KR100616084B1

KR100616084B1 - 배선용차단기의 압트립 장치

Info

Publication number: KR100616084B1
Application number: KR1020040079822A
Authority: KR
Inventors: 오기환
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-08-25
Also published as: KR20060030971A; US20060077023A1; CN1758403A; CN100442421C; MY139651A; JP4105719B2; US7403087B2; JP2006108106A

Abstract

본 발명은 배선용차단기의 압트립 장치에 관한 것으로, 배선용 차단기에 있어서, 각상별 전류 회로를 개폐하기 위해 가동접촉자 및 고정접촉자를 절연물의 케이스내에 밀폐하여 내장하고, 아크가스 배출공이 구비되어 있으며 서로 축으로 연동하게 접속되는 다수의 상별 단극차단유닛과; 상기 단극차단유닛들중 어느 하나와 접속되어, 접속된 단극차단유닛내의 가동접촉자를 고정접촉자에 접촉 또는 고정접촉자로부터 분리하도록 개폐시키는 주 회로개폐기구와; 상기 주 회로 개폐기구를 트립시키기 위해 상기 주 회로 개폐기구에 접속되는 트립바와; 상기 트립바를 대향하게 설치되고, 상기 트립바를 가압하여 회전시키는 위치와 상기 트립바로부터 이격된 위치로 수직방향상 이동가능한 가스압 슈터와; 상기 각각의 단극차단유닛의 케이스의 적어도 한 외측면상에 서로 대향하면서 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 한쌍의 벽부와, 상기 한쌍의 벽부의 하단부들을 서로 연결하는 하나의 벽부로 구성되고, 상기 가스압 슈터를 수직방향상 이동가능하게 지지하고 상기 아크가스 배출공과 연통되는 가스압 저장공간부를 형성하는 돌출벽부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 배선용 차단기의 압트립 장치를 제공함으로써, 종래의 다단계 기구동작을 통한 트립 과정에 비해 보다 빠르게 기구부를 트립시키며, 이는 아크를 단시간에 차단시켜 차단에너지를 줄여주어, 기구부 및 접점의 손상을 줄여줄 수 있으며, 이를 통해 배선용차단기의 성능을 높여줄 수 있으며, 또한 단락시 시간지연으로 인한 접점 재접촉에 의한 용착현상도 방지할 수 있다.

Description

배선용차단기의 압트립 장치{PRESSURE TRIP DEVICE OF THE CIRCUIT BREAKER}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 배선용차단기의 측면 구성도 및 사시도

도 3은 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 걸림부 형성 상태를 나타낸 동작 상태도

도 4는 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 걸림부 해제 상태를 나타낸 동작 상태도

도 5는 본 발명에 의한 배선용 차단기의 압트립 장치의 사시도

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 배선용차단기에서 단락전류가 흐를 때 발생하는 아크로 인한 아크압을 이용하여 기구부가 트립되는 과정을 도시한 도면

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

2 : 단극차단유닛 3 : 측판

4 : 트립바 10 : 탄성체

11 : 가스압 슈터 12 : 상가 절연판

13 : 가동접촉자 14 : 고정접촉자

본 발명은 배선용차단기(circuit breaker)에 관한 것으로, 특히 차단전류에 대해 가동접촉자와 고정접촉자 사이에서 발생하는 전자반발력에 의해 두 접점이 분리될 때 발생하는 아크가스의 압을 이용하여 보다 빠르게 배선용차단기를 트립시키는 배선용차단기의 압트립 장치(Pressure trip device)에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 배선용차단기의 측면 구성도 및 사시도이다.

종래의 단극차단유닛(2)으로 구성된 배선용차단기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기구부를 보호하는 외함(1)과, 가동접촉자 및 고정접촉자와 소호기구부를 주요구성으로 하는 상별 단극차단유닛(2)과, 상기 단극차단유닛(2)을 구동하기 위한 주회로 개폐기구(부호 3의 내부 기구부로서 핸들, 래치, 개폐스프링, 링크등으로 구성되고 단극차단유닛내 가동접촉자에 구동력을 제공하는 동시에 각상의 단극차단유닛을 동시 연동시키는 기구이며 도시는 생략함), 상기 주회로 개폐기구를 지지하는 측판(3)과, 상기 외함(1) 내부에 조립되어 배선용차단기로 흐르는 전류에 대해 전자력을 일으키는 마그네틱 코어(Magnetic Core)(5)와, 전자력에 인해 상기 마그네틱 코어(5)로 흡인되는 아마튜어(Armature)(6)와, 상기 아마튜어(6)의 구동으로 인해 구동되는 크로스바(7)와, 상기 크로스바(7)에 의해 구동되는 트립 슈터(Trip Shooter)(8), 상기 트립 슈터(8)의 구동력을 야기시키는 스프링(9)과, 상기 트립 슈터(8)에 의해 회전함으로써 기구부를 트립시키는 트립바(4)로 구성되어진다.

그 다음, 도 3은 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 걸림부 형성 상태를 나타낸 동작 상태도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 배선용 차단기의 걸림부 해제 상태를 나타낸 동작 상태도이다.

종래의 배선용차단기는 도 3에 도시된 바와 같이, 정상전류가 흐를 때에는 상기 크로스바(7)에 의해 상기 트립 슈터(8)가 구속되어 상기 트립바(4)는 리세트(RESET)위치를 유지할 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 순시전류와 초과전류 에 있어서 상기 마그네틱 코어(5)의 전자력이 상기 아마튜어(6)를 흡인하여 상기 아마튜어(6)의 일부분이 상기 크로스바(7)를 회전시킴으로써 상기 크로스바(7)로 인해 구속된 상기 트립 슈터(8)의 걸림부를 해지시켜 구속을 풀게 되고, 상기 트립 슈터(8)에 조립된 스프링(9)의 탄성력에 인해 회전된 트립 슈터(8)는 트립바(4)를 회전시키며 이로인해 트립바(4)는 리세트(RESET) 위치를 벗어나게 됨으로써 기구부를 트립(TRIP)시키게 된다.

이러한 종래의 기술은 단락전류가 흐를시 다단계의 기구동작을 거쳐 기구부를 트립시키기 때문에 시간지연으로 인한 차단에너지가 급격히 증가하고, 과도한 차단에너지의 증가는 배선용차단기의 본체 및 기구부를 손상시키며, 특히 가동접촉자(13)와 고정접촉자(14)간의 융착과 같은 심각한 문제를 야기할 수 있으며, 이는 배선용차단기의 신뢰성에 치명적 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 단락전류시 배선용차단기의 트립시간을 단축시켜 차단에너지를 최소화 하고, 이를 통해 접점간 융착을 방지하여 차단성능을 향상시킨 배선용차단기의 압트립 장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은 배선용 차단기에 있어서, 각상별 전류 회로를 개폐하기 위해 가동접촉자 및 고정접촉자를 절연물의 케이스내에 밀폐하여 내장하고, 아크가스 배출공이 구비되어 있으며 서로 축으로 연동하게 접속되는 다수의 상별 단극차단유닛과; 상기 단극차단유닛들중 어느 하나와 접속되어, 접속된 단극차단유닛내의 가동접촉자를 고정접촉자에 접촉 또는 고정접촉자로부터 분리하도록 개폐시키는 주 회로개폐기구와; 상기 주 회로 개폐기구를 트립시키기 위해 상기 주 회로 개폐기구에 접속되는 트립바와; 상기 트립바를 대향하게 설치되고, 상기 트립바를 가압하여 회전시키는 위치와 상기 트립바로부터 이격된 위치로 수직방향상 이동가능한 가스압 슈터와; 상기 각각의 단극차단유닛의 케이스의 적어도 한 외측면상에 서로 대향하면서 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 한쌍의 벽부와, 상기 한쌍의 벽부의 하단부들을 서로 연결하는 하나의 벽부로 구성되고, 상기 가스압 슈터를 수직방향상 이동가능하게 지지하고 상기 아크가스 배출공과 연통되는 가스압 저장공간부를 형성하는 돌출벽부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 본 발명에 따른 배선용 차단기의 압트립 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 배선용 차단기의 압트립 장치의 사시도이다. 그리고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 배선용차단기에서 단락전류가 흐를 때 발생하는 아크로 인한 아크압을 이용하여 기구부가 트립되는 과정을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 상별 전류 회로를 개폐하기 위해 가동접촉자(도 6의 13)및 고정접촉자(도 6의 14)를 전기적 절연물의 케이스(부호 미지정)내에 밀폐하여 내장하는 다수의 상별 단극차단유닛(2)을 포함한다. 각각의 단극차단유닛(도 1 내지 도 4의 '2' 참조)들은 배선용차단기가 3상 교류용인 경우 3개 또는 중성극용 1개가 추가되어 4개로 구성될 수 있고, 서로 축으로 연동하게 접속되고, 그 내부의 아크소호부에 해당되는 부위의 상기 케이스의 외측면에 아크가스 배출공(2b)이 구비되어 있다.

상기 단극차단유닛(2)들 중 어느 하나와 접속되어, 접속된 단극차단유닛내의 가동접촉자(13)를 고정접촉자(14)에 접촉 또는 고정접촉자(14)로부터 분리하도록 개폐시키는 주 회로개폐기구도 본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치에 포함된다. 주 회로개폐기구는 잘 알려져 있는 바와 같이 통상적으로 회로를 수동적으로 개폐하기 위한 온/오프 조작핸들과, 이 핸들에 일단부가 접속되는 스프링, 상기 가동접촉자를 구동하기 위해 상부는 상기 핸들에 하부는 가동접촉자측에 접속되는 상하부 링크, 상기 스프링의 타단부와 접속되는 상하부 링크의 중간축과 동축접속되는 래치(Latch), 이 래치를 구속하거나 해방하며 트립바(4)의 회전궤적내에 설치되는 래치홀더(Latch Holder)등으로 구성되며, 공지의 구성이므로 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 상기 주 회로개폐기구를 트립(회로차단 위치로 작동)시키는 트립바(4)를 포함하는 바, 트립바(4)가 상기 주 회로개폐기구를 트립시키는 동작을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 트립바(4)가 회전하면 상기 주 회로개폐기구의 래치홀더를 밀어서 상기 래치를 해방시키고, 그러면 상기 스프링의 탄성복원력에 의해 상하부 링크가 접히면서 하부링크에 접속된 가동접촉자를 들어올리고, 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리됨으로써 트립(회로차단)동작이 완성되는 것이다.

또한 본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 트립바(4)를 대향하게 설치되고, 트립바(4)를 가압하여 회전시키는 위치와 트립바(4)로부터 이격된 위치로 수직방향상 이동가능한 가스압 슈터(11)를 포함한다. 가스압 슈터(11)는 트립바(4)를 소기한 한 방향(도면상으로는 시계방향)으로 회전하도록 트립바(4)와 접촉하는 경사면을 가진 선단부(11a)와, 가늘고 긴 형상의 몸체부(11b)와, 아크 가스 압력을 받기 위해서 상기 몸체부(11b) 보다 폭이 큰 기저부(11c)를 구비한다. 여기서, 상기 몸체부(11b)는 돌출 벽부의 한 쌍의 벽부(2c)(2c) 사이에서 수직방향으로 이동가능하다, 상기 가스압 슈터(11)의 기저부(11c)는 양 측면에 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 돌부(11c')를 구비하고, 상기 돌부(11c')는 한 쌍의 벽부(2c)(2c) 상에 형성되는 수직홈부(2f)에 수직방향으로 이동가능하게 지지 된다.

본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 상기 각각의 단극차단유닛의 케이스의 적어도 한 외측면상에 서로 대향하면서 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 한쌍의 벽부(2c)(2c)와, 상기 한쌍의 벽부(2c)(2c)의 하단부들을 서로 연결하는 하나의 벽부(2d)로 구성되는 돌출벽부를 포함한다. 이 돌출벽부는 가스압 슈터(11)를 수직방향상 이동가능하게 지지하고, 아크가스 배출공(2b)과 연통되는 가스압 저장공간부를 형성한다. 돌출벽부의 한쌍의 벽부(2c)(2c)는 가스압 슈터(11)의 수직이동을 허용하기 위해 상단부가 서로 수평방향상 소정거리만큼 이격되어 개구를 형성한다. 또한, 한쌍의 벽부(2c)(2c)는 각각 가스압 슈터(11)가 트립바(4)를 가압하여 회전하는 위치와 트립바(4)로부터 이격되는 위치간의 이동거리에 상응하게 상기 가스압 슈터(11), 더욱 구체적으로는 기저부(11c)의 이동거리를 제한하는 수직홈부(2f)를 구비한다.

본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 상기 돌출벽부와 상기 가스압 슈터(11) 사이, 더욱 구체적으로는 상기 가스압 슈터(11)의 기저부(11c)로부터 상방으로 돌출 형성되는 스프링지지돌부(11c")와 벽부(2c) 중 어느 하나의 상단부에 요홈의 형상으로 마련되는 스프링시트부(2e) 사이에 설치되어, 아크 가스압이 소멸되었을 때 가스압 슈터(11)를 트립바(4)로부터 이격되는 위치로 복귀시키는 복귀스프링(10)을 추가적으로 포함한다.

또한 본 발명에 따른 배선용차단기의 압트립 장치는 한쌍의 인접한 단극차단유닛(2) 사이에 각각의 아크가스배출공(2b)에 대향하게 설치되어, 한 단극차단유닛(2)의 아크가스 배출공(2b)으로부터 아크가스가 배출될 때 인접한 다른 단극차단유닛(2)의 아크가스 배출공(2b)으로 아크가 이동하여 전기적 단락이 발생하는 것을 방지하는 상간 절연판(12)을 추가적으로 포함한다. 상간 절연판(12)은 그 하측 양단부가 수평방향으로 돌출하여 상기 벽부(2c)의 하단부에 마련되는 수용홈(2g)에 수용된다.

한편, 단락전류와 같은 사고전류가 회로상에 흐를 때 배선용차단기의 가동접촉자와 고정접촉자 사이에서 발생하는 아크로 인한 아크 가스압을 이용하여 기구부가 트립되는 과정을 도시한 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 배선용 차단기의 압트립장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 배선용 차단기의 압트립 장치는 3상 중 어느 한 상에 단락전류가 흐를 때 도 6에 도시된 바와 같이 해당 단극차단유닛(2) 내부의 상기 고정접촉자(14)와 상기 가동접촉자(13) 사이의 전자반발력에 의해 양 접점이 분리되면서 아크가 발생하며, 아크에 의해 생성된 아크 가스압이 상간 절연을 위해 인접한 상기 단극차단유닛(2) 사이에 각각의 아크가스배출공(2b)에 대향하게 설치되는 상기 상간 절연판(12)을 인접한 다른 단극차단유닛(2)의 아크가스배출공(2b)쪽으로 밀어낸다. 그러면 인접한 다른 단극차단유닛(2)의 아크가스 배출공(2b)은 상간 절연판(12)에 의해서 폐색되며 따라서 인접한 상의 단극차단유닛(2)로 아크가 이동하여 단락사고를 일으키는 것이 방지된다. 이와동시에, 인접한 두 단극차단유닛(2) 사이의 돌출벽부에 의해 형성되는 압력저장 공간으로 아크가스배출공(2b)을 통해 배출된 아크 가스는 상기 가스압 슈터(11)의 기저부(11c) 저면에 상기 복귀스프링(10)의 탄성력을 능가하는 압력을 가하여 상기 가스압 슈터(11)의 위치를 수직방향으로 변화시키게 된다. 이때, 상기 가스압 슈터(11)는 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 방향으로 이동하여 상기 트립바(4)를 가압하여 도면상 시계방향으로 회전시켜 상기 주회로 개폐기구부를 트립시키게 된다.

삭제

이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 배선용차단기의 압트립 장치에 의하면, 단극차단유닛(2) 내부에 조립된 가동접촉자(13)와 고정접촉자(14)에 각각 부착된 접점의 분리로 인해 발생된 아크압이 배출될 때 각 단극차단유닛(2)의 외부에 조립되어 있고, 탄성체(10)에 의해 지지되는 가동자(11)를 구동시켜, 기구부를 구속하고 있는 트립바(4)를 회전시켜 배선용차단기를 직접 트립 시키기 때문에 종래의 다단계 기구동작을 통한 트립 과정에 비해 보다 빠르게 기구부를 트립시키며, 이는 아크를 단시간에 차단시켜 차단에너지를 줄여주어, 기구부 및 접점의 손상을 줄여줄 수 있으며, 이를 통해 배선용차단기의 성능을 높여줄 수 있으며, 또한 단락시 시간지연으로 인한 접점 재접속에 의한 용착현상도 방지할 수 있다.

Claims

배선용 차단기에 있어서,

각상별 전류 회로를 개폐하기 위해 가동접촉자 및 고정접촉자를 절연물의 케이스내에 밀폐하여 내장하고, 아크가스 배출공이 구비되어 있으며 서로 축으로 연동하게 접속되는 다수의 상별 단극차단유닛과;

상기 다수의 상별 단극차단유닛 중 어느 하나와 접속되어, 접속된 단극차단유닛 내의 가동접촉자를 고정접촉자에 접촉 또는 고정접촉자로부터 분리하도록 개폐시키는 주 회로개폐기구와;

상기 주 회로 개폐기구를 트립시키기 위해 상기 주 회로 개폐기구에 접속되는 트립바와;

상기 트립바와 대향되게 설치하고, 상기 트립바를 가압하여 회전시키는 위치와 상기 트립바로부터 이격된 위치로 수직방향상 이동가능한 가스압 슈터와;

상기 각각의 단극차단유닛의 케이스의 적어도 한 외측면상에 서로 대향하면서 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 한쌍의 벽부와, 상기 한쌍의 벽부의 하단부들을 서로 연결하는 하나의 벽부로 구성되고, 상기 가스압 슈터를 수직방향상 이동가능하게 지지하고 상기 아크가스 배출공과 연통되는 가스압 저장공간부를 형성하는 돌출벽부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 배선용 차단기의 압트립 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가스압 슈터는 상기 트립바를 소기한 한 방향으로 회전하도록 상기 트립바와 접촉하는 경사면을 가진 선단부와;

상기 돌출벽부의 한쌍의 벽부사이에서 수직방향으로 이동가능한 가늘고 긴 형상의 몸체부와;

아크가스 압력을 받기 위해서 상기 몸체부 보다 폭이 큰 기저부로 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 압트립 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출벽부의 한쌍의 벽부는 상기 가스압 슈터의 수직이동을 허용하기 위해 상단부가 서로 수평방향상 소정거리만큼 이격되어 개구를 형성하고,

상기 가스압 슈터가 상기 트립바를 가압하여 회전하는 위치와 상기 트립바로부터 이격되는 위치간의 이동거리에 상응하게 상기 가스압 슈터의 이동거리를 제한하는 턱부를 가진 수직홈부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 압트립 장치.
제 2 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스압 슈터의 기저부는 양측면에 수직방향으로 연장하게 돌출형성되는 돌부를 구비하고;

상기 돌부는 상기 한쌍의 벽부상에 형성되는 상기 수직홈부에 수직방향으로 이동가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 압트립 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 한쌍의 인접한 단극차단유닛 사이에 각각의 상기 아크가스 배출공에 대향하게 설치되어, 한 단극차단유닛의 상기 아크가스 배출공으로부터 아크가스가 배출될 때 인접한 다른 단극차단유닛의 상기 아크가스 배출공으로 아크가 이동되는 것을 방지하는 상간 절연판을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 압트립 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출벽부와 상기 가스압 슈터사이에 설치되어, 아크가스압이 소멸되었을 때 상기 가스압 슈터를 상기 트립바로 부터 이격되는 위치로 복귀시키는 복귀스프링을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 압트립 장치.