KR100266088B1 - 차단기의 접점 가압기구 및 이중 가압 개방기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기의 접점 가압부 및 이중 가압 개방기구에 관한 것이다. 접점 가압기구는, 적어도 접점작용을 하기 위하여 절연 플레이트 상에 설치되는 진공 작동체와, 이 진공작동체와 연결되는 작동축과, 이 작동축에 힘을 가하는 소정갯수의 스프링과, 상기 작동축에 연결된 구동아암과, 이 구동아암을 작동하기 위한 조작부와, 이 조작부 후방에 배치되는 트립 기구부를 포함하여 구성되는 자동 차단기에 있어서, 상기 작동축에 힘을 가하는 스프링은, 적어도 상기 작동축을 항상 탄력적으로 지지하는 제 1 스프링과, 일정 압력으로 초기 압축시켜 놓은 상태에서 투입시 상기 진공 작동체와 접촉하는 순간으로부터 상기 구동 아암이 이동한 만큼의 일정길이를 더 압축하기 위한 제 2 스프링을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 스프링을 지지하기 위하여 상기 절연 플레이트의 일측에 설치되는 스프링 지지수단과, 상기 스프링의 가압력을 조정하기 위하여 상기 스프링 지지체 일측에 설치되는 가압 조정 수단으로 구성되어 있다.

또 이중 가압 개방기구는, 상기 마그네틱 액튜에이터 조작부가 측면 요크를 포함하는 구성으로 되고, 상기 측면 요크의 중앙부를 통과하여 제 1 탄성수단 및 제 2 탄성수단을 설치한 샤프트와, 상기 측면 요크 및 상기 샤프트에 유동가능하게 설치되는 한쌍의 제 1, 제 2, 제 3 링크와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 링크 중 적어도 하나 및 상기 샤프트에는 원활한 링크운동을 하기 위한 장공형상의 홈이 형성되어 이루어진 것이다.

따라서, 가압 조정용 스페이서의 크기 변경 또는 와셔의 추가만으로 가압력의 변화가 가능하기 때문에, 여러 종류의 진공 작동체의 접점 가압용으로 스프링의 추가제작 또는 캠 각도의 별도 조정, 하우징의 크기 변환없이 공용화하여 사용할 수 있고, 적절한 개수로 링크체와 스프링을 조합 구성함으로써, 이중 가압 개방기구 또한 작은 변위에서 큰 힘을 얻을 수 있어 한정된 공간이나 변위의 제약이 있는 경우 효과적인 힘을 발생시킬 수 있다.

Description

차단기의 접점 가압기구 및 이중 가압 개방기구

본 발명은 차단기의 접점 가압기구 및 이중 가압 개방기구에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 진공 작동체를 이용한 진공차단기에 있어서, 소정의 탄성수단을 조합하여 가압효율을 높이며 다수개의 링크를 소정 구조로 조합하여 전극 접촉시의 순간 가압력을 원활하게 전달하고 그 효율을 높일 수 있게 한 차단기의 접점 가압기구 및 이중 가압 개방기구에 관한 것이다.

일반적으로, 배전선로 운영에 있어서, 그 구성을 보면 변전소 CB와 가공 배전선로, 재폐로 자동 차단기, 지중선로용 자동 차단기, 지중선로용 다회로 부하 개폐기, 배전용 변압기 및 수용가로 이루어져 있다.

종래의 다회로 차단기는 크게 개폐부, 차단부 및 접지 스위치부로 구성된다. 상기 개폐부 및 차단부는 원활한 작동성이 보장되기 위하여 상기 접지 스위치부와 상호 인터록 관계가 되도록 설계되어야 한다.

통상, 부하 개폐부는 스프링 토글(스프링 toggle) 방식과 스프링 스토어(스프링 stored) 방식이 주로 사용되며, 이러한 스프링 방식들은 개방상태와 투입상태의 상호전환이 레버와 구동캠에 연결된 스프링의 탄발력을 적절하게 이용하여 이루어지도록 한 것이다.

진공 작동체로 구성되는 차단기에 있어서의 상기 순간 가압력은 보통 100㎏f 이상으로 진공 작동체의 통전 능력 및 차단 능력에 따라 각양 각색의 특성을 보인다. 보통의 배전 선로에 사용되는 진공 작동체의 투입 및 차단 능력을 10KA이상으로 보면 100kgf를 상회하는 것이 대부분이다.

종래, 순간 가압력에 견디고 회전각도를 조절하기 위한 메카니즘으로서 여러 가지가 제안되어 왔으나 대부분이 캠방식에 의한 구동이었다.

종래의 캠 구동방식의 개방기구는 장방형 캠을 이용하여 큰 힘에 견디게 하고 회전각도를 조절하는 데에는 문제가 없으나, 캠과 링크로 결합된 부위에서 고장이 자주 발생하고 부품수도 많으며 제작도 까다로운 단점이 있었다.

본 발명은, 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결하기 위한 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 가동전극의 가압부 구조를 단순화하고 또한 효율적인 가압력을 획득하는데 있어 별도의 기구부없이 차단기 주메카니즘만으로 전극 접촉시의 순간적인 과도현상을 억제시키고, 정격전류 통전 시에도 일정한 압력을 계속 가동 전극에 유지하게 하여 줌으로써 접촉을 양호하게 하여 접촉불량으로 인한 과열 및 기타 사고요인을 억제하고, 차단시에는 초기 기동시 가압된 스프링의 힘을 효과적으로 이용할 수 있고, 또한 다양한 종류의 진공 작동체에 가압력을 간단한 방법에 의하여 증감시키며, 이중 가압 기구부도 다양한 유지력을 이길 수 있는 힘과 변위의 변경이 간단하게 이루어질 수 있는 차단기의 접점 가압기구 및 이중 가압 개방기구를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 차단기의 접점 가압기구를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 이중 가압 개방기구의 개방 초기상태를 나타낸 정면도

도 3은 본 발명의 이중 가압 개방기구의 작동상태를 나타낸 정면도

＜도면중 주요부분에 대한 부호의 설명＞

20 : 진공 작동체 22 : 절연 플레이트

30 : 작동축 32 : 차단 스프링

34 : 접점 가압 스프링 36 : 스프링 지지체

37 : 가압 조정용 스페이서 40 : 구동아암

42 : 중심축 50 : 연결링크

52 : 고정링크 60 : 마그네틱 액튜에이터

62 : 샤프트 62a : 제 1 단턱

62b : 제 2 단턱 62c : 핀홈

64a : 제 1 링크핀 64b,64c : 제 2 링크핀

70 : 영구자석 72,73 : 코일

74 : 플런저 76 : 요크

78 : 측면 요크 79a,79b : 부착편

91,92 : 제 1 링크 91a,92a : 부착핀

93,94 : 제 2 링크 93a,94a : 슬라이드홈

95,96 : 제 3 링크 100 : 제 1 스프링

102 : 제 2 스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차단기의 접점 가압기구는, 적어도 접점작용을 하기 위하여 절연 플레이트 상에 설치되는 진공 작동체와, 이 진공작동체와 연결되는 작동축과, 이 작동축에 힘을 가하는 소정갯수의 스프링과, 상기 작동축에 연결된 구동아암과, 이 구동아암을 작동하기 위한 조작부와, 이 조작부 후방에 배치되는 트립 기구부를 포함하여 구성되는 자동 차단기에 있어서, 상기 작동축에 힘을 가하는 스프링은, 적어도 상기 작동축을 항상 탄력적으로 지지하는 제 1 스프링과, 일정 압력으로 초기 압축시켜 놓은 상태에서 투입시 상기 진공 작동체와 접촉하는 순간으로부터 상기 구동 아암이 이동한 만큼의 일정길이를 더 압축하기 위한 제 2 스프링을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 스프링을 지지하기 위하여 상기 절연 플레이트의 일측에 설치되는 스프링 지지수단과, 상기 스프링의 가압력을 조정하기 위하여 상기 스프링 지지체 일측에 설치되는 가압 조정 수단으로 구성되어 있다.

또 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차단기의 이중 가압 개방기구는, 적어도 접점작용을 하기 위하여 절연 플레이트 상에 설치되는 진공 작동체와, 이 진공작동체와 연결되는 작동축과, 이 작동축에 힘을 가하는 소정갯수의 스프링과, 상기 작동축에 연결된 구동아암과, 이 구동아암을 작동하기 위한 마그네틱 액튜에이터 조작부와, 이 조작부 후방에 배치되는 트립 기구부를 포함하여 구성되는 자동 차단기에 있어서, 상기 마그네틱 액튜에이터 조작부는 측면 요크를 포함하며, 상기 측면 요크의 중앙부를 통과하여 제 1 탄성수단 및 제 2 탄성수단을 설치한 샤프트와, 상기 측면 요크 및 상기 샤프트에 유동가능하게 설치되는 한쌍의 제 1, 제 2, 제 3 링크와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 링크 중 적어도 하나 및 상기 샤프트에는 원활한 링크운동을 하기 위한 장공형상의 홈이 형성되어 이루어진 것이다.

따라서, 접점 가압기구의 단순화로 별도의 기구부가 필요 없이 효과적인 가압 성능을 발휘할 수 있으므로, 여러 개의 연결기구를 가지는 기존의 기구 방식과 비교시 고장의 요인을 제거할 수 있으며 가압 조정용 스페이서의 크기 변경 또는 와셔의 추가만으로 가압력의 변화가 가능하기 때문에, 여러 종류의 진공 작동체의 접점 가압용으로 스프링의 추가제작 또는 캠 각도의 별도 조정, 하우징의 크기 변환없이 공용화하여 사용할 수 있다.

또 적절한 개수로 링크체와 스프링을 조합 구성함으로써, 이중 가압 개방기구 또한 작은 변위에서 큰 힘을 얻을 수 있어 한정된 공간이나 변위의 제약이 있는 경우 효과적인 힘을 발생시킬 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 차단기의 접점 가압부 및 이중 가압 개방기구에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 차단기의 접점 가압기구를 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명의 이중 가압 개방기구의 개방 초기상태를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 이중 가압 개방기구의 작동상태를 나타낸 정면도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 마그네틱 액튜에이터 방식의 자동 차단기의 개략적인 구조와 동작에 대하여 설명한다.

절연을 유지시키며 안정적 위치를 확보하기 위한 절연 플레이트(22)가 소정 형상으로 배치되고, 이 절연 플레이트(22) 상에 진공 작동체(20)가 배치된다.

상기 진공 작동체(20)에는 접점 가압을 위한 작동축(30)과, 이 작동축(30)을 항상 탄력적으로 지지하는 차단 스프링(32), 접점 가압 스프링(34)이 스프링 지지체(36)에 의하여 설치된다.

상기 작동축(30)의 일단은 조작부의 힘과 스피드를 차단부에 전달하는 절연 구동아암(40)에 연결되어 있고 이 구동아암(40)의 일단은 연결링크(50) 및 고정링크(52)를 통하여 마그네틱 액튜에이터(60)의 샤프트(62)에 연결되어 있다.

부호 42는 상기 연결링크(50)를 작동하기 위한 중심축, 37은 가압 조정용 스페이서이다.

상기 마그네틱 액튜에이터(60)는, 크게 나누어 영구자석(70), 양측의 코일(72),(73), 샤프트(62)와 일체로 된 플런저(74) 및 요크(76)로 이루어져 있다.

상기 영구자석(70)은 플런저(30)와 대칭되는 위치에 같은 극성을 갖도록 조립되어져 플런저(74)와 요크(76)를 통과하는 자기회로를 형성한다.

상기 요크(76)는 자속이 흐르는 통로로서, 자기저항이 크지 않도록 충분한 단면적을 가져야 하며 코일(72)에 의한 자속과 영구자석(70)에 의한 자속이 동시에 흐르기에 충분한 단면적을 가져야 한다.

이와 같이 구성된 마그네틱 액튜에이터를 이용한 자동 차단기는, 초기 상태에서의 마그네틱 액튜에이터(60)는, 개방 위치에서 영구자석(70)에 의해 형성된 자계에 의하여 뒤편의 요크(76)에 안정된 자로를 형성하여 영구자석(70)에 의한 개방 유지력을 가지고 안정된 상태로 유지하고 있다.

이러한 상태에서 투입을 위하여 코일(72)에 전류를 통전시키면 영구자석(70)에 의해 형성된 자속이 부착편(78)에서는 감쇄되고 공극이 있는 부분에서는 자속이 중첩되어 반대편의 요크(76)와 플런저(74) 사이에는 인력이 작용하여 플런저(74)는 공극이 감속하면서 투입된다.

완전 투입되어 플런저(74)가 전편의 요크(76)(투입측)에 접하면 개방 때와 마찬가지로 영구자석(70)에 의한 투입 유지력을 가지고 안정된 상태로 유지하고 있다.

투입상태의 마그네틱 액튜에이터(60)를 개방시키고자 하면, 트립(trip) 코일(73)에 투입 때와는 반대 극성의 전류를 인가한다. 단, 개방동작은 차단 스프링(32)이 주된 작용을 하므로 영구자석(70)에 의한 투입 유지력을 제거할 수 있는 시간 동안만 전류를 인가하면, 영구자석(70)에 의해 유지되고 있던 힘이 코일(72)에 유기된 반대방향의 자속에 의하여 무력화됨과 동시에 압축되어 있던 차단 스프링(32)의 힘으로 조작부 및 플런저(74)가 뒤쪽으로 이동하여 차단 동작을 완료한다.

투입 및 차단시 마그네틱 액튜에이터 플런저(74)가 전후로 움직일 때 구동 아암(40)에 의하여 진공 작동체(20)에 연결된 작동축(30) 및 차단 스프링(32)도 동시에 전후로 움직이면서 투입 및 개방 동작 행정을 수행한다.

한편, 투입 및 차단시 진공 작동체(20)의 가동전극 로드가 전후로 움직일 때 구동 아암(40)에 의하여 진공 작동체(20)에 연결된 차단 스프링(32), 접점 가압 스프링(34)도 전후로 움직이면서 투입 및 개방 동작을 수행한다.

접점 가압기구의 상기 접점 가압 스프링(34)은 일정 압력으로 초기 압축을 시켜 놓은 상태에서 투입시 진공 작동체(20)의 접점이 접촉하는 순간으로부터 구동 아암(40)이 이동한 만큼의 일정길이를 더 압축하게 된다.

이때 압축된 스프링의 힘은 투입시 전자력에 의한 과도 현상도 효율적으로 억제하는 기능을 발휘한다.

차단 스프링(32)도 플런저(74)가 투입 방향으로 이동할 때 절연 구동 아암(40)에 의해 생긴 스트로크에 의해 일정길이가 압축되면서 투입상태로 되고, 이때의 압축력을 유지하고 있다가 유지력이 해제되는 순간, 상기 구동 아암(40)을 밀어 내는 힘으로 작용하여 구동 아암(40)에 접하고 있는 샤프트(62)에 연결되어 있는 진공 작동체(20)의 가동전극을 고정전극(모두 도시하지 않음)에서 개리(開離)시키는 주된 힘으로 작용하게 한다. 이때 이 차단 스프링의 가압 정도 및 스프링의 특성에 따라 접점이 개리되는 스피드가 결정되며 이는 차단기 성능을 결정하는 중요 요인이 된다.

이와 같이 가압기구에서는, 여러 개의 연결기구를 가지는 기존의 기구 방식과 비교시 고장의 요인을 제거할 수 있으며 가압 조정용 스페이서(37)의 크기 변경 또는 와셔의 추가만으로 가압력의 변화가 가능하기 때문에, 여러 종류의 진공 작동체의 접점 가압용으로 스프링의 추가제작 또는 캠 각도의 별도 조정, 하우징의 크기 변환없이 공용화하여 사용할 수 있게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 측면 요크(78)의 중앙부를 통과하여 제 1 스프링(100) 및 제 2 스프링(102)을 샤프트(62)가 탄력적으로 설치되고, 이 샤프트(62)의 중앙부 및 끝단에는 상기 제 1, 제 2 스프링(100),(102)을 각각 지지하는 제 1, 제 2 단턱(62a),(62b)과, 후술하는 링크핀을 직선운동으로 안내하는 핀홈(62c)이 형성되어 있다.

상기 측면 요크(78)의 양 외측(도면에서는 상하측)에는 한쌍의 제 1 링크(91),(92)의 일단이 유동가능하게 설치된다. 상기 제 1 링크(91),(92)의 타단은 후술하는 슬라이드홈(93a),(94a)에 유동가능하게 삽입되는 제 2 링크핀(64b),(64c)을 통하여 제 3 링크(95),(96)의 일단과 유동가능하게 설치된다. 부호 79a,79a는 상기 제 1 링크(91),(92)를 측면 요크(78)에 부착하기 위한 부착편, 91a,92a는 상기 부착편(79a),(79a) 상에 설치되는 부착핀이다.

상기 핀홈(62c)에는 한쌍의 제 2 링크(93),(94)의 일단을 고정 유지한 제 1 링크핀(64a)이 삽입되어 있다. 이 제 1 링크핀(64a)은 도시하지 아니한 수동조작 레버를 연결할 때에도 사용된다.

상기 한쌍의 제 2 링크(93),(94)에도 각각 슬라이드홈(93a),(94a)이 형성되어 있다. 상기 슬라이드홈(93a),(94a)에는 한쌍의 제 3 링크(95),(96)의 일단을 유동이 가능하게 고정유지한 채 2개의 제 2 링크핀(64b),(64c)이 삽입되어 있다. 상기 제 3 링크(95),(96)의 타단은 상기 제 1 단턱(62a) 상에 유동이 가능하게 고정되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 차단기의 이중 가압 개방기구는, 먼저 도 2에 나타낸 바와 같이, 투입상태에서는 제 1 스프링(100)은 샤프트(62)가 움직인 변위만큼 압축되어 있다.

이 상태에서 개방조작을 위해 도시하지 아니한 수동 조작 레버 연결핀을 당기면, 즉 상기 샤프트(62)의 일측에 고정된 제 1 링크핀(64a)을 당기면 상기 제 1 스프링(100)은, 예를들면 미리 설계한 수치대로 약 15㎜ 정도 가압 되고 제 2 스프링(102)은 상기 각각의 링크, 즉 제 1 링크(91),(92), 제 2 링크(93),(94) 및 제 3 링크(95),(96)의 링크작용에 의하여 약 8㎜ 정도 가압된다.

이와 같이 제 1 링크핀(64a)에 15㎜의 변위만을 주어도 제 1 스프링(100), 제 2 스프링(102), 그리고 각 링크들의 작용에 의하여 23㎜의 가압 효과가 발생된다. 즉, 작은 변위에 의해 증가된 가압력을 획득할 수 있어 효과적으로, 기 투입된 상태를 붕괴시킬 수 있는 힘을 낼 수 있는 특징을 가지고 있다.

또 필요한 경우에는 별도의 공간확보 또는 스프링 선정 및 감김수의 변환없이 제 1 스프링(100)과 제 2 스프링(102) 사이에 스페이서를 끼움으로서 힘과 변위의 조정이 가능한 이점이 있다.

본 발명의 차단기의 접점 가압부 및 이중 가압 개방기구에 의하면, 접점 가압기구의 단순화로 별도의 기구부가 필요 없이 효과적인 가압 성능을 발휘할 수 있으므로, 여러 개의 연결기구를 가지는 기존의 기구 방식과 비교시 고장의 요인을 제거할 수 있으며 가압 조정용 스페이서의 크기 변경 또는 와셔의 추가만으로 가압력의 변화가 가능하기 때문에 여러 종류의 진공 작동체의 접점 가압용으로 스프링의 추가제작 또는 캠 각도의 별도 조정, 하우징의 크기 변환없이 공용화하여 사용할 수 있으며, 또 적절한 개수로 링크체와 스프링을 조합 구성함으로써, 이중 가압 개방기구 또한 작은 변위에서 큰 힘을 얻을 수 있어 한정된 공간이나 변위의 제약이 있는 경우 효과적인 힘을 발생시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 적어도 접점작용을 하기 위하여 절연 플레이트 상에 설치되는 진공 작동체와, 이 진공작동체와 연결되는 작동축과, 이 작동축에 힘을 가하는 소정갯수의 스프링과, 상기 작동축에 연결된 구동아암과, 이 구동아암을 작동하기 위한 조작부와, 이 조작부 후방에 배치되는 트립 기구부를 포함하여 구성되는 자동 차단기에 있어서,

   상기 작동축에 힘을 가하는 스프링은,

   적어도 상기 작동축을 항상 탄력적으로 지지하는 제 1 스프링과, 일정 압력으로 초기 압축시켜 놓은 상태에서 투입시 상기 진공 작동체와 접촉하는 순간으로부터 상기 구동 아암이 이동한 만큼의 일정길이를 더 압축하기 위한 제 2 스프링을 포함하며,

   상기 제 1, 제 2 스프링을 지지하기 위하여 상기 절연 플레이트의 일측에 설치되는 스프링 지지수단과,

   상기 스프링의 가압력을 조정하기 위하여 상기 스프링 지지체 일측에 설치되는 가압 조정 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차단기의 접점 가압기구.
2. 적어도 접점작용을 하기 위하여 절연 플레이트 상에 설치되는 진공 작동체와, 이 진공작동체와 연결되는 작동축과, 이 작동축에 힘을 가하는 소정갯수의 스프링과, 상기 작동축에 연결된 구동아암과, 이 구동아암을 작동하기 위한 마그네틱 액튜에이터 조작부와, 이 조작부 후방에 배치되는 트립 기구부를 포함하여 구성되는 자동 차단기에 있어서,

   상기 마그네틱 액튜에이터 조작부는 측면 요크를 포함하며,

   상기 측면 요크의 중앙부를 통과하여 제 1 탄성수단 및 제 2 탄성수단을 설치한 샤프트와,

   상기 측면 요크 및 상기 샤프트에 유동가능하게 설치되는 한쌍의 제 1, 제 2, 제 3 링크와,

   상기 제 1, 제 2, 제 3 링크 중 적어도 하나 및 상기 샤프트에는 원활한 링크운동을 하기 위한 장공형상의 홈이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 차단기의 이중 가압 개방기구.

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