KR100492254B1 - 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개극 거리를 증대한 회로 차단기에 관한 것으로, 가동 접촉자 및 고정 접촉자를 구비한 회로 차단기에 있어서 가동 접촉자의 행정 구간에 운동변환수단을 구비하여 회로 차단시 상기 가동 접촉자의 상방향 직선운동을 상기 운동변환수단이 상기 가동 접촉자의 접점부 반대측 단부를 수직방향상 소정위치에서 정지시킴으로서 상기 가동 접촉자의 운동 방향을 회전운동으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 회로 차단기에 관한 것이다.

본 발명은 회로 차단기의 개극 거리를 증대 시켜 차단 성능을 향상하는 효과가 있다.

Description

회로 차단기{Molded Case Circuit Braker}

본 발명은 회로 차단기의 개극 거리 증대 장치에 관한 것으로, 특히 회로 차단기의 개극 거리를 증대시킴으로써 아크 발생을 줄여 회로 차단기 내부의 절연성을 유지시키는 회로 차단기의 개극 거리 증대 장치에 관한 것이다.

종래의 회로 차단기는 가동 접촉자가 단순히 상하 직선 운동만을 하도록 되어 있어 온오프(on-off) 동작시의 개극 거리(회로차단시 가동접점과 고정접점간 이격거리)가 상대적으로 짧아 아크가 많이 생기고 차단기내부의 절연성이 떨어져 성능이 취약함으로 소형, 저부하용으로 사용한다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 종래 회로 차단기의 동작에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 종래 회로 차단기를 도시한 것으로서, 도1a는 회로 차단기가 온(on)상태인 경우, 도 1b는 회로 차단기가 오프(off)상태인 경우를 도시한 것이다.

도 1을 참고하면, 온(on)상태에서는 회로 차단기의 핸들(10)이 움직이면서 핸들에 접속된 링크(14)가 크레들(12)의 직선면을 따라 상하 운동을 하게 된다. 이 상하 운동은 링크(14)에 접속된 크로스바(16)를 상하 운동하게 하여 결국 크로스바(16)에 접속된 가동 접촉자(18)가 움직이게 되고, 가동 접촉자(18)가 고정 접촉자(20)와 이격되면서 전기적 회로를 차단한다.

좀더 상세히 설명하면, 전기적 회로상에 과전류와 같은 이상전류가 검출되어 미도시한 래치가 해방되면, 가동 접촉자(18)와 회로 차단기의 저면사이에 설치되고 온(on)상태에서 압축된 상태로 있던 스프링(22)이 원상태로 신장하면서 가동 접촉자(18)에 탄성력을 인가하여 가동 접촉자(18)를 수평자세에서 상방으로 밀어올리는 것이다.

이 때, 고정 접촉자(20)의 선단에 붙은 고정 접점과 가동 접촉자(18)의 선단에 붙은 가동 접점과의 이격거리가 발생하게 되는데 이것을 개극 거리라고 한다. 회로 차단기는 단락 전류 발생시 선로를 기구적으로 자동으로 끊어주게 되고, 이 개극 거리는 길수록 아크 발생을 줄여 차단기 내부의 절연성을 유지시킴으로써 차단기의 성능을 향상시키는데 기여한다.

그러나, 종래의 회로 차단기는 가동 접촉자(18)가 수평한 자세에서 수직의 직선방향으로 움직이며, 이러한 수직 이동은 크레들(12)과 그 주변부품들에 의해 그 이동거리가 제한되므로 개극 거리가 짧다. 따라서, 대전류의 차단시 아크가 다량으로 발생하는데 비해 짧은 개극거리로 인해 절연 성능이 떨어지게되어, 결국 정격전류가 낮은 소용량의 회로 차단기로 밖에 사용할 수 없는 기술적 적용범위가 협소한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 회로차단시 가동 접촉자의 행정구간에 가동 접촉자의 직선이동을 회전운동으로 변환시켜주는 운동변환수단을 구비함으로써 회로 차단기의 개극 거리를 증대 시킨 회로 차단기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 회로 차단기는 고정 접촉자와,상기 고정 접촉자에 접촉 또는 상기 고정 접촉자로부터 분리가능한 가동 접촉자와, 회로 차단시 상기 가동 접촉자에 상기 고정 접촉자로부터 분리되는 직선방향의 동력을 제공하기 위해서 상기 가동 접촉자의 하부에 배치되는 스프링을 구비하는 회로 차단기에 있어서, 회로 차단시 개극거리를 증대시키기 위해서 상기 가동 접촉자의 행정 구간에 설치되고 상기 가동 접촉자의 직선운동을 회전운동으로 변환하는 운동변환수단을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회로 차단기에 있어서, 상기 스프링은 수평방향상 상기 가동 접촉자의 길이방향상 중심부 또는 그 중심부에 인근한 위치에 설치되고, 상기 운동변환수단의 수평방향상 설치위치는 상기 가동 접촉자의 수직 직선운동을 회전운동으로 변환하기 위해서 상기 스프링의 수평방향 설치위치 보다 상기 접점부착된 일단부의 반대측 단부에 가까운 수평방향상 위치를 가지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이 때, 본 발명의 도면에서 종래와 그 구성이 동일한 구성에 대해서는 종래와 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회로 차단기를 단면도로서 도시한 것으로, 도 2a는 회로 차단기의 온상태, 도 2b는 회로 차단기의 오프상태를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 일실시예에 따른 회로 차단기는 종래기술의 회로 차단기와 마찬가지로 차단기를 사용자가 온상태 또는 오프상태 위치로 조작하여 회로를 수동으로 연결 및 차단할 수 있는 핸들(10)과, 일단부에 접점을 부착한 고정 접촉자(20)와, 상기 고정 접촉자(20)에 접촉 또는 상기 고정 접촉자(20)로부터 분리 가능하고 상기 고정 접촉자(20)의 접점에 대향한 위치에 상대적 접점을 부착한 일단부를 가지는 가동 접촉자(18)를 포함한다.

또한 본 발명에 일실시예에 따른 회로 차단기는 핸들(10)과 가동 접촉자(18)를 서로 구동 접속하는 링크(14)를 포함하고, 링크(14)에 접촉하는 위치에 설치되어 링크(14)의 상하방향 이동시 이동을 안내하기 위한 크레들(12)과, 링크(14)와 가동 접촉자(18)를 연결하는 크로스바(16)를 종래기술과 마찬가지로 구비한다. 그리고, 스프링(22)은 본 발명 회로 차단기의 저면과 가동 접촉자(18)의 사이에 설치된다. 스프링(22)의 수평방향상 설치위치는 가동 접촉자(18)의 길이방향상 중심부 또는 그에 가까운 위치이다.

회로 차단시 미도시한 래치수단이 해제되면, 온상태에서 압축된 상태로 있던 스프링(22)이 원상태로 신장하면서, 가동 접촉자(18)에 탄성복원력을 인가하여 가동 접촉자(18)를 수평자세에서 상방으로 밀어올린다. 따라서, 회로 차단시 스프링(22)은 가동 접촉자(18)를 고정 접촉자(20)로부터 분리되게 상방으로 직선운동시킨다. 또한, 가동 접촉자(18)와 링크(14)를 연결하는 크로스바(16)는 가동 접촉자(18)와 접촉하는 면이 경사를 이루게 함으로써 가동 접촉자(18)의 회전시 걸리지 않도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 회로 차단기는 본 발명의 특징적 구성요소로서 회로 차단시 고정접점과 가동 점점의 거리 즉, 개극 거리(A)를 증대 하기 위한 목적으로 가동 접촉자(18)의 행정 구간에 가동 접촉자의 직선운동을 회전운동으로 변환하기 위한 운동변환수단(30)을 포함한다.

상기 운동변환수단(30)은 가동 접촉자(18)중 접점이 부착된 단부의 반대측 일단부로부터 상방으로 소정거리 이격된 위치에서 회로 차단시 수직으로 이동하는 가동 접촉자(18)에 접촉가능하게 설치되며, 운동변환수단(30)의 수평방향 설치위치는 가동 접촉자(18)의 수직 직선운동을 회전운동으로 변환하기 위해서 스프링(22)의 수평방향 설치위치(가동접촉자의 길이방향상 중심부위 또는 그에 가까운 위치) 보다 상기 접접단부의 반대측 단부 또는 반대측 단부에 가까운 수평방향상 위치를 가진다.

운동변환수단(30)은 바람직하기로 절연성과 난연성을 갖는 합성수지재로 제작되어 본 발명에 따른 회로 차단기에 조립되는 유닛(UNIT)으로 구성된다. 운동변환수단(30)의 일 실시예에 따른 상세 구성은 도 3을 참조로 이하에서 좀 더 명확히 설명하기로 한다.

한편, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회로 차단기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 회로 차단기에 있어서, 회로 차단시 즉, 도면상 크래들(12)의 우측에 위치한 트립부에서 전원과 부하간의 회로상 과전류와 같은 이상전류 상태를 감지하여 상기 래치수단이 해제되면, 가동 접촉자(18)와 회로 차단기 케이스의 바닥면 사이에서 구속되어 있던 스프링(22)이 탄성 복원력을 가동 접촉자(18)에 작용하여 가동 접촉자(18)를 상방으로 밀고, 따라서 가동 접촉자(18)는 수평한 자세로 상방으로 직선이동한다. 이 때 운동변환수단(30)이 가동 접촉자(18)중 접점이 부착된 단부의 반대쪽 단부를 일정 위치에서 정지시키므로, 가동 접촉자(18)의 상기 접점 부착 단부는 정지된 단부를 중심으로 도면상 시계방향으로 회전이동하게 된다.

즉, 종래의 회로 차단기는 상하 직선 운동만을 하지만 본 발명에 의한 회로 차단기는 일정거리를 직선 운동 하다가 임의의 지점(본 발명에 따른 운동변환수단이 설치된 수직방향상 위치)부터는 회전 운동을 하게 되고, 가동 접촉자(18)가 부채살처럼 펴져 개극 거리(A)가 증대되는 것이다.

종합적으로 본 발명의 일시예에 따른 회로 차단기의 동작을 설명하면, 본 발명에 의한 회로 차단기에 있어서, 사용자가 수동으로 핸들(10)을 오프위치로 조작하면, 핸들(10)에 접속된 링크(14)가 크레들(12)의 직선면을 따라 상방으로 이동을 하게 된다. 링크(14)가 상방으로 운동함에 따라 링크(14)에 접속된 크로스바(16)도 상방으로 이동하게 되어 결국 가동 접촉자(18)가 상방으로 이동하므로, 가동 접촉자(18)와 고정 접촉자(20) 사이에 거리가 생기게 된다.

따라서, 고정 접촉자(20)의 선단에 부착된 고정접점과 가동 접촉자(18)의 선단에 부착된 가동 접점이 이격되며, 가동 접촉자(18)는 일정거리를 직선 운동하다가 소정지점{운동변환수단(30)이 설치된 수직방향 위치}부터는 가동 접촉자(18)의 일단(가동접점부 반대측 단부)이 운동변환수단(30)에 의해 정지되고 가동 접촉자(18)의 타단(가동 접점부)은 회전 운동을 하게 됨으로써 가동 접촉자(18)가 부채살과 같은 궤적을 따라 회동하여 개극거리(A)가 증대되는 것이다.

한편, 회로상의 이상전류 발생에 따라 자동적으로 상기 트립부의 동작에 의해 상기 래치수단이 해제되면, 가동 접촉자(18)와 회로 차단기 케이스의 바닥면 사이에서 구속되어 있던 스프링(22)이 탄성 복원력을 가동 접촉자(18)에 작용하여 가동 접촉자(18)를 상방으로 밀고, 따라서 가동 접촉자(18)는 수평한 자세로 상방으로 직선이동한다. 이때 운동변환수단(30)이 가동 접촉자(18)중 접점이 부착된 단부의 반대쪽 단부를 일정 위치에서 정지시키므로, 가동 접촉자(18)의 상기 접점 부착 단부는 정지된 단부를 중심으로 도면상 시계방향으로 회전이동하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 회로 차단기에 있어서 운동변환수단(30)의 일실시예에 따른 구성을 상세히 나타낸 사시도로서, 도 3a는 운동변환수단(30)만을 별도로 도시한 사시도이고, 도 3b는 운동변환수단(30)이 트립부의 트립코일 철심과 결합된 조립 상태를 도시한 사시도이다.

도3a 와 도 3b를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 운동변환수단(30)의 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 운동변환수단(30)은 회로의 이상전류를 검출하기위한 회로 차단기의 트립부에 있어서 이상전류 검출시 트립코일의 자화에 따라 상기한 래치수단을 해제하는 래치해제수단을 흡입하고 트립코일이 그 외주면에 감겨지는 철심(부호 미지시)에 결합하여 설치하는 실시예를 나타낸 것이다.

이러한 실시예에 따라서 운동변환수단(30)은 상기 철심의 하부를 수용하기 위한 원통형의 부분과, 상기 래치해제수단의 하부와 결합되는 결합부(34)와, 수직 직선운동하는 가동 접촉자(18)의 일단부를 정지시켜 그 운동을 직선운동으로부터 회전운동으로 변환하기 위해 하부로 돌출형성된 정지작용부(32)로 구성되며, 이러한 운동변환수단(30)은 내연성 및 전기적 절연성이 좋은 합성수지재로 일체로 주조하여 제작될 수 있다.

한편, 운동변환수단(30)은 회로 차단기의 극별로 마련될 수 있는데, 즉 3상 전류를 연결 또는 차단하는 회로 차단기의 경우 R, S, T의 3 상별(다시 말해 3극별)로 설치될 수 있는 데, 그 설치는 도 3b에서 트립코일 철심의 하부를 운동변환수단(30)의 상기 원통형부분에 삽입하여 수용시키고, 상기 트립코일 철심과 결합되고 "L"자로 굽어진 래치해제수단의 하측 중앙에 삽입 홈(40)을 형성하여 그 홈(40)속으로 운동변환수단(30)의 상측 결합부(34)를 삽입하여 결합하므로서 완료된다. 이때 결합부(34)는 후크형상으로 구성되어 삽입되면 역방향으로 용이하게 이탈되지 않도록 하였다.

한편, 운동변환수단(30)은 회로 차단시 가동 접촉자(18)중 접점부착부의 반대측 단부를 정지시키므로서 수직 상방으로 직선운동하는 가동 접촉자(18)를 정지한 단부를 중심으로 회동하는 역할만하면 상기 도면으로 도시하고 위에서 설명한 바와 같은 일 실시예외에 다양한 변형실시예가 있을 수 있다. 즉, 상기 실시예와 달리 운동변환수단(30)은 크래들(12)의 하부에 스크류에 의해 접속되어 고정설치될 수 있으며, 그 형상도 도 3a 에 도시된 바와 같은 원통형부 및 후크부등의 조합으로 구성된 복잡한 형상이 아니 단순 판재 형상, 막대형상 등으로 구성될 수 있다.

다시 말해서, 운동변환수단(30)은 수직방향상 가동 접촉자(18)의 접점부착단부의 반대측 단부로부터 상방으로 일정거리 이격된 위치와, 수평방향상 가동 접촉자(18)의 하부에 설치되는 스프링(22)의 설치위치보다 접점부착단부의 반대측 단부쪽으로 편기하는 위치에 설치되어 가동 접촉자(18)의 상기 반대측 단부를 정지시킬 수 있는 수단이라면, 다양한 형상과 위치고정방법으로 설치될 수 있는 것이다.

본 발명으로 기존 제품 대비 개극거리는 80％ 증대되었으며 성능 시험 결과 차단성능을 2배 향상시킬 수 있었다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이고 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 회로 차단기는 가동 접촉자의 행정구간에 운동변환수단을 구비함으로써 회로 차단기의 개극 거리를 증대 시켜 차단 성능을 향상하는 효과가 있다.

도 1a는 종래 회로 차단기의 on상태를 나타낸 단면도

도 1b는 종래 회로 차단기의 off상태를 나타낸 단면도

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 회로 차단기의 on상태를 나타낸 단면도

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 회로 차단기의 off상태를 나타낸 단면도

도 3a는 도 2에 도시된 회로 차단기 중 주요부인 운동변환수단의 일실시예를 별도로 나타낸 사시도

도 3b는 도 3a에 도시된 운동변환수단이 트립부의 트립코일 철심부와 결합된 상태를 도시한 조립 상태도

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 핸들 12: 크레들

14: 링크 16: 크로스바

18: 가동 접촉자 20: 고정 접촉자

22: 스프링 30: 운동변환수단

40: 홈

Claims (2)

1. 일단부에 접점을 부착한 고정 접촉자와, 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 상기 고정 접촉자로부터 분리가능하고 상기 고정 접촉자의 접점에 대향한 위치에 상대적 접점을 부착한 일단부를 가지는 가동 접촉자와, 회로 차단시 상기 가동 접촉자에 상기 고정 접촉자로부터 분리되는 직선방향의 동력을 제공하기 위해서 상기 가동 접촉자의 하부에 배치되는 스프링을 구비하는 회로 차단기에 있어서,

   회로 차단시 개극거리를 증대시키기 위해서 상기 가동 접촉자의 행정 구간에 설치되고, 상기 가동 접촉자의 직선운동을 회전운동으로 변환하는 운동변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링은 수평방향상 상기 가동 접촉자의 길이방향상 중심부 또는 그 중심부에 인근한 위치에 설치되고, 상기 운동변환수단의 수평방향상 설치위치는 상기 가동 접촉자의 수직 직선운동을 회전운동으로 변환하기 위해서 상기 스프링의 수평방향 설치위치 보다 상기 접점부착된 일단부의 반대측 단부에 가까운 수평방향

   상 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.