KR100687839B1 - 개폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개폐 장치에 대전류가 흘렀을 경우에, 개폐기 본체의 가동부가 전자력에 의해 받는 힘을 완화하고, 또, 개폐 장치의 투입시에 접점의 접촉 압력을 보조한다.

본 발명에 따르면, 진공 스위치관(1)의 고정측에 진공 스위치관(1)의 축선에 대해 수직 방향으로 도출되는 상부 주 회로 도체(11)와, 가동측에 가요성 도체(20)와 하부 단자(14)를 통하여 접속되고 상부 주 회로 도체(11)와 동일한 방향으로 도출되는 하부 주 회로 도체(15)를 구비한 개폐 장치에 있어서, 가요성 도체(20)는, 띠형 박판을 적층해 L 자형으로 절곡하여 형성된 2개의 가요성 도체로 구성되고, 상기 가요성 도체(20)의 폭 방향이 주 회로 도체의 도출 방향과 평행하게 축선에 대해 대칭으로 배치되고, 일단측이 축선과 직교 방향으로 향하여 가동측에 접속되고, 타단측이 축선에 평행하게, 또한 진공 스위치관(1)으로부터 이격되는 방향으로 향하여 하부 단자(14)에 접속되어 있다.

개폐기, 전자력, 진공 스위치관, 회로 도체, 가요성 도체, 단자, 전극봉

Description

개폐 장치{CIRCUIT BREAKER}

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개폐 장치를 나타낸 측면도이다.

도 2는 도 1의 II-II 방향으로부터 본 배면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 개폐 장치의 가요성 도체의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 4는 통전시에 개폐 장치의 주 회로부에 작용하는 전자력을 설명하는 개략도이다.

도 5는 종래의 개폐 장치를 나타낸 측면도이다.

* 도면의 부호의 설명

1: 진공 스위치관, 7: 고정 전극봉

9: 상부 단자, 11: 상부 주 회로 도체

12: 가동 전극봉, 13: 분할 단자

14: 하부 단자, 15: 하부 주 회로 도체

20: 가요성 도체, 21: 제1 가요성 도체

22: 제2 가요성 도체, 23: 가요성 도체

24: 제1 가요성 도체, 25: 제2 가요성 도체

27: 가동측 접속 도체, 28: 단자측 접속 도체

본 발명은, 예를 들면 수배전(受配電) 설비 등에 적용되는 전력용 개폐 장치에 관한 것으로, 특히, 그 가요성 도체의 장착 구조에 관한 것이다. 그리고, 본 발명에서는, 개폐 장치 중에, 차단 장치가 포함되는 것으로 한다.

[배경 기술]

종래의 개폐 장치는, 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 진공 밸브(31)의 고정 접점측은, 고정측 통전축(通電軸)(32)이, 조작 기구의 케이스(33)에 애자(碍子)(34)를 통하여 장착된 고정측 접속 도체(35)(본 발명의 상부 단자에 상당)에 볼트 체결하여 고정되어 있다. 가동 접점측은, 진공 밸브(31)에 관통 설치된 각(角) 기둥형의 가동측 통전축(36)에 커플링(coupling)(37)이 설치되어 있고, 상기 커플링(37)의 단면에 통전판(38)이 고정되어 있다. 그리고, 조작 기구의 케이스(33)에 애자(34)를 통하여 장착된 가동측 접속 도체(39)(본 발명의 하부 단자에 상당)와 통전판(38) 사이를 2개의 가요성 도체(40)에 의해 접속하여 진공 차단기가 구성되어 있다[일본국 특개평 8-222090호 공보(제2 페이지, 도 4) 참조].

상기와 같은 종래의 개폐 장치에 있어서, 통상, 고정측 접속 도체(35)와 가동측 접속 도체(39)의 선단에는, 도시하지 않은 주 회로 도체가 접속되어 있다. 전류는, 상부의 주 회로 도체로부터 고정측 접속 도체(35), 고정측 통전축(32), 진공 밸브(31), 가동측 통전축(36), 커플링(37), 통전판(38), 가요성 도체(40), 가동 측 접속 도체(39)를 경유하여 하부의 주 회로 도체로 연결되는 유통 경로, 또는 이 역의 유통 경로를 흐른다. 가요성 도체(40)의 역할은, 주 회로 가동부에 가요성을 가지고 전류를 흐르게 하는 것이다. 이와 같이 구성된 차단기에 있어서, 상기 유통 경로에 전류가 흘렀을 경우, 진공 밸브(31)에는 전자력이 작용한다. 도 4는 통전시의 진공 밸브에 작용하는 전자력을 설명하는 개략도이다. 도 5와 동일한 것은 동일한 번호를 부여한다.

도 4에서, 상기에서 설명된 유통 경로를 굵은 실선 화살표의 방향으로 전류가 흐르면, 이 유통 경로로 둘러싸인 영역에서는, 도면의 지면의 이면측으로부터 바로 앞쪽으로 향하는 방향의 자계가 발생한다. 상기 자계와 유통 경로를 흐르는 전류와의 상호작용(플레밍의 왼손 법칙)에 의하여, 진공 밸브(31)의 통전부는 도면 중 흰색 화살표로써 표시되는 방향으로 전자력을 받는다.

이 전자력은, 유통 경로를 흐르는 전류 값의 2승에 비례하기 때문에, 유통 경로에 흐르는 전류가, 예를 들면 단락(短絡) 전류 등과 같은 대전류로 되면, 매우 큰 힘으로 된다.

특히, 고정 접점과 가동 접점이 기계적으로 접촉되지 않는 상태에서 대전류가 흐르고 있는 상태(단락 전류 차단 과정에서의 아크 발생 기간)에서는, 고정 접점 및 가동 접점 모두 그 일단부가 고정되어 있는 상태이므로, 기계적 강도의 관점에서 가장 엄격한 조건으로 된다. 고정 접점측은 고정측 통전축이 고정측 접속 도체(35)에 고정되어 있지만, 가동 접점측은 가동부가 있기 때문에 자유도를 가지고 지지되어 있으므로, 화살표 방향으로 작용하는 힘의 영향을 더 받기 쉽다. 이 때 문에, 단락 전류 차단시 등의 대전류가 흐르는 경우에 상기와 같은 힘을 받음으로써, 가동부의 동작이 불안정이 되거나, 심한 경우는 지지부가 변형되거나 파손될 우려가 있는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 개폐 장치에 대전류가 흘렀을 경우에, 진공 스위치관의 가동부가 전자력에 의해 받는 힘을 완화하고, 또한 개폐 장치의 투입시에 접점의 접촉 압력을 보조하도록 한 가요성 도체를 구비한 개폐 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 개폐 장치는, 진공 스위치관의 고정측에 전기적으로 접속되고, 진공 스위치관의 축선에 대해 수직 방향으로 도출되는 상부 주 회로 도체와, 가동측에 가요성 도체와 하부 단자를 통하여 전기적으로 접속되고 상부 주 회로 도체와 동일한 방향으로 도출되는 하부 주 회로 도체를 구비한 개폐 장치에 있어서, 가요성 도체는, 띠형의 박판을 복수매 적층해 길이 방향으로 L 자형으로 절곡하여 형성된 제1 가요성 도체와, 상기 제1 가요성 도체와 동일한 형상의 제2 가요성 도체를, 폭 방향을 상기 상부 및 하부 주 회로 도체의 도출 방향과 평행하게 축선에 대해 대칭으로 배치하고, 상기 제1 및 제2 가요성 도체의 길이 방향의 일단측을 축선과 직교 방향으로 향하여 가동측에 접속하고, 타단측을 축선에 평행하게, 또한 진공 스위치관으로부터 이격되는 방향으로 향하여 하부 단자에 접속하여 구성한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 개폐 장치를 나타낸 측면도로, 일부를 파단하여 내부를 나타내고 있다. 도 2는 도 1을 II-II 방향으로부터 본 배면도이다. 본 실시예의 개폐 장치는, 개폐기 본체에 진공 스위치관을 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 진공 스위치관(1)은, 조작 기구(2)가 수용된 차륜 장착의 대차 프레임(3)에 탑재되어 있다. 조작 기구(2)로부터의 출력은, 출력 링크(4), 크로스바(5)를 거쳐 절연 조작 로드(6)에 전달된다. 진공 스위치관(1)은 고정 접점(1a)과 가동 접점(1b)을 가지고 있다. 고정 접점(1a)으로부터 축선 방향으로 도출된 고정 전극봉(7)에 상부 고정판(8)과 함께 상부 단자(9)가 접속되고, 상부 고정판(8)은 절연 지지 애자(10)를 통하여 대차 프레임(3)에 지지 고정되어 있다. 또, 상부 단자(9)에는, 진공 스위치관(1)의 축선에 대해 수직 방향으로 도출되는 상부 주 회로 도체(11)가 접속되어 있다.

한편, 진공 스위치관(1)의 가동 접점(1b)측은, 축선 방향에 가동 전극봉(12)이 도출되어 있고, 이 선단측에는 분할 단자(13)가 설치되고, 선단부는 절연 조작 로드(6)와 연결되어 있다. 하부 단자(14)는, 상기의 가동 축부가 관통되는 개구부가 형성되어 있고, 그 일단측이 절연 지지 애자(10)를 통하여 대차 프레임(3)에 지지 고정되고, 타단측에는 상부 주 회로 도체(11)와 동일한 방향으로 도출되는 하부 주 회로 도체(15)가 접속되어 있다. 그리고, 분할 단자(13)와 하부 단자(14)를 후술하는 가요성 도체(20)로 접속하여 통전로가 형성되어 있다. 또, 절연 서포트(16)는 상부 단자(9)와 하부 단자(14) 사이에 개재되어, 이들을 지지하고 있다.

이와 같이 구성된 개폐 장치는, 조작 기구(2)의 출력으로, 가동 접점(1b)이 구동되고, 가동 접점(1b)과 고정 접점(1a)이 접촉 및 분리하여 개폐 장치로서의 기능을 실현한다.

여기에서, 가요성 도체(20)의 상세에 대하여 설명한다. 가요성 도체(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 가요성 도체(21)와, 상기 제1 가요성 도체(21)와 동일한 형상의 제2 가요성 도체(22)로 이루어진다. 각 가요성 도체(21, 22)는, 예를 들면, 폭 100mm, 두께 0.1mm 정도의 띠형의 박판을 수십매~백매 정도 적층하고, 폭 방향을 절곡 축으로 하고, 길이 방향으로 곡율을 가지고 L 자형으로 절곡되어, 단부는 납땜 등에 의해 고착되어 형성되어 있다. 적층 방향으로는 가요성을 가지지만 폭 방향으로는 가요성을 가지지 않는다. 양 가요성 도체(21, 22)의 일단측은, 가동 전극봉(12)에 설치된 분할 단자(13)에 접속되고, 타단측은 하부 단자(14)에 접속되지만, 이 때의 접속 방향은, 다음과 같이 한다.

먼저, 양 가요성 도체(21, 22)를, 폭 방향을 양 주 회로 도체(11, 15)의 도출 방향과 평행하게 축선에 대해 대칭으로 배치한다. 그리고, 일단측은 축선 방향과 직교하는 방향으로 향하여 분할 단자(13)에 장착되고, L 자형으로 절곡된 타단측은 축선 방향과 평행 방향으로 또한 진공 스위치관(1)으로부터 이격되는 방향(도 2에서는 하방)을 향해 하부 단자(14)에 접속된다. 양 가요성 도체(21, 22)는 축선의 좌우로 배분되어 병렬로 하부 단자(14)에 접속된 상태로 된다.

다음에, 상기와 같이 구성된 개폐 장치의 작용에 대하여 설명한다.

개폐 장치가 통전 상태에 있을 때는, 전류는, 상부 주 회로 도체(11)→상부 단자(9)→고정 전극봉(7)→고정 접점(1a)→가동 접점(1b)→가동 전극봉(12)→분할 단자(13)→가요성 도체(20)→하부 단자(14)→하부 주 회로 도체(15)의 루트로 흐른다. 이 때, 먼저 도 4에서 설명된 바와 같이, 통전 전류에 의한 자계와 진공 스위치관(1)을 흐르는 전류의 상호작용에 의하여, 진공 스위치관(1)부의 도체부는, 주 회로 도체의 도출 방향과는 반대 방향의 전자력을 받는다. 이 힘은, 예를 들면 단락 전류 등과 같은 대전류로 되면, 매우 작게 되고, 특히, 자유도를 가지고 지지되어 있는 가동 전극봉(12)측이 기계적으로 엄격한 조건으로 된다. 따라서, 본 실시예의 발명에서는, 가동 전극봉(12)측과 하부 단자(14)를 접속하는 가요성 도체(20)의 방향을, 폭 방향을 주 회로 도출 방향과 평행하게 되도록 배치하여 접속하고 있다. 가요성 도체(20)는 폭 방향으로는 가요성이 없어 변형하지 않기 때문에, 진공 스위치관(1)의 도체부(특히, 가동 접점측)가 주 회로 도출 방향과 반대 방향으로 변형하려고 하는 것을 방지할 수 있다.

또, L 자형으로 형성된 제1 가요성 도체(21)와 제2 가요성 도체(22)를, 축선을 대칭으로 서로 마주 보게 해 도 2에 나타낸 바와 같은 방향으로 배치하고 있으므로, 통전시에 평행하게 흐르는 동일한 방향의 전류에 의하여, 양 가요성 도체(21, 22)가 평행으로 대향하는 평면부에서는, 전자 흡인력이 작용한다. 양 가요성 도체(21, 22)의 하부 단자(14)측은 고정되어 있으므로, 전자 흡인력에 의해 가동 전극봉(12)을 고정 접점측(1a)측으로 밀어올리는 방향의 힘으로서 작용한다. 이 힘은 개폐 장치의 투입시에 있어서, 양 접점(1a, 1b)으로의 접촉 압력을 보조하도록 작용한다.

그리고, L 자형의 2개의 가요성 도체를 사용하는 경우라도, 예를 들면, 배경 기술의 항으로 예시한 도 5와 같은 방향으로 조합된 경우에는, 전자 흡인력이 작용해도 고정 접점 방향으로의 힘으로서는 작용하지 않는다.

지금까지 설명된 가요성 도체는, 가동 전극봉(12)측은 분할 단자(13)를 통하여 접속되고, 하부 단자(14)측은 가요성 도체를 그대로 접속한 형상이지만, 도 3은 가요성 도체의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 3(a)는 정면도이고, 도 3(b)는 측면도이며, 도 3(c)는 저면도를 나타낸다. 상기에서 설명된 가요성 도체(20)와 상위한 점은, 길이 방향의 양단측에 접속 도체를 접합한 부분이므로, 이 상위 부분을 중심으로 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 가요성 도체(23)는, 제1 가요성 도체(24)와 제2 가요성 도체(25)로 이루어져 있지만, 양자는 실질적으로는 동일한 형상이므로, 제1 가요성 도체(24)에 대하여 설명한다. 가요부(26)의 일단측의 가동측 접속 도체(27)는, 가동 전극봉(12)을 사이에 끼워 고정 가능하도록 가동 전극봉(12)의 형상에 맞추어 가공된 접합부(27a)와, 장착용 볼트구멍(27b)이 형성되어 있고, 또한 축선과 수직 방향으로 가요부(26)의 일단을 끼어 넣는 홈부(27c)가 형성되어 있다.

한편, 하부 단자(14)에 접속하는 측의 단자측 접속 도체(28)는, 하부 단자(14)의 형상에 맞춘 절결부(28a)가 형성되고, 또한 장착용 볼트구멍(28b)과, 상면에는 가요부(26)의 타단을 끼어 넣는 홈부(28c)가 형성되어 있다. 가교부(26)의 단부와 홈부(27c, 28c)와는 납땜, 용접 등에 의해 접합되고 고착된다.

이와 같이 형성된 가요성 도체(23)에 따르면, 가동 전극봉(12)측은, 분할 단 자(13) 등의 구별 부재를 사용하지 않고 직접 접속 가능하므로, 부품수가 감소되고 접속 작업이 간단해진다. 또, 하부 단자(14)측은 단자측 접속 도체(28)에 절결부(28a)를 형성하고, 하부 단자(14)와 결합하여 볼트 체결하고 있으므로, 접속부가 상(相) 사이 방향으로 삐져 나오는 것을 극력 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예의 발명에 따르면, 가요성 도체는, 띠형의 박판을 복수매 적층해 길이 방향으로 L 자형으로 절곡하여 형성된 제1 가요성 도체와, 이 제1 가요성 도체와 동일한 형상의 제2 가요성 도체를, 폭 방향을 양 주 회로 도체의 도출 방향과 평행하게 축선에 대해 대칭으로 배치하고, 양 가요성 도체의 길이 방향의 일단측을 축선과 직교 방향으로 향하여 가동 측에 접속하고, 타단측을 축선에 평행하게, 또한 진공 스위치관으로부터 이격되는 방향으로 향하여 하부 단자에 접속하여 구성하였으므로, 개폐 장치에 대전류가 흘렀을 경우에, 가요성 도체의 폭 방향의 강성에 의하여, 진공 스위치관의 가동부가 전자력에 의해 받는 힘을 완화하고, 또, 2개의 가요성 도체의 전자 흡인력을 이용하여 개폐 장치의 투입시에 접점의 접촉 압력을 보조할 수 있으므로, 기계적 강도가 우수하고, 동작이 안정된 개폐 장치를 제공할 수 있다.

또, 가요성 도체의 일단측은 가동 전극봉의 형상에 맞추어 형성된 접속 도체를 접합하고, 타단측은 하부 단자의 형상에 맞추어 형성된 접속 도체를 접합했으므로, 접속 도체에 의해 직접 접속할 수 있으므로, 부품수가 감소되고 조립 작업이 간단해진다. 또, 접합부가 상 사이 방향으로 삐져 나오는 것을 극력 억제할 수 있으므로, 상 사이 치수를 축소할 수 있다.

본 발명은 개폐기 본체의 일단측을 가요성 도체에 의해 접속하여 구성된 개폐 장치에 널리 적용될 수 있다.

본 발명의 개폐 장치에 따르면, L 자형으로 절곡한 2개의 가요성 도체를, 폭 방향을 주 회로 단자의 도출 방향으로 하여 축선에 대해 대칭으로 배치하고, 일단측을 축선과 직교 방향으로 향하여 가동측에, 타단측을 축선과 평행 방향으로 향하여 하부 단자에 접속하였으므로, 개폐 장치에 대전류가 흘렀을 경우에, 진공 스위치관의 가동부가 전자력에 의해 받는 힘을 완화할 수 있고, 또, 2개의 가요성 도체의 전자 흡인력을 이용하여, 개폐 장치의 투입시에 접점의 접촉 압력을 보조할 수 있다.

Claims (2)

1. 진공 스위치관의 고정측에 전기적으로 접속되고, 상기 진공 스위치관의 축선(軸線)에 대해 수직 방향으로 도출되는 상부 주 회로 도체와, 가동측에 가요성 도체와 하부 단자를 통하여 전기적으로 접속되고 상기 상부 주 회로 도체와 동일한 방향으로 도출되는 하부 주 회로 도체를 구비한 개폐 장치에 있어서,

   상기 가요성 도체는, 띠형의 박판을 복수매 적층하고 길이 방향으로 L 자형으로 절곡하여 형성된 제1 가요성 도체와, 상기 제1 가요성 도체와 동일한 형상의 제2 가요성 도체로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 가요성 도체를, 폭 방향을 상기 상부 및 하부 주 회로 도체의 도출 방향과 평행한 방향을 향해 상기 진공 스위치관의 상기 축선을 사이에 두고 대칭으로 배치하고, 상기 제1 및 제2 가요성 도체의 길이 방향의 일단측을 상기 축선과 직교 방향으로 향하여 상기 가동측에 접속하고, 길이 방향의 타단측을 상기 축선에 평행하게, 또한 상기 진공 스위치관으로부터 이격되는 방향으로 향하여 상기 하부 단자에 접속하여 구성된 것을 특징으로 하는 개폐 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가요성 도체는, 상기 일단측에 상기 가동측으로부터 상기 축방향으로 도출되는 가동 전극봉의 형상에 맞추어 형성된 접속 도체를 접합하고, 상기 타단측에 상기 하부 단자의 형상에 맞추어 형성된 접속 도체를 접합한 것임을 특징으로 하는 개폐 장치.

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