KR100911968B1 - 기중 차단기의 가동 접촉자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기중 차단기의 차단부에 설치된 가동 접촉자의 구조를 개선하여 고정 접촉자로부터 가동 접촉자가 분리되는 차단 동작시 발생하는 고온, 고압의 아크로부터 가동자의 손상을 줄이는 동시에 동비산물을 감소시킬 수 있고, 가동자를 탄력적으로 지지하는 접압 스프링을 아크 및 동비산물로부터 보호할 수 있어 원가 절감 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기중 차단기의 가동 접촉자에 관한 것이다.

기중 차단기, 차단부, 가동 접촉자, 가동자, 아크, 접압 스프링, 접점

Description

기중 차단기의 가동 접촉자{MOVING CONTACT TERMINAL OF AIR CIRCUIT BRAKER}

본 발명은 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기중 차단기의 차단부에 설치된 가동 접촉자의 구조를 개선하여 고정 접촉자로부터 가동 접촉자가 분리되는 차단 동작시 발생하는 고온, 고압의 아크로부터 가동자의 손상을 줄이는 동시에 동비산물을 감소시킬 수 있고, 가동자를 탄력적으로 지지하는 접압 스프링을 아크 및 동비산물로부터 보호할 수 있어 원가 절감 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기중 차단기의 가동 접촉자에 관한 것이다.

일반적으로 차단기는 송변전 계통이나 전기회로에 있어서, 부하를 개폐하거나 접지, 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단시키는 기기를 말한다. 또한, 차단부가 절연물로 절연되어 조립된 차단기는 통상 사용 상태의 선로를 수동으로 개폐하거나, 금속용기 외부의 전기조작장치 등에 의하여 원거리에서 개폐할 수 있고, 과부하 및 단락시 자동적으로 선로를 차단하여 전력계통과 부하기기를 보호한다.

상기와 같이 전로를 차단하기 위하여 차단기의 차단부에 고정 접촉자와 가동 접촉자를 설치하여 평상시에는 이 고정 접촉자와 가동 접촉자를 접촉되게 하여 전류를 흐르게 하고, 선로의 어딘가에서 발생한 고장으로 대전류가 흐르는 경우에는 신속히 가동 접촉자를 고정 접촉자에서 떼어내어 전류를 차단시키게 된다.

차단부를 조작하는 방식에 따라 공기조작방식, 유압조작방식 및 스프링조작방식으로 구분된다. 먼저, 공기조작방식은 구조가 간단하고 큰 조작력을 얻을 수 있지만, 압축공기의 조작이 필요하고 조작장치의 유지관리가 어려우며, 온도에 따라 성능이 저하된다는 문제점이 있다. 다음으로, 유압조작방식은 초정밀 가공되어 기밀성을 유지해야 하는 유압실린더나 펌프, 유압축적장치 등으로 구성됨에 따라 고가의 비용이 든다. 또한, 장기간 사용에 따른 오일 누유현상에 의해 차단기의 동작시간 및 가동 접촉자의 속도에 편차가 발생하여 차단성능이 저하되므로 신뢰성 있는 전류 차단동작을 수행할 수 없는 문제점이 있다. 마지막으로, 상기와 같은 공기조작방식 및 유압조작방식의 문제를 극복하기 위해서 도출된 스프링조작방식이 있다. 스프링조작방식은 차단 및 투입 에너지원으로 스프링력을 사용하는 것으로서, 공기 및 유압조작방식에 비해 조작력의 유지 및 조작장치의 관리가 용이하고, 기계적인 구성에 의해 빠른 응답속도와 응답시간의 편차를 최소화시킬 수 있는 장점이 있어, 차단부를 조작하는 방식으로서 스프링조작방식을 일반적으로 많이 채용하고 있다.

또한, 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 떼어냄으로써 통전되는 전류를 차단시킬 때, 아크가 발생하게 된다. 상기와 같이 발생된 아크를 신속히 소호해 주어야 가동 접촉자의 접점의 손상을 방지할 수 있다. 이러한 아크 소호방식에 따라, 공기를 불어서 아크를 소호하는 기중차단기(ACB, Air Circuit Braker) 및 가스를 불어서 아크를 소호하는 가스차단기(GCB, Gas Circuit Braker) 등이 있다.

도 1은 종래 기중 차단기의 가동 접촉자가 차단부에 설치된 모습을 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 가동 접촉자를 도시한 사시도이며, 도 3a 내지 3b는 도 1의 실시예에 따른 차단부의 작동과정을 도시한 요부측면도이다.

종래의 기중 차단기의 차단부(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 절연체로 이루어진 차단부 본체 일측에 고정 설치된 고정 접촉자(10)와, 개폐기구의 작동에 따라 상기 고정 접촉자(10)에 연결 및 분리되는 가동 접촉자(20)를 포함하여 이루어진다. 고정 접촉자(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 통전전류가 들어오는 입력측 터미널(11)과 연결된 고정자(13)와, 상기 고정자에 형성된 고정자 주접접(14) 및 고정자 아크접점(15)을 가진다.

가동 접촉자(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 개폐기구와 연결된 링크(30)를 매개로 연결핀을 통해 회전 가능하도록 일측 하부가 구속됨과 동시에 타측이 회전 가능하게 고정되고, 상부가 개방된 절연 케이지(22)와, 상기 절연 케이지(22)의 일측에 설치된 부하측 터미널(21)과, 상기 절연 케이지(22)의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널(21)과 연결되고, 상기 절연케이지(22)의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된 편조선(26)을 가진다. 또한, 상기 절연 케이지(22)의 내부에 설치되어 일단이 상기 편조선(26)과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지(22)의 타측에 각각 돌출됨과 동시에 상기 절연 케이지(22)의 하부를 향해 구부러진 만곡부(27)를 가진 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점(24)을 각각 구비하 되 상기 만곡부(27)의 상부에 가동자 아크접점(25)을 각각 구비한 가동자(23)와, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 절연 케이지(22)의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 가동자(23)의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링(미도시)을 포함하여 이루어진다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하여 종래 기중 차단기의 가동 접촉자(20)가 설치된 차단부(1)의 작동과정을 설명하면, 먼저 도 3a는 통상의 통전전류가 연결된 상태이다. 즉, 가동자(23)의 가동자 주접점(24)이 고정자(13)의 고정자 주접점(14)에 연결되어 상기 고정자(13)의 입력측 터미널(11)로부터 연결된 전류가 고정자(13)를 거쳐 가동자(23)로 흐르고, 결국 가동자(23)와 연결된 상기 편조선(26) 및 부하측 터미널(21)로 통전전류가 연결되는 것이다.

도 3b는 과부하나 단락과 같은 사고전류가 발생시, 차단기 내부의 사고전류를 감지하는 검출기와 연결된 개폐기구가 작동하여 도 1에 도시된 바와 같이 상기 개폐기구에 의해 작동하는 링크(30)가 구동함으로써, 가동 접촉자(20)를 고정 접촉자(10)로부터 분리하기 전 상태를 도시한 것이다. 즉, 링크(30)에 의해 절연 케이지(22)가 회동하고, 상기 절연 케이지(22)의 회동에 따라 가동자(23)의 가동자 주접점(24)이 고정자(13)의 고정자 주접점(14)과 분리된다. 그러나, 가정자(23)의 만곡부(27) 상부에 형성된 가동자 아크접점(25)이 접압 스프링의 탄력에 의하여 고정자(13)의 고정자 아크접점(15)에 연결된다. 즉, 주접점에서의 아크의 발생을 억제하여 주접점을 보호하고, 아크접점을 따로 구비하여 아크접점에서 고온, 고압의 아크를 발생시키고자 하는 것이다.

도 3c는 가동 접촉자(20)가 고정 접촉자(10)로부터 분리된 상태를 도시한 것으로서, 가동자 아크접점(25)이 고정자 아크접점(15)으로부터 분리되어 아크가 발생되는 상태를 도시한 것이다. 이때, 고온 고압의 아크의 발생에 따라 가동자 아크접점(25)의 손상을 가져오고, 동으로 제작된 가동자 아크접점(25)으로부터 동비산물이 발생한다. 그러나, 가동자 아크접점(25)과 연결되는 고정자 아크접점(15)은 가동자 아크접점(25)보다 작게 형성되는 것이 일반적이며, 그에 따라 가동자 아크접점(25)의 양단은 고정자 아크접점(15)과 접촉하지 않아 가동자 아크접점(25)의 양단은 불필요한 부분이 되는 것이다. 오히려 가동자 아크접점(25)이 길게 형성되어 있어 아크를 더욱 넓게 발생하도록 유도하여 가동자(23)의 손상을 야기시키고, 가동자(23)의 동비산물의 양산을 부추기는 결과를 가져온다.

상기와 같이 종래 기중 차단기의 가동 접촉자는, 복수의 가동자의 양단에 가동 아크접점이 불필요하게 형성되어 있어 고정 접촉자로부터 가동 접촉자가 분리되는 통전전류의 차단 동작시 아크의 발생범위를 확대시켜 가동자의 손상을 가져오고, 그에 따른 동비산물의 발생을 조장시켜 차단기의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 복수의 가동자 하단에 탄력적으로 설치된 접압 스프링에 차단 동작시 발생하는 아크 및 동비산물의 유입에 따라 접압 스프링이 손상됨으로써, 주접점 및 아크접점의 연결 및 차단이 제대로 이루어지지 않아 차단 동작이 원활이 수행되지 않는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 기중 차단기의 차단부에 설치된 가동 접촉자의 구조를 개선하여 고정 접촉자로부터 가동 접촉자가 분리되는 차단 동작시 발생하는 고온, 고압의 아크로부터 가동자의 손상을 줄이는 동시에 동비산물을 감소시킬 수 있고, 가동자를 탄력적으로 지지하는 접압 스프링을 아크 및 동비산물로부터 보호할 수 있어 원가 절감 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기중 차단기의 가동 접촉자를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기중 차단기의 가동 접촉자는, 상방이 개방된 절연 케이지와, 상기 절연 케이지의 일측에 설치된 부하측 터미널과, 상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널과 연결되고, 상기 절연케이지의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된 중앙부 편조선 및 상기 중앙부 편조선의 측면 방향의 양단에 각각 위치되는 양단부 편조선과, 상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 일단이 상기 중앙부 편조선과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지의 타측에 각각 돌출됨과 동시에 상기 절연 케이지의 하부를 향해 구부러진 만곡부를 가진 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점을 각각 구비하되 상기 만곡부의 상부에 가동자 아크접점을 각각 구비한 중앙부 가동자와, 상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 일단이 상기 양단부 편조선과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지의 타측까지 연장된 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점만을 각각 구비한 양단부 가동자와, 상기 절연 케이지의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 중앙부 가동자 및 양단부 가동자의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링을 포함하여 이루어진다.

또한, 절연재질로 된 판재 형상이고, 상기 중앙부 가동자 및 양단부 가동자와 접압 스프링 사이에 각각 삽입 고정된 스프링 보호부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기중 차단기의 가동접촉자는, 양단부 가동자에 가동 아크접점을 제거하여 차단 동작시 발생하는 고온 고압의 아크의 발생범위를 축소시키고, 그에 따른 동비산물의 발생을 억제하여 원가절감 및 차단기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 스프링 보호부재를 통하여 차단 동작시 발생하는 아크 및 동비산물이 접압 스프링으로 유입되는 것을 방지함으로써, 차단 동작의 원활한 수행에 따른 차단기의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 차단기의 가동 접촉자의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 기중 차단기의 가동 접촉자의 일실시예가 차단부에 설치된 모습을 도시한 측면도이며, 도 5는 도 4의 실시예에 따른 가동 접촉자를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 4의 실시예에 따른 가동 접촉자의 절연 케이지를 제거한 상태를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 기중 차단기의 가동 접촉자의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 실시예에 따른 가동 접촉자에 스프링 보호부재가 결합되는 상태를 도시한 사시도이며, 도 9는 도 7의 실시예에 따른 스프링 보호부재를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 기중 차단기의 가동 접촉자는 절연 케이지(100), 부하측 터미널(200), 중앙부 편조선(300), 양단부 편조선(400), 중앙부 가동자(500), 양단부 가동자(600), 접압 스프링(700) 및 스프링 보호부재(800)를 포함하여 이루어진다.

상기 가동 접촉자가 수용되는 차단부(1) 및 가동 접촉자와 연결 및 분리되는 고정 접촉자에 대해서는 종래 기술로 구현가능하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 특징은 기중 차단기의 차단부(1)에 설치된 가동 접촉자의 구조를 개선하여 고정 접촉자로부터 가동 접촉자가 분리되는 차단 동작시 발생하는 고온, 고압의 아크로부터 가동자(500, 600)의 손상을 줄이는 동시에 동비산물을 감소시킬 수 있고, 가동자(500, 600)를 탄력적으로 지지하는 접압 스프링(700)을 아크 및 동비산물로부터 보호할 수 있어 원가 절감 및 차단기의 신뢰성을 향상시키는 데 있으므로 이하에서는 본 발명의 가동 접촉자에 따른 구성요소들을 상세히 설명한다.

절연 케이지(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부가 개방되어 후술할 각각의 구성요소가 취부된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 개폐기구와 연결된 링크를 매개로 연결핀을 통해 회전 가능하도록 일측 하부가 구속됨과 동시에 타측이 회전 가능하게 고정된다. 상기 절연 케이지(100)는 절연재질로 형성하되 후술할 각각의 구성요소가 취부되므로 견고하게 제작되어야 한다.

부하측 터미널(200)은 상기 절연 케이지(100)의 일측에 설치된다. 부하측 터미널(200)은 차단기 내부에 설치되는 각종 내부 부하와 통전선로에 연결된다. 즉, 고정 접촉자의 입력측 터미널로부터 통전선로의 입력전류가 흘러 상기 부하측 터미널(200)과 연결됨으로써, 통상의 통전전류가 연결되는 것이다.

상기 절연 케이지(100) 및 부하측 터미널(200) 역시 종래 기술로 구현 가능하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙부 편조선(300)은 상기 절연 케이지(100)의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널(200)과 연결되고, 상기 절연 케이지(100)의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된다. 또한, 양단부 편조선(400)은 중앙부 편조선(300)의 측면 방향의 양단에 각각 위치된다. 중앙부 편조선(300) 및 양단부 편조선(400)은 후술할 중앙부 가동자(500)와 양단부 가동자(600)를 상기 부하측 터미널(200)과 연결시키기 위해 설치되는 것이다.

중앙부 가동자(500)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연 케이지(100)의 내부에 설치되어 일단이 상기 중앙부 편조선(300)과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지(100)의 타측에 각각 돌출됨과 동시에 상기 절연 케이지(100)의 하부를 향해 구부러진 만곡부(550)를 가진 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점(530)을 각각 구비하되 상기 만곡부(550)의 상부에 가동자 아크접점(570)을 각각 구비한다. 상기 중앙부 가동자(500)는 종래 기중 차단기의 가동자(500)와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

양단부 가동자(600)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연 케이지(100)의 내부에 설치되어 일단이 상기 양단부 편조선(400)과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지(100)의 타측까지 연장된 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점(530)만을 각각 구비한다. 즉, 양단부 가동자(600)는 중앙부 가동자(500)의 만곡부(550) 및 가동자 아크접점(570)을 제거한 형상을 가진다. 그에 따라, 가동자 주접점(530)만을 구비하고, 가동자 아크접점(570)을 제거함으로써 아크의 발생범위를 축소시킬 수 있는 것이다.

접압 스프링(700)은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 절연 케이지(100)의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 중앙부 가동자(500) 및 양단부 가동자(600)의 하단 을 탄성적으로 지지한다. 그에 따라, 통전전류의 연결시 가동자 주접점(530)이 고정자 주접점에 연결되도록 하고, 통전전류의 차단시 가동자 주접점(530)이 고정자 주접점으로부터 분리됨과 동시에 가동자 아크접점(570)이 고정자 아크접점과 연결된 후 아크의 발생과 함께 분리되도록 하는 것이다.

스프링 보호부재(800)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 절연재질로 된 판재 형상이고, 상기 중앙부 가동자(500) 및 양단부 가동자(600)와 접압 스프링(700) 사이에 각각 삽입 고정된다. 스프링 보호부재(800)는 얇은 판재 형상의 플라스틱 재질이나 압축종이와 같은 절연재질을 사용함으로써, 생산원가의 상승을 막을 수 있다. 또한, 도 9에는 스프링 보호부재(800)를 장방형의 몸체에 각각의 가동자와 같은 폭의 리브를 형성하여 삽입되도록 도시하였으나, 단지 장방형의 판재 형상이어도 무관하다. 즉, 상기 중앙부 가동자(500) 및 양단부 가동자(600)와 접압 스프링(700) 사이에 각각 삽입 고정될 수 있으면 족하며 어떠한 형상을 가지든 상관없다. 그에 따라, 차단 동작시 발생하는 고온의 아크 및 동비산물이 상기 접압 스프링(800)에 유입되는 것을 스프링 보호부재(800)가 막아줄 수 있어 접압 스프링(800)을 보호하여 연결 및 차단 동작의 수행이 원활히 이루어질 수 있도록 한다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래 기중 차단기의 가동 접촉자가 차단부에 설치된 모습을 도시한 측면도이고,

도 2는 도 1의 실시예의 가동 접촉자를 도시한 사시도이며,

도 3a 내지 3b는 도 1의 실시예에 따른 차단부의 작동과정을 도시한 요부측면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 기중 차단기의 가동 접촉자의 일실시예가 차단부에 설치된 모습을 도시한 측면도이며,

도 5는 도 4의 실시예에 따른 가동 접촉자를 도시한 사시도이고,

도 6은 도 4의 실시예에 따른 가동 접촉자의 절연 케이지를 제거한 상태를 도시한 사시도이며,

도 7은 본 발명에 따른 기중 차단기의 가동 접촉자의 다른 실시예를 도시한 사시도이고,

도 8은 도 7의 실시예에 따른 가동 접촉자에 스프링 보호부재가 결합되는 상태를 도시한 사시도이며,

도 9는 도 7의 실시예에 따른 스프링 보호부재를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차단부

100 : 절연 케이지

200 : 부하측 터미널

300 : 중앙부 편조선 400 : 양단부 편조선

500 : 중앙부 가동자 530 : 가동자 주접점

550 : 만곡부 570 : 가동자 아크접점

600 : 양단부 가동자

700 : 접압 스프링

800 : 스프링 보호부재

Claims (2)

1. 상부가 개방된 절연 케이지와,

   상기 절연 케이지의 일측에 설치된 부하측 터미널과,

   상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널과 연결되고, 상기 절연케이지의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된 중앙부 편조선 및 상기 중앙부 편조선의 측면 방향의 양단에 각각 위치되는 양단부 편조선과,

   상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 일단이 상기 중앙부 편조선과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지의 타측에 각각 돌출됨과 동시에 상기 절연 케이지의 하부를 향해 구부러진 만곡부를 가진 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점을 각각 구비하되 상기 만곡부의 상부에 가동자 아크접점을 각각 구비한 중앙부 가동자와,

   상기 절연 케이지의 내부에 설치되어 일단이 상기 양단부 편조선과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지의 타측까지 연장된 막대 형상이며, 상부에 가동자 주접점만을 각각 구비한 양단부 가동자와,

   상기 절연 케이지의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 중앙부 가동자 및 양단부 가동자의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링을 포함하여 이루어진 기중 차단기의 가동 접촉자.
2. 제1항에 있어서,

   절연재질로 된 판재 형상이고, 상기 중앙부 가동자 및 양단부 가동자와 접압 스프링 사이에 각각 삽입 고정된 스프링 보호부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동 접촉자.

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