KR101751947B1 - 회로 차단기의 트립 구동 유닛 - Google Patents

회로 차단기의 트립 구동 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 회로 차단기의 트립 구동 유닛은, 과전류 보호 계전기의 제어 신호에 따라 구동하여 차단부에 구비되는 가동 접점이 이동 가능하도록 상기 가동 접점의 잠금(Lock)을 해제하는 트립 구동 유닛으로, 상기 제어 신호에 따라 가동부를 선형 이동시키는 트립 코일; 및 일단이 회전 가능하도록 체결되고, 타단은 상기 가동부에 결합되어 상기 가동부의 움직임에 따라 회전하며, 외부로 돌출된 걸림 돌기를 구비하는 회전 플레이트;를 포함할 수 있다.

Description

회로 차단기의 트립 구동 유닛{TRIP DRIVING UNIT OF CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 회로 차단기용의 트립 구동 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 회로 차단기는 비교적 저전압의 송배전선로에 과전류 또는 단락전류와 같은 사고전류가 발생되는 경우 자동으로 선로를 차단하는 산업용 전력기기이다.
회로 차단기는 크게 통전회로를 폐로시키는 투입동작과, 통전회로를 개로시키는 차단동작을 수행한다. 이러한 회로 차단기의 투입 및 차단동작은 일반적으로 통전회로의 상태에 따라 자동으로 또는 사용자의 선택에 따라 수행된다.
회로 차단기는 선행기술문헌에 개시되어 있는 바와 같이, 내부에 구비되는 과전류 보호 계전기(Over Current Relay, 이하 OCR)에서 사고 전류를 감지하면, OCR이 회로 차단기의 트립 코일을 여자시켜 기계적으로 잠겨(Lock)있는 트립 래치(Latch)의 걸림 상태를 해제하고, 이에 내부의 스프링(Spring) 힘으로 가동 접점이 이동하며 가동 접점과 고정 접점이 분리된다.
따라서, 트립 코일을 통해 트립 래치의 걸림 상태를 해제시키는 트립 구동 유닛의 동작 신뢰성이 확보되어야 하며, 빠른 시간 내에 동작이 가능해야 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0016323호
본 발명은 높은 동작 신뢰성과, 신속한 동작이 가능한 트립 구동 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 회로 차단기의 트립 구동 유닛은, 과전류 보호 계전기의 제어 신호에 따라 구동하여 차단부에 구비되는 가동 접점이 이동 가능하도록 상기 가동 접점의 잠금(Lock)을 해제하는 트립 구동 유닛으로, 상기 제어 신호에 따라 가동부를 선형 이동시키는 트립 코일; 일단이 회전 가능하도록 체결되고, 타단은 상기 가동부에 결합되어 상기 가동부의 움직임에 따라 회전하는 회전 플레이트, 및 일단이 상기 회전 플레이트와 함께 회전 가능하도록 결합되고, 타단은 상기 차단부에 구비되는 개폐 레버에 지지되어 상기 개폐 레버의 움직임에 따라 회전하는 리셋 플레이트를 포함하며, 상기 회전 플레이트는 외부로 돌출된 걸림 고리를 구비하고, 상기 걸림 고리는 상기 회전 플레이트의 회전에 따라 함께 회전하여 상기 가동 접점의 잠금 상태를 해제시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 트립 코일이 고정 체결되는 코일 브라켓; 및 상기 코일 브라켓에 고정 체결되며, 상기 회전 플레이트의 회전축이 결합되는 플레이트 브라켓;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 리셋 플레이트는 상기 회전 플레이트와 동일한 회전축을 기반으로 회전하며, 상기 회전 플레이트는 상기 리셋 플레이트와 상기 플레이트 브라켓 사이에 위치할 수 있다.
삭제
본 실시예에 있어서, 상기 회전 플레이트는 일단 측에서 상기 리셋 플레이트를 관통하여 돌출되는 가압 돌기를 구비하며, 상기 리셋 플레이트는 회전되는 과정에서 상기 가압 돌기와 접촉하며 상기 가압 돌기를 가압하여 상기 회전 플레이트를 회전시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 가동부와 상기 회전 플레이트는, 상기 리셋 플레이트의 회전에 의해 원 위치로 복귀할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 리셋 플레이트는, 편평한 막대 형상의 탄성부와, 상기 탄성부의 일단 양측에서 일측으로 절곡되는 형성되는 날개부를 포함하며, 상기 회전축은 상기 날개부를 관통하며 상기 플레이트 브라켓에 체결될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 회전 플레이트의 걸림 고리는, 갈고리 형상으로 형성되어 상기 차단부에 구비되는 트립 로드(trip rod)의 걸림 돌기와 맞물리도록 배치되며, 상기 회전 플레이트가 회전될 때 상기 걸림 고리에 의해 상기 걸림 돌기와 트립 로드가 함께 회전할 수 있다.
본 발명에 따른 회로 차단기의 트립 구동 유닛은 기계적인 메커니즘 방식으로 트립 로드를 직접 회전시키도록 구성되므로, 불완전 동작이 없으며 구성이 간단하므로 동작이 간결하여 신속하게 회로 차단 동작을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛을 포함하는 회로 차단기의 내부를 나타내는 개략 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 회로 차단기의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛의 분해 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛의 동작을 설명하기 위한 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛을 포함하는 회로 차단기의 내부를 나타내는 개략 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 회로 차단기의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 차단기(100)는 과전류　보호 계전기(120), 차단부(170), 및 트립 구동 유닛(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
과전류　보호 계전기(120, Over Current Relay, 이하 OCR)는 이상 전류 통전 상태 여부를 결정하기 위한 통 전 전류 기준 값, 예컨대 정격전류 대비 그다지 크지 않으며 한시적으로 통전을 허용하는 전류 값, 허용하는 동작시간, 순간적으로 차단해야하는 전류 값, 단락 전류 값 등의 설정을 위한 설정 다이얼(dial)과, 이러한 설 정 기준 값과 검출된 회로상 통전전류 값을 비교하여 트립 동작을 실행할 것인가 아닌가를 결정하고 트립 동작 실행 결정시 트립동작을 지시하는 제어신호를 발출하는 마이크로 프로세서 등 전자 회로부를 가진 전자 제어 유닛이다. 이러한 과전류 트립 계전기(120)의 기능과 구성은 이미 잘 알려져 있는 기술이므로, 본 발명과 직접적 관계가 없으므로 상세 설명은 생략하기로 한다.
차단부(170)는 후술되는 트립 구동 유닛(150)의 동작이나, 작업자의 수동 입력 등을 통해 회로 차단기(100)의 가동 점점(미도시)을 이동시켜 고정 접점(미도시)과 접촉 또는 분리하는 의미한다. 가동 점점과 고정 접점의 접촉/분리 구조 또한 선행기술문헌 등을 통해 이미 잘 알려져 있는 기술이므로, 본 발명과 직접적 관계가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차단부(170)는 개폐축(181)과 개폐 레버(182), 그리고 개폐 레버(182)에 형성되는 지지핀(183)을 포함할 수 있다.
개폐축(181)은 회로 개폐 시 가동 접점의 이동을 위해 회전되는 주요 회전축을 의미하며, 개폐 레버(182)는 개폐축(181)에 체결되어 개폐축(181)과 함께 회전하며 링크을 매개로 하여 가동 접점과 연결되는 레버를 의미한다.
또한, 본 실시예에 따른 차단부(170)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 트립 로드(172)와 걸림 돌기(174)를 구비할 수 있다.
트립 로드(172)는 트립 구동 유닛의 구동이나, 수동 조작에 의해 회전하며, 트립 로드(172)가 회전함에 따라 트립 로드(172)에 체결된 래치 릴리즈(176)가 함께 회전하며 래치(Latch, 미도시)를 회전 가능한 상태로 개방한다.
래치의 회전으로 인해 가동 접점의 잠금 상태가 해제되며, 이에 가동 접점은 고정 접점으로부터 분리되어 회로의 차단이 이루어진다.
걸림 돌기(174)는 트립 로드(172)에 체결되며, 후술되는 트립 구동 유닛(150)의 구동에 의해 회전된다. 이에 대해서는 후술되는 트립 구동 유닛(150)에서 상세히 설명한다.
트립 구동 유닛(150)은 과전류 트립 계전기(120)로부터의 트립 구동 제어신호에 의해 개폐기구(30)를 트립 구동하도록 기계적 트리거(trigger) 신호를 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛(150)의 분해 사시도이다.
이를 함께 참조하면 본 실시예에 따른 트립 구동 유닛(150)은, 전자기 코일의 흡인에 의해 선형 이동하는 가동부(154)를 가진 트립 코일(152), 가동부(154)의 움직임에 대응하여 회전하는 회전 플레이트(156), 및 가동부(154)를 원 위치시키는 리셋 플레이트(166)를 포함할 수 있다.
또한, 각 요소들을 회로 차단기(100)에 고정시키기 위한 코일 브라켓(162)과 플레이트 브라켓(164)을 포함할 수 있다.
코일 브라켓(162)은 회로 차단기(100)의 본체에 고정되며, 내부에 트립 코일(152)이 안착되어 고정 체결된다. 따라서 코일 브라켓(162)은 트립 코일(152)을 안정적으로 고정시킬 수만 있다면 그 형상이 제한되지 않는다.
플레이트 브라켓(164)은 코일 브라켓(162)의 하부에 배치되어 회로 차단기(100)에 고정 체결된다. 또한 플레이트 브라켓(164)의 상부는 코일 브라켓(162)에 체결될 수 있다.
플레이트 브라켓(164)에는 회전 플레이트(156)와 리셋 플레이트(166)가 회전 가능하도록 결합된다. 보다 구체적으로, 회전 플레이트(156)와 리셋 플레이트(166)는 회전 샤프트(151)에 의해 플레이트 브라켓(164)에 결합될 수 있다.
회전 샤프트(151)는 리셋 플레이트(166)와 회전 플레이트(156)를 함께 관통하며, 양단은 플레이트 브라켓(164)에 결합된다. 이에, 리셋 플레이트(166)와 회전 플레이트(156)는 회전 샤프트(151)를 회전축으로 하여 회전 가능하게 플레이트 브라켓(164)에 결합된다.
트립 코일(152)은 과전류　보호 계전기(120)로부터 트립동작을 지시하는 제어신호를 받아 가동부(154)를 이동시킨다.
이를 위해, 트립 코일(152)은 솔레노이드 코일이 이용될 수 있다. 또한 가동부(154)는 샤프트 형태로 형성되어 일단이 트립 코일(152)의 내부에 삽입 배치되며, 트립 코일(152) 내에 발생되는 전자기력에 의해 직선왕복 이동한다.
또한 가동부(154) 중 트립 코일(152)의 외부로 노출되는 부분에는 삽입 홈(155)이 형성된다.
삽입 홈(155)은 후술되는 회전 플레이트(156)의 삽입 돌기(157)가 삽입되는 홈이다. 따라서, 삽입 홈(155)은 삽입 돌기(157)가 삽입 가능한 폭과 깊이를 갖는 홈으로 형성될 수 있다.
트립 코일(152)은 코일 브라켓(162)에 고정 체결된다. 따라서 과전류　보호 계전기(120)로부터 트립동작을 지시하는 제어신호가 수신되면 트립 코일(152)은 우직임 없이 가동부(154)만 움직인다. 이때 가동부(154)는 길이 방향을 따라 직선 이동하여 외부로 더 돌출된다. 따라서 가동부(154)의 삽입 홈(155)에 삽입된 회전 플레이트(156)는 가동부(154)의 움직임에 따라 함께 움직이며 회전하게 된다.
회전 플레이트(156)는 편평하고 긴 막대 형상으로 형성되며, 일단이 가동부(154)의 삽입 홈(155) 내에 배치되고, 타단은 플레이트 브라켓(164)에 회전 가능하도록 체결된다. 따라서 가동부(154)가 직선 운동할 때, 타단에 체결되는 회전 샤프트(151)를 회전축으로 하여 회전하게 된다.
또한 회전 플레이트(156)는 중심 부분에서 외부로 돌출되는 걸림 고리(158)를 포함한다. 걸림 고리(158)는 갈고리 형상으로 형성될 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 차단부(170)에 구비되는 트립 로드(172)의 걸림 돌기(174)와 맞물리도록 배치된다.
따라서 회전 플레이트(156)가 회전하는 경우, 걸림 고리(158)는 걸림 돌기(174)와 접촉하며 걸림 돌기(174)를 회전시키고, 걸림 돌기(174)가 회전함에 따라 트립 로드(172)와 래치 릴리즈(176)가 함께 회전하여 차단부(170)의 래치를 회전 가능한 상태로 개방한다. 이에 래치가 회전하게 되고 가동 접점이 고정 접점으로부터 분리되어 회로의 차단이 이루어진다.
또한 회전 플레이트(156)는 회전 샤프트(151)가 삽입되는 타단 부분에서 외부로 돌출되는 가압 돌기(159)를 포함한다. 가압 돌기(159)는 리셋 플레이트(166)를 관통하여 리셋 플레이트(166)의 외부에 배치되며, 리셋 플레이트(166)와 접촉하도록 배치될 수 있다.
따라서 리셋 플레이트(166)가 회전하는 경우, 리셋 플레이트(166)는 가압 돌기(159)와 접촉하며 가압 돌기(159)를 가압하게 되고, 이에 회전 플레이트(156)는 리셋 플레이트(166)의 회전 방향으로 리셋 플레이트(166)와 함께 회전하게 된다.
리셋 플레이트(166)는 편평한 막대 형상으로 형성되어 판 스프링의 기능을 제공하는 탄성부(167), 그리고 플레이트 브라켓(164)과 연결되는 탄성부(167) 일단의 양 측에서 대략 수직하게 절곡되는 날개부(168)를 포함할 수 있다. 또한 날개부(168)에는 회전 샤프트(151)가 삽입되는 삽입 구멍(169a)이 형성될 수 있다.
날개부(168) 사이에는 회전 플레이트(156)의 가압 돌기(159)가 삽입 배치되는 개구(169b)가 형성된다. 따라서 회전 플레이트(156)의 타단은 리셋 플레이트(166)의 날개부(168) 사이에 배치되되, 회전 플레이트(156)의 가압 돌기(159)는 리셋 플레이트(166)의 삽입 구멍(169a)을 관통하여 탄성부(167)의 배면에 배치된다.
이에 따라 상기한 바와 같이 리셋 플레이트(166)가 회전하는 경우, 리셋 플레이트(166)의 탄성부(167)는 가압 돌기(159)와 접촉하며 가압 돌기(159)를 가압하게 되며, 이에 회전 플레이트(156)는 리셋 플레이트(166)와 함께 회전하게 된다.
이러한 리셋 플레이트(166)는 도 7에 도시된 바와 같이, 탄성부(167)의 타단이 차단부(170)의 개폐 레버(182)에 형성된 지지핀(183)에 지지된다. 따라서 개폐축(181)을 회전축으로 하여 개폐 레버(182)가 회전하게 되면, 도 9에 도시된 바와 같이 지지핀(183)은 플레이트 브라켓(164)에서 멀어지는 방향으로 탄성부(167)에 힘을 가하게 되고, 이에 리셋 플레이트(166)는 회전 샤프트(151)를 회전축으로 하여 회전하게 된다.
이어서, 도 5 내지 도 9를 참조하며, 본 실시예에 따른 트립 구동 유닛(150)의 동작을 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛의 동작을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 트립 구동 유닛의 동작을 설명하기 위한 측면도이다.
여기서 도 5는 도 7에 도시된 상태의 트립 구동 유닛을 도시하고 있으며, 도 6은 도 8에 도시된 상태의 트립 구동 유닛을 도시하고 있다.
먼저 도 5 및 도 7에 도시된 정상 운용 상태가 유지된다. 본 상태에서 가동부(154)는 트립 코일(152) 내부로 최대한 삽입되어 있으며, 이에 회전 플레이트(156)는 정상 위치에 배치된다.
도 7의 상태에서 회로에 이상이 발생하여 과전류　보호 계전기(120)가 이를 인지하면, 과전류　보호 계전기(120)는 트립동작을 지시하는 제어신호를 트립 코일(152)로 송신한다.
이에 트립 코일(152)에 전류가 인가되며 이에 가동부(154)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 외부로 돌출되는 형태로 직선 이동한다.
이로 인해 회전 플레이트(156)는 회전 샤프트(151)를 회전축으로 가동부(154)의 이동 거리에 대응하여 회전하게 된다. 그리고 회전 플레이트(156)의 회전에 의해, 회전 플레이트(156)의 걸림 고리(158)와 맞물려있던 걸림 돌기(174)도 회전 플레이트(156)의 회전 방향을 따라 회전하게 된다.
걸림 돌기(174)가 회전함에 따라, 걸림 돌기(174)의 회전축인 트립 로드(172)가 회전하며, 이에 트립 로드(172)에 체결되어 있는 래치 릴리즈(176)도 회전하여 래치(미도시)의 잠금을 해제한다. 이에 도 9에 도시된 바와 같이 개폐 레버(182)가 회전되고, 링크(미도시)를 통해 개폐 레버(182)와 연결된 가동 접점(미도시)이 이동하여 회로의 차단이 이루어진다.
여기서, 도 9에 도시된 바와 같이 개폐 레버(182)가 회전할 때, 개폐 레버(182)에 체결된 지지핀(183)의 이동 경로를 따라, 지지핀(183)에 지지되는 리셋 플레이트(166)도 회전 플레이트(156)와 멀어지는 방향으로 회전된다.
이 과정에서 리셋 플레이트(166)의 탄성부(167)는 회전 플레이트(156)의 가압 돌기(159)를 가압하게 되며, 이에 회전 플레이트(156)도 리셋 플레이트(166)의 회전 방향을 따라 회전하여 원위치로 복귀하게 된다.
회전 플레이트(156)가 원위치로 복귀함에 따라, 회전 플레이트(156)와 결합되어 있는 트립 코일(152)의 가동부(154)도 트립 코일(152)의 내부에 삽입되며 원위치로 복귀하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 회로 차단기의 트립 구동 유닛은 기계적인 메커니즘 방식으로 트립 로드를 직접 회전시키도록 구성되므로, 불완전 동작이 없으며 구성이 간단하므로 동작이 간결하여 신속하게 회로 차단 동작을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 회로 차단기
120: 과전류 보호 계전기
150: 트립 구동 유닛
152: 트립 코일
156: 회전 플레이트
162: 코일 브라켓
164: 플레이트 브라켓
166: 리셋 플레이트
170: 차단부

Claims (8)

  1. 과전류 보호 계전기의 제어 신호에 따라 구동하여 차단부에 구비되는 가동 접점이 이동 가능하도록 상기 가동 접점의 잠금(Lock)을 해제하는 트립 구동 유닛으로,
    상기 제어 신호에 따라 가동부를 선형 이동시키는 트립 코일;
    일단이 회전 가능하도록 체결되고, 타단은 상기 가동부에 결합되어 상기 가동부의 움직임에 따라 회전하는 회전 플레이트; 및
    일단이 상기 회전 플레이트와 함께 회전 가능하도록 결합되고, 타단은 상기 차단부에 구비되는 개폐 레버에 지지되어 상기 개폐 레버의 움직임에 따라 회전하는 리셋 플레이트;
    를 포함하며,
    상기 회전 플레이트는,
    외부로 돌출된 걸림 고리를 구비하고,
    상기 걸림 고리는,
    상기 회전 플레이트의 회전에 따라 함께 회전하여 상기 가동 접점의 잠금 상태를 해제시키는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트립 코일이 고정 체결되는 코일 브라켓; 및
    상기 코일 브라켓에 고정 체결되며, 상기 회전 플레이트의 회전축이 결합되는 플레이트 브라켓;
    을 더 포함하는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 리셋 플레이트는 상기 회전 플레이트와 동일한 회전축을 기반으로 회전하며, 상기 회전 플레이트는 상기 리셋 플레이트와 상기 플레이트 브라켓 사이에 위치하는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 플레이트는 일단 측에서 상기 리셋 플레이트를 관통하여 돌출되는 가압 돌기를 구비하며,
    상기 리셋 플레이트는, 회전되는 과정에서 상기 가압 돌기와 접촉하며 상기 가압 돌기를 가압하여 상기 회전 플레이트를 회전시키는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가동부와 상기 회전 플레이트는,
    상기 리셋 플레이트의 회전에 의해 원 위치로 복귀하는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  7. 제5항에 있어서, 상기 리셋 플레이트는,
    편평한 막대 형상의 탄성부와, 상기 탄성부의 일단 양측에서 일측으로 절곡되는 형성되는 날개부를 포함하며,
    상기 회전축은 상기 날개부를 관통하며 상기 플레이트 브라켓에 체결되는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전 플레이트의 걸림 고리는,
    갈고리 형상으로 형성되어 상기 차단부에 구비되는 트립 로드(trip rod)의 걸림 돌기와 맞물리도록 배치되며, 상기 회전 플레이트가 회전될 때 상기 걸림 고리에 의해 상기 걸림 돌기와 트립 로드가 함께 회전하는 회로 차단기의 트립 구동 유닛.
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