KR101879338B1 - 기중 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 케이지에 구비된 접촉판의 일측 또는 양측에 홈부를 형성시키고, 가동 접촉자와 접촉판의 접촉시 홈부를 통해 가동 접촉자와 접촉판의 접촉면적을 감소시켜 발열로 인해 접촉부위가 용융되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

기중 차단기 {AIR CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 기중 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통전 상태시 사고전류의 유입으로 인한 접점부위에서의 발열로 인해 가동 접촉자와 접촉판의 접촉부위가 용융되는 것을 방지하는 기중 차단기에 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 고정 접촉자와 가동 접촉자가 접촉되게 하여 전류를 흐르게 하고, 선로의 어딘가에서 발생한 고장으로 대전류가 흐르는 경우에는 신속히 가동 접촉자를 고정 접촉자로부터 분리시켜 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.
한편, 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 기중 차단기(ACB, Air Circuit Braker) 및 가스를 불어서 아크를 소호하는 가스차단기(GCB, Gas Circuit Braker) 등이 있다.
이때 상기 기중 차단기는 저압수배전계통의 최상위에 설치되는 차단기로써 사고전류 유입시에도 일정시간 동안 접점에서 발생하는 열적충격에 대해서 안정적인 구조를 유치하는 내구성이 크게 요구된다.
한편, 도 1에는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 종래의 기중 차단기의 차단부에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태를 나타내는 개략 단면도가 도시되어 있다.
또한 도 4에는 종래의 기중 차단기의 접촉판 사이에 가동 접촉자가 끼워진 상태를 나타내는 정면도가 도시되어 있고, 도 5에는 종래의 기중 차단기의 가동 접촉자와 접촉판 사이에서의 발열위치를 나타내는 정면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 종래의 기중 차단기를 구성하는 절연 케이스에 접촉판이 구비된 상태를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 종래의 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉되기 전 상태에서의 가동 접촉자와 접촉판의 상대적 위치를 나타내는 개략도가 도시되어 있으며, 도 8에는 종래의 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태에서의 가동 접촉자와 고정 접촉자의 상대적 위치를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 기중 차단기에는 전류가 유입 또는 차단되도록 하는 차단부(10)가 구비되는데, 상기 차단부(10)는 절연체로 이루어진 차단부(10)의 일측에 고정 설치된 고정 접촉자(11)와, 개폐기구(미도시)의 작동에 따라 상기 고정 접촉자(11)에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(14)를 포함하여 이루어진다.
상기 고정 접촉자(11)는 통전전류가 들어오는 입력측 터미널(12)과 연결되며, 일단에는 고정 접점(11a)이 형성된다.
또한 개폐기구와 연결된 연결링크(16)를 매개로 연결핀(19)을 통해 회전 가능하도록 일측 하부가 구속됨과 동시에 타측이 회전 가능하게 고정되고, 상부가 개방되며 다수개의 접촉판(20)이 형성된 절연 케이지(15)와, 상기 절연 케이지(15)의 일측에 설치된 부하측 터미널(13)과, 상기 절연 케이지(15)의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널(13)과 연결되고, 상기 절연 케이지(15)의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된 편조선(18)이 구비된다.
또한, 상기 절연 케이지(15)의 내부에 설치되어 일단이 상기 편조선(18)과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지(15)의 타측에 각각 돌출되며, 상부에 가동 접점(14a)을 구비하는 가동 접촉자(14)와, 상기 절연 케이지(15)의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 가동 접촉자(14)의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링(17) 등이 구비된다.
상기와 같이 구성된 기중 차단기는 도 4, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기중 차단기가 트립(OFF) 상태에서 통전(ON) 상태가 되면 개폐 기구의 동작에 따라 가동 접촉자(14)가 고정 접촉자(11)로 이동하여 가동 접점(14a)이 고정 접점(11a)에 접촉되고, 이때 가동 접촉자(14)가 절연 케이지(15) 측으로 이동하면서 절연 케이지(15)의 내부에 구비된 다수개의 접촉판(20)들 사이에 끼워지면서 접촉된다.
이때 가동 접점(14a)과 고정 접점(11a)을 통해 사고전류가 기중 차단기의 내부로 유입되더라도 기중 차단기는 일정시간 통전상태(ON)를 유지해야 되는데, 사고전류가 유입되면 접점부근(A)에서 열이 발생하게 되고, 발생된 열로 인해 가동 접촉자(14)와 접촉판(20)의 접촉부위가 용융되어 가동 접촉자(14)의 회전이 제한됨으로써 가동 접촉자(14)가 정상적으로 동작되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 통전 상태시 사고전류의 유입으로 인한 접점부위에서의 발열로 인해 가동 접촉자와 접촉판의 접촉부위가 용융되는 것을 방지하는 기중 차단기를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 다수개의 접촉판이 구비되는 절연 케이지; 상기 접촉판 사이에 끼워지는 가동 접촉자; 상기 가동 접촉자의 이동에 따라 상기 가동 접촉자에 접촉 또는 분리되는 고정 접촉자를 포함하는 기중 차단기에 있어서, 상기 접촉판에는 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기를 제공함으로써 달성된다.
또한 상기 홈부는 상기 접촉판의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 홈부는 상기 가동 접촉자와 상기 고정 접촉자의 접촉상태에서 상기 가동 접촉자와 상기 고정 접촉자의 접촉부위에 인접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 홈부는 상기 접촉판의 후방에서 전방으로 갈수록 상기 접촉판의 내측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명인 기중 차단기는 절연 케이지에 구비된 접촉판의 일측 또는 양측에 홈부를 형성시키고, 가동 접촉자와 접촉판의 접촉시 홈부를 통해 가동 접촉자와 접촉판의 접촉면적을 감소시켜 발열로 인해 접촉부위가 용융되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 홈부가 사고전류의 유입시 발열이 가장 많이 발생되는 가동 접촉자와 고정 접촉자의 접점부위에 인접하게 위치하도록 하여 접점부위에서의 발열로 인한 용융을 효율적으로 방지하는 효과가 있다.
또한 홈부가 접촉판의 후방에서 전방으로 갈수록 내측으로 경사지게 형성되도록 하여 홈부가 가동 접촉자와 고정 접촉자의 접점위치에 인접할수록 내측으로의 깊이가 커지도록 함으로써 접점부위에서의 발열이 가동 접촉자와 접촉판의 접촉부위에 미치는 영향을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 사시도.
도 2는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 종래의 기중 차단기의 차단부에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태를 나타내는 개략 단면도.
도 4는 종래의 기중 차단기의 접촉판 사이에 가동 접촉자가 끼워진 상태를 나타내는 정면도.
도 5는 종래의 기중 차단기의 가동 접촉자와 접촉판 사이에서의 발열위치를 나타내는 정면도.
도 6은 종래의 기중 차단기를 구성하는 절연 케이스에 접촉판이 구비된 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 종래의 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉되기 전 상태에서의 가동 접촉자와 접촉판의 상대적 위치를 나타내는 개략도.
도 8은 종래의 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태에서의 가동 접촉자와 고정 접촉자의 상대적 위치를 나타내는 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 절연 케이지를 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태에서 가동 접촉자와 접촉판의 상대적 위치를 나타내는 개략도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 케이지에 구비된 접촉판을 나타내는 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기를 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 절연 케이지를 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태에서 가동 접촉자와 접촉판의 상대적 위치를 나타내는 개략도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연 케이지에 구비된 접촉판을 나타내는 사시도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기중 차단기는 종래의 기중 차단기와 동일하게 기중 차단기의 내부로 전류가 유입 또는 차단되게 하는 차단부(미도시)가 구비되고, 상기 차단부에는 상기 차단부 일측에 고정 설치되는 고정 접촉자(미도시)와, 개폐 기구(미도시)의 작동에 따라 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(200)가 구비되며, 상기 고정 접촉자는 통전전류가 들어오는 입력측 터미널(미도시)과 연결되고, 일단에는 가동 접점(210)과 접촉 또는 분리되는 고정 접점(미도시)이 형성된다.
또한 상기 차단부에는 다수개의 접촉판(110)이 구비되는 절연 케이지(100)와, 상기 절연 케이지(100)의 일측에 설치된 부하측 터미널(미도시)과, 상기 절연 케이지(100)의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널과 연결되고, 상기 절연 케이지(100)의 타측을 향해 복수개가 나란히 배열된 편조선(미도시)이 구비된다.
이외에 상기 절연 케이지(100)의 내부에 설치되고, 상기 가동 접촉자(200)를 탄성적으로 지지하는 접압 스프링(미도시) 등이 구비된다.
이때 상기 기중 차단기가 통전(ON) 또는 트립(OFF) 상태가 됨에 따라 상기 가동 접촉자(200)는 개폐 기구의 동작에 연동하여 상기 고정 접촉자에 접촉 또는 분리되게 되는데, 상기 기중 차단기가 통전상태가 되면 상기 가동 접촉자(200)의 가동 접점(210)이 상기 고정 접촉자의 고정 접점에 접촉되게 되고, 상기 가동 접촉자(200)가 상기 절연 케이지(100) 측으로 밀리면서 상기 각 접촉판(110) 사이에 끼워져 상기 접촉판(110)과 상호 밀착되어 접촉되게 된다.
한편, 상기 접촉판(110)에는 상기 가동 접촉자(200)와의 접촉면적이 감소하도록 홈부(111)가 형성된다.
상기 홈부(111)는 상기 접촉판(110)의 일측에 형성되어 상기 가동 접촉자(200)가 상기 각 접촉판(110) 사이에 끼워져 상기 접촉판(110)에 접촉하게 되면 상기 가동 접촉자(200)와 상기 접촉판(110)의 접촉면적을 감소시켜 접점부위에서 발생된 열로 인해 상기 가동 접촉자(200)와 상기 접촉판(110)의 접촉부위가 용융되는 것을 방지한다.
즉, 기중 차단기의 경우 사고전류가 유입되더라도 일정시간 통전(ON)상태가 유지되어야 되고, 이로 인해 접점부위에서 열이 발생하여 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉부위가 용융되게 된다.
하지만, 본 발명의 경우 접촉판(110)의 일측에 홈부(111)를 형성시켜, 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉위치에서 접촉면적을 감소시킴으로써 발생된 열로 인해 접촉부위가 용융되는 것을 방지한다.
이때 상기 홈부(111)는 상기 접촉판(110)의 일측에 형성될 수 있고, 양측에 형성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 홈부(111)를 상기 접촉판(110)의 양측에 형성시키면 상기 접촉판(110)의 두께가 얇아지기 때문에 상기 절연 케이지(100)의 크기나 상기 홈부(111)의 두께에 맞추어 상기 홈부(111)의 개수를 조절할 수 있다.
또한 상기 홈부(111)는 상기 가동 접촉자(200)와 상기 고정 접촉자의 통전상태에서 상기 가동 접촉자(200)의 상기 가동 접점(210)과, 상기 고정 접촉자의 상기 고정 접점의 접점부위에 인접된 위치에 형성될 수 있는데, 상기 가동 접점(210)과 상기 고정 접점의 접점부위에서의 발열량이 가장 크기 때문에 상기 홈부(111)가 접점부위에 인접된 곳에 위치하도록 함으로써 접점부위에서 발생된 열의 영향을 가장 크게 받는 위치의 접촉면적을 감소시켜 열에 의한 영향을 최소화시키고, 접촉부위의 용융을 보다 효과적으로 방지한다.
이외에 상기 홈부(111)는 상기 접촉판(110)의 후방에서 전방으로 갈수록 상기 접촉판(110)의 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 상기 가동 접촉자(200)와 상기 고정 접촉자의 접점부위에서 발열량이 가장 크기 때문에, 상기 홈부(111) 중 상기 가동 접촉자(200)와 상기 고정 접촉자의 접점부위에 가장 근접한 위치에서는 상기 접촉판(110)의 내측으로 가장 깊게 경사지도록 하여 발열로 인한 영향력을 최소화하고, 접점부위로부터 멀어질수록 점진적으로 내측으로의 경사진 정도가 감소하도록 하여 발열로 인한 용융을 최대한 방지한다.
상기와 같이 구성되어 동작되는 본 발명의 경우 절연 케이지(100)에 구비된 접촉판(110)의 일측 또는 양측에 홈부(111)를 형성시키고, 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉시 홈부(111)를 통해 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉면적을 감소시킴으로써 사고전류가 유입된 상태에서 접점부위의 통전상태가 유지되고 있을 때 접점부위에서의 발열로 인해 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉부위가 용융되는 것을 방지한다.
또한 홈부(111)가 가동 접촉자(200)에 구비된 가동 접점(210)과, 고정 접촉자에 구비된 고정 접점의 접점부위에 인접하게 위치하도록 하고, 이를 통해 홈부(111)가 사고전류의 유입시 발열이 가장 많이 발생되는 곳에 위치하도록 함으로써 접점부위에서 발생된 열이 가동 접촉자(200)와 접촉판(110)의 접촉부위에 미치는 영향을 최소화한다.
또한 홈부(111)가 접촉판(110)의 후방에서 전방으로 갈수록 내측으로 경사지게 형성되도록 하여 홈부(111)가 가동 접촉자(200)의 가동 접점(210)과, 고정 접촉자의 고정 접점의 접점위치에 인접할수록 내측으로의 깊이가 커지도록 함으로써 발생된 열로 인한 영향을 최소화한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10: 차단부 11: 고정 접촉자
11a: 고정 접점 12: 입력측 터미널
13: 부하측 터미널 14, 200: 가동 접촉자
14a, 210: 가동 접점 15, 100: 절연 케이지
16: 연결링크 17: 접압 스프링
18: 편조선 19: 연결핀
20, 110: 접촉판 111: 홈부

Claims (4)

  1. 다수개의 접촉판이 구비되는 절연 케이지; 상기 접촉판 사이에 끼워지는 가동 접촉자; 상기 가동 접촉자의 이동에 따라 상기 가동 접촉자에 접촉 또는 분리되는 고정 접촉자를 포함하는 기중 차단기에 있어서,
    상기 접촉판에는 홈부가 형성되되,
    상기 홈부는 상기 접촉판의 후방에서 전방으로 갈수록 상기 접촉판의 내측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 접촉판의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 가동 접촉자와 상기 고정 접촉자의 접촉상태에서 상기 가동 접촉자와 상기 고정 접촉자의 접촉부위에 인접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.

  4. 삭제
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