KR102056237B1 - 배선용차단기 - Google Patents

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KR102056237B1
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신동규
김덕중
강종성
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

차단성능이 향상된 배선용차단기가 개시된다.
개시되는 배선용차단기는 고정전극; 상기 고정전극에 대해 승강하며 접촉 및 분리 가능하도록 구성되고, 단락전류가 흐르면 아크가 발생하면서 상기 고정전극에서 분리되는 가동전극; 및 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리될 때 상기 가동전극에 대해 상기 가동전극이 상기 고정전극에서 분리되는 방향으로 인력을 제공하고 고정전극과 가동전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크 구동력을 증대시키는 백요크;를 포함한다.
이러한 배선용차단기에 의하면, 가동전극의 개방동작시에 가동전극에 인력을 제공하는 백요크를 통해, 가동전극이 빠른 속도로 개방되므로, 차단기의 한류 효과가 증대되고, 차단성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있고 이로 인하여 차단기의 소형화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

배선용차단기 {MOLDED CASE CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 배선용차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단성능이 향상된 배선용차단기에 관한 것이다.
배선용차단기는 회로에 고장으로 인해 큰 단락전류가 발생한 경우 단락전류를 제거하여 회로의 건전성을 유지하는 보호기기이다.
일반적으로, 배선용차단기는 몰드 케이스 안에 고정전극, 가동전극, 구동부, 소호장치, 트립장치 등이 수용되어 과부하 및 단락보호 기능을 수행하는 저압차단기이다.
공개실용신안 제2009-0006044호에는 종래의 기술에 의한 배선용차단기가 개시되어 있다.
이와 같은 배선용차단기에서, 단락전류가 가동전극과 고정전극에 흐르게 되면, 가동전극과 고정전극 사이에 아크가 발생하게 된다.
이때, 발생한 아크에는 가동전극과 고정전극에 의해 아크 구동력(아크에 작용하는 힘)이 발생하게 되며, 이러한 아크 구동력은 배선용차단기의 차단성능을 결정하는 중요한 요소이다.
즉, 아크 구동력의 크기가 클수록 아크가 쉽게 소호되어, 전류가 빠르게 차단될 수 있게 된다.
그러나, 종래의 기술에 의한 배선용차단기는 아크 구동력의 크기가 상대적으로 작고, 이를 증대시키는데 어려움이 있어서 제품의 소형화 및 차단성능을 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 소형화 가능하고 차단성능이 향상된 배선용차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 고정접점을 구비하는 복수개의 고정전극;과, 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비되어 상기 고정전극에 대해 승강 또는 회전이동하며 접촉 및 분리 가능하도록 구성되고, 상기 고정접점에 대응하도록 복수개가 마련되어 상기 고정접점에 각각 접촉하는 복수개의 가동접점을 구비하며, 단락전류가 흐르면 아크가 발생하면서 상기 고정전극에서 분리되는 가동전극; 및 상기 가동전극에 구비되어 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리될 때 상기 가동전극에 대해 상기 가동전극이 상기 고정전극에서 분리되는 방향으로 인력을 제공하고 고정전극과 가동전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크 구동력을 증대시키는 복수개의 백요크;를 포함하고, 복수개의 상기 가동접점은, 상기 고정접점과 각각 마주보도록 상기 가동전극의 서로 다른 면에 형성되고, 복수개의 상기 백요크는, 상기 회전축을 기준으로 상기 가동전극 상에서 상호 어긋나게 배치되도록 상기 가동전극의 서로 다른 면에 형성된 것을 특징으로 하는 배선용차단기를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 상기 백요크는 전류에 의해 형성되는 자기장에 의해 상기 가동전극에 전기적 인력을 제공하고 고정전극과 가동전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크구동력을 증대시킬 수 있는 자성체로 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 백요크는 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리되는 방향의 연장선 상에 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 백요크는 복수개가 상기 가동전극의 길이방향을 따라 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리되는 경로에 근접 배치되어, 상기 가동전극과 고정전극 사이에 발생하는 아크를 소호시키는 복수의 그리드가 더 포함될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 가동전극의 개방동작시에 가동전극에 인력을 제공하는 백요크를 통해, 가동전극이 빠른 속도로 개방되므로, 차단기의 한류 효과가 증대되고, 차단성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있고 이로 인하여 차단기의 소형화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 백요크에 의해 가동전극과 고정전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크구동력을 증대시켜 차단성능을 향상시키고 이로 인하여 차단기의 소형화 제작이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 내부구성을 개략적으로 나타내는 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 배선용차단기의 구동부를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 배선용차단기의 가동전극이 투입된 상태의 구동부를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배선용차단기의 내부구성을 개략적으로 나타내는 측면도.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 내부구성을 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 2는 배선용차단기의 구동부를 나타내는 사시도, 도 3은 가동전극이 투입된 상태의 구동부를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)는 몰드 케이스(110), 고정전극(120), 가동전극(130), 트립장치(140), 그리드(150) 및 백요크(160)를 포함한다.
여기서, 고정전극(120), 가동전극(130), 그리드(150) 및 백요크(160)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)의 전류차단동작을 수행하는 구동부를 구성한다.
상기 몰드 케이스(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)의 외관을 구성하며, 후술할 고정전극(120), 가동전극(130), 트립장치(140), 그리드(150) 및 백요크(160)가 내장되는 박스형태의 부재로 구성될 수 있다.
또한, 상기 고정전극(120)은 상기 몰드 케이스(110) 내부에 위치가 고정된 도체로서, 몰드 케이스(110) 외부의 선로와 연결되는 통전경로를 구성할 수 있다.
이러한 고정전극(120)은 후술할 가동전극(130)과의 접촉부위에 고정접점(122)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 가동전극(130)은 고정전극(120)에 대해 승강하며 접촉 및 분리 가능하도록 구성된 도체이다.
일 실시예에서, 가동전극(130)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 회전축(134)을 중심으로 회전가능하도록 구성되며, 회전동작을 통해 고정전극(120)에 대해 승강하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 가동전극(130)은 고정전극(120)과의 접촉부위에 고정전극(120)의 고정접점(122)에 대응하는 가동접점(132)을 구비할 수 있다.
이러한 가동전극(130)은 단락전류가 흐르면 아크(Arc)가 발생하면서 고정전극(120)에서 분리되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)의 차단동작을 수행할 수 있다.
한편, 상기 트립장치(140)는 가동전극(130)과 고정전극(120)에 단락전류가 흐르는 경우에 기계요소들의 연동을 통해 가동전극(130)을 개방시키는 구동장치이다. 이러한 트립장치(140)는 특별히 한정되지 않으며, 공지된 다양한 형태의 트립장치(140)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 그리드(150)는 가동전극(130)이 고정전극(120)으로부터 분리되는 경로에 근접 배치되어, 가동전극(130)과 고정 전극 사이에 발생하는 아크를 소호시킬 수 있다.
이러한 그리드(150)는 여러장의 금속판이 일정한 간격으로 배열되어 있는 구조로서, 고정접점(122)과 가동접점(132) 사이에 발생한 아크를 유입하여 다수의 아크로 분할함으로써 아크전압을 증대시키고 동시에 금속판에 의해 아크를 냉각함으로써 아크를 소호시킨다.
이와 같은 그리드(150)는 아크전압을 증대시켜 단락전류의 크기를 감소시킴으로써, 차단기를 한류차단시킬 수 있다.
이를 위해, 그리드(150)를 구성하는 여러장의 금속판은 가동전극(130) 측으로 가동전극(130)의 전단 일부가 수용되는 'ㄷ'자 형의 홈을 구비할 수 있으며 (구비하여), 고정접점(122)과 가동접점(132) 간에 발생한 아크가 신속하게 유입되도록 할 수 있다.
한편, 상기 백요크(160)는 가동전극(130)이 고정전극(120)으로부터 분리될 때 즉, 가동전극(130)이 개방될 때 가동전극(130)에 대해 가동전극(130)이 고정전극(120)에서 분리되는 방향으로 인력(引力)을 제공할 수 있다.
다시 말해, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 가동전극(130)이 회전축(134)을 중심으로 고정전극(120)에 대해 승강가능하도록 구성된 경우에, 백요크(160)는 가동전극(130)의 상방에 고정적으로 구비되어, 가동전극(130)에 부양력을 제공할 수 있다.
이와 같은 백요크(160)는 가동전극(130)의 차단과정 즉, 가동전극(130)이 개방될 때 가동전극(130)에 인력을 제공하여 가동전극(130)이 더 신속하게 개방될 수 있도록 할 수 있다.
참고로, 가동전극(130)의 개방동작이 빠를수록, 아크가 그리드(150)로 더 빠르게 유입되고 아크전압이 더 빨리 상승한다.
또한, 백요크(160)는 고정전극(120)과 가동전극(130) 사이에 발생하는 아크에 가해지는 자계를 증대시켜, 아크에 작용하는 아크 구동력을 증대시킬 수 있다.
일 실시예에서, 이러한 백요크(160)는 가동전극(130)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장에 의해 가동전극(130)에 전기적 인력을 제공하는 자성체로 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 백요크(160)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 가동전극(130)이 고정전극(120)으로부터 분리되는 방향의 연장선 상에 배치될 수 있다.
즉, 백요크(160)는 가동전극(130)이 백요크(160)와 고정전극(120) 사이에 배치되고 백요크(160)와 고정전극(120) 사이에서 동작할 수 있도록, 가동전극(130)이 분리되는 방향 측에 구비될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 백요크(160)는 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 백요크(160)는 가동전극(130)의 길이방향을 따라 간격을 가지고 나란하게 배치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)는 사고전류 발생시에 트립장치(140)에 의해 가동전극(130)이 개방될 때, 백요크(160)가 가동전극(130)에 인력을 제공하여 가동전극(130)이 빠른 속도로 개방될 수 있게 되므로, 차단기의 한류 효과가 증대되고, 차단성능이 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)의 내부구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기(100)와 달리, 가동전극(130)이 단일 접점식이 아닌 2중 접점식으로 구성된다.
이와 같은 본 발명의 다른 일 실시예에서, 고정전극(120)은 몰드 케이스(110)의 양측에 대칭구도로 배치되고, 가동전극(130)은 중앙의 회전축(134)을 중심으로 양측이 대칭형태로 구성되어 일방으로 회전되면 양단이 고정전극(120)에 접하고 타방으로 회전되면 양단이 고정전극(120)에서 분리될 수 있다.
여기서, 그리드(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 가동전극(130)의 양단이 동작하는 경로를 감싸도록 대칭형태로 구성될 수 있다.
또한, 백요크(160)는 가동전극(130)의 회전축(134)을 중심으로 대칭형태로 구비될 수 있다.
이와 같은 구성에서, 가동전극(130)의 일단과 타단에 각각 구비된 백요크(160)는 가동전극(130)의 개방동작시에 가동전극(130)이 일방으로 회전될 수 있도록 인력을 제공할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 배선용차단기 110 : 몰드 케이스
120 : 고정전극 122 : 고정접점
130 : 가동전극 132 : 가동접점
134 : 회전축 140 : 트립장치
150 : 그리드 160 : 백요크

Claims (5)

  1. 고정접점을 구비하는 복수개의 고정전극;
    회전축을 중심으로 회전가능하게 구비되어 상기 고정전극에 대해 승강 또는 회전이동하며 접촉 및 분리 가능하도록 구성되고, 상기 고정접점에 대응하도록 복수개가 마련되어 상기 고정접점에 각각 접촉하는 복수개의 가동접점을 구비하며, 단락전류가 흐르면 아크가 발생하면서 상기 고정전극에서 분리되는 가동전극; 및
    상기 가동전극에 구비되어 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리될 때 상기 가동전극에 대해 상기 가동전극이 상기 고정전극에서 분리되는 방향으로 인력을 제공하고 고정전극과 가동전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크 구동력을 증대시키는 복수개의 백요크;를 포함하고,
    복수개의 상기 가동접점은,
    상기 고정접점과 각각 마주보도록 상기 가동전극의 서로 다른 면에 형성되고,
    복수개의 상기 백요크는,
    상기 회전축을 기준으로 상기 가동전극 상에서 상호 어긋나게 배치되도록 상기 가동전극의 서로 다른 면에 형성된 것을 특징으로 하는 배선용차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백요크는 전류에 의해 형성되는 자기장에 의해 상기 가동전극에 전기적 인력을 제공하고 고정전극과 가동전극 사이에 발생하는 아크에 작용하는 아크구동력을 증대시킬 수 있는 자성체로 구성된 배선용차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백요크는 상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리되는 방향의 연장선 상에 배치된 배선용차단기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 백요크는 복수개가 상기 가동전극의 길이방향을 따라 배치된 배선용차단기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가동전극이 상기 고정전극으로부터 분리되는 경로에 근접 배치되어, 상기 가동전극과 고정전극 사이에 발생하는 아크를 소호시키는 복수의 그리드를 더 포함하는 배선용차단기.
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