는 메인릴레이 연결단자(32)와 비상전원 연결단자(34)가 서로 분리되도록 한다.

이때, 상시전원이 정상적으로 입력되지 않게 되면 감지회로부(50)를 통해 상시전원이 정상적으로 입력되지 않는 것으로 감지하여 제어회로부(70)는 메인릴레이부(10)를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하고, 상기 제1제어신호에 의해 메인스위치(18)가 절환되어 부하 연결단자(12)와 서브릴레이 연결단자(16)가 도2-(b)와 같이 전기적으로 연결된다.

다음으로, 상기 제1제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면(바람직하게는 2초) 상기 제어회로부(70)는 서브릴레이부(30)를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하고, 상기 제2제어신호에 의해 서브스위치(30)가 절환되어 메인릴레이 연결단자(32)와 비상전원 연결단자(34)가 도2-(c)와 같이 전기적으로 연결된다.

한편, 부하가 비상전원()과 연결된 상태에서도 감지회로부(50)는 상시전원의 입력 상태를 주기적으로 감지하는데, 상기 감지회로부(50)를 통해 상시전원이 정상적으로 입력되는 것으로 감지되면 제어회로부(70)는 서브릴레이부(30)를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하여 상기 메인릴레이 연결단자(32)와 상기 비상전원 연결단자(34)가 전기적으로 연결해제되도록 상기 서브스위치(38)를 절환시키고, 상기 제2제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면 상기 제어회로부(70)는 상기 메인릴레이부(10)를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하여 상기 부하 연결단자(12)가 상기 상시전원 연결단자(14)에 전기적으로 연결되도록 상기 메인스위치(18)를 절환시켜 상기 부하가 상기 상시전원으로부터 전원을 공급받도록 한다. 즉, 도2의 (a)-(b)-(c)가 역순으로 동작하여 비상전원에서 상시전원으로 절환 동작이 이루어지게 되는 것이다.

지금까지 설명한 본 발명에 의하면, 상시전원과 비상전원 간의 절환 동작시 메인릴레이부와 서브릴레이부가 일정 시간 동안 물리적으로 분리되므로 전원들 간의 위상 및 주파수의 불일치에 의한 쇼트 현상이나 릴레이 접점 아킹 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 쇼트나 아킹 현상에 취약한 소자들을 보호하고 절환 동작의 신뢰성 및 안정성을 개선할 수 있게 된다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

10: 메인릴레이부 12: 부하 연결단자
14: 상시전원 연결단자 16: 서브릴레이 연결단자
18: 메인스위치 30: 서브릴레이부
32: 메인렐레이 연결단자 34: 상시전원 연결단자
38: 서브스위치 50: 감지회로부
52: 제1LED 70: 제어회로부
72: 제2LED 90: 전원회로부

Claims

부하를 상시전원에 연결 또는 연결해제시키는 메인릴레이부와, 상기 부하를 비상전원에 연결 또는 연결해제시키는 서브릴레이부와, 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는지에 따라 소정 신호를 출력하는 감지회로부와, 상기 감지회로부의 출력 신호에 따라 상기 메인릴레이부와 서브릴레이부에 각각 제어신호를 전송하는 제어회로부 및 상기 제어회로부가 동작하기 위한 전원을 공급하는 전원회로부를 포함하는 전원자동절환장치에 있어서,
상기 메인릴레이부는,
상기 부하와 전기적으로 연결되는 부하 연결단자와, 상기 상시전원과 전기적으로 연결되는 상시전원 연결단자와, 상기 서브릴레이부와 전기적으로 연결되는 서브릴레이 연결단자와, 상기 부하 연결단자가 상기 상시전원 연결단자 또는 상기 서브릴레이 연결단자에 전기적으로 연결되도록 절환되는 메인스위치를 포함하고,
상기 서브릴레이부는,
상기 서브릴레이 연결단자와 전기적으로 연결되는 메인릴레이 연결단자와, 상기 비상전원과 전기적으로 연결되는 비상전원 연결단자와, 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 서로 전기적으로 연결 또는 연결해제 되도록 절환되는 서브스위치를 포함하며,
상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부 및 상기 서브릴레이부를 절환시키기 위한 각각의 제어신호를 일정 시간차를 두고 전송하여 상시전원과 비상전원이 분리된 상태에서 절환 동작이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전원자동절환장치.
제1항에 있어서,
상기 부하와 상시전원이 전기적으로 연결된 상태에서 상기 감지회로부를 통해 상기 상시전원이 정상적으로 입력되지 않는 것으로 감지되면 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하여 상기 부하 연결단자가 상기 서브릴레이 연결단자에 전기적으로 연결되도록 상기 메인스위치를 절환시키고,
상기 제1제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면 상기 제어회로부는 상기 서브릴레이부를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하여 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 전기적으로 연결되도록 상기 서브스위치를 절환시켜 상기 부하가 상기 비상전원으로부터 전원을 공급받도록 하는 것을 특징으로 하는 전원자동절환장치.
제1항에 있어서,
상기 부하와 비상전원이 전기적으로 연결된 상태에서 상기 감지회로부를 통해 상기 상시전원이 정상적으로 입력되는 것으로 감지되면 상기 제어회로부는 상기 서브릴레이부를 제어하기 위한 제2제어신호를 전송하여 상기 메인릴레이 연결단자와 상기 비상전원 연결단자가 전기적으로 연결해제되도록 상기 서브스위치를 절환시키고,
상기 제2제어신호가 전송된 후 일정 시간이 지나면 상기 제어회로부는 상기 메인릴레이부를 제어하기 위한 제1제어신호를 전송하여 상기 부하 연결단자가 상기 상시전원 연결단자에 전기적으로 연결되도록 상기 메인스위치를 절환시켜 상기 부하가 상기 상시전원으로부터 전원을 공급받도록 하는 것을 특징으로 하는 전원자동절환장치.