KR101673619B1 - 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기에 관한 것이다.
본 발명은 자동 부하 절체 개폐기를 주전원에 연결되도록 회전하는 제1 모터; 자동 부하 절체 개폐기를 보조 전원에 연결되도록 회전하는 제2 모터; 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 상태를 감지하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 출력되는 신호에 따라서 제어 신호를 출력하여 전원 연결 스위치를 온, 오프 제어하는 제어부; 상기 제1 모터 및 제2 모터에 구동 전류를 공급하는 공급 전원; 및 상기 공급 전원에 상기 전원 연결 스위치를 통하여 병렬 연결되는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 2개의 구동 모터가 모두 동작하는 경우에만 공급 전원(SMPS) 및 배터리를 병렬 연결하여 2개의 구동 모터에 구동 전류 공급이 가능하기 때문에 SMPS 전원 용량 저감으로 제조 단가를 줄일 수 있는 장점을 가진다.

Description

배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기{Automatic load transfer switch having battery control circuit}

본 발명은 자동 부하 절체 개폐기(Automatic load transfer switch, 일명 ALTS)에 관한 것으로, 특히 진공 회로 차단기(VCB:Vacuum circuit breaker}에 설치된 2개의 구동 모터의 전원 공급을 함에 있어서 상기 2개의 구동 모터의 동작 상태를 센싱하여 배터리 전원을 SMPS(Switching mode power supply) 전원과 병렬 연결하여 전원 용량을 증가할 수 있는 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기에 관한 것이다.

자동 부하 절체 개폐기(ALTS)는 정전시에 큰 피해를 입는 공공 기관, 병원, 인텔리전트 빌딩, 전산 센터, 군사 시설 등의 수용가에 이중 전원을 확보하도록 하여 주전원 정전시 보조 전원으로 자동 전환시켜 수용가가 안정된 전원을 공급받을 수 있도록 하는 기기이다.

그래서, 주전원이 정전시 또는 주전원이 기준 전압 이하로 떨어질 경우 보조 전원으로 자동 전환시켜 수용가가 안정된 전원을 공급받을 수 있도록 한다.

이런 자동 부하 절체 개폐기(ALTS)는 설치되는 곳의 특성상 설치 장소의 무정전 확보가 중요함과 동시에 설치된 기기의 안정성 또한 중요시된다.

한편, 종래에는 자동 부하 절체 개폐기(ALTS)의 진공 회로 차단기(VCB)에 1개의 구동 모터를 설치하여 정전시 자동 부하 절환을 하였다.

상기 구동 모터는 자동 부하 절체 개폐기의 크기에 따른 구동 모터의 용량이 증가됨에 따른 전원 용량이 증가해야 한다는 문제가 있었다.

따라서 자동 부하 절체 개폐기(ALTS)의 품질 및 신뢰성 확보를 위하여 전원 용량은 증가 되어 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2개의 구동 모터, 공급 전원 및 배터리를 구비하여 구동 모터의 최대 전류를 저감하는 동시에 공급 전원의 용량도 저감시키는 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기는 자동 부하 절체 개폐기를 주전원에 연결되도록 회전하는 제1 모터; 자동 부하 절체 개폐기를 보조 전원에 연결되도록 회전하는 제2 모터; 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 상태를 감지하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 출력되는 신호에 따라서 제어 신호를 출력하여 전원 연결 스위치를 온, 오프 제어하는 제어부; 상기 제1 모터 및 제2 모터에 구동 전류를 공급하는 공급 전원; 및 상기 공급 전원에 상기 전원 연결 스위치를 통하여 병렬 연결되는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공급 전원과 배터리의 전원 용량은 동일하고, 상기 전원 용량은 상기 제1 모터 또는 제2 모터의 기동 전류량보다 클 수 있다.

또한, 상기 센싱부는 SCR이며 상기 SCR의 게이트와 캐소드 사이의 전압차를 센싱할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 상태를 감지하여 적어도 하나가 동작하면 상기 전원 연결 스위치를 오프하여 공급 전원으로부터 배터리를 분리할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 2개의 구동 모터가 모두 동작하는 경우에만 공급 전원(SMPS) 및 배터리를 병렬 연결하여 2개의 구동 모터에 구동 전류 공급이 가능하기 때문에 SMPS 전원 용량 저감으로 제조 단가를 줄일 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 부하 절체 개폐기(ALTS)의 전체 시스템 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 ALTS 제어 장치의 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 따른 SCR의 구동 회로도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 부하 절체 개폐기(ALTS)의 전체 시스템 블록도는 주전원(110), 보조 전원(120), ALTS 시스템(100) 및 부하(150)를 포함한다.

ALTS 시스템(100)은 ALTS 제어 장치(140)와 자동 부하 절체 개폐기(160)를 포함한다.

부하(150)는 빌딩의 냉/난방 시스템, 전열기, 램프와 같은 전기 소모를 하는 소자이다.

주전원(110)은 ALTS 제어 장치(140)의 온 또는 오프 제어 신호에 따라 절체 스위치(160)를 접점(a)에 붙이고, 주전원(110)은 절체 스위치(160)를 통하여 부하(150)로 공급된다.

이때, 주전원(110)에 고장이 생기면 ALTS 제어 장치(140)는 이를 감지하고 자동 부하 절체 개폐기(160)를 접점(b)에 붙여 주전원(110)은 오프 시키고 보조 전원(120)을 자동 부하 절체 개폐기(160)를 통하여 부하(150)로 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 ALTS 제어 장치의 구성 블록도는 제어부(141), 센싱부(142), 제1 모터(143), 제2 모터(144), 전원 연결 스위치(147), 공급 전원(145) 및 배터리(146)를 포함한다.

공급 전원(145)은 SMPS(Switching mode power supply)이다.

제1 모터(143)는 자동 부하 절체 개폐기(160)에 축(미도시)을 결합하여 절체 스위치(160)가 움직여 주전원(110)에 연결되도록 회전 방향을 시계 방향으로 한다.

제2 모터(143)는 자동 부하 절체 개폐기(160)에 축(미도시)을 결합하여 절체 스위치(160)가 움직여 보조 전원(120)에 연결되도록 회전 방향을 반시계 방향으로 한다.

센싱부(142)는 SCR(Silicon controlled rectifier)이고, 제1 모터(143) 및 제2 모터(144)의 동작 상태를 감지한다.

감지하는 방법은 도 3에서 설명한다.

제어부(141)는 센싱부(142)로부터 출력(감지)된 신호에 따라서 제어 신호를 출력하여 전원 연결 스위치(147)를 온 또는 오프 제어한다.

센싱부(142)는 제1 모터(143) 및 제2 모터(144) 둘 다 회전을 하는지 또는 제1 모터(143)와 제2 모터(144) 중 하나가 회전을 하는지 또는 제1 모터(143)와 제2 모터(144) 둘 다 회전을 하지 않는지의 3가지 경우를 감지한다.

제1 모터(143) 및 제2 모터(144) 둘 다 회전을 하거나 하나가 회전을 하는 경우에, 제어부(141)는 전원 연결 스위치(147)을 오프하여 배터리(146)를 공급 전원으로부터 분리하여 제1 모터(143) 및 제2 모터(144)로 공급되는 전류를 제한한다.

또한, 제1 모터(143)와 제2 모터(144) 둘 다 회전을 하지 않는 경우에, 제어부(141)는 전원 연결 스위치(147)을 온하여 배터리(146)를 공급 전원에 병렬 연결하여 제1 모터(143) 및/또는 제2 모터로 공급되는 전류를 충분히 한다.

여기서, 공급 전원(145)과 배터리(146)의 전원 용량은 동일하다.

보통 모터 하나 만을 사용하는 경우에 자동 부하 절체 개폐기(160)의 부하 증가에 따른 모터 용량 증가는 공급 전원(145)의 용량 증가를 초래한다.

본 발명은 두 개의 모터를 사용함에 따른 자동 부하 절체 개폐기(160)의 부하 감소와 그에 따른 모터 용량의 감소로 인하여 공급 전원(145)의 용량을 감소 할수 있다.

상기 용량이란 예를 들어서 24V/100A 등으로 정격 용량을 의미한다.

배터리(146)는 연료를 이용한 제너레이터(미도시)에 연결되어 전원 연결 스위치(147)가 오프된 경우에 제너레이터로부터 충전된다.

본 발명은 모터가 2개가 동시에 회전하는 경우는 시스템 불량 또는 테스트 모드 이므로 이때에 배터리(146)를 공급 전원(145)으로부터 분리하여 충분한 전류를 공급하지 않는다.

제1 구동 모터(143) 및 제2 구동 모터(144)는 동일하고, 공급 전원(145)의 용량은 최소한 구동 모터 하나의 기동 전류의 2배 이상 되어야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 SCR 구동 회로는 저항(R), 제너다이오드(ZD) 및 개시 스위치(148)를 포함한다.

상기 SCR 구동 회로는 제어부(141)에 내장되고, 상기 개시 스위치(148)는 온 시키고 조금 있으면 자동 오프되는 즉, 개시 신호만 주는 토글 스위치로 제어부(141)의 전면 판넬에 위치된다.

공급 전원(145)은 저항(R)과 제너다이오드(ZD)를 바이어스한다.

그리고 개시 스위치(148)가 온 되고 조금 있다 오프된다.

온 된 순간 제너 전압은 전자 소자(Q2)를 온 시키고 다음에 전자 소자(Q1)을 온 시킨다.

공급 전원(145)은 전자 소자(Q1,Q2)를 통하여 제1 모터(143) 및/또는 제2 모터(144)에 공급된다.

센싱부(142)는 모터가 둘 다 동작하는 경우에 게이트-캐소드간 전압이 H(예를 들어 0.7V), 모터가 하나만 동작하는 경우에 게이트-캐소드간 전압이 L(예를 들어 0.6V), 모터가 둘 다 동작하는 않는 경우에 게이트-캐소드간 전압이 0V이다.

SCR의 전압/전류 특성을 이용하여 모터의 상태를 센싱한다.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 배터리
20 : SMPS 전원
30 : 입력 스위치부

Claims (4)

1. 자동 부하 절체 개폐기를 주전원에 연결되도록 회전하는 제1 모터;
   자동 부하 절체 개폐기를 보조 전원에 연결되도록 회전하는 제2 모터;
   상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 상태를 감지하는 센싱부;
   상기 센싱부로부터 출력되는 신호에 따라서 제어 신호를 출력하여 전원 연결 스위치를 온, 오프 제어하는 제어부;
   상기 제1 모터 및 제2 모터에 구동 전류를 공급하는 공급 전원; 및
   상기 공급 전원에 상기 전원 연결 스위치를 통하여 병렬 연결되는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 회로를 구비하고,
   상기 제어부는 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 상태를 감지하여 적어도 하나가 동작하면 상기 전원 연결 스위치를 오프하여 공급 전원으로부터 배터리를 분리하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 공급 전원과 배터리의 전원 용량은 동일하고, 상기 전원 용량은 상기 제1 모터 또는 제2 모터의 기동 전류보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 센싱부는 SCR이며 상기 SCR의 게이트와 캐소드 사이의 전압차를 센싱하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 회로를 구비한 자동 부하 절체 개폐기.
   
4. 삭제

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