KR100618610B1

KR100618610B1 - 배선용 차단기의 한류기구 장치

Info

Publication number: KR100618610B1
Application number: KR1020040102676A
Authority: KR
Inventors: 박진영
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-09-08
Also published as: KR20060063489A; MY138368A; US20060119455A1; CN100552856C; US7148775B2; CN1790582A; JP4167259B2; JP2006164981A

Abstract

본 발명은 배선용 차단기의 한류기구 장치에 관한 것으로, 배전회로의 구성에 있어 가동자와 고정자 사이에 일정한 접촉압력을 유지시키는 구조 및 사고전류시 단락전류가 발생했을 경우, 가동자와 고정자 사이에 발생하는 전자반발력에 의해 온-오프(ON-OFF) 기구부가 트립되지 않은 상태에서도, 일정 반발력이상에서는 가동자가 반발되어 재 투입되지 않는 구조를 갖는다.

이를 위한 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류 기구장치는, 전기회로상 전원측과 접속된 제 1 고정자; 전기회로상 전기적 부하측과 접속된 제 2 고정자; 상기 제 1 및 제 2 고정자에 각각 대향하는 접점을 양단부에 구비하고, 중앙부에 샤프트핀을 삽입하기 위한 가동자 장공이 형성되고, 일측 외주면에 리미트핀과 일정한 접촉력을 갖도록 곡면을 갖는 가동자 캠면이 형성되고, 상기 가동자 캠면의 일측에 형성되며 회전샤프트가 일정한 회전각도 이상 값을 가질 때 상기 리미트핀이 상기 가동자 캠면을 따라 이동하여 한류속도를 증가시키도록 하는 캠면홀을 일체로 구비한 가동자; 상기 가동자와 상기 제 1 및 제 2 고정자간의 전자반발력에 의한 상기 가동자의 독립적 회전을 허용하는 개구부를 구비하고, 상기 가동자를 감싸고 기구부의 온-오프에 대해 샤프트홀을 중심으로 상기 가동자를 회전 가능하게 지지하며, 고정핀홀이 일측 및 타측에 형성되어 있는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 샤프트홀을 통해 상기 가동자 장공의 지지면을 고정하여 밸런스를 유지시키는 샤프트핀; 상기 회전 샤프트의 일측 및 타측에 형성된 고정핀홀에 각각 설치되며 접압스프링을 지지하는 고정핀; 상기 회전 샤프트의 일측의 고정핀홀에 설치된 고정핀과 리미트핀을 연결하여 상기 회전 샤프트의 회전에 따라 상기 고정핀을 중심으로 회전하여 상기 리미트핀으로 동력을 전달하는 링크; 및 상기 링크로부터 전달된 동력에 의해 상기 가동자 캠면을 따라 상기 회전 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 움직이며, 상기 가동자가 한류 개리의 정점에 도달시 상기 캠면홀에 위치하는 리미트핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배선용 차단기의 한류기구 장치{CONTACTOR ASSEMBLY OF CIRCUIT BREAKER}

도 1은 종래기술에 따른 배선용 차단기의 내부 구성도

도 2는 도 1에 도시된 개폐기구부(3)의 온-오프(ON-OFF) 접속 구조도

도 3은 종래기술에 따른 배선용 차단기의 한류 동작을 설명하기 위한 설명도

도 4는 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류기구 장치의 구성도

도 5a는 본 발명에 의한 배선용 차단기의 일반 통전상태에서의 한류기구 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도

도 5b는 도 5a에 도시된 한류기구 장치의 일부 확대도

도 6은 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류 개리상태에서의 한류기구 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도

도 7은 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류기구 장치의 테스트 결과를 나타낸 그래프도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4-1a, 4-1b : 제 1 고정자, 제 2 고정자 4-2 : 가동자

4-3 : 가동자 캠면 4-4 : 캠면홀

4-5 : 가동자 장공 4-6 : 고정핀

4-7 : 링크 4-8 : 리미트핀

4-9 : 회전 샤프트(shaft) 4-10 : 접압스프링

4-11 : 샤프트홀 4-12 : 샤프트핀

본 발명은 배선용 차단기의 한류기구 장치에 관한 것으로, 특히 배전회로의 구성에 있어 가동자와 고정자 사이에 일정한 접촉압력을 유지시키는 구조 및 사고전류시 단락전류가 발생했을 경우, 가동자와 고정자 사이에 발생하는 전자반발력에 의해 온-오프(ON-OFF) 기구부가 트립되지 않은 상태에서도, 일정 반발력이상에서는 가동자가 반발되어 재 투입되지 않는 구조를 갖는 배선용 차단기의 한류 기구장치에 관한 것이다.

배선용 회로차단기는 전기적으로 과부하 상태 시 또는 단락 시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 배선용 차단기는 크게 전원측과 부하측과의 연결을 이룰 수 있는 단자부와 배선용 차단기 내의 고정자와 가동자의 접촉을 이루어 지도록 개폐를 시켜주는 기구부와 전원측에서 과전류나 순시 전류 및 단락전류 발생시 이를 감지하여 개폐 기구부에 전원을 차단시켜주는 트립을 유도하는 트립부로 이루어 진다.

따라서 배선용 차단기는 전원과 부하사이에서 이상전류 즉 과전류나 순시 전류 및 단락전류 발생시 이를 차단하여 부하 및 회로를 보호하여 주는 기능을 하는 것을 말한다.

한편 이상전류(단락전류)발생시 인위적인 개폐와는 상관없이 배선용 차단기 내에서 이를 인지하여 자동으로 전류를 차단시켜 주게 되는데 이를 통상의 트립이라 지칭하며, 트립신호가 기구부에 전달되기 전에 과전류에 의한 전자 반발력에 의해 가동자가 고정자로부터 이탈되는 기능을 한류기구장치라 칭한다.

일반적으로 배선용 차단기의 구성은 도 1에서와 같이 부품을 수납하는 커버(Cover)(1) 및 케이스(Case)(2)와, 전로를 기구적으로 온-오프(ON-OFF) 시켜주는 개폐기구부(3)와, 이상전류 및 사고전류의 발생시 이를 검출하는 트립부(4)와, 그리고 차단시 접점간에 발생하는 아크(ARC)를 소멸시켜주는 소호부(5)로 이루어져 있다.

그 중 개폐기구부(3)의 온-오프(ON-OFF) 접속 구조는 도 2에서와 같이 주 회로에서 고정되어있는 접속기로 고정자(2-1a)(2-1b)가 있고, 기구부의 온-오프(ON-OFF)에 따라 움직이는 접속기로 가동자(2-2)와, 그리고 상기 가동자(2-2)를 감싸면서 상기 개폐기구부(3)의 온-오프(ON-OFF)에따라 회전운동하는 회전자 샤프트(2-3)와, 그리고 상기 가동자(2-2)와 상기 고정자(2-1a)(2-1b)가 접촉할 때 접촉압력을 유지하기 위한 접압스프링(2-4)과, 상기 접압스프링(2-4)과 상기 가동자(2-2) 및 상기 회전자 샤프트(shaft)(2-3)를 연결하는 가동자핀(2-5)과, 상기 접압스프링(2-4)의 한쪽을 지탱하는 접압스프링핀(2-6) 등으로 구성되어 있다.

종래의 배선용 차단기 주회로부 구성은 다음과 같다. 도 2의 상기 고정자(2-1a)는 전원측 단자부에 연결되며, 상기 고정자(2-1b)는 부하측 단자부에 연결된다. 이때 배선용 차단기의 주회로부(고정자-가동자-단자부)에 단락전류가 흐르게 되면, 도 3에서와 같이 상기 고정자(2-1a 및 2-1b)와 상기 가동자(3-2) 사이에 전자 반발력(Fe)과 아크가 발생하여 상기 가동자(2-2)를 밀어 올리게 된다. 이러한 전자반발력에 의해 사고전류를 제한하는 구조를 배선용 차단기에서 한류구조라고 한다. 그러나 이때 발생하는 아크의 전압에 의해 전류는 감소하고 전류가 감소함에 따라 반발력(Fe)도 낮아진다. 그리고 어느 시점에 가서는 전자반발력(Fe)이 상기 접압스프링(2-4)에 의한 접압력(Fs)보다 적게되면 상기 가동자(2-2)는 다시 주저앉아 도 2에서와 같이 고정자(2-1a 및 2-1b)와 서로 붙게 된다.

도 2와 같이 종래기술의 가동자(2-2)와 고정자(2-1a)의 접촉에 의한 한류 구조에서, 상기 가동자(2-2)의 과대 이동거리(Over Travel)에 의한 운동 궤적의 증가시 접촉압력이 변동하며, 또한 한류에 의해 상기 가동자(2-2)의 개리시 개리거리의 증가에 따라 접촉력이 한류힘 보다 크게 되어, 상기 가동자(2-2) 반발 후 트립장치의 트립신호에 의해 차단기의 기구부가 동작하기 이전에 전류를 차단하는데 차단시간이 길게 나타나며, 이는 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 배전회로의 구성에 있어 가동자와 고정자 사이에 일정한 접촉압력을 유지시키는 구조 및 사고전류시 단락전류가 발생했을 경우, 가동자와 고정자 사이에 발생하는 전자반발력에 의해 온-오프(ON-OFF) 기구부가 트립되지 않은 상태에서 도, 일정 반발력이상에서는 가동자가 반발되어 재 투입되지 않는 구조를 갖는 배선용 차단기의 한류 기구장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류 기구장치는, 전기회로상 전원측과 접속된 제 1 고정자; 전기회로상 전기적 부하측과 접속된 제 2 고정자; 상기 제 1 및 제 2 고정자에 각각 대향하는 접점을 양단부에 구비하고, 중앙부에 샤프트핀을 삽입하기 위한 가동자 장공이 형성되고, 일측 외주면에 리미트핀과 일정한 접촉력을 갖도록 곡면을 갖는 가동자 캠면이 형성되고, 상기 가동자 캠면의 일측에 형성되며 회전샤프트가 일정한 회전각도 이상 값을 가질 때 상기 리미트핀이 상기 가동자 캠면을 따라 이동하여 한류속도를 증가시키도록 하는 캠면홀을 일체로 구비한 가동자; 상기 가동자와 상기 제 1 및 제 2 고정자간의 전자반발력에 의한 상기 가동자의 독립적 회전을 허용하는 개구부를 구비하고, 상기 가동자를 감싸고 기구부의 온-오프에 대해 샤프트홀을 중심으로 상기 가동자를 회전 가능하게 지지하며, 고정핀홀이 일측 및 타측에 형성되어 있는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 샤프트홀을 통해 상기 가동자 장공의 지지면을 고정하여 밸런스를 유지시키는 샤프트핀; 상기 회전 샤프트의 일측 및 타측에 형성된 고정핀홀에 각각 설치되며 접압스프링을 지지하는 고정핀; 상기 회전 샤프트의 일측의 고정핀홀에 설치된 고정핀과 리미트핀을 연결하여 상기 회전 샤프트의 회전에 따라 상기 고정핀을 중심으로 회전하여 상기 리미트핀으로 동력을 전달하는 링크; 및 상기 링크로부터 전달된 동력에 의해 상기 가동자 캠면을 따라 상기 회전 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 움직이며, 상기 가동자가 한류 개리의 정점에 도달시 상기 캠면홀에 위치하는 리미트핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류기구 장치의 구성도이다.

상기 배선용 차단기의 한류기구 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 주 회로에서 고정되어있는 고정자(4-1a)(4-1b)와, 기구부의 온-오프(ON-OFF)에 따라 움직이며 접촉시 접촉 밸런스 유지를 위해 한쪽 지지면 이상을 가지는 가동자 장공(4-5)과 일정한 접촉력을 발생시키는 가동자 캠면(4-3)과 한류속도를 증가시키는 캠면 홀(4-4)이 형성된 가동자(4-2)와, 상기 가동자(4-2)를 감싸고 기구부의 온-오프(ON-OFF)에 대해 샤프트(shaft)홀(4-11)을 중심으로 회전운동하는 회전 샤프트(4-9)와, 상기 회전 샤프트(4-9)의 샤프트홀(4-11)을 통해 상기 가동자 장공(4-5)의 지지면을 고정하여 밸런스를 유지시키는 샤프트핀(4-12)과, 상기 가동자(4-2)의 접촉압력을 유지하는 접압스프링(4-10)과, 상기 회전 샤프트(4-9)의 일측 및 타측에 각각 형성된 고정핀홀(4-9a)(4-9b)에 고정되며 상기 접압스프링(4-10)을 지지하는 고정핀(4-6)과, 상기 고정핀(4-6)을 중심으로 회전하는 링크(4-7)와, 상기 링크(4-7) 및 상기 캠면(4-3)과 연동되어 일정한 접촉력을 유지하는 리미트핀(4-8)으로 구성되어 있다.

상기 배선용 차단기에서 일반 통전상태에서는 도 5와 같이 상기 가동자(4-2)는 상기 고정자(4-1a 및 4-1b)와 접촉이 되며, 상기 가동자 캠면(4-3)은 상기 리미트핀(4-8)과 접촉을 하고, 상기 리미트핀(4-8)은 상기 회전 샤프트(4-9)에 구속이 되어 있는 상기 고정핀(4-6)과 이를 연결하는 상기 접압스프링(4-10)에 의해 일정한 접촉압력을 발생시키는 한류기구부이다.

여기서, 상기 접압스프링(4-10)은 상기 가동자의 캠면(4-3) 및 링크(4-7)에 힘을 전달하여 상기 가동자(4-2)를 구속하며, 전자반발력(Fe: 도 3 참조)에 의한 상기 가동자(4-2)의 회전을 허락하며, 상기 접압스프링(4-10)은 회전축이 아닌 상기 가동자 장공(4-5)의 한쪽지지면을 기준으로 좌,우측으로 비대칭 배치된다.

통전을 위해 상기 회전 샤프트(4-9)가 반시계 방향으로 회전하게 되면 상기 가동자(4-2)가 상기 고정자(4-1a 및 4-1b)에 접촉을 하며, 접촉이 시작되면서 상기 접압스프링(4-10) 및 기타 구속장치에 의해 상기 리미트핀(4-8)은 상기 가동자 캠면(4-3)을 따라 미끄럼 운동을 하기 시작하여, 상기 캠면홀(4-4)에 닿기 전까지 일정한 회전 운동 후 멈추게 된다. 이때, 상기 리미트핀(4-8)은, 상기 링크(4-7)에 의해 상기 회전 샤프트(4-9)의 일측의 고정핀홀(4-9a)에 설치된 고정핀(4-6)과 연결되어 있다. 따라서, 상기 회전 샤프트(4-9)의 회전에 따라 상기 고정핀(4-6)을 중심으로 상기 링크(4-7)가 회전하여 상기 리미트핀(4-8)으로 동력을 전달하면 상기 리미트핀(4-8)은 상기 가동자 캠면(4-3)을 따라 상기 회전 샤프트(4-9)의 회전 방향과 동일한 방향으로 움직이게 된다.
상기 가동자(4-2)가 상기 고정자(4-1a 및 4-1b)에 닿기 시작하여 회전이 완료가 되었을 때, 상기 회전 샤프트(4-9)의 회전각을 거리로 환산한 것을 과도 이동거리(Over Travel: OT)(4-13)라 칭한다.

이러한 과도 이동거리(OT)(4-13)에 의해 접촉압력 발생시 상기 가동자 캠면(4-3)은 상기 과도 이동거리(OT)(4-13)의 증감에 상관없이 항상 일정한 접촉 압력(도 7 참조)을 상기 가동자(4-2)와 상기 고정자(4-1a 및 4-1b)에 전달하는 상기 캠 면(4-3)으로 구성되므로 접촉안정성을 확보한다. 또한, 도 3에서와 같이 사고전류 또는 기타 사고에 의해 한류개리시, 상기 가동자(4-2)와 상기 고정자(4-1a 및 4-1b) 사이에서 반발력(Fe)이 발생하며 이때 상기 가동자(4-2)는 반발하여 들리며 접점사이에서 아크가 발생한다. 이때 상기 가동자(4-2)의 개리거리 증가에 따른 상기 접압스프링(4-10)의 인장력이 일정하게 유지됨으로써 한류에 의한 반발력(Fe) 보다 접촉력이 같거나 작게되어 가동자의 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 해결 할 수 있으며, 일정이상 상기 가동자(4-2)의 회전시 도 5 및 도 6에서와 같이 상기 가동자(4-2)의 캠면홀(4-4)에 상기 리미트핀(4-8)이 안착되어 오프(OFF)상태를 유지하며, 상기 가동자(4-2)의 재접촉을 방지 할 수 있다. 이때 상기 캠면홀(4-4)에 안착되는 상기 리미트핀(4-8)의 속도는 상기 캠면홀(4-4)의 곡면 구성에 의해 갑작스럽게 증가를 한 후 안착이 됨과 동시에 감소를 하게 된다.

따라서 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류 기구장치는 단락사고전류 발생시 기구부가 동작하기 이전에 사고전류의 전자반발력에 의해 상기 가동자(4-2)가 오프(OFF) 위치로 들리며, 그리고 기구부가 트립동작하기 전까지 그대로 유지함으로 상기 가동자(4-2)의 재접촉에 의한 아크의 재발호 및 접점의 융착, 단락차단실패 등의 사고를 예방할 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류 기구장치에 의하면, 배선용 차단기의 가동자 및 고정자의 접촉구조에서 가동자의 캠곡면에 의한 일정한 접촉압력을 유지함으로써 기존 접압구조보다 접촉신뢰성을 향상시켰으며, 또한 단락사고전류 발생시 전자반발력에 한류힘 보다 가동자의 접촉하중을 적은 범위내에서 일정하게 유지함으로써 순간적인 반발력 발생 후에도 계속해서 가동자가 고정자로부터 떨어져 있는 구조로 단락사고전류의 차단시간을 단축시키고 배선용 차단기의 차단용량을 상승시키는 효과를 가져올 수 있다.

Claims

배선용 차단기에 있어서,

전기회로상 전원측과 접속된 제 1 고정자;

전기회로상 전기적 부하측과 접속된 제 2 고정자;

상기 제 1 및 제 2 고정자에 각각 대향하는 접점을 양단부에 구비하고, 중앙부에 샤프트핀을 삽입하기 위한 가동자 장공이 형성되고, 일측 외주면에 리미트핀과 일정한 접촉력을 갖도록 곡면을 갖는 가동자 캠면이 형성되고, 상기 가동자 캠면의 일측에 형성되며 회전샤프트가 일정한 회전각도 이상 값을 가질 때 상기 리미트핀이 상기 가동자 캠면을 따라 이동하여 한류속도를 증가시키도록 하는 캠면홀을 일체로 구비한 가동자;

상기 가동자와 상기 제 1 및 제 2 고정자간의 전자반발력에 의한 상기 가동자의 독립적 회전을 허용하는 개구부를 구비하고, 상기 가동자를 감싸고 기구부의 온-오프에 대해 샤프트홀을 중심으로 상기 가동자를 회전 가능하게 지지하며, 고정핀홀이 일측 및 타측에 형성되어 있는 회전 샤프트;

상기 회전 샤프트의 샤프트홀을 통해 상기 가동자 장공의 지지면을 고정하여 밸런스를 유지시키는 샤프트핀;

상기 회전 샤프트의 일측 및 타측에 형성된 고정핀홀에 각각 설치되며 접압스프링을 지지하는 고정핀;

상기 회전 샤프트의 일측의 고정핀홀에 설치된 고정핀과 리미트핀을 연결하여 상기 회전 샤프트의 회전에 따라 상기 고정핀을 중심으로 회전하여 상기 리미트핀으로 동력을 전달하는 링크; 및

상기 링크로부터 전달된 동력에 의해 상기 가동자 캠면을 따라 상기 회전 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 움직이며, 상기 가동자가 한류 개리의 정점에 도달시 상기 캠면홀에 위치하는 리미트핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 한류 기구장치.
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