KR200376470Y1 - 배선용 차단기의 가스 압 트립 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선형 차단기의 압트립 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 한류동작시에 가동접점과 고정접점의 분리시에 발생하는 아크가스의 압력을 이용하여 보다 빠르게 배선용 차단기를 트립시키는 장치에 관한 것이다. 본 고안에 의한 장치는 단극차단 유닛, 크로스 바, 트립 슈터 및 네일부를 포함한 배선용 차단기의 압 트립 장치에 있어서, 상기 단극차단 유닛에 연결되고 상기 단극차단 유닛내에 발생하는 아크압의 이동경로가 되는 트립 케이스를 더 포함하며, 상기 크로스 바는 압력판을 포함하여 구성됨으로써 상기 아크압에 의해 트립 기구부가 구동되는 것을 특징으로 한다.

Description

배선용 차단기의 가스 압 트립 장치{A gas pressure trip device for the circuit braker}

본 고안은 배선형 차단기의 압트립 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 한류동작시에 가동접점과 고정접점의 분리시에 발생하는 아크압을 이용하여 보다 빠르게 배선용 차단기를 트립시키는 장치에 관한 것이다.

종래의 배선용 차단기는 도 1에 도시된 바와 같이 단극차단 유닛(2), 내부의 개폐기구부(3)를 보호하는 외함(1), 외함 내부에 조립되어 차단기 내부에 대전류가 흐르면 전자석이 되는 마그네트 코어(5), 마그네트 코어(5)로부터의 자력에 의해 마그네트 코어(5)에 흡인되는 아마츄어(amature)(6), 흡인되어 이동하는 아마튜어(amature)(6)의 가압으로 인해 회전 구동되는 크로스 바(7), 크로스 바(7)에 의해 구속되는 리셋위치에 있거나 크로스 바(7)가 구속을 해제하면 스프링에 의해 회전구동되는 트립 슈터(8), 트립 슈터(8)에 회전하도록 탄성력을 제공하는 스프링(9) 및 개폐기구부를 구속하거나 회전하는 트립 슈터(8)에 의해 접촉가압되어 회전함으로써 상기 개폐기구부(3)를 트립시키는 네일부(4)등을 포함하여 구성된다.

개폐기구부(3)은 종래기술에 잘알려져 있는 바와 같이, 예컨대 핸들과 구동접속되고 상기 네일부(4)에 구속되거나 해방되어 회전하는 래치와, 핸들과 상기 래치의 회전축사이에 설치되고 핸들의 ON위치에서 탄성력을 축세하였다가 트립동작시 축세된 탄성에너지를 방세하고 래치를 트립위치로 회동하게 바이어스하는 트립스프링과, 상기 래치의 회전축과 동축 접속되어 트립스프링의 방세시 이 탄성에너지를 전달하는 링크, 링크에 구동접속되고 가동접촉자를 회전가능하게 지지하는 샤프트등으로 구성되며, 그 구성과 작용이 널리 알려져 있으므로 상세한 설명과 도시는 생략하였다.

도 2는 도 1의 요부 사시도이다.

이런 종래의 배선용 차단기는 도 3에 도시된 바와 같이 정상전류가 흐를 시에는 크로스 바(7)에 의해 트립 슈터(8)가 구속되어 네일부(4)가 리세트 위치를 유지할 수 있으나, 단락전류와 같은 대전류의 사고전류가 흐르면 도 4에 도시된 것처럼 마그네트 코어(5)의 자력이 아마츄어(6)을 흡인하여 이동하는 아마츄어(6)의 상단부가 크로스 바(7)를 가압하여 회전시킴으로써 크로스 바(7)의 훅부분에 구속된 트립 슈터(8)를 해방시키며,이로 인해 스프링(9)의 탄성력에 인해 트립 슈터(8)는 회전하고, 회전하는 트립 슈터(8)에 접촉가압되어 네일부(4)가 회전한다. 네일부(4)가 회전하여 개폐기구부(3)의 래치를 해방함에 따라 트립스프링이 래치 및 링크를 구동하고 이에 따라 링크에 접속된 샤프트가 회전하면서 가동접촉자를 고정접촉자로부터 분리되는 위치로 회동시켜 회로를 차단함으로써 개폐기구부는 트립된다.

하지만, 이런 종래 기술에 의한 트립 동작은 단락전류가 흐를 경우에 다단계의 기구동작을 거쳐 개폐기구부를 트립시키기 때문에 시간지연으로 인한 차단에너지가 많이 발생되고, 시간지연으로 인한 가동자 접점과 고정자 접점간의 융착도 발생할 수 있다.

따라서, 본 고안은 종래 기술의 문제점인 단락 전류가 흐를 경우에 배선용 차단기의 트립에 걸리는 시간을 종래보다 훨씬 단축시킴으로써 차단성능을 향상시키고 접점간의 융착을 방지하는 데에 그 목적이 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 고안의 장치를 설명한다.

본 고안의 배선형 차단기의 가스압트립 장치는 고정접촉자(도 8a의 부호 11)와 가동접촉자(도 8a의 부호 10)를 밀폐되게 내장하고, 단락전류에 의한 한류동작중 고정접촉자(11)와 가동접촉자(10)간에서 발생하는 아크로 인한 아크가스를 배기하기 위해서, 상부와 하부에 마련되는 제 1 및 제 2 배기홀(도 8b의 부호 2a, 2b)과 측면상에 각각 마련되는 제 3 배기홀(도 8c의 부호 2c)을 구비하는 단극차단 유닛(2)과;

단극차단 유닛(2)내의 가동접촉자(10)를 고정접촉자(11)에 접촉하는 위치 또는 고정접촉자(11)로부터 분리되는 위치로 이동시키는 개폐기구(도5의 부호 3)와;

단극차단 유닛(2)의 측면상의 제 3 배기홀(2c)에 연통하는 내부 배기통로(도 6b 상의 점선 원내부분)와, 상부를 향해 개구된 제 4 배기홀(15)을 구비하는 트립 케이스(13)와;

제 4 배기홀(15)의 상부에 회동가능하게 설치되고, 트립 케이스(13)의 제 4 배기홀(15)로부터 배기되는 아크가스의 압력을 받기 위한 압력판(도 7의 부호 16)을 구비하며, 상기 제 4 배기홀(15)로부터 배기되는 아크가스의 압력에 의해서 회동하여 기계적 트립신호를 전달하는 크로스 바(7)와;

단극차단 유닛(2)내의 가동접촉자(10)를 고정접촉자(11)로부터 분리되는 트립위치로 이동시키도록, 크로스 바(7)가 제공하는 기계적 트립신호를 개폐기구(3)에 전달하는 트립신호전달기구를 포함하여 구성된다.

상기 트립신호전달기구는 도 5에 도시된 바와 같이 크로스 바(7)와 걸림에 의해 리셋위치를 유지하고, 크로스 바(7)가 회전하여 걸림을 해방했을 때 회전하는 트립 슈터(8)와;

상기 회전하는 트립 슈터(8)와 접촉되는 위치에 설치되어, 트립 슈터(8)의 가압에 의해 회전하여 가동접촉자(10)를 고정접촉자(11)로부터 분리되는 트립위치로 이동시키게 개폐기구(3)가 구동하도록 개폐기구(3)에 대한 구속을 해방하는 네일부(4)를 포함하여 구성된다. 이러한 트립 슈터(8)과 네일부(4)는 도 4에 제시된 종래기술의 트립 슈터(8)과 네일부(4)와 동일한 구성을 이용할 수 있고 따라서 상세 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

개폐기구부(3)는 종래기술에 잘알려져 있는 바와 같이, 예컨대 핸들과 구동접속되고 상기 네일부(4)에 구속되거나 해방되어 회전하는 래치와, 핸들과 상기 래치의 회전축사이에 설치되고 핸들의 ON위치에서 탄성력을 축세하였다가 트립동작시 축세된 탄성에너지를 방세하고 래치를 트립위치로 회동하게 바이어스하는 트립스프링과, 상기 래치의 회전축과 동축 접속되어 트립스프링의 방세시 이 탄성에너지를 전달하는 링크, 링크에 구동접속되고 가동접촉자를 회전가능하게 지지하는 샤프트등으로 구성되며, 그 구성과 작용이 널리 알려져 있으므로 상세한 설명과 도시는 생략하였다.

도 5에서 미설명 부호 14는 단극차단 유닛(2)의 측면상의 제 3 배기홀(2c)로부터 트립 케이스(13)내 상기 배기통로와 연통되는 배기통로를 나타낸 부분이다.

도 6a는 트립 케이스(13)를 좌측 상부에서 본 사시도이고, 도 6b는 트립 케이스(13)의 정면도이다. 도 6a에 있어서 트립 케이스(13)는 3상 교류용 단극차단 유닛(2) 3개에 대응하여 각각의 단극차단 유닛(2)의 도 5상 우측단부를 각각 수용하는 3개의 룸(room)을 가지며, 이들 룸은 양 측벽과 양측벽 사이에 일정 간격을 두고 마련되는 두쌍의 중간격벽으로 형성된다. 또 각 쌍의 중간격벽 사이에 도 6b의 점선원내의 배기통로가 마련된다. 따라서, 배기통로는 3상 교류용 단극차단 유닛(2) 3개에 대응하여 마련되는 경우 바람직하기로 2개가 마련될 수 있다.

도 6b에 있어서, 점선원내 부분은 트립 케이스(13)내 상기 배기통로로서, 일부 절개하여 배기통로가 나타나게 도시한 부분이다.

도 7은 본 고안에 의한 크로스 바(7)의 상세도로서, 크로스 바(7)는 트립케이스(13)의 제 4 배기홀(15)을 빠져 나온 아크가스의 압력이 가해지는 압력판(16) 과 트립 슈터(8)를 걸어서 정지(구속)시키는 후크부(hook portion)(17)를 특징적으로 구비한다.

한편, 단극차단 유닛(2)내에서 아크가스가 발생하고 배기되는 과정을 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 는 본 고안에 의한 장치가 작동되는 원리를 설명한 것으로서, 도 8a는 정상전류가 흐를 경우의 상태를 나타낸 것으로 단극차단 유닛(2) 내부의 가동접촉자(10) 및 고정접촉자(11)의 접점이 서로 접촉되어 도면상 좌측 상부의 고정접촉자(11)로부터 가동접촉자(10)을 거쳐 도면상 우측 하부의 고정접촉자(11)로 정상전류가 통전하는 회로 통전상태를 나타내고 있다.

도 8b는 전원과 부하간의 회로상 전기적 단락이 발생하여 큰 단락전류에 의해 가동접촉자와 고정접촉자간에 전자반발력이 발생하여 가동접촉자(10)가 고정접촉자(11)로부터 스스로 분리되는 한류 동작을 하고 있는 상태를 나타낸다. 이때 전자반발력에 의해 가동접촉자(10)가 고정접촉자(11)로부터 스스로 분리될 때, 이들 가동접촉자(10)와 고정접촉자(11)의 접점사이에는 아크가 발생하고 이 아크에 의해 단극차단 유닛(2)내의 상기 접점의 연소가스와 접점주변의 공기가 고온으로 가열 및 팽창하여 고온 및 고압의 아크가스를 발생시키며, 이러한 아크의 발생을 나타낸 것이 도 8c이다.

이렇게 발생한 아크가스는 팽창하여 단극차단 유닛(2)의 도면상 좌측 하부의 제 1 배기홀(2a)와 도면상 우측 상부의 제 2 배기홀(2b)를 통해 배기되고(도 8d에서는 도면상 좌측 하부의 제 1 배기홀(2a)과 제 3 배기홀(2c)로만 배기되는 것이 도시되었음), 일부는 도 8c에 도시된 바와 같이 단극차단 유닛(2)내 소호부(부호 미지정) 부위로부터 단극차단 유닛(2)의 측면으로 형성한 제 3 배기홀(2c)을 통해서도 배기된다. 이와 같이 제 3 배기홀(2c)을 통해서 배기된 아크가스는 도 5의 배기통로(14)를 통해 이와 연통하게 접속된 트립 케이스(13)내의 배기통로를 경유하여 제 4 배기홀(15)를 통해 크로스 바(7)의 압력판(16)을 향해 배출된다.

이하 도 9와 도 10을 참조하여 본 고안에 따른 배선용 차단기의 가스압 트립장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 9는 정상전류가 통과시의 배선용 차단기의 사시도이며, 도 10은 단락전류가 통과시에 트립동작이 일어나는 과정을 도시한 것이다.

전원과 부하간 회로상에 단락이 발생하면 큰 단락전류가 배선용 차단기에 흐르면서 가동접촉자(10)와 고정접촉자(11)의 접점간에 전자반발력이 발생하고 가동접촉자(10)가 고정접촉자(11)로부터 스스로 분리하는 한류동작을 하게되며, 이때 분리되는 가동접촉자(10)와 고정접촉자(11)의 접점간에 아크가 발생한다(S1). 이때 접점의 연소와 접점주변의 공기가 가열팽창하면서 발생하는 아크가스중 일부는 제 3 배기홀(2c)를 통해 배기통로(14)와 트립 케이스(13)내 배기통로를 거쳐 이동한다(S2).

이동된 아크가스가 트립 케이스(13)의 제 4 배기홀(15)를 통해 배출되어 그 아크가스의 압력이 크로스 바(7)의 압력판(16)을 가압하면(S3), 이 압력에 의해 크로스 바(7)가 회전을 하게 되고(S4), 크로스 바(7)의 회전에 따라 크로스 바(7)의 후크부(17)에 구속되어 있던 트립 슈터(8)가 해방된다(S5).

해방된 트립 슈터(8)가 미도시한 스프링의 탄성력에 의해 회전하면서 네일부(4)를 타격하면, 네일부(4)가 회전하면서 구속하고 있던 개폐기구부(3)의 구속을 해제한다(S6). 따라서 개폐기구부(3)가 구동하여 개폐기구부(3)에 포함된 예컨대 트립스프링의 방세에 의해 래치가 회전하고 래치의 회전축과 동축접속된 링크에 의해 가동 접촉자(10)을 지지하는 샤프트가 트립위치로 회전하여 가동접촉자(10)가 고정접촉자(11)에 접촉하게 되돌아가지 않게 완전히 고정접촉자(11)로부터 분리된 위치를 유지하는 트립 동작이 일어나며, 이때 핸들은 도 9의 ON상태에서 좌측에 위치하던 상태로부터 우측의 중간위치로 이동한 상태로 된다(S7).

이와같이, 배선용 차단기에 단락전류가 흐를 경우에 종래에는 기구부를 트립시킬 경우 다단계에 걸쳐 이루어짐으로써 시간지연으로 인한 차단에너지가 많이 발생되고, 시간지연으로 인한 가동자 접점과 고정자 접점간의 융착도 발생할 수 있었으나 , 본 고안에 의한 장치는 단락전류등 사고전류의 통전시 접점간 발생하는 아크와 아크로 인해 발생하는 아크가스의 압력을 직접 유도하여 크로스 바를 회전시키고 이에 연동하는 트립신호전달기구를 통해 개폐기구부를 트립위치로 동작시킴으로써 트립동작의 순시화를 이룩하여 이러한 종래기술의 문제점을 해결할 수가 있다.

도 1은 종래의 배선용 차단기의 단면도

도 2는 도 1의 요부 사시도

도 3은 종래의 크로스 바가 트립 슈터를 구속하는 양태를 나타낸 도면

도 4는 도 3의 트립 슈터가 해제되어 트립되는 경우를 나타낸 도면

도 5는 본 고안에 장치가 결합된 배선용 차단기의 단면도

도 6a 및 6b는 본 고안의 트립 케이스를 나타낸 도면으로서, 도 6a는 트립 케이스를 좌측 상부에서 아래로 내려다 본 사시도이고, 도 6b는 트립 케이스의 정면도.

도 7은 본 고안에 의한 크로스 바의 압력판 및 슈터 걸림부를 나타낸 도면

도 8a 내지 8d는 단락전류에 의한 아크압이 발생하여 배출되는 과정을 나타낸 도면

도 9는 정상전류가 흐를 경우의 본 고안의 배선용 차단기을 나타낸 도면

도 10은 단락전류가 통과시에 본고안에 의한 트립 동작이 일어나는 과정을 나타낸 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:외함 2:단극차단 유닛 3: 개폐기구부

4:네일부 5:마그네트 코어 6: 아마추어

7:크로스 바 8: 트립 슈터 9:스프링

10:가동접촉자 11:고정접촉자

15:배기홀 16:압력판

17:트립 슈터 후크부

Claims (2)

1. 고정접촉자와 가동접촉자를 밀폐되게 내장하고, 단락전류에 의한 한류동작중 고정접촉자와 가동접촉자간에서 발생하는 아크가스를 배기하기 위해서, 상부와 하부에 마련되는 제 1 및 제 2 배기홀과 측면상에 각각 마련되는 제 3 배기홀을 구비하는 단극차단 유닛과;

   상기 단극차단 유닛내의 상기 가동접촉자를 상기 고정접촉자에 접촉하는 위치 또는 상기 고정접촉자로부터 분리되는 위치로 이동시키는 개폐기구와;

   상기 단극차단 유닛의 측면상의 제 3 배기홀에 연통하는 내부 배기통로와, 상부를 향해 개구된 제 4 배기홀을 구비하는 트립 케이스와;

   상기 제 4 배기홀의 상부에 회동가능하게 설치되고, 상기 트립 케이스의 제 4 배기홀로부터 배기되는 아크가스의 압력을 받기 위한 압력판을 구비하며, 상기 제 4 배기홀로부터 배기되는 아크가스의 압력에 의해서 회동하여 기계적 트립신호를 전달하는 크로스 바와; 및

   상기 단극차단 유닛내의 상기 가동접촉자를 상기 고정접촉자로부터 분리되는 트립위치로 이동시키도록, 상기 크로스 바가 제공하는 기계적 트립신호를 상기 개폐기구에 전달하는 트립신호전달기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 가스압 트립장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 트립신호전달기구는 상기 크로스 바와 걸림에 의해 리셋위치를 유지하고, 상기 크로스 바가 회전하여 걸림을 해방했을 때 회전하는 트립 슈터와;

   상기 회전하는 상기 트립 슈터와 접촉되는 위치에 설치되어, 상기 트립 슈터의 가압에 의해 회전하여 상기 가동접촉자를 상기 고정접촉자로부터 분리되는 트립위치로 이동시키게 상기 개폐기구가 구동하도록 상기 개폐기구에 대한 구속을 해방하는 네일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 가스압 트립장치.