KR101085267B1

KR101085267B1 - 한류형 배선용차단기의 트립기구

Info

Publication number: KR101085267B1
Application number: KR1020100053557A
Authority: KR
Inventors: 오기환
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-11-22

Abstract

본 발명은 한류형 배선용차단기에 있어서 개폐기구에 대한 트리거 속도를 단축할 수 있는 트립기구를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 가동접촉자를 회동가능하게 지지하는 샤프트(shaft); 가동접촉자를 회로차단 위치로 구동하도록 개폐기구를 트리거(trigger)하는 위치로 회전가능한 크로스바(crossbar); 및 샤프트를 관통하여 수평이동가능하게 샤프트에 의해 지지되며, 한류동작시 회동하는 가동접촉자에 의해 가압되어 수평이동을 위한 구동력을 받는 일단부와, 수평이동하여 상기 크로스바를 트리거 위치로 회전하게 가격하는 타단부를 갖는 슈터(shooter);를 포함하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구가 개시된다.

Description

한류형 배선용차단기의 트립기구{TRIP MECHANISM FOR CURRENT LIMITING TYPE MOLD CASED CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 한류형 배선용차단기에 관한 것으로서, 특히 트립 동작시간을 단축할 수 있는 한류형 배선용차단기의 트립기구(trip mechanism)에 관한 것이다.

한류형 배선용차단기는 수백볼트이하의 비교적 저전압 전력회로를 개폐하는 회로차단기로서, 회로상 과전류 또는 단락전류와 같은 사고전류가 통전시 이를 검출하여 트리거(trigger)동작을 수행하는 트립기구와, 트립기구의 트리거 동작에 의해 트립스프링의 탄성구동력을 이용해서 가동접촉자를 고정접촉자로부터 분리하는 구동력을 제공하는 개폐기구를 기본적으로 포함하며, "U"자형으로 단자측으로 절곡된 고정접점부를 갖는 고정접촉자를 가져 고정접촉자를 흐르는 전류의 방향과 가동접촉자를 흐르는 전류의 방향이 서로 반대방향으로서, 대전류 통전시 개폐기구로부터의 트립구동력이 없이 가동접촉자와 고정접촉자간 전자반발력(electromagnetic repulsive force)에 의해 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리되는 방향으로 회동하여 전류를 제한하는 한류기능을 수행할 수 있는 배선용차단기이다. 그러나 해당 한류동작시 전류의 크기에 따라서 분리되는 방향으로 회동하였던 가동접촉자가 고정접촉자쪽으로 다시 되돌아가서 접촉하는 현상이 발생하며, 이에 대전류 발생시 가동접촉자를 고정접촉자로부터 완전히 분리된 회로차단 위치로 동작시키는 트립기구와 개폐기구에 의한 트립동작이 요구된다.

이러한 한류형 배선용차단기에 있어서 종래기술에 따른 트립기구는, 잘알려져 있는 바와 같이 여자코일을 감은 마그네틱 코어(magnetic core)가 회로상 대전류에 의해서 자화되면 해당 마그네틱 코어의 전자기력에 의해 아마추어(armature)를 마그네틱 코어측으로 흡인함에 따라, 회동하는 아마추어가 크로스바(crossbar)를 가압 회동시킴에 의해서, 개폐기구를 구속상태로부터 해방하여 트립동작하도록 트리거하는 구성을 가진다.

이러한 종래기술에 따른 트립기구는, 가동접촉자와 고정접촉자간 전자반발력에 의한 한류동작과 무관하게 독립적으로 동작하는 트립기구로 구성되어, 한류동작과 별도로 마그네틱 코어의 자화와 아마추어의 흡인 및 회동, 이어서 크로스바의 가압에 의한 개폐기구의 트리거 동작으로 다단계적 동작을 가짐에 따라 시간 지연으로 인해 큰 차단에너지가 요구되며, 따라서 탄성력이 큰 트립스프링이 요구됨에 따라 트립동작시 가동접촉자가 스토퍼(stopper)에 의해 정지될 때 큰 충격이 발생하여 가동접촉자 및 스토퍼의 손상을 초래하는 등 트립동작의 시간지연과 개폐기구의 손상과 이로 인한 배선용차단기의 수명단축 및 동작신뢰성에 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 회로상 대전류 통전시 한류동작과 연동시켜 개폐기구에 대한 트리거(trigger) 동작을 단축할 수 있고 소요 차단에너지를 축소하여 배선용차단기의 동작신뢰성을 향상시킬 수 있는 한류형 배선용차단기의 트립기구를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은, 한류형 고정접촉자와, 상기 고정접촉자에 접촉하는 투입 위치와 회로상 정상전류보다 큰 이상전류가 흐를 때 한류동작을 위하여 상기 고정접촉자로부터 반발하여 분리되는 위치로 회동가능한 가동접촉자와, 상기 가동접촉자가 회로차단 위치로 회동하도록 상기 가동접촉자를 구동하는 구동력을 제공하는 개폐기구를 구비하는 배선용차단기용으로서, 배선용차단기의 트립기구에 있어서,

상기 가동접촉자를 회동가능하게 지지하는 샤프트(shaft);

상기 가동접촉자를 회로차단 위치로 구동하도록 상기 개폐기구를 트리거(trigger)하는 위치로 회전가능한 크로스바(crossbar); 및

상기 샤프트를 관통하여 수평이동가능하게 상기 샤프트에 의해 지지되며, 상기 한류동작시 회동하는 상기 가동접촉자에 의해 가압되어 수평이동을 위한 구동력을 받는 일단부와, 수평이동하여 상기 크로스바를 트리거 위치로 회전하게 가격하는 타단부를 갖는 슈터(shooter);를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구는 회로상 대전류 통전시 가동접촉자와 고정접촉자간 전자반발력에 의한 가동접촉자의 회로개방위치로의 회동, 즉 한류동작에 연동하여 트리거동작하는 트립기구이므로, 한류동작이 바로 트립을 위한 개폐기구의 트리거로 이어져 트립 동작에 소요되는 시간이 한류동작과 트립기구의 트리거동작이 독립적인 종래기술에 비해서 현저히 단축될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 한류형 배선용차단기의 트립기구는 트리거 동작 소요시간의 단축으로 트립동작이 단축되므로 종래기술에 비해 탄성계수가 비교적 낮은 트립스프링을 사용할 수 있고 따라서 트립동작시 가동접촉자와 스토퍼가 받는 충격이 감소될 수 있으므로, 개폐기구의 손상이 적어 회로차단 성능의 유지가 장기간 보장될 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구를 한류형 배선용차단기에 설치하는 과정을 보여주는 분해사시도 및 이점쇄선원내는 요부 확대도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구가 한류형 배선용차단기에 설치완료된 상태를 보여주는 요부 확대도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구가 한류형 배선용차단기에 설치완료된 상태에서 한류형 배선용차단기의 단면을 보여주는 요부 확대 단면도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 것으로서 정상 통전중인 상태에서 한류형 배선용차단기와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 동작상태도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 것으로서 한류 동작에 따른 한류형 배선용차단기와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 동작상태도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 것으로서 트립동작이 완료된 상태에서 한류형 배선용차단기와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 동작상태도이다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 트립기구가 설치되는 배선용차단기(1)는 한류형 배선용차단기로서 배경기술란에 전술한 바와 같이 한류형 배선용차단기는 수백볼트이하의 비교적 저전압 전력회로를 개폐하는 회로차단기로서, 회로상 과전류 또는 단락전류와 같은 사고전류가 통전시 이를 검출하여 트리거(trigger)동작을 수행하는 일반적 트립기구(trip mechanism)와, 상기 일반적 트립기구의 트리거 동작에 의해 트립스프링(trip spring, 일명 main spring으로도 불림)의 탄성구동력을 이용해서 가동접촉자(3)를 고정접촉자(2)로부터 분리하는 구동력을 제공하는 개폐기구(switching mechanism)를 기본적으로 포함하여 구성된다.

위에서 일반적 트립기구란 일반적으로 바이메탈(bimetal)을 주요구성으로 하여 회로상 발생하는 정격전류의 120%정도에 달하는 과전류에 대해서 만곡하여 개폐기구를 트립동작하도록 트리거하는 과전류 트립기구(일명 열동 트립기구)와, 회로에 전기적으로 접속된 마그네틱 코일(magnetic coil)과 마그네틱 코일의 자화(magnetizing)에 따른 흡인력에 의해 흡인되는 아마추어(armature)를 주요구성으로하여 회로상 발생되는 정격전류의 수배이상의 단락전류와 같은 큰 전류에 대해서 동작하여 개폐기구를 트립동작하도록 트리거하는 순시트립기구를 선택적 구성 또는 조합구성을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

위에서 개폐기구는, 잘 알려져 있는 바와 같이 수동 개폐조작을 위한 핸들(handle), 트립기구의 트리거 동작시 트립동작을 위한 구동력을 제공하는 트립스프링(일명 메인스프링), 트립스프링이 탄성에너지를 축세한 상태를 유지하도록 구속하기 위한 래치(latch), 래치를 구속하는 위치 또는 해방하는 위치로 회동가능한 래치 홀더(latch holder), 크로스바의 회동에 따른 가압에 따라 래치 홀더를 해방 위치로 회동하도록 가압할 수 있는 네일(nail), 래치와 샤프트 사이에 접속되어 트립스프링의 구동력을 샤프트에 전달하는 상부 링크(upper link) 및 하부 링크(lower link) 등을 포함하여 구성되며, 상세한 구성과 동작의 설명은 생략하기로 한다.

한류형 배선용차단기로서 배선용차단기(1)는 한류동작을 위해서 다음과 같은 구성상의 특징을 가지는데, 고정접촉자(2)의 형상이 "U"자형으로 단자측으로 절곡된 고정접점부(고정접촉자중 회로 선로가 접속되는 단자부의 반대측 단부로서 접점이 부착되는 부위)를 갖는다는 것이다. 이러한 구성적 특징에 따라서 고정접촉자(2)를 흐르는 전류의 방향과 가동접촉자(3)를 흐르는 전류의 방향이 서로 반대방향으로서, 회로상 즉, 배선용차단기(1)를 통해서 정상전류보다 큰 대전류 통전시 개폐기구로부터의 트립구동력이 없어도 가동접촉자(3)와 고정접촉자(2)간 전자반발력(electromagnetic repulsive force)에 의해 가동접촉자(3)가 고정접촉자(2)로부터 분리되는 방향으로 회동하여 회로상 전류를 제한하는 한류기능을 수행할 수 있다.

이와같은 배선용차단기(1)용으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구는 상술한 일반적 트립기구(과전류 트립기구 및/또는 순시 트립기구)와 별도로 독립적으로 동작하게 구성되는 기구이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구는 샤프트(shaft)(4), 크로스바(crossbar)(8), 슈터(shooter)(9)를 포함하여 구성된다.

샤프트(4)는 가동접촉자(3)를 회동가능하게 지지하는 수단으로서, 상기 개폐기구로부터의 개폐구동력에 의해 회전함으로써 가동접촉자(3)를 고정접촉자(2)에 접촉하는 위치 또는 고정접촉자(2)로부터 분리되는 위치로 회동시킨다. 샤프트(4)는 가동접촉자(3)를 회전구동하는 수단이기도 하지만, 샤프트(4)의 외주면을 따라 일부에 미리 결정된 각도만큼 개방된 개구부를 가지므로 한류동작시 샤프트(4)의 회전구동력이 없는 상태에서 전자반발력에 의해 가동접촉자(3)가 고정접촉자(2)로부터 분리되는 위치로 독립적으로 회동하는 것이 허용된다. 이와 같은 샤프트(4)의 구성과 작용은 이미 공지되어 잘 알려진 기술이며, 본 발명의 특징적 구성에 따른 샤프트(4)의 구성과 작용은 아래에서 후술하기로 한다.

크로스바(8)는, 가동접촉자(3)를 회로차단 위치로 구동하도록 상기 개폐기구를 트리거하는 위치로 회전가능한 수단으로서, 잘 알려진 구성으로서 봉형의 회전축부와 해당 회전축부로부터 상기 개폐기구의 네일을 회동하게 가압하도록 연장 형성된 트리거 작용판부를 구비한다. 상기 잘 알려진 구성이외에 본 발명의 특징에 따라서 크로스바(8)는, 상기 한류동작시 슈터(9)의 수평이동에 의해 가압되어 회동력을 얻을 수 있도록, 상기 회전축부로부터 슈터(9)의 단부를 마주보게 연장하는 연장판부(8a)를 구비한다.

슈터(9)는 가늘고 긴 봉형의 부재로서, 샤프트(4)를 관통하여 수평이동가능하게 샤프트(4)에 의해 지지되며, 한류동작시 회동하는 가동접촉자(3)에 의해 가압되어 수평이동을 위한 구동력을 받는 일단부와, 수평이동하여 크로스바(8)를 트리거 위치로 회전하게, 크로스바(8)의 연장판부(8a)를 가격하는 타단부를 갖는다. 슈터(9)는, 도 1 및 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 상기 일단부를 포함하는 대직경부(9a)와, 상기 타단부를 포함하며 대직경부(9a)보다 직경이 작은 소직경부(9b)를 포함한다. 따라서, 대직경부(9a)는 가동접촉자(3)에 의해 가압되어 수평이동을 위한 구동력을 받는 부분이되며, 소직경부(9b)는 크로스바(8)의 연장판부(8a)를 가격하여 회동시키는 작용부가 된다.

슈터(9)의 대직경부(9a)와 소직경부(9b)의 구성에 대응하여, 샤프트(4)는, 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이, 슈터(9)의 대직경부(9a)와 소직경부(9b)의 수평이동을 허용하는 대구경부(4a1)와, 슈터(9)의 소직경부(9b)만의 수평이동을 허용하고 대구경부(4a1)보다 작은 직경의 소구경부(4a2)를 갖는 슈터 이동구부(4a)를 도 1에 나타난 바와 같이 포함한다.

상기 가동접촉자(3)는, 상기 한류동작시 슈터(9)를 수평구동하도록 슈터(9)의 일단부를 가압하며, 슈터(9)의 일단부에 마주보게 위치하는 돌출부(3a)를 구비한다.

본 발명에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구는 샤프트(4)에 수용되며, 크로스바(8)로부터 분리된 위치로 돌아가도록 슈터(9)에 탄성력을 부과하는 복귀스프링(10)을 더 포함한다. 복귀스프링(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(4)의 대구경부(4a1)내에서 일단부(좌측단부)가 슈터(9)의 대직경부(9a)의 단부면에 지지되고 타단부는 대구경부(4a1)의 입구 반대측 단부면에 의해 지지된다. 슈터(9)의 소직경부(9b)는 복귀스프링(10)의 내부를 관통하게 연장한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작을 도 4 내지 도 6을 주로 참고하고 도 1 내지 도 3을 보조적으로 참고하여 설명한다.

정상 통전중인 상태에서 한류형 배선용차단기와 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구의 동작상태를 보여주는 도 4에 도시된 바와 같이, 배선용차단기(1)가 투입 상태 다시 말해 온(ON) 상태에서 접속된 회로상 정상전류 즉, 정격전류 이하의 전류가 흐르고 있을 때, 한류형 고정접촉자(2)와 가동접촉자(3)이 접촉한 상태로서 미도시한 회로의 전원측 선로와 연결된 전원측 한류형 고정접촉자(2)로부터의 흘러들어온 회로상 전류는 가동접촉자(3)를 통해 다시 미도시한 회로의 부하측 선로와 연결된 부하측 한류형 고정접촉자(2)를 통해 부하측으로 흘러나가게 된다.

이와 같은 상태에서 회로상 정격전류를 초과하는 이상전류가 발생하면, 한류형 고정접촉자(2)와 가동접촉자(3)간에 발생하는 전자반발력에 의해서, 가동접촉자(3)가 도 5에 도시된 상태와 같이 한류형 고정접촉자(2)로부터 분리되어 시계방향으로 회전한다. 이에 따라서, 시계방향으로 회전하는 가동접촉자(3)에 있어서, 슈터(9)의 일단부에 마주보게 위치하는 돌출부(3a)가 마주보게 위치한 슈터(9)의 일단부를 민다. 따라서 슈터(9)는 도 1에 도시된 바와 같이 샤프트(4)의 상부에 형성된 슈터 이동구부(4a)를 통해서 수평방향으로 전진 이동한다. 수평방향으로 전진 이동한 슈터(9)의 소직경부(9b)가 크로스바(8)의 연장판부(8a)를 가압하여 민다.

이에 따라 크로스바(8)가 도 5에 있어서 반시계방향으로 회전하면서 상술한 개폐기구를 트립 동작하도록 트리거하고, 개폐기구로부터의 구동력 제공에 의해서 도 6에 도시된 바와 같이 샤프트(4)가 시계방향으로 회전한다. 따라서 샤프트(5)에 의해 지지되고 있는 가동접촉자(3)가 한류형 고정접촉자(2)로부터 완전히 분리되고 회로가 차단된 상태(트립 상태)가 되면서 트립 동작이 완료된다.

다시 말해서, 배선용차단기(1)의 개폐기구가 트리거되어(래치가 해방), 개폐기구 중 트립스프링이 탄성에너지를 방세(인장된 상태로부터 원상태로 수축한 상태로 복귀)함에 따라, 개폐기구 중 상부 링크와 하부 링크가 펴진 상태로부터 절첩된 상태로 되면서 샤프트(4)를 상부로 당겨 샤프트(5)가 도 6에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전한다. 따라서 샤프트(5)에 의해 지지되고 있는 가동접촉자(3)가 한류형 고정접촉자(2)로부터 완전히 분리되고 회로가 차단된 상태(트립 상태)가 되면서 트립 동작이 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 한류형 배선용차단기의 트립기구는 회로상 대전류 통전시 가동접촉자(3)와 한류형 고정접촉자(2)간 전자반발력에 의한 가동접촉자의 회로개방위치로의 회동, 즉 한류동작에 연동하여 트리거동작하는 트립기구이므로, 한류동작이 바로 트립을 위한 개폐기구의 트리거로 이어져 트립 동작에 소요되는 시간이 한류동작과 트립기구의 트리거동작이 독립적인 종래기술에 비해서 현저히 단축될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

1: 배선용차단기 2: 한류형 고정접촉자
3: 가동접촉자 3a: 돌출부
4: 샤프트 4a: 슈터 이동구부
4a1: 대구경부 4a2: 소구경부
8: 크로스바 8a: 연장판부
9: 슈터
9a: 대직경부 9b: 소직경부
10: 복귀스프링

Claims

한류형 고정접촉자와, 상기 고정접촉자에 접촉하는 투입 위치와 회로상 정상전류보다 큰 이상전류가 흐를 때 한류동작을 위하여 상기 고정접촉자로부터 반발하여 분리되는 위치로 회동가능한 가동접촉자와, 상기 가동접촉자가 회로차단 위치로 회동하도록 상기 가동접촉자를 구동하는 구동력을 제공하는 개폐기구를 구비하는 배선용차단기용으로서, 한류형 배선용차단기의 트립기구에 있어서,
상기 가동접촉자를 회동가능하게 지지하는 샤프트(shaft);
상기 가동접촉자를 회로차단 위치로 구동하도록 상기 개폐기구를 트리거(trigger)하는 위치로 회전가능한 크로스바(crossbar); 및
상기 샤프트를 관통하여 수평이동가능하게 상기 샤프트에 의해 지지되며, 상기 한류동작시 회동하는 상기 가동접촉자에 의해 가압되어 수평이동을 위한 구동력을 받는 일단부와, 수평이동하여 상기 크로스바를 트리거 위치로 회전하게 가격하는 타단부를 갖는 슈터(shooter);를 포함하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.
제1항에 있어서,
상기 샤프트에 수용되며, 상기 크로스바로부터 분리된 위치로 돌아가도록 상기 슈터에 탄성력을 부과하는 복귀스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.
제1항에 있어서,
상기 슈터는,
상기 일단부를 포함하는 대직경부; 및
상기 타단부를 포함하며 상기 대직경부보다 직경이 작은 소직경부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.
제3항에 있어서,
상기 샤프트는,
상기 슈터의 대직경부와 소직경부의 수평이동을 허용하는 대구경부와,
상기 슈터의 소직경부만의 수평이동을 허용하고 상기 대구경부보다 작은 직경의 소구경부를 갖는 슈터 이동구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.
제1항에 있어서,
상기 가동접촉자는,
상기 한류동작시 상기 슈터를 수평구동하도록 상기 슈터의 일단부를 가압하며, 상기 슈터의 일단부에 마주보게 위치하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.
제1항에 있어서,
상기 크로스바는,
상기 한류동작시 상기 슈터의 수평이동에 의해 가압되어 회동력을 얻을 수 있도록,
회전축부로부터 상기 슈터의 단부를 마주보게 연장하는 연장판부를 구비하는 것을 특징으로 하는 한류형 배선용차단기의 트립기구.