KR20060094871A - 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

서로 분할 가능한 메인 케이스(2), 미들 커버(3) 및 톱 커버(4)로 이루어지는 몰드 케이스(1)를 구비하는 회로 차단기에 있어서, 메인 케이스(2)는, 다상 회로의 각 상에 대응하는 극에 대해 고정 접촉자(5)와 가동 접촉자(7)를 각각 포함하는 접촉자부와, 소호 장치(9), 과전류를 검출하는 것에 의해 트리핑 기구(11)를 작동시키는 과전류 트리핑 장치(12) 및 누설 전류를 검출하는 영상 전류 트랜스(zero-phase current transformer; 13)를 포함한다. 미들 커버(3)는 개폐 기구(10)와 트리핑 기구를 수납하기 위한 구획된 오목부를 구비한다. 이렇게 배치된 몰드 케이스(1)에 있어서, 미들 커버를 메인 케이스 위에 겹친 상태에서, 각 극에 대한 접촉자부와 소호 장치를 둘러싸서 접촉자부와 소호 장치를 서로 격리시키는 극간 격벽(2a 및 3b), 및 배후에서 접촉자부를 과전류 트리핑 장치와 격리시키는 스크린 형상의 중간 격벽(3d)이 형성되고, 아크 가스에 대한 가스 배출구(9c)를 갖는 벽(9b)이 소호 장치의 배후에 형성된다.

차단기, 누전 차단기, 회로 차단기

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

도 1의 A는 본 발명의 회로 차단기의 예로서 3상 누전 차단기의 내부 구조를 도시하는 측단면도.

도 1의 B는 도 1의 A의 X-X 라인을 따른 화살표의 방향에서 취해진 개략적인 단면도.

도 1의 C는 도 1의 A의 Y-Y 라인을 따른 화살표의 방향에서 취해진 개략적인 단면도.

도 2는 도 1의 A에 도시된 구조의 메인 케이스, 미들 커버 및 톱 커버를 개별적으로 도시하는 확대 단면도.

도 3은 미들 커버 내부의 오목부에 장착되는 부속 장치의 상태를 도시하는 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 몰드 케이스 2 : 메인 케이스

2a, 3b : 극간 격벽 3 : 미들 커버

3a : 오목부 3d : 중간 격벽

4 : 톱 커버 5 : 고정 접촉자

7 : 가동 접촉자 9 : 소호 장치

9c: 가스 배출구 10 : 개폐 기구

11 : 트리핑 기구 12 : 과전류 트리핑 장치

13 : 영상 전류 트랜스

기술분야

본 발명은 몰드 케이스 회로 차단기 또는 누전 차단기와 같은 차단기를 대상으로 하는 회로 차단기에 관한 것이다.

배경기술

주지된 바와 같이, 상기 상술된 회로 차단기는 다상 회로와 같은 메인 회로의 각 상에 각각 대응하며 고정 접촉자와 가동 접촉자를 각각 포함하는 접촉자부와, 각각의 접촉자부에 대한 소호 장치(arc-extinguishing devices)와, 스위칭을 위해 가동 접촉자를 개폐 구동하는 개폐 기구와, 개폐 기구의 트리핑 기구와, 과전류를 검출하여 트리핑 기구를 동작시키는 과전류 트리핑 장치로 이루어지며, 이들은 몰드 케이스(molded case) 내에 조립된다(예를 들면, 일본 특개평5-211024호 참조).

상기와 같은 구성의 회로 차단기에 있어서, 단락 전류와 같은 과전류의 차단은 메인 회로의 고정 접촉자와 가동 접촉자 사이에서 아크(arc)를 야기시키게 된 다. 아크 열은 접촉의 재료인 금속을 용융시켜 증발시킨다. 증발 용융된 금속은 아크 가스와 함께 비산하여 트리핑 기구와 개폐 기구의 가동부에 퇴적되고, 이것은 때때로 그들 차단 작용의 기능을 악화시킨다. 또한, 전류 차단으로 생성되며, 극(poles)을 넘어 확산하여 극 사이에서 유동하는 아크 가스는 상간 절연 강도(interphase insulation strength)를 저하시켜 높은 차당 성능을 얻는 것을 불가능하게 하는 문제점을 야기시킨다. 특히 누전 차단기에 있어서, 누전 검출부의 영상 전류 트랜스(zero-phase current transformer)는 모든 극의 접촉자부의 배후에 위치하여 몰드 케이스 내에 수납된다. 이러한 구조는 극을 서로 이간시키는 것을 어렵게 하며, 이 때문에 아크 가스가 수납 공간을 통해 극 사이를 맴돌기(go around) 쉽게 된다.

이에 대해, 과전류의 차단으로 접촉자부에서 생성되어 비산되는 용융된 금속이 개폐 기구와 같은 기구상에 퇴적되는 것을 방지하기 위한 대책으로서 하기의 구조가 공지되어 있다(예를 들면, 특재표 2001-41168호 참조). 이 구조에서는, 각각의 극에 대한 접촉자부와 소호 장치를, 이들을 둘러싸는 독립적인 소호 챔버 케이스에 수납하여 유닛화한다. 이 유닛을 회로 차단기의 몰드 케이스에 다른 유닛과 함께 수납하여 극을 상호 격리시킨 다음, 개폐 기구는 몰드 케이스의 유닛 각각의 가동 접촉자와 링크된다.

일본 특재표 2001-41168호에 개시된 구조에 부가하여, 아크의 열에 의해 비산되는 용융된 금속으로부터 개폐 기구를 확실하게 차단하기 위한 간단한 조립 구조를 갖는 회로 차단기가 공지되어 있다. 이 조립 구조에서, 회로 차단기의 몰드 케이스는 메인 케이스(하부 케이스), 메인 케이스의 상면에 놓여진 미들 커버, 및 미들 커버의 상면을 덮는 톱 커버(top cover)로 분할될 수 있는 구조를 갖도록 만들어진다. 메인 케이스는 접촉자부, 소호 장치, 및 과전류 트리핑 장치를 포함한다. 미들 커버는 벽으로 분할되고 중앙부에 형성되며 개폐 기구 및 트리핑 기구를 내부에 포함하는 오목부를 구비한다.

상기 상술된 종래 구조를 갖는 회로 차단기는 다음과 같은 문제점을 갖는다. 일본 특재표 2001-41168호에 개시된 조립 구조에 있어서, 각각의 극에 대해 독립적으로 마련되며 몰드 케이스에 장착되는 격리된 소호 챔버 케이스는 조립 부품의 수와 조립에 대한 노동력을 증가시키며, 그에 따라 비용이 증가하게 된다. 몰드 케이스가 분할 가능한 구조를 갖도록 만들어지는 구성에서는, 개폐 기구를 미들 커버의 오목부 내에 수납하여 접촉자부와 소호 장치로부터 격리한 것으로, 전류 차단에 따라 접촉자부로부터 주위로 비산하는 용융된 금속이 개폐 기구에 부착하는 것만은 방지할 수 있다. 그러나, 상기 구성 그 자체는 메인 케이스의 접촉자부의 배후에 배치된 과전류 트리핑 장치와 영상 전류 트랜스를 포함하는 공간을, 전류 차단으로 생성된 아크 가스용의 우회 경로로서 제공한다. 따라서, 상기 구성은 전류 차단으로 생성된 아크 가스가 극 사이를 맴돌아서 상간 절연 강도를 감소시키는 문제점을 해결할 수 없다.

본 발명은 상기의 관점에서 이루어진 것으로, 몰드 케이스의 구소자 개선되어 맴도는 아크 가스로 인한 상간 절연(interphase insulation)의 열화를 방지하여 차단 성능을 향상시키고 회로 차단기의 신뢰성을 높일 수 있는 회로 차단기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 회로 차단기는:

다상 회로의 각 상에 대응하는 극에 대해서 각각 마련되며 고정 접촉자와 가동 접촉자를 각각 포함하는 접촉자부와,

상기 각각의 접촉자부를 위한 소호 장치와,

상기 가동 접촉자를 개폐 구동하는 개폐 기구와,

상기 개폐 기구의 트리핑 기구와,

과전류를 검출하여 상기 트리핑 기구를 동작시키는 과전류 트리핑 장치, 및

각 극에 대한 상기 접촉자부와 소호 장치, 및 상기 과전류 트리핑 장치를 수납하는 본체 케이스와; 벽으로 분할되고 중앙부에 형성되며 상기 개폐 기구 및 상기 트리핑 기구를 수납하는 오목부를 구비하는 메인 케이스의 상면에 놓여진 미들 커버; 및 상기 미들 커버의 상부를 덮는 톱 커버를 포함하는 몰드 케이스를 포함하며,

상기 메인 케이스, 미들 커버 및 톱 커버는 서로 분할가능하게 정렬되고,

상기 몰드 케이스는 미들 커버를 메인 케이스의 상면에 중첩시킨 상태에서, 각 극에 대한 접촉자부 및 소호 장치를 둘러싸서 서로를 분리하는 극간 격벽, 및 상기 접촉자부와 그 배후에 인접하여 배치된 과전류 트리핑 장치의 사이를 이간하는 스크린 형상의 중간 격벽이 형성되고, 상기 소호 장치의 배후에는 상기 몰드 케 이스의 바깥쪽을 향해 개구된 가스 배출구를 갖는 벽이 마련되는 구조를 갖는다.

구체적으로, 상기 극간 격벽과 중간 격벽은 다음과 같은 구성으로 구현된다.

(1) 상기 극간 격벽 각각은 본체 케이스와 일체로 마련된 부분과 미들 커버와 일체로 마련된 부분을 포함하며, 상기 미들 커버가 상기 메인 케이스에 중첩된 상태에서 상기 부분 각각을 서로에 대해 끝이 접하도록 하여 각각의 극간 격벽을 형성한다.

(2) 상기 중간 격벽은 상기 미들 커버와 일체로 마련되며, 미들 커버가 메인 케이스와 중첩된 상태에서 상기 극을 가로질러 상기 메인 케이스의 각 극간 격벽의 단면과 접촉하여 상기 접촉자부와 상기 과전류 트리핑 장치를 서로 차단한다.

양호한 실시예의 상세한 설명

하기에 있어서, 회로 차단기의 예로서 취해진 3상 누전 차단기를 도시하는 도 1의 A 내지 C와, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예가 설명될 것이다. 도면에 도시된 누전 차단기의 예에 있어서, 도면부호 1은 메인 케이스(하부 케이스; 2), 미들 커버(3) 및 톱 커버(4)로 분할될 수 있는 구조를 갖는 몰드 케이스를 나타낸다. 도면부호 5, 6 및 7은, 각각, 전원측 단자와 일체의 고정 접촉자, 부하측 단자 및 가동 접촉자를 나타낸다. 도면부호 8은 가동 접촉자(7)를 회전 가능하게 지지하는 접촉자 홀더를 나타낸다. 도면부호 9, 10 및 10a는 소호 장치, 토글 링크 개폐 기구 및 개폐 조작 레버를 각각 나타낸다. 도면부호 11은, 트립 크로스 바에 래치 수용부(latch receiver)를 연계시켜, 평상시에는 개폐 기구(10)의 래치를 구속하여 개폐 스프링을 축세 상태(energized state)로 유지하기 위한 개폐 기 구(10)에 연계된 트리핑 기구를 나타낸다. 도면부호 12는 메인 회로의 과전류를 검출하여 트리핑 기구(11)를 작동시키는 과전류 트리핑 장치를 나타내고, 도면부호 13은 메인 회로의 누설 전류를 검출하기 위한 누전 차단기에 탑재된 영상 전류 트랜스를 나타낸다. 회로 차단기의 개폐 동작과 전류 차단 동작은 알려져 있기 때문에, 그 설명은 생략한다.

여기서, 몰드 케이스(1)의 메인 케이스(2)에는, U, V 및 W의 각 상에 대응하는 각 극(poles)에 대한, 고정 접촉자(5), 가동 접촉자(7) 및 소호 장치(9)를 각각 포함하는 세 유닛이 측면 방향으로 나란히 배치된다. 유닛의 배후에는, 과전류 트리핑 장치(열 장치; 12)와 영상 전류 트랜스(13)가 부하측 단자(6) 사이에 배치된다. 또한, 도 1의 B 및 C에 도시된 바와 같이, 메인 케이스(2)의 전원측 단자측에 있어서, 고정 접촉자(5), 가동 접촉자(7) 및 소호 장치(9)가 배치되는 영역에 두 개의 리브(rib) 형상의 극간 격벽(interpole partitions; 2a)이 형성된다. 리브 형상의 극간 격벽(2a)은, U, V 및 W의 각 상에 대응하며 각 극에 대해 고정 접촉자(5), 가동 접촉자(7) 및 소호 장치(9)를 각각 포함하는 유닛을 서로 분리하기 위해 형성된다.

한편, 메인 케이스(2)의 상부에 탑재된 미들 커버(3)의 중앙부에는 둘레에 분리용 벽이 마련된 포켓 형상의 오목부(3a)를 구비한다. 오목부(3a)의 내부를 중앙 챔버(3a-1), 우측 챔버 및 좌측 챔버(3a-2)로 분리하고(도 1의 C 참조), 개폐 기구(10) 및 트리핑 기구(11)를 중앙 챔버(3a-1)에 수납한다. 또한, 좌측 및 우측 챔버(3a-2)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 스위치, 알람 스위치 및 전압 트 리핑 장치와 같은 내부 부속 장치(14)가 수납된다. 또한, 오목부(3a)의 바닥벽에는 슬릿(3a-3)이 개구된다. 이 슬릿(3a-3)을 통해, 개폐 기구(10)의 하부 토글 링크가 아래쪽을 돌출하여 가동 접촉자(7)의 접촉자 홀더(8)에 연결된다.

미들 커버(3)의 전원측 단자측에는, 두 개의 리브 형상의 극간 격벽(3b)이 아래쪽으로 일체로 형성된다. 미들 커버(3)를 메인 케이스(2) 위에 놓은 상태에서 조립한 상태에서, 극간 격벽(3b) 각각을 메인 케이스(2)의 극간 격벽(2a)의 각각에 맞닿게 하여, 극이 서로 분리되도록 한다. 또한, 부하측 단자측에는, 메인 케이스(2)의 전체 폭에 대응하는 폭을 갖는 단면벽(end wall; 3c)과 오목부(3a)로부터 아래 방향으로 드리워지 스크린 형상의 중간 격벽(3d)이 일체로 형성된다. 단면벽(3c)과 중간 격벽(3d)에 의해, 과전류 트리핑 장치(12)와 영상 전류 트랜스(13)를 수납하기 위한 공간이 전면부(front section) 및 후면부(back section)로부터 분리된다. 이를 통해, 중간 격벽(3d)의 전면은 메인 케이스(2)의 극간 격벽(2a)의 후단면(rear end faces)과 접하게 되어 각 극의 접촉자부를 수납하는 공간의 단면을 막게 된다. 또한, 미들 커버(3)의 상부에는, 톱 커버(4)가 마련되어 오목부(3a)의 상부를 덮는다. 톱 커버(4)는 그 중앙에 개구를 구비하며, 개폐 기구(10)의 개폐 조작 레버(10a)는 이 개구를 통해 밖으로 돌출하게 된다.

또한, 메인 케이스(1) 내에 수납된 소호 장치(9)는 메인 케이스(1)의 전원측 단자측 상에 배치된다. 소호 장치(9)는, 그리드(9)가 가동 접촉자(7)의 개구 경로를 따라 서로 평행하게 배치되고, 그들의 우측, 좌측 및 배후를 절연 격벽으로 둘러싸는 구조를 갖도록 조립된다. 배후의 격벽인 벽(9b)에는, 전류 차단에 의해 생 성되는 아크 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(9c)가 개구된다.

상기 조립된 구조에 의하면, 각각의 극에는, 고정 접촉자(5) 및 가동 접촉자(7)를 포함하는 접촉자부, 및 소호 장치(9)가 몰드 케이스(1)의 미들 커버(3)와 메인 케이스(2), 메인 케이스(2)의 극간 격벽(2a), 미들 커버(3)의 극간 격벽(3b) 및미들 커버(3)의 중간 격벽(3d)으로 둘러싸인다. 이에 의해, 각 극의 접촉자부와 소호 장치(9)는 케이스의 다른 극의 접촉자부와 소호 장치로부터 격리되고, 접촉자부를 수납하는 각 공간은 소호 장치(9)의 배후의 벽(9b)에 개구된 가스 배출구(9c)를 통해서만 외부로 개방된다. 또한, 개폐 기구(10), 트리핑 기구(11) 및 내부 부속 장치(14)는 미들 커버(3)의 오목부(3a)를 분리하는 벽에 의해 접촉자부로부터 격리된다. 또한, 부하측 단자측에 수납된 영상 전류 트랜스(13)와 과전류 트리핑 장치(12)는 미들 커버(3)로부터 드리워진 중간 격벽(3d)에 의해 접촉자부로부터 차단된다.

이것은 과전류의 차단으로 접촉자부에서 생성되는 아크 가스가 극간을 맴돌거나 또는 과전류 트리핑 장치(12)와 영상 전류 트랜스(13)를 수납하는 공간으로 유입하는 것을 차단한다. 따라서, 아크 가스는 완전히 소호 장치(9)를 향해서만 흐르고 소호 장치(9)의 배후에 마련된 가스 배출구(9c)를 통해 밖으로 배출된다. 따라서, 아크의 열에 의해 생성되는 용융된 금속이 개폐 기구(10)와 트리핑 기구(11)에 퇴적되지 않고 그들 동작을 보호하게 된다. 또한, 맴도는 아크 가스에 의한 상간 절연의 열화가 발생할 우려가 없다. 따라서, 높은 차단 성능과 신뢰성이 확보될 수 있다.

또한, 몰드 케이스(1)의 메인 케이스(2)와 일체로 몰딩되는 극간 격벽(2a), 및 몰드 케이스(1)의 미들 커버(3)와 일체로 형성되는 중간 격벽(3d) 및 극간 격벽(3b)에 의해, 조립에 대한 노력과 조립 부품의 수를 증가시키지 않으면서 회로 차단기를 조립할 수 있게 된다. 여기서, 누전 차단기는 도면에 도시된 회로 차단기의 예로서 취해진 것이다. 그러나, 본 발명은 몰드 케이스 회로 차단기에 관해 동일한 방식으로 구현될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명을 나타내고 설명하였지만, 당업자라면, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 상세에 있어서 변형 및 수정을 가할 수 있을 것이다.

상기의 구성을 통해, 접촉자부와 소호 장치를 배치하기 위한 수용 공간은 몰드 케이스의 메인 케이스와 미들 커버와, 극간 격벽 및 중간 격벽에 의해 각각의 극에 대해 개별적으로 분할된다. 개별적으로 분할된 수용 공간은 소호 장치의 배후벽에 개구된 가스 배출구를 통해서만 케이스의 외부로 개방된다. 또한, 개폐 기구는 미들 커버의 오목부를 형성하는 격벽에 의해 각 극의 접촉자부와 격리된다. 또한, 과전류 트리핑 장치와 과전류 트리핑 장치 바로 옆에 설치되어 누설 전류를 검출하기 위한 영상 전류 트랜스도 동일한 방식으로 접촉자부와는 격리되는데, 과전류 트리핑 장치와 영상 전류 트랜스 둘 다는 이들 사이에 마련되는 스크린 형상의 중간 격벽에 의해 개폐 기구의 뒷쪽에서 케이스의 공간 내에 마련된다.

이것에 의해, 과전류의 차단으로 접촉자부에서 생성되는 용융된 금속과 아크 가스는 소호 장치의 배후벽에 개구된 가스 배출구를 통해 케이스의 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 용융된 금속이 개폐 기구, 트리핑 기구 및 과전류 트리핑 장치에 퇴적될 우려가 없다. 또한, 아크 가스는 극간을 맴도는 것이 방지되어, 상간 절연의 열화를 방지하여 차단기의 차단 성능과 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 또한, 몰드 케이스의 메인 케이스와 일체로 몰딩되는 극간 격벽, 및 몰드 케이스의 미들 커버와 일체로 몰딩되는 극간 격벽 및 중간 격벽에 의해, 부품 수를 증가시키지 않고 또한 회로 차단기의 외형 사이즈를 크게 하지 않으면서, 종래 기술과 동일한 노동력으로 제품을 조립할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 다상 회로의 각 상에 대응하는 극에 대해서 각각 마련되며 고정 접촉자와 가동 접촉자를 각각 포함하는 접촉자부와,

   상기 각각의 접촉자부를 위한 소호 장치와,

   상기 가동 접촉자를 개폐 구동하는 개폐 기구와,

   상기 개폐 기구의 트리핑 기구와,

   과전류를 검출하여 상기 트리핑 기구를 동작시키는 과전류 트리핑 장치, 및

   각 극에 대한 상기 접촉자부와 소호 장치, 및 상기 과전류 트리핑 장치를 수납하는 본체 케이스와; 벽으로 분할되고 중앙부에 형성되며 상기 개폐 기구 및 상기 트리핑 기구를 수납하는 오목부를 구비하는 메인 케이스의 상면에 놓여진 미들 커버; 및 상기 미들 커버의 상부를 덮는 톱 커버를 포함하는 몰드 케이스를 포함하며,

   상기 메인 케이스, 미들 커버 및 톱 커버는 서로 분할가능하게 정렬되고,

   상기 몰드 케이스는 미들 커버를 메인 케이스의 상면에 중첩시킨 상태에서, 각 극에 대한 접촉자부 및 소호 장치를 둘러싸서 서로를 분리하는 극간 격벽, 및 상기 접촉자부와 그 배후에 인접하여 배치된 과전류 트리핑 장치의 사이를 이간하는 스크린 형상의 중간 격벽이 형성되고, 상기 소호 장치의 배후에는 상기 몰드 케이스의 바깥쪽을 향해 개구된 가스 배출구를 갖는 벽이 마련되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 극간 격벽 각각은 본체 케이스와 일체로 마련된 부분과 미들 커버와 일체로 마련된 부분을 포함하며, 상기 미들 커버가 상기 메인 케이스에 중첩된 상태에서 상기 부분 각각을 서로에 대해 끝이 접하도록 하여 각각의 극간 격벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 중간 격벽은 상기 미들 커버와 일체로 마련되며, 미들 커버가 메인 케이스와 중첩된 상태에서 상기 극을 가로질러 상기 메인 케이스의 각 극간 격벽의 단면과 접촉하여 상기 접촉자부와 상기 과전류 트리핑 장치를 서로 차단하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.

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