KR100390461B1 - 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 차단기에 관한 것으로서, 회로 차단기의 구성요소인 개폐기구부 구성을 달리하여 상기 개폐기구부의 접속판에서 발생되는 마찰을 최소화시킴과 함께 상기 접속판을 통해 전류가 원활히 통전될 수 있도록 충분한 통전면적을 확보함으로써 차단기의 동작신뢰성 확보와 접촉불량에 따른 문제점을 해소하고, 이와 더불어 별도의 스토퍼를 설치하지 않고서도 상기 가동접촉자의 개폐동작을 용이하게 제한할 수 있도록 된 것이다.

이를 위해 본 발명은, 복수개의 링크로 연결된 샤프트(15) 내에 각각 회동가능하게 삽입된 가동접촉자(5)와, 상기 샤프트(15) 내에 삽입된 가동접촉자(5)의 일단에 경사면을 갖도록 일체 형성된 리미트 래치(17)와, 상기 샤프트(15)와 리미트 래치(17) 사이에 구비되어 압축시 탄발력을 부가하는 압축스프링(18)과, 상기 샤프트(15)의 반대쪽에 설치되어 과전류 통전시 발열되는 히터(7)로 구성된 것에 있어서, 상기 가동접촉자(5)의 리미트 래치(17) 반대쪽 일단에는 그 상부에 상향 경사진 상태의 회동제한턱(23)을 일체로 갖는 접속판(24)이 힌지결합되고, 상기 접속판과 대향하는 히터(7)의 일단이 상방으로 수직하게 구부려진 상태로 상기 접속판(24)의 배면과 통전가능하게 접합되어진 것을 특징으로 한다.

Description

회로 차단기의 트립장치부 섭동구조{slide-contacting structure of trip device in Circuit Breaker}

본 발명은 회로 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배선용 차단기나 누전차단기 등의 회로 차단기를 구성하는 트립장치부의 섭동구조를 개선하여 가동접촉자의 동작시 발생되는 접촉저항이나 온도상승의 문제를 해소하면서도 통전성과 동작 신뢰성이 향상되도록 한 것이다.

일반적으로 회로 차단기(Circuit Breakers)는 각종 배선설비에 있어서 정상부하시의 개폐 및 접지, 단락 등의 사고가 발생할 경우 전류를 차단시켜 각종 회로 및 기기를 보호하는데 사용되는 전기기기이다.

이러한 회로 차단기의 종래 구성을 살펴보면, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 외형을 이루는 절연 재질의 케이스(1)와, 상기 케이스 양단에 각각 구비되어 전로를 연결하는 전원측 단자(2) 및 부하측 단자(3)와, 상기 케이스(1) 내부의 전원측 단자(2)와 접속된 상태로 전로를 차단기 내부로 연결하도록 고정접촉자(4)가 설치되어 있다.

또한 상기 차단기의 케이스(1) 내부에는 과전류 또는 단락전류를 검출하여 회로 차단기를 트립(trip)시키는 트립장치부와, 상기 트립장치부의 트립 및 수동조작에 의해 가동접촉자(5)를 구동시키면서 자동차단 및 개폐동작을 수행하는 개폐기구부가 설치되어 있는데, 한편 케이스(1) 상면에는 상기 개폐기구부와 연동되어 회로를 인위적으로 개폐할 수 있도록 핸들(6)이 외부로 돌출되어 있다.

여기서, 상기 트립장치부는 회로 차단기에 정격전류 이상의 과전류가 흐를경우 발열하는 히터(7)와, 상기 히터의 발열에 따라 일측으로 만곡되는 바이메탈(8)과, 상기 바이메탈의 만곡에 따라 일측으로 회동되면서 개폐기구부와 연결된 크로스바(9)를 작동시키는 조정나사(10)로 구성되어 있는데, 상기 고정접촉자(4)의 상방 일측에는 가동접촉자(5) 및 고정접촉자(4)의 접점 사이에서 발생되는 아크(arc)를 소멸시키도록 소호장치(11)로 더 설치된다.

상기 소호장치(11)는 V자 형태의 홈을 가진 복수개의 그리드(grid)(12)가 일정한 간격을 이루면서 접접의 아크발생경로와 수직하게 배치되어 상기 접점 간에 발생된 아크를 신속히 소호시키도록 구성된다.

또한 상기 개폐기구부에는 핸들(6)의 조작에 의해 메인스프링(13)을 구동하여 내부의 각 링크(도시는 생략함)를 반전시킴에 따라 가동접촉자(5)를 일측으로 회전시키는 링크기구(14)가 설치되어 있다.

그럼 여기서, 상기 구성요소들로 이루어진 회로 차단기에 과전류가 통전될 시 이를 차단하는 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 회로에 정격전류를 넘어서는 과전류가 통전될 경우, 상기 차단기의 가동접촉자(5) 및 고정접촉자(4)는 서로 접촉되어 있는 상태; 즉, 전류가 회로 차단기를 통과하고 있는 상태에 있게 되는데, 이 때 상기 차단기의 전원측 단자(2)를 통해 과부하 전류가 일정시간 이상 지속적으로 통전됨에 따라 트립장치부의 히터(7)가 발열을 시작하게 된다.

이로 인해 상기 히터(7)에 발생된 열은 바이메탈(8)을 가열시킴에 따라 바이메탈이 일측으로 만곡되면서 조정나사(10)를 회동시키게 되고, 이에 따라링크기구(14)에 연결된 크로스바(9)가 상기 조정나사의 회동력에 의해 일측으로 회동되면서 링크기구(14)를 작동시키게 되므로 결국에는 전로를 연결하는 가동접촉자(5)가 고정접촉자(4)로부터 분리되어져 전류가 차단된다.

상기에서 고정접촉자(4)와 가동접촉자(5)가 서로 분리되는 순간에는 통상 강렬한 아크(arc)가 발생되는데, 이 때 발생된 아크는 전자기력에 의해 소호장치(11)의 그리드(12) 안쪽으로 유도되어 그 곳에서 소멸되게 된다.

그럼, 여기서 첨부된 도 3 또는 도 4를 참조하여 상기한 차단기의 트립장치부에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 트립장치부의 구성은, 먼저 복수개의 링크로 연결된 샤프트(15) 내에 각각 회동가능하게 삽입된 가동접촉자(5)와, 상기 샤프트(15) 내에 삽입된 가동접촉자의 일단에 일체로 형성되어 상기 가동접촉자가 상하로 회동되는 범위를 제한하기 위한 리미트 래치(17)와, 상기 샤프트(15)와 리미트 래치(17) 사이에 수평하게 삽입되어 압축에 대한 탄발력을 부가하는 압축스프링(18)과, 상기 샤프트(15)의 반대쪽에 설치되어 과전류가 통전시 발열되는 히터(7)와, 상기 가동접촉자(5)의 타단에 힌지결합됨과 함께 상기 히터(7)의 일단과 함께 케이스(1) 내면에 고정 결합된 접속판(19)으로 이루어져 있다.

상기에서 가동접촉자(5)와 접속판(19)의 힌지결합부에는 그 축을 형성하도록 일정 길이의 핀(20)이 삽입되고, 상기 핀의 양단에는 가동접촉자(5)가 접속판(19)에 끼워진 상태로 양측에서 접촉압력을 부가하기 위한 접촉스프링(21)이 끼워져 있으며, 상기 핀(20)의 양측에는 다시 와셔(22)가 끼워져 결합됨으로써 힌지결합이완료된다.

그럼 여기서, 상기한 구성요소들의 작용을 살펴보면, 앞서 살펴본 바와 같이 회로에 과전류가 통전하게 되면 가동접촉자(5)는 상방으로 회동되면서 전로를 개로시키게 되는데, 이러한 과정은 상기 과전류의 통전에 의해 히터(7)가 발열되어짐에 따라 그와 연동된 링크기구(14)를 작동시키고, 상기 링크기구는 다시 복수개의 링크로 이루어진 샤프트(15)를 일방향으로 반전시킴에 따라 가능하다.

즉, 상기 샤프트(15)는 링크기구(14)에 의해 도면상 반시계방향으로 회동되면서 가동접촉자(5)의 밑면과 접촉된 샤프트(15)가 상기 가동접촉자(5)를 상방으로 밀어 올리게 되어 결국 상기 가동접촉자(5)가 고정접촉자(4)로부터 분리되면서 전로가 개로되어지는 것이다.

반대로 전로의 폐로시에는 상기한 바의 역순에 따라 상기 샤프트(15)가 도면상 시계방향으로 회전하면서 샤프트(15) 내에 설치된 압축스프링(18)이 리미트 래치(17)를 밀게 되고, 상기 스프링(18)의 압력에 의해 밀려난 리미트 래치(17)는 다시 가동접촉자(5)의 뒷부분을 상방으로 밀어 올리게 되므로 결국 이 때에는 가동접촉자(5)의 앞부분이 시계방향으로 회동되면서 가동접촉자의 접점이 그 하방에 설치된 고정접촉자(4)의 접점과 맞닿아 전류가 통전되는 것이다.

한편, 단락사고 등과 같이 매우 큰 사고전류가 발생될 경우에는 상기 사고전류가 차단기 내부로 유입되면서 고정접촉자(4)와 가동접촉자(5)의 접촉부분에서 매우 큰 전자 반발력이 발생하게 되는데, 이 때에는 상기 발생된 전자 반발력이 리미트 래치(17)의 압축스프링(18)이 부가하는 탄성력보다 더 크게 되므로 결국 가동접촉자(5)가 샤프트(15)에서 상방으로 회동되면서 전로를 개방하게 되므로 이로 인해 발생될 수 있는 화재 등의 사고를 예방하도록 구성되어 있다.

그러므로, 상기한 작용을 위해서는 샤프트(15)와 가동접촉자(5)가 동일한 축상에 지지되어야만 하고, 상간 단락을 방지하기 위해 절연이 동시에 이루어질 필요가 있으며, 또한 상기 가동접촉자(5)가 샤프트(15)에서 이탈되지 않도록 각 부품을 조립할 필요가 있다.

따라서, 종래에는 이같은 조건을 만족시키기 위해 가동접촉자(5)의 힌지결합을 위한 통공에 일정 길이의 핀(20)을 끼워 넣음에 따라 상기 핀(20)이 샤프트(15)의 회전축과 동일한 지점에 위치하도록 조립되었다.

즉, 상기 샤프트(15)가 가동접촉자(5)를 직접 지지함이 없이 상기 가동접촉자(5)의 일단에는 접속판(19)이 힌지결합됨과 함께 상기 접속판(19)은 다시 전로와 연결된 히터(7)에 나사 결합되는 방식으로 조립되었다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 회로 차단기의 트립장치부에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

먼저, 상기 접속판은 앞서 설명한 바처럼 동작을 수행하지 않고 고정된 상태이므로 이 때 상기 접속판과 가동접촉자 사이에는 아무런 접촉압력이 없게 되는데, 결국 상기 접촉압력이 너무 작아서 발생된 높은 접촉저항에 의해 기기가 과열되거나 통전성이 매우 낮아지는 문제점이 있었다.

이로 인해 종래에는 접촉스프링의 압력을 일정량 이상 받기 위해서 접속판이 내측으로 구부려져야만 접속판과 가동자 사이에서 적합한 접촉 압력을 행사할 수있고, 상기한 이유로 접속판이 스프링력에 의해 안쪽으로 필요한 만큼 구부려지기 위해서는 그 두께를 얇게 형성해야만 할 뿐만 아니라, 상기 접촉스프링에 의해 접속판이 만곡되기 위해서는 상기 접속판의 일부가 반드시 만곡지도록 형성되어야만 했으므로 그 결과 접속판이 충분한 통전면적을 갖기 어렵게 되었다.

또한 상기 구성에서 접속판이 와셔, 스프링 등으로 접촉된 점을 감안할 때, 가동접촉자의 동작시 상기 각 부분에서 마찰이 심하게 발생되므로 기기가 충분한 동작 신뢰성을 확보하는 데에도 어려운 문제점이 있었다.

이와 더불어 차단기의 정격전류가 커지는 경우에는 온도상승 등의 문제가 발생되므로 상기 문제를 해결하기 위해서는 별도의 장치를 추가 설치해야만 했고, 또한 단락사고 등에 의해 가동접촉자가 샤프트로부터 회동되었을 때 이를 다시 초기 위치로 복귀시키기 위해서는 상기 가동접촉자의 회전을 제한할 필요가 있는데, 이를 위해 종래에는 차단기 커버나 기구부 일측에 가동접촉자의 회동을 제한하기 위해 별도의 스토퍼를 설치해야만 했으므로 이에 따라 기기의 구조가 복잡해지고 커지게 되므로 소형 차단기에는 채용하기 힘든 또 다른 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 회로 차단기의 구성요소인 트립장치부의 구성을 달리하여 상기 개폐기구부의 접속판에서 발생되는 마찰을 최소화시킴과 함께 상기 접속판을 통해 전류가 원활히 통전될 수 있도록 충분한 통전면적을 확보함으로써 차단기의 동작신뢰성 확보와 접촉불량에 따른 문제점을 해소하고, 이와 더불어 별도의 스토퍼를 설치하지 않고서도 상기 가동접촉자의 개폐동작을 용이하게 제한할 수 있도록 된 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 회로 차단기의 외형을 보인 사시도

도 2 는 종래 회로 차단기의 전체 구성을 보인 종단면도

도 3 은 종래 회로 차단기의 트립장치부 구성을 보인 분해 사시도

도 4 는 도 3의 구성요소가 결합된 상태를 배면에서 본 종단면도

도 5 는 본 발명에 따른 회로 차단기의 트립장치부 구성을 보인 분해 사시도

도 6 은 도 5의 구성요소가 결합된 상태를 배면에서 본 종단면도

도 7 은 도 5의 I-I선 요부 종단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 케이스 5 : 가동접촉자

7 : 히터 15: 샤프트

17: 리미트 래치 18: 압축스프링

20: 핀 23: 회동제한턱

24: 접속판 25: 와셔

26: 조립스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 복수개의 링크로 연결된 샤프트 내에 각각 회동가능하게 삽입된 가동접촉자와, 상기 샤프트 내에 삽입된 가동접촉자의 일단에 경사면을 갖도록 일체 형성된 리미트 래치와, 상기 샤프트와 리미트 래치 사이에 구비되어 압축시 탄발력을 부가하는 압축스프링과, 상기 샤프트의 반대쪽에 설치되어 과전류 통전시 발열되는 히터로 구성된 것에 있어서, 상기 가동접촉자의 리미트 래치 반대쪽 일단에는 그 상부에 상향 경사진 상태의 회동제한턱을 일체로 갖는 접속판이 힌지결합되고, 상기 접속판과 대향하는 히터의 일단이 상방으로 수직하게 구부려진 상태로 상기 접속판의 배면과 통전가능하게 접합되어진 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조가 제공된다.

이하 본 발명을 도 5 내지 도 7을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 5 는 본 발명에 따른 회로 차단기의 트립장치부 구성을 보인 분해 사시도이고, 도 6 은 도 5의 구성요소가 결합된 상태를 배면에서 본 종단면도이며, 도 7 은 도 5 의 I-I선 요부 종단면도로서, 본 발명의 구성요소 중 종래의 구성요소와 동일한 구성에 있어서는 그 설명을 생략하기로 하고, 다만 도면상에는 종래에서 부여한 번호를 그대로 부여하기로 한다.

이하 본 발명에 따른 트립장치부의 요부 구성을 구체적으로 설명하면 다음과같다.

도 5에서, 기기의 케이스(1) 내에 설치된 트립장치부가, 복수개의 링크로 연결된 샤프트(15) 내에 각각 회동가능하게 삽입된 가동접촉자(5)와, 상기 샤프트(15) 내에 삽입된 가동접촉자(5)의 일단에 일체로 형성되어 상기 가동접촉자(5)가 상하로 회동되는 범위를 제한하는 리미트 래치(17)와, 상기 샤프트(15)와 리미트 래치(17) 사이에 구비되어 압축에 대한 탄발력을 부가하는 압축스프링(18)과, 상기 샤프트(15)의 반대쪽에 설치되어 과전류가 통전시 발열되는 히터(7)로 구성된 점은 종래의 구성과 동일하다.

특히, 상기 가동접촉자(5)의 리미트 래치(17) 반대쪽 일단에는 그 상부에 상향 경사진 상태의 회동제한턱(23)을 일체로 갖는 접속판(24)이 후방에서 힌지결합되고, 상기 접속판(24)과 대향하는 히터(7)의 일단은 상방으로 수직하게 구부려진 상태로 상기 접속판(24)의 배면과 통전가능하게 접합되는데, 상기 가동접촉자(5)와 접속판(24)의 힌지결합부에는 그 축을 형성하도록 일정 길이의 핀(20)이 삽입되고, 상기 핀의 양측에는 바깥쪽 일단이 둥글게 형성된 와셔(25)가 끼워져 결합되는데, 상기 접속판(24)과 와셔(25)의 사이에는 상기 와셔가 샤프트 내측홈(15a)에서 이탈되지 않도록 하는 조립스프링(26)이 더 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 트립장치부 작용을 살펴보면, 앞서 설명한 종래 구성요소들의 작용과 동일한 부분은 이하 생략하기로 한다.

먼저, 회로에 과전류가 통전될 때에는 차단기의 트립장치부 구성요소인 가동접촉자(5)가 접속판(24)에 끼워져 힌지결합된 상태에서는 항상 일정한 접촉면을 유지하는데, 이로 인해 상기 가동접촉자(5)는 접속판(24)과 일정한 통전면적을 확보한 상태로 동작이 이루어지므로 비교적 낮은 접촉압력에서도 가동접촉자(5)가 우수한 통전성을 유지하게 된다.

즉, 이는 상기 가동접촉자(5)가 ㄷ자 형태로 견고하게 구성된 접속판(24) 사이에 끼워진 상태로 회동됨으로써 상기 가동접촉자(5)와 접속판(24) 사이가 항상 일정한 접촉면적(=통전면적)을 갖도록 유지되고, 이로 인해 상기 가동접촉자(5)와 접속판(24)은 항상 일정한 통전성을 유지하게 됨은 이해 가능하다.

또한 상기 가동접촉자(5)와 접속판(24)을 힌지결합하는 핀(20)은 가동접촉자(5)의 회동을 지지하는 역할을 하고, 그 양단에 끼워진 조립스프링(26)은 기기의 조립시 상기 힌지결합부가 샤프트(15) 내에 끼워짐에 따라 상기 샤프트 내측홈(15a)에 끼워진 와셔(22)가 샤프트(15)의 내측홈으로부터 이탈되지 않도록 탄성력을 부가하게 된다.

여기서, 상기 와셔(22)는 그 바깥쪽 끝단이 둥글게 형성된 구조를 가지므로 상기 와셔(22)가 샤프트 내측홈(15a)에 끼워진 상태에서는 가동접촉자(5)가 상하 회동될 때, 상기 와셔(22)도 샤프트 내측홈(15a)에서 자체적으로 회전이 가능하므로 가동접촉자(5)의 회동이 마찰이나 진동에 의해 영향을 받지않도록 되며, 이에 따라 상기 가동접촉자(5)의 접점 개폐동작이 원활하게 되므로 결국 기기의 동작 신뢰성이 현저히 향상된다.

또한 상기 접속판(24)의 상단에는 가동접촉자(5)가 상방으로 일정범위이상 회동하지 못하도록 회동범위를 제한하는 회동제한턱(23)이 일체로 더 형성되어 있으므로 종래 이러한 가동접촉자(5)의 회동을 제한하기 위해 케이스(1) 내부에 별도로 돌턱을 형성하거나 개폐기구부의 핀을 이용하는 등의 복잡한 구조를 취하지 않아도 되므로 기기의 내부 구조가 대폭 간소화된다.

그러므로, 상기한 바에 따라 본 발명 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조는 차단기가 충분한 통전성과 동작 신뢰성을 확보하면서도 그 구성이 대폭 간소화되는 등 많은 이점이 있으므로 소형 차단기 등에 채용하기에 매우 적합한 구조를 갖게 된다.

본 발명 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조는 트립장치부를 구성하는 가동접촉자와 힌지결합된 접촉판에서 마찰이 최소화되도록 함과 동시에 상기 접속판을 통해 전류가 원활히 통전될 수 있도록 충분한 통전면적을 확보함으로써 과열을 방지함은 물론, 기기의 동작 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.

또한 상기한 이유로 접속판의 구조가 간소화됨과 함께 상기 가동접촉자의 회전궤적을 제한하기 위해 별도의 스토퍼를 설치하지 않으므로 설치시 공간적 제약을 대폭 완화할 수 있으므로 각종 소형 차단기에 채용하기에 적합한 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

Claims (2)

1. 복수개의 링크로 연결된 샤프트 내에 각각 회동가능하게 삽입된 가동접촉자와, 상기 샤프트 내에 삽입된 가동접촉자의 일단에 경사면을 갖도록 일체 형성된 리미트 래치와, 상기 샤프트와 리미트 래치 사이에 구비되어 압축시 탄발력을 부가하는 압축스프링과, 상기 샤프트의 반대쪽에 설치되어 과전류 통전시 발열되는 히터로 구성된 것에 있어서,

   상기 가동접촉자의 리미트 래치 반대쪽 일단에는 그 상부에 상향 경사진 상태의 회동제한턱을 일체로 갖는 접속판이 힌지결합되고, 상기 접속판과 대향하는 히터의 일단이 상방으로 수직하게 구부려진 상태로 상기 접속판의 배면과 통전가능하게 접합되어진 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동접촉자와 접속판의 힌지결합부에는 그 축을 형성하는 핀이 삽입되고, 상기 핀의 양단에는 바깥쪽 끝단이 둥글게 형성된 와셔가 끼워짐과 함께 상기 접속판과 와셔 사이에는 상기 와셔가 샤프트의 내측홈에 끼워진 상태에서 이탈하지 못하도록 하는 조립스프링이 구비된 것을 특징으로 하는 회로 차단기의 트립장치부 섭동구조.