KR101924015B1 - 자동 재폐로 차단기 - Google Patents

Abstract

자동 재폐로 차단기는 고정전극과 가동전극을 가지며 전원 측에서 부하 측으로 공급되는 전력을 개방 또는 투입하는 개폐부(20)와, 상기 개폐부를 구동하는 구동력을 발생하는 구동부(10) 및 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 구동 축(14)을 포함하며, 구동부는, 상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 발생시키는 구동력 발생부(11)와, 상기 구동 축을 홀딩하는 홀드부(12)와, 상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때, 상기 홀드부가 상기 구동 축을 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 상기 구동 축을 개방상태로 이동시키는 해머부(13)로 이루어진다.

Description

자동 재폐로 차단기{RECLOSER}

본 발명은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기에 관한 것으로, 특히 자동 재폐로 차단기의 구동부의 개선에 관한 것이다.

자동 재폐로 차단기는 배전선로 등에 설치되어, 그 설치지점 이후에서 고장이 발생한 경우에 차단동작과 재폐로 동작을 설정된 시간으로 설정된 회수만큼 반복하는 보호기기이다.

배전선로에서 발생하는 고장의 약 80-90% 이상은 예를 들어 수목이나 조류 등이 배전선로에 접촉하여 발생하는 순간적인 고장이며, 이와 같은 순간 고장의 대부분은 시간이 지남에 따라서 저절로 복구되므로, 이 경우에도 고장발생구간을 영구적으로 분리하여 정전을 시키는 것은 바람직하지 않다는 점에서 자동 재폐로 차단기가 사용되고 있다.

차단기가 차단과 투입 및 재차단을 일정한 시간간격을 두고 하는 동작을 동작책무라고 하며, 이 차단기의 동작책무에 대해서는 KSC, ESB, JEC 등에 표준 동작책무로 규정되어 있고, 자동 재폐로 차단기와 같은 고속도 재폐로용 차단기는 [O - 0.3초 - CO - 3분 - CO]로 규정하고 있다(여기서, O는 차단동작, CO는 투입동작에 이어서 즉시 차단동작을 하는 것을 의미).

한편, 차단기가 상기와 같은 차단동작 또는 투입동작을 하도록 차단기의 개폐부를 구동하는 차단기 구동부에 관한 기술로 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 특허문헌 1이 있다.

도 1은 특허문헌 1의 구성을 나타내는 단면도이다.

구동부는 구동력 발생부(1)와 홀드부(2) 및 구동부의 길이방향 중심 축 위치에 배치되어 구동력 발생부(1)의 구동력에 의해 직선운동을 함으로써 그 일단에 연결된 전극을 투입 또는 개방하는 구동 축(3)으로 구성된다.

구동력 발생부(1)는 자동 재폐로 차단기를 투입 또는 개방하는 구동력, 구체적으로는 구동 축(3)을 직선운동시키기 위한 구동력을 발생하며, 이 구동력에 의해 구동 축(3)이 직선운동을 하여 미 도시의 전극을 투입 또는 개방함으로써 차단기가 투입상태 또는 개방상태가 전환된다.

홀딩부(2)는 구동력 발생부(1)에 의해 발생한 구동력에 의해 구동 축(3)이 투입 또는 개방위치로 이동한 때에 그 위치에서 구동 축(14)가 움직이지 않도록, 다시 말해 자동 재폐로 차단기의 투입상태 또는 개방상태를 홀딩하는 지지력을 제공한다.

이와 같은 구성에 의해 차단기는 투입 또는 개방상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

등록특허 10-1112086호 공보

특허문헌 1에서는 홀드부에 의해 차단기가 개방위치 또는 폐쇄위치에서 안정적으로 홀딩유지되게 되므로 차단기의 개방 또는 폐쇄상태가 안정적이라는 이점은 있다.

그러나 자동 재폐로 차단기와 같이 고속으로 투입과 개방동작이 반복되는 차단기에서는 재투입 후 재개방까지의 시간이 길어지면 길어질수록 고장전류 등에 의한 전극의 손상이 커진다는 문제가 있고, 또, 전극의 개폐과정, 특히 투입 후 즉시 개방되는 과정에서의 이른바 과도현상에 의한 전극의 손상도 동반된다.

따라서 자동 재폐로 차단기에서는 예를 들어 고장에 의해 차단기가 개방된 후에, 일정 시간 경과 후에 차단기가 재투입된 단계에서도 여전히 고장이 자연 복구되지 않아서 다시 개방되는 시간, 즉, 상기 표준 동작책무의 CO 단계에서의 투입에서 재개방까지의 시간이 길면 길수록 차단기 전극의 손상은 커진다고 하는 문제가 있다.

도 1에서 보는 것과 같이, 차단기의 투입 또는 개방은 영구자석의 자계와 코일에 흐르는 전류에 의해, 이른바 플레밍의 왼손법칙에 의해서 발생하는 힘에 의해서 이루어지므로, 투입에서 재개방까지의 시간을 단축하기 위해서는 영구자석의 자계의 세기와 코일에 흐르는 전류의 세기를 증가시켜야 하나, 이는 장치 전체가 커지는 동시에 제조원가의 상승으로 이어지고, 그 외에도, 코일에 전류를 흘리기 시작해서 차단기의 투입 또는 개방동작이 발생하기까지는 물리적으로 얼마간의 시간이 소요될 수밖에 없으므로, 영구자석의 자계의 세기와 코일에 흐르는 전류의 세기를 증가시킨다고 하더라도 차단기의 투입에서 재개방까지의 시간의 단축에는 한계가 있다.

일반적으로 자동 재폐로 차단기의 상기 CO에 소요되는 시간은 20-30㎳ 정도이며, 경우에 따라서는 50-60㎳에 이르는 경우도 있다.

본 발명은 상기 CO에 소요되는 시간, 즉 차단기의 투입에서 재개방까지에 소요되는 시간을 단축함으로써 전극의 손상을 최대한 방지하고, 나아가서는 자동 재폐로 차단기 전체의 수명을 연장하기 위한 것이다.

상기 과제의 해결을 위한 본 발명은, 고정전극과 가동전극을 가지며 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부와, 상기 개폐부를 구동하는 구동력을 발생하는 구동부 및 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 구동 축을 포함하는 자동 재폐로 차단기로, 상기 구동부는, 상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 발생시키는 구동력 발생부와, 상기 구동 축을 투입 또는 개방위치에 홀딩하는 홀드부와, 상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때, 상기 홀드부가 상기 구동 축을 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 상기 구동 축을 개방상태로 이동시키는 해머부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 해머부는, 통 형상의 철심과, 상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 한 쌍의 영구자석과, 상기 한 쌍의 영구자석의 상기 중심 축 방향의 양단에 각각 배치되는 한 쌍의 코일과, 상기 한 쌍의 영구자석의 안쪽에 배치되고, 상기 구동 축과 동일한 중심 축을 가지며, 상기 구동 축과는 별개로 구동하는 해머를 포함한다.

바람직하게는, 상기 해머부는 자동 재폐로 차단기의 펄스개방 시에만 동작하고, 통상개방 시에는 동작하지 않는다.

바람직하게는, 상기 해머부는 자동 재폐로 차단기가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 해머에 인장력을 인가하는 스프링을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 구동력 발생부는, 통 형상의 철심과, 상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 두 쌍의 영구자석과, 상기 구동 축에 고정 배치된 코일을 포함한다.

바람직하게는, 상기 홀드부는, 통 형상의 철심과, 상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 한 쌍의 영구자석과, 상기 구동 축에 고정 결합한 플런저를 포함한다.

본 발명의 자동 재폐로 차단기의 구동부에 해머부를 추가하는 구성으로 함으로써 자동 재폐로 차단기의 재투입 및 재개방동작에서 펄스개방을 채용하고 있으므로, 종래의 통상개방에 비해 투입상태에서 개방상태로 전환하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 이에 의해 자동 재폐로 차단기가 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전극에 흐르는 과전류 등에 의한 접점의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 자동 재폐로 차단기의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술의 차단기용 작동기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 전체 단면도이다.
도 3은 도 2의 자동 재폐로 차단기의 구동부의 상세 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 통상개방상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방의 시작단계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방이 완료된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방 완료 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 각 단계에서의 동작을 나타내는 타임차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 전체 단면도이고, 도 3은 도 2의 구동부의 상세 단면도로, 자동 재폐로 차단기의 투입상태를 나타내는 도면이다.

도 2에서 보는 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기는 구동부(10)와 개폐부(20)로 이루어지며, 개폐부(20)는 고정전극 및 가동전극으로 이루어지는 전극(21)과 전극(21)을 중심으로 한 개폐부(20)를 외부로부터 절연하는 절연체(22)를 포함하며, 고정전극 또는 가동전극 중 어느 하나는 전원 측과 연결되고, 나머지 하나의 전극은 부하 측과 연결되어서, 전원 측과 부하 측 사이에서 전력을 공급 또는 차단한다.

또, 후술하는 것과 같이, 가동전극은 절연체를 개재하여 구동 축(14)에 의해 구동부(10)와 연결되어서, 구동부(10)로부터의 구동력에 의해 전극(21)을 투입 또는 개방하게 된다.

구동부(10)는 구동력 발생부(11)와 홀딩부(12)와 해머부(13) 및 한 쌍의 전극(21)의 가동전극 측과 절연체를 개재하여 연결되어 전극(21)을 개폐하는 구동 축(14)을 포함한다.

구동 축(14)은 봉 형상의 축이며, 일단은 전극(21)의 가동전극 측과 절연체를 개재하여 연결되어 있고, 구동 축(14)이 구동 축(14)의 길이방향의 중심 축(O)을 중심으로 직선운동을 함으로써 개폐부(20)가 투입 또는 개방된다.

구동력 발생부(11)는 자동 재폐로 차단기를 투입 또는 개방하는 구동력, 구체적으로는 개폐부(20)의 전극(21)을 개폐하도록 구동 축(14)을 직선운동시키기 위한 구동력을 발생하는 부분이다.

구동력 발생부(11)는, 도 3에서 보는 것과 같이, 통 형상의 철심(111) 내의 상기 중심 축(O) 양측에 한 쌍의 제 1 영구자석(112)이 서로 마주보는 측의 극성이 반대 극성이 되도록 배치되어 있고, 또, 제 1 영구자석(112)의 상기 개폐부(20) 측에도 제 1 영구자석(112)과 동일한 형상 및 배치로, 제 1 영구자석(112)과는 극성이 반대가 되도록 제 2 영구자석(112)이 배치되어 있다.

제 1 영구자석(112)과 제 2 영구자석(112) 사이에는 비 자성체(115)가 배치되어 있고, 또, 철심(111) 내의 개폐부(20) 측의 반대쪽 단부와 제 1 영구자석(112) 사이 및 철심(111) 내의 개폐부(20) 측 단부와 제 2 영구자석(112) 사이에도 비 자성체가 배치되어 있다. 그러나 이들 비 자성체는 자계의 누설을 최소화하기 위한 것으로, 이들 비 자성체는 반드시 필요한 것은 아니며, 없어도 상관없다.

제 1 영구자석(112) 및 제 2 영구자석(112)과 구동 축(14) 사이에는 당연히 구동 축(14)이 중심 축(O) 방향으로 직선운동을 할 수 있을 정도의 간극이 형성되어 있다.

도 3에서는 철심(111)의 일단은 밑면이 있는 통 형상이고, 타 단은 개방된 형상으로 하고 있으나, 양단이 모두 막힌 형상이라도 좋다. 이 경우에는 철심(111)과 철심(121) 사이의 접합부위에는 구동 축(14)이 직선운동을 할 수 있을 정도의 통로가 필요함은 당연하다.

또, 구동 축(14)에는 미 도시의 보빈을 개재하여 제 1 코일(114)이 고정 배치되어 있고, 제 1 코일(114)이 감긴 방향, 즉 제 1 코일(114)에 전류가 흐르는 방향은 중심 축(O)과 동일한 방향이다.

미 도시의 제어부로부터의 제어에 의해 제 1 코일(114)에 어느 한 방향의 전류를 인가하면, 이 전류에 의해 제 1 코일(114)과 제 1 영구자석(112) 및 제 2 영구자석(112) 사이에는 플레밍의 왼손법칙에 의한 힘이 발생하며, 이 힘에 의해 구동 축(14)이 개폐부(20)의 전극(21)을 투입 또는 개방하는 방향으로, 즉 중심 축(O) 방향으로 직선운동을 하게 된다.

홀딩부(12)는 구동력 발생부(11)의 구동력에 의해 구동 축(14)이 투입 또는 개방위치로 이동한 때에, 투입 또는 개방위치에서 구동 축(14)이 움직이지 못하도록, 다시 말해 자동 재폐로 차단기의 투입상태, 또는 개방상태를 홀딩하는 지지력을 제공한다.

홀딩부(12)는, 도 3에 도시한 것과 같이, 양단이 막힌 통 형상의 철심(121)의 내측 양단에는 상기 구동 축(14)의 양측에 한 쌍의 제 3 영구자석(122)이 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성이 되도록 배치되어 있다. 또, 제 3 영구자석(122)의 길이방향의 양단과 철심(121) 사이에는 자성체(124)가 배치되는 것이 바람직하다.

또, 구동 축(14)에는, 제 3 영구자석(122)에 대응하여, 철심(121)의 중심 축(O) 방향의 길이보다 짧으며, 중심 축(O)과 수직방향의 폭이 한 쌍의 제 3 영구자석(122) 내에서 이동 가능한 폭을 갖는 자성체 플런저(123)가 고정되어 있다. 따라서 구동 축(14)의 중심 축(O) 방향으로의 이동에 연동하여 자성체(123)도 철심(121) 내에서 중심 축(O) 방향으로 이동한다.

따라서 구동력 발생부(11)의 구동력에 의해 구동 축(14)이 전극(21)을 투입하는 방향 또는 개방하는 방향 중 어느 한 방향으로 이동하면 구동 축(14)에 고정 설치된 플런저(123)와 제 3 영구자석(122) 사이에 작용하는 힘에 의해 구동 축(14)은 견고하게 그 위치에 지지되게 된다.

해머부(13)는 개폐부(20)가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때, 순간적인 타격에 의해 홀딩부(12)가 구동 축(14)을 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 상기 구동 축(14)을 개폐부(20)가 개방되는 위치로 이동시키는 힘을 인가한다.

구체적으로는, 해머부(13)는 일단은 밑면이 있고 타 단은 개방된 통 형상의 철심(131) 내측의 상기 구동 축(14)의 양측으로서, 철심(131)의 중심 축(O) 방향의 대략 중앙위치에 한 쌍의 제 4 영구자석(132)이 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성이 되도록 배치되어 있다.

또, 철심(131) 내측의 제 4 영구자석(132)의 양단에는 상기 중심 축(O) 방향으로 각각 제 2 코일(133) 및 제 3 코일(134)이 배치되어 있다. 여기서, 제 2 코일(133) 및 제 3 코일(134)의 감긴 방향, 즉 전류가 흐르는 방향은 중심 축(O)과 대략 직교하는 방향이다.

구동 축(14)의 주위에는 중심 축(O)과 동일한 중심 축을 가지며 비 자성체(135)와 자성체(136)로 이루어지는 해머(130)가 구동 축(14)과는 별개로 운동 가능하게, 다시 말해 구동 축(14)에 고정되지 않은 상태로 배치되어 있다. 비 자성체(135)와 자성체(136)는 서로 고정 결합되며, 도 3에서 보는 것과 같이 해머(130)의 비 자성체(135) 부분이 홀딩부(12) 측이 되고 자성체(136) 부분이 개폐부(20) 측이 되도록 배치되며, 해머(130)의 중심 축(O)과 직교방향의 폭은 해머(130)가 제 4 영구자석(132) 및 제 2, 3 코일(133, 134) 내에서 자유롭게 이동 가능한 크기이면 되고, 또, 도 3에서는 자성체(136)의 폭이 비 자성체(135)의 폭보다 좁은 형상으로 되어 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 비 자성체(135)와 자성체(136)를 동일한 크기로 해도 상관없다.

철심(121)과 철심(131) 간의 접합부위에는 해머(130)의 비 자성체(135)가 이동 가능한 크기의 통로가 형성되며, 이 통로를 통해서 해머부(13)의 해머(130)가 이동하여 플런저(123)를 타격함으로써 해머부(13)의 기능을 수행하게 된다.

또, 해머(130)에는 개폐부(20) 측의 반대 측 방향으로 해머(130)가 이동하는 힘을 인가하는 스프링(137)이 배치되어 있다. 스프링(137)은 해머(130)가 개폐부(20) 측에 위치할 때는 압축상태가 되고, 해머(130)가 개폐부(20)의 반대 측에 위치할 때는 압축상태가 해제됨으로써 압축상태의 해제에 따른 스프링의 복원력에 의해 해머(130)에 순간적으로 큰 힘을 인가하게 된다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 동작을 도 3 내지 8을 참조하면서 설명한다.

도 3은 도 3은 도 2의 구동부의 상세 단면도로, 자동 재폐로 차단기의 투입상태를 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 통상개방상태를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방의 시작단계를 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방이 완료된 상태를 나타내는 도면, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 펄스개방 완료 후의 상태를 나타내는 도면, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시형태의 자동 재폐로 차단기의 각 단계에서의 동작을 나타내는 타임차트이다.

먼저, 도 3에 도시한 것과 같이, 자동 재폐로 차단기의 투입상태에서는 구동 축(14)은 개폐부(20)의 전극(21)을 폐쇄하는 방향으로 이동해 있고, 제 1, 2, 3 코일(114, 133, 134)에는 모두 전원이 인가되지 않은 상태이며, 이 상태에서 홀딩부(12)의 플런저(123)가 구동 축(14)을 견고하게 홀딩하고 있다. 또, 스프링(137)은 압축상태, 즉 개폐부(20)의 반대방향으로 복원하려고 하는 힘이 인가되어 있는 상태이다.

투입상태에서, 예를 들어 부하 측 선로가 가로수 등과의 접촉하는 등에 의해 지락사고가 발생한 경우에는, 미 도시의 제어부로부터 구동력 발생부(11)의 제 1 코일(114)에 대해 구동 축(14)을 개폐부(20)가 개방하는 방향으로 이동시키는 힘(전기력)을 발생시키는 방향의 전류를 공급하며, 이 전류에 의해 제 1 코일(114)과 제 1 영구자석(112) 및 제 2 영구자석(112) 사이에는 구동 축(14)을 개폐부(20)의 개방방향으로 이동시키는 전기력이 발생하게 되고, 구동 축(14)의 이동에 의해 개폐부(20)의 전극(21)은 개방상태가 된다.

또, 이때 제 1 코일(114)과 제 1 영구자석(112) 및 제 2 영구자석(112) 사이에 발생하는 전기력에 의해 홀딩부(12)의 플런저(123)도 전극(21)의 개방위치로 이동되어 홀딩된다. 그러나 통상개방에서는 해머부(13)의 제 2 코일(133) 및 제 3 코일(134)에는 전류가 인가되지 않으며, 해머부(13)는 동작하지 않는다.

본 명세서에서는 해머부(13)의 도움없이, 구동력 발생부(11)의 구동력에만 의존하여 개폐부(20)의 전극(21)을 개방하는 동작을 「통상개방」이라 한다.

다음에, 미리 정해진 시간(예를 들어 표준 동작책무에서는 0.3초)이 지나면, 미 도시의 제어부는 구동력 발생부(11)의 제 1 코일(114)에 상기 통상동작과는 반대방향의 전류를 인가하며, 이 전류에 의해 제 1 코일(114)과 제 1 영구자석(112) 및 제 2 영구자석(112) 사이에는 통상동작시와는 반대방향의 전기력이 발생하여 구동 축(14)을 개폐부(20) 방향으로 이동시켜서 전극(21)을 투입상태로 한다. 또, 이 전기력에 의해 홀딩부(12)의 플런저(123)도 함께 이동하여 투입위치에서 홀딩된다. 따라서 자동 재폐로 차단기는 도 3의 상태로 복귀한다.

다음에, 미 도시의 제어부는 사고가 복구되었는가를 판단하여, 사고가 복구되지 않은 것으로 판단되면, 제어부는 구동 축(14)을 개폐부(20)의 전극(21)이 개방하는 방향으로 이동시키는 전기력을 발생시키는 방향으로 구동력 발생부(11)의 제 1 코일(114)에 전류를 인가하는 동시에 해머부(13)의 제 2 코일(133)에도 해머(130)가 개폐부(20)를 개방하는 방향으로 이동시키는 방향의 전류를 인가한다.

앞에서 설명한 것과 같이 해머(130)는 구동 축(14)과는 별개로 동작할 수 있는 구성으로 되어 있으므로, 구동력 발생부(11)에 의한 전기력과는 별개로, 해머부(13)의 제 2 코일(133)에 흐르는 전류에 의해 해머(130)는 제 4 영구자석(132)과 자성체(136) 간의 자기력에 의해 해머(130)를 홀딩하는 힘을 이기고 개폐부(20)를 개방하는 방향으로 순간적으로 해머(130)를 이동시켜서, 해머(130)가 홀딩부(12)의 플런저(123)를 타격하게 된다(도 5 참조).

또한, 해머부(13)의 제 2 코일(133)에 흐르는 전류에 의해 해머(130)는 제 4 영구자석(132)과 자성체(136) 간의 자기력에 의해 해머(130)를 홀딩하는 힘이 해제되면 스프링(137)의 압축상태도 함께 해제되므로, 이 스프링(137)의 복원력에 의해 해머(130)는 더 강한 힘으로 플런저(123)를 타격하게 된다.

그러면, 해머(130)가 홀딩부(12)의 플런저(123)를 타격하는 힘과 구동력 발생부(11)의 제 1 코일(114)에 흐르는 전류에 의한 전기력이 합해져서 구동 축(14)에는 순간적으로 큰 힘이 가해지게 되므로, 구동력 발생부(11)의 구동력에 의해서 개폐부(20)가 개방되는 통상개방 시의 개방속도보다 훨씬 빠른 속도로 자동 재폐로 차단기가 개방상태로 전환된다(도 6 참조).

본 명세서에서 상기와 같이 해머부(13)의 해머(130)가 홀딩부(12)의 플런저(123)를 타격하는 힘과 구동력 발생부(11)에서 발생하는 전기력이 합해져서 개폐부(20)를 개방하는 것을 「펄스개방」이라 한다.

펄스개방에 의해 자동 재폐로 차단기가 완전히 개방되면, 미 도시의 제어부는 제 2 코일(133)의 전류의 공급을 중단하고, 제 3 코일(134)에는 해머(130)를 개폐부(20) 측으로 이동시키는 전기력선을 발생시키는 방향의 전류를 인가한다. 앞에서 설명한 것과 같이 해머(130)와 구동 축(14)은 별개로 운동 가능한 구조로 되어 있으므로, 도 7에 도시된 것과 같이 해머(130)는 스프링(137)을 압축하면서 개폐부(20) 측으로 이동하여 홀딩상태를 유지한다.

이에 의해 다음의 각 단계의 동작에서 해머부(13)의 해머(130)에 의해 각 부분의 동작이 방해되는 일이 없어지게 된다.

다음에, 상기 표준 동작책무에 의하면 자동 재폐로 차단기는 펄스개방이 완료되고 3분 후에 다시 재투입 및 개방동작, 즉 도 5 내지 7의 동작을 반복하나, 그 동작은 앞에서 설명한 펄스개방 시의 동작과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다.

이상 설명한 것과 같이, 자동 재폐로 차단기의 구동부에 해머부(13)를 추가하는 구성으로 함으로써 자동 재폐로 차단기의 재투입 및 재개방(표준 동작책무의 「CO」)동작에서 펄스 개방을 채용하고 있으므로, 종래의 통상개방에 비해 투입상태에서 개방상태로 전환하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 이에 의해 자동 재폐로 차단기가 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전극에 흐르는 과전류 등에 의한 접점의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 자동 재폐로 차단기의 수명을 연장할 수 있게 된다.

각 부의 영구자석 및 코일의 굵기나 감긴 회수, 코일에 흐르는 전류의 세기 등 다양한 조건에 따라서 다를 수는 있으나, 통상적으로, 통상개방 시, 즉 구동력 발생부(11)의 전기력 만에 의해서 자동 재폐로 차단기가 투입상태에서 개방상태로 전환되는 시간은 20-30㎳, 더 늦은 경우에는 50-60㎳에 이르는 경우도 있으나, 펄스개방, 즉 해머(130)가 플런저(123)를 타격하는 힘과 구동력 발생부(11)에서 발생하는 전기력의 합에 의해 자동 재폐로 차단기가 투입상태에서 개방상태로 전환되는 시간은 8㎳ 이내로 할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 본 발명에 대한 설명을 하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형, 또는 치환이 가능함은 당연하다.

본 실시형태에서는 도 3과 같이 자성체(136) 내에 스프링(137)이 배치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 개폐부(20)의 반대 측 방향으로 해머(130)가 이동하도록 힘을 인가할 수 있는 배치라면 스프링(137)은 해머(130)의 바깥쪽에 배치되어도 좋다. 또, 본 발명에서 스프링(137)은 필수적인 구성요소는 아니며, 단지 해머부(13)의 기능을 보완하기 위한 구성요소이다. 해머부(13)의 구체적인 동작에 대해서는 후술한다.

철심(111)과 철심(121) 및 철심(131)은 서로 접합되어 있으며, 각 접합부위는 각각 철심과 철심이 직접 접합해도 좋고, 철심과 철심 사이에 비 자성체를 개재하여 접합해도 좋다.

상기 설명에서는 철심(111) 및 철심(131)은 일단이 개방되고 타 단은 막힌 형상이고, 철심(121)은 양단이 막힌 형상으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 철심(111) 및 철심(131)은 양단이 모두 막힌 형상이고, 철심(121)은 양단이 모두 개방된 형상이라도 좋고, 또 다른 조합이라도 좋다. 철심(111), 철심(121) 및 철심(131)이 각각 별개의 자기통로를 구성할 수 있고, 각 철심 간의 접합부위로의 자속의 누출을 최소화하도록 한 구성이라면 어떤 형상으로 해도 상관없다.

본 실시형태에서는 개폐부(20)에서 먼 쪽부터 순서대로 구동력 발생부(11), 홀딩부(12) 및 해머부(13)가 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동력 발생부(11), 홀딩부(12) 및 해머부(13)가 상호 결합하여 본 발명의 기능을 수행할 수 있는 배치라면 그 배치순서는 변경이 가능하다.

또, 해머부(13)는 통상개방시에는 동작하지 않고 펄스개방시에만 동작하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 통상개방시에도 동작하는 것으로 해도 좋다. 이 경우에는 통상개방시의 개방속도도 훨씬 단축할 수 있다.

10 구동부
20 개폐부
11 구동력 발생부
12 홀딩부
13 해머부
14 구동 축
111, 121, 131 철심
112 제 1 영구자석
113 제 2 영구자석
114 제 1 코일
122 제 3 영구자석
123 플런저
132 제 4 영구자석
133 제 2 코일
134 제 3 코일
130 해머
137 스프링

Claims (6)

1. 고정전극과 가동전극을 가지며 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부와, 상기 개폐부를 구동하는 구동력을 발생하는 구동부 및 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 구동 축을 포함하는 자동 재폐로 차단기로,
   상기 구동부는,
   상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 발생시키는 구동력 발생부와,
   상기 구동 축을 투입 또는 개방위치에 홀딩하는 홀드부와,
   상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때, 상기 홀드부가 상기 구동 축을 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 타격에 의해 상기 구동 축을 개방상태로 이동시키는 해머부를 포함하고,
   상기 해머부는,
   통 형상의 철심과,
   상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 한 쌍의 영구자석과,
   상기 한 쌍의 영구자석의 상기 중심 축 방향의 양단에 각각 배치되는 한 쌍의 코일과,
   상기 한 쌍의 영구자석의 안쪽에 배치되고, 상기 구동 축과 동일한 중심 축을 가지며, 상기 구동 축과는 별개로 구동하는 해머를 포함하는 자동 재폐로 차단기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 해머부는 자동 재폐로 차단기의 펄스개방 시에만 동작하고, 통상개방 시에는 동작하지 않는 자동 재폐로 차단기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 해머부는 자동 재폐로 차단기가 개방되는 방향으로 이동하도록 상기 해머에 인장력을 인가하는 스프링을 더 포함하는 자동 재폐로 차단기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동력 발생부는,
   통 형상의 철심과,
   상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 두 쌍의 영구자석과,
   상기 구동 축에 고정 배치된 코일을 포함하는 자동 재폐로 차단기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀드부는,
   통 형상의 철심과,
   상기 철심 내측에서 상기 구동 축의 중심 축이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배치된 한 쌍의 영구자석과,
   상기 구동 축에 고정 결합된 플런저를 포함하는 자동 재폐로 차단기.

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