KR100676967B1 - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 특히 배선용 차단기의 기구부에 의하여 동작되는 하위레벨의 부품들이 정확히 동작하게 하여 배선용차단기의 성능향상과 동작의 안정성을 부여하기 위한 배선용 차단기에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 각 상의 전류를 통제하고 아크압의 이동경로를 이루는 단극차단유닛과; 상기 단극차단유닛에 결합되며, 사람의 조작 또는 트립부의 작동에 의해 선로를 개폐하는 기구부와; 상기 기구부와 상기 단극차단유닛에 각각 연결되어 상기 기구부의 작동에 의하여 발생되는 힘이 상기 단극차단유닛에 전달되도록 운동하는 구동핀과; 상기 구동핀에 연결되며, 상기 구동핀의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환하여 다시 상기 구동핀에 작용함으로써 상기 구동핀을 지지하는 보조기구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기를 제공한다.

Description

배선용 차단기{CIRCUIT BREAKER}

도 1 및 도 2는 종래 배선용 차단기의 구조를 도시한 도면.

도 3 은 종래 배선용 차단기에서 구동축에 작용하는 힘의 불균형을 나타내는 도면.

도 4는 종래 배선용 차단기에서 힘의 불균형에 따른 구동축의 변형을 나타내는 도면.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 보조기구부가 구비되는 배선용 차단기의 구조를 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 보조기구부의 구조를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 보조기구부의 구조를 도시한 분해도.

도 9는 본 발명에 따른 배선용 차단기의 OFF 및 트립동작시 보조기구부의 동작을 도시한 도면

도 10 은 본 발명에 따른 배선용 차단기의 ON동작시 보조기구부의 동작을 도시한 도면.

도 11 은 본 발명에 따른 배선용 차단기의 힘의 균형을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기구부 20 : 단극차단유닛

30 : 구동축 40 : 가동접점

50 : 고정접점 70 : 보조기구부

80 : 베이스 90 : 탄성체

100 : 상부링크 105 : 하부링크

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로 특히, 배선용 차단기의 기구부와는 별도로 보조기구부를 설치하여 배선용 차단기의 기구부에 의하여 동작되는 하위레벨의 부품들이 정확히 동작하게 하여 배선용차단기의 성능향상과 동작의 안정성을 부여하기 위한 배선용 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 선로의 과부하 및 단락 등의 이상 발생시 선로를 자동으로 차단하여 부하 및 선로를 보호하는 전기기기이다.

상기와 같은 배선용 차단기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2 는 종래의 배선용 차단기의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 배선용 차단기는 각 상의 전류를 통제하고 아크압의 이동경로를 이루는 단극차단유닛(20), 사용자의 조작 또는 트립부에 의해 배선용 차단기를 동작시키는 기구부(10), 기구부(10)에 연결되며 기구부(10)의 동작을 단극차단유닛(20)에 전달하는 구동핀(30), 구동핀(30)에 연결되고 단극차단유닛(20) 내부에 조립되어 기구부(10)의 동작에 따라 차단기의 CLOSE와 OPEN을 구현하고 단락 전류가 발생할 시에 한류동작을 일으키는 샤프트(60), 샤프트(60)에 구속되며 CLOSE시에 통전을 원활하게 해주는 가동접점(40), 단극차단유닛(20)에 고정되어 있으며, CLOSE시에 통전을 원활하게 하주는 고정접점(50)등으로 이루어 진다.

상기와 같은 종래의 배선용 차단기는 기구부(10)의 ON동작 시에 기구부(10)의 힘이 구동핀(30)에 의해 전달되어 구동핀에 조립된 샤프트(60)가 회전하게 된다. 이 때 샤프트(60)에 고정된 가동접점(40)과 단극차단유닛(20)에 고정된 고정접점(50)이 접촉하고 기구부(10)로부터 가해지는 힘이 계속하여 샤프트(60)를 회전시키는 방향으로 작용하고 샤프트(60)가 회전하려는 모멘트에 의해 가동접점(40)과 고정접점(50)간에 일정 접촉압력이 발생하여 배선용 차단기는 통전 상태를 이루게 된다. 이에 반하여 기구부(10)의 OFF 또는 트립 동작시에는 상기 샤프트(60)의 회전방향이 반대로 되며 상기 가동접점(40)과 고정접점(50)이 분리되어 통전상태가 해제된다. 여기서, 트립이란, 과전류등의 이상전류가 유입되는 경우 차단기 스스로 이상을 감지하여 선로를 차단하는 경우를 말한다.

이러한 종래의 배선용 차단기는, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 기구부 (10)가 배선용 차단기의 중앙에 위치하지 않고 한쪽으로 치우쳐 있음으로 인하여, 기구부(10)의 동작에 따라 구동핀(30)이 회전하는 과정에서 힘의 불균형이 발생하며, 이로 인하여 구동핀의(30)의 변형이 발생하게 된다. 구체적으로, N상에 해당하는 단극차단유닛(24)과 같이 기구부(10)로부터 멀리 떨어진 단극차단유닛의 경우, 가동접점(40)과 고정접점(50) 간의 접촉압력에 대한 샤프트(60)의 반발력(도 3 에 서 아래방향의 화살표)이 기구부(10)에 의하여 투입되는 힘(도 3 에서 윗방향의 화살표)보다 크므로 구동핀(30)에 변형을 발생시키며, 이로 인하여 N상에 해당하는 단극차단유닛 (24) 내부에 조립된 샤프트(60)는 R, S, T상에 해당하는 단극차단유닛(21, 22, 23) 내부에 조립된 샤프트에 비하여 적은 회전량을 가지게 되어 접촉 신뢰성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라, 속입지절이 구현되지 못하게 된다. 여기서 속입지절이라 함은, 폐로의 경우 N상이 먼저 투입되고 개로의 경우에는 N상이 늦게 차단되는 것을 말하는 바, 이러한 속입지절이 구현되지 못하는 경우, 과전압의 발생으로 부하 및 기기의 손상이 야기될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 구동핀의 변형을 방지하여 기구부의 동작 신뢰성 및 안전성을 확보할 수 있는 배선용 차단기에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배선용 차단기는, 각 상의 전류를 통제하고 아크압의 이동경로를 이루는 단극차단유닛; 상기 단극차단유닛에 결합되며, 사람의 조작 또는 트립부의 작동에 의해 선로를 개폐하는 기구부; 상기 기구부와 상기 단극차단유닛에 각각 연결되어 상기 기구부의 작동에 의하여 발생되는 힘이 상기 단극차단유닛에 전달되도록 운동하는 구동핀; 상기 구동핀에 연결되며, 상기 구동핀의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환하여 다시 상기 구동핀에 작용함으로써 상기 구동핀의 운동을 지지하는 보조기구부를 포함하 는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배선용 차단기의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 보조기구부가 삽입되는 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 배선용 차단기의 정면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 보조기구부를 나타내는 사시도이다. 또한 도 8은 본 발명에 따른 보조기구부가 조립되는 모습을 나타내는 분해사시도이다.

본 발명에 따른 배선용 차단기는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 상의 전류를 통제하고 아크압의 이동경로를 이루는 단극차단유닛(20); 상기 단극차단유닛(20)에 결합되며, 사람의 조작 또는 트립부의 작동에 의해 선로를 개폐하는 기구부(10); 상기 기구부(10)와 상기 단극차단유닛(20)에 각각 연결되어 상기 기구부(10)의 작동에 의하여 발생되는 힘이 상기 단극차단유닛(20)에 전달되도록 운동하는 구동핀(30); 상기 구동핀(30)에 연결되며, 상기 구동핀(30)의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환하여 다시 상기 구동핀(30)에 작용함으로써 상기 구동핀(30)을 지지하는 보조기구부(70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보조기구부(70)는, 일측이 상기 단극차단유닛(20)에 결합되고 타측이 상기 구동핀(30)에 연결되는 베이스(80); 일단이 상기 베이스(80)에 지지되어 상기 구동핀(30)의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환시키는 탄성체 (90); 일측이 상기 탄성체(90)의 타단에 결합되고 타측이 상기 베이스(80)에 회전가능하게 결합되어, 상기 탄성체(90)의 탄성 에너지에 의한 모멘트의 작용으로 회전운동하는 상부링크(100); 일측이 상기 상부링크(100)에 연결되고, 타측이 상기 구동핀 (30)에 연결되어 상기 상부링크(100)에 작용되는 모멘트에 의한 힘을 상기 구동핀 (30)에 전달하는 하부링크(105)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 베이스(80)는, 중앙에 상기 상부링크(100)의 운동공간을 형성하는 개구부(82)와 상기 탄성체(90)를 고정하기 위한 탄성체고정부(83)가 구비되는 상판부(81)와, 상기 상판부(81)의 양 끝단에서 각각 수직으로 연장형성되며, 상기 상부링크(100)가 결합되는 제1결합부(85)와, 상기 단극차단유닛(20)에 결합되는 제2결합부(86)와 상기 구동핀(30)이 관통하는 관통공(87)이 구비되는 측벽부(84)를 포함하여 이루어진다.

상기 탄성체(90)는 구조의 단순함과 제작의 용이성을 고려하여 코일스프링으로 구성하는 것이 바람직하다. 나아가 구동핀의 지지력을 높이기 위하여 두 개 이상의 코일스프링을 병렬로 연결하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 상부링크(100)는, 상기 베이스(80)에 고정되는 고정부(101); 상기 탄성체에 연결되는 탄성체 연결부(102); 상기 하부링크(105)와 회전 가능하게 연결되는 하부링크 연결부(105)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 탄성체 연결부(105)는,상기 상부링크(100)와 일체로 형성하는 경우 외에도 핀과 같은 별도의 부재를 삽입하여 구성하는 것도 가능하다. 한 편, 상기 상부링크(100)와 상기 베이스(80)는 고정 핀(104)에 의하여 결합 됨으로써, 상기 상부링크(100)는 상기 고정핀(90)의 삽입지점을 중심으로 상기 베이스(80)에 대하여 회전운동이 가능하게 된다.

또한 상기 하부링크(105)는, 상기 탄성체(90)의 탄성에너지에 의하여 상기 상부링크(100)에 작용하는 모멘트에 의한 지지력을 상기 구동축(30)에 전달하기 위하여, 일측이 상기 상부링크(100)의 하부링크 연결부(103)에 연결되고 타측이 상기 구동축(30)에 직접 연결되는 직선형의 부재로서 구성할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배선용 차단기의 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 9 는 본 발명에 따른 보조기구부의 트립 또는 OFF동작시의 작동을 나타내는 투시도이며, 도 10 은 본 발명에 따른 보조기구부의 ON동작시의 작동을 나타내는 투시도이다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배선용 차단기는 기구부(10)가 트립이나 OFF동작을 할 때에, 보조기구부(70)에 탄성체(90)에 의한 모멘트가 작용하여 구동핀(30)에 힘이 작용한다.

또한 도 10 에 도시된 바와 같이, 기구부(10)의 ON 동작으로 인하여 구동핀이 회전하게 되면, 구동핀에 연결된 보조기구부에 힘의 급격한 반전이 발생하여 도 8 의 경우와 반대방향의 모멘트가 작용하며, 이에 따라 구동핀에 힘이 작용하게 된다. 도 9 및 도 10에서 탄성체(90) 상에 도시된 양방향의 화살표는 탄성체에 의한 탄성에너지를 나타내며, 둥근 화살표는 상기 탄성 에너지에 의하여 상기 상부링크(100)에 작용하는 모멘트의 방향을 나타내고, 상기 하부링크(105)상에 도시된 화살표는 상기 모멘트에 의하여 상기 구동핀(30)에 전달되는 힘의 방향을 나타낸다.

상기와 같이 구동핀(30)에 힘이 작용되도록 함으로써, 도 11 에 도시된 바와 같이 기구부(10)의 ON 동작시 기구부(10)의 동작에 의한 힘과 보조기구부(70)의 동 작에 의한 힘의 합력(도 11 에서 아래방향의 화살표)이 가동접점(40)과 고정접점(50)의 접촉압력에 의한 반발력(도 11 에서 윗방향의 화살표)과 균형을 이루게 되어, 힘의 불균형으로 인한 구동축(30)의 변형을 방지할 수 있다.

나아가, 상기와 같은 힘의 급격한 반전으로 인하여, 차단기의 ON 동작시 N상에 해당하는 단극차단유닛(24)에 다른 3상(R, S, T)에 해당하는 단극차단유닛(21, 22, 23)보다 먼저 투입이 진행되고, 차단기의 OFF시에는 ON시에 작용하고 있는 보조기구부(70)의 모멘트가 기구부(10)의 OFF동작에 대한 반력으로 작용하여 N상이 다른 3상보다 늦게 차단되는 속입지절이 구현된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 배선용 차단기는 구동핀의 변형 및 이에 따른 접촉압력의 감소를 방지함으로써, 통전시 발생할 수 있는 각 상간의 투입 시간 차를 줄이고 접촉압력의 감소로 인한 온도상승을 억제할 수 있으므로, 기구부의 동작에 정확성 및 안정성을 부여할 수 있다.

나아가, 4개의 상(R, S, T, N)을 갖는 배선용 차단기의 경우는 N상이 다른 3상보다 먼저 투입되고 늦게 차단되는 속입지절이 구현되어 과전압의 발생으로 인한 부하 및 기기의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 각 상의 전류를 통제하고 아크압의 이동경로를 이루는 단극차단유닛;

   상기 단극차단유닛에 결합되며, 사람의 조작 또는 트립부의 작동에 의해 선로를 개폐하는 기구부;

   상기 기구부와 상기 단극차단유닛에 각각 연결되어 상기 기구부의 작동에 의하여 발생되는 힘이 상기 단극차단유닛에 전달되도록 운동하는 구동핀;

   상기 구동핀에 연결되며, 상기 구동핀의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환하여 다시 상기 구동핀에 작용함으로써 상기 구동핀을 지지하는 보조기구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조기구부는,

   일측이 상기 단극차단유닛에 결합되고 타측이 상기 구동핀에 연결되는 베이스;

   일단이 상기 베이스에 지지되어 상기 구동핀의 운동에 의하여 전달되는 힘을 탄성에너지로 변환시키는 탄성체;

   일측이 상기 탄성체의 타단에 결합되고 타측이 상기 베이스에 회전가능하게 결합되어, 상기 탄성체의 탄성 에너지에 의한 모멘트의 작용으로 회전운동하는 상부링크;

   일측이 상기 상부링크에 연결되고, 타측이 상기 구동핀에 연결되어 상기 상부링크에 작용되는 모멘트에 의한 힘을 상기 구동핀에 전달하는 하부링크를 포함하 여 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 베이스는,

   중앙에 상기 상부링크의 운동공간을 형성하는 개구부와 상기 탄성체를 고정하기 위한 탄성체고정부가 구비되는 상판부와,

   상기 상판부의 양 끝단에서 각각 수직으로 연장형성되며, 상기 상부링크가 결합되는 제1결합부와, 상기 단극차단유닛에 결합되는 제2결합부와 상기 구동핀이 관통하는 관통공이 구비되는 측벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성체는 병렬로 연결된 두 개의 코일스프링인 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 상부링크는,

   상기 베이스에 고정되는 고정부;

   상기 탄성체에 연결되는 탄성체 연결부;

   상기 하부링크와 회전 가능하게 연결되는 하부링크 연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 상부링크와 상기 베이스는 고정 핀에 의하여 결합 되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.

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