KR20090006680A - 투입 동작시 가동접촉자의 투입 스프링의 하중을 감소시킬수 있는 개폐 축장치를 갖는 기중 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기중 차단기에 있어서 투입 동작시 투입스프링의 하중을 감소시킬 수 있는 개폐 축(주축)을 가진 기중 차단기를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따른 기중 차단기는 R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 대응하게 마련되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 기중 차단기가 접속되는 회로를 전기적으로 통전시키는 투입 위치와 상기 고정접촉자로부터 분리됨으로써 상기 회로를 전기적으로 차단하는 차단 위치로 이동 가능하고 R, S, T 상 및 중성 상의 상기 고정접촉자을 대향하게 마련되는 R, S, T 상 및 중성 상용의 다수의 가동접촉자; 상기 가동접촉자에 접속되어 상기 고정접촉자와 상기 가동접촉자의 접촉압력을 증가시키도록 상기 가동접촉자에 탄성력을 부과하는 접압 스프링; 및

상기 투입 위치로 상기 가동접촉자를 구동할 때 상기 접압 스프링에 부과되는 투입 구동 토크를 감소시키기 위해서, 상기 가동접촉자 중 중성 상용의 가동접촉자와 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상을 제외한 적어도 하나의 상용의 가동접촉자를 상기 고정접촉자 쪽으로 다른 가동접촉자보다 돌출하게 지지하는 개폐 축을 포함하여 구성된다.

기중 차단기, 개폐 축(주축), 투입 스프링 하중 감소, 가동부 레버

Description

투입 동작시 가동접촉자의 투입 스프링의 하중을 감소시킬 수 있는 개폐 축장치를 갖는 기중 차단기{AIR CIRCUIT BREAKER WITH MAIN SHAFT APPARATUS CAPABLE OF REDUCING TORQUE OF CLOSING SPRING AGAINST CONTACT SPRING WHEN IT TURNS ON}

본 발명은 기중 차단기에 관한 것으로, 특히 투입동작시 투입 스프링의 하중(torque)을 감소시켜서 전달할 수 있어서 투입 하중의 감소에 따라 개폐기구의 수명을 증가시킬 수 있는 개폐 축 장치를 가진 기중 차단기에 관한 것이다.

기중 차단기는 특별한 소호가스 등 특별한 소호 매질이 없이 대기 중에서 개폐 및 소호가 이루어지는 비교적 낮은 고전압의 회로 차단기로서, 개폐 동작을 실시할 때 개폐기구의 투입 스프링의 방세(discharging) 탄성 에너지를 이용하여 투입(통전 동작)하고, 접압 스프링과 개방 스프링의 탄성 에너지를 이용하여 트립(trip) 즉 회로차단 동작을 수행한다.

한편, 종래기술에 따른 기중 차단기의 일 예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 가동부 레버, 개폐기구 및 상 별 절연 부 등 기중 차단기의 전체적 내부구조를 보여주는 사시 도로 서, 도 1을 참조하여 설명한다.

일반적으로 3상 회로(선로)에서는 R, S, T상을 가진 3상 기중 차단기가 사용되고, 중성 선을 가지고 있는 3상 4선식 회로(선로)에서는 R, S, T 및 N상을 가지는 4상 기중 차단기가 사용된다. 여기서 상(phase)은 교류전류의 각 상을 표시하고 극(pole)이라고도 칭해진다.

종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 구동력을 제공하는 개폐기구(6)는 기중 차단기의 전면부 측에 설치되고, 개폐기구(6)의 후위에는 개폐기구(6)로부터 구동력을 받아 회전 가능하게 R,S,T 및 N상 공통의 개폐 구동 축으로서 금속 봉으로 구성되는 개폐 축 또는 일명 주축(이하 개폐 축으로 통칭함)(4)이 제 1 및 제 2 축 지지 브래킷(5a, 5b)에 의해 지지되게 설치된다.

개폐 축(4) 상에는 상 별 가동 접촉자(미 도시)를 구동하기 위한 동력 전달 용 가동부 레버가 마련되며, 도 1에는 4개의 가동부 레버 중 R상 및 S상 가동부 레버들(7a 및 7b)이 보이고 있다.

개폐 축(4)의 후위에는 제 1 내지 제 5 절연 격벽 몰드 부재(3a-3e)가 마련되며, 제 1 내지 제 5 절연 격벽 몰드 부재(3a-3e)의 후위에는 하나의 일체형 후방 절연 몰드(mold) 부재(2)가 제 1 내지 제 5 절연 격벽 몰드 부재(3a-3e)들과 접속되어 공통적으로 후방을 폐색하게 구비된다.

각각의 제 1 내지 제 5 절연 격벽 몰드 부재(3a-3e)중 서로 인접한 제 1과 제 2 절연 결벽 몰드 부재들(3a,3b) 사이, 제 2과 제 3 절연 결벽 몰드 부재들(3b,3c) 사이, 제 3과 제 4 절연 결벽 몰드 부재들(3c,3d) 사이 및 제 4과 제 5 절연 결벽 몰드 부재들(3d,3e) 사이에는 미 도시된 가동접촉자가 각각 회동가능하게 설치되고, 가동접촉자들과 대향하는 후방 절연 몰드 부재(2)의 벽면에는 미 도시의 고정접촉자가 고정 설치된다.

한편, 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 사시 도로서 보여주는 도 3과, 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 측면 도로서 보여주는 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 개폐기구(도 1 참조)로부터의 개폐 구동력은 개폐 축(4)에 전달되어 개폐 축(4)를 회동시키고, 개폐 축(4)의 회동은 R, S, T, N 상 가동부 레버(7a-7d)를 통해 상 별 가동접촉자 측으로 전달된다. 여기서, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 각각의 R, S, T, N 상 가동부 레버(7a-7d)들은 개폐 축(4) 상에 모두 같은 각도로 용접되어 고정설치되어 있다. 또한 도시되지 않았지만 경우에 따라서 3상 4선식 회로에 사용되는 4상 기중 차단기에 있어서 전기적 안전성을 향상시키려는 목적으로 중성 극 즉 N상의 가동접촉자가 여타 상들 다시 말해 R, S, T상의 가동접촉자보다 투입시에는 빨리 트립 시에는 늦게 차단되도록 N상 가동부 레버를 R, S, T상의 가동부 레버들보다 더욱 고정접촉자 쪽으로 회전한 상태(도 4에서로 N상 가동부 레버를 R, S, T상의 가동부 레버들보다 시계방향으로 더욱 회전한 상태)로 개폐 축에 용접될 수 있다.

도 2는 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 상대적 위치를 보여주는 평면도이다. R, S, T 및 N상의 가동부 레버(7a-7d)를 개폐 축(4) 상에 모두 같은 각도로 용접하여 고정한 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 위에서 봤을 때 R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)의 R, S, T, N 상 고정접촉자(9a-9d)를 대향하는 단 부 면이 가상 기준선(A)에 일치하게 일직선을 이루게 된다. 도 2에서 미 설명 부호 8은 R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)의 통칭 부호이다.

한편, 종래기술에 따른 기중 차단기의 개폐동작을 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 기중 차단기의 개폐동작도 본 발명의 구성상 특징부의 동작 이외에는 종래기술과 마찬가지로서 도 5 내지 도 7의 동작을 참고할 수 있다.

먼저, 도 6과 같은 투입 상태에서 도 7에 도시된 바와 같은 차단 상태로 동작하는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 6과 같은 투입 상태에서 개폐기구(6)에 포함되는 미 도시의 개방 스프링의 방세(discharging)에 의해 링크 기구를 통해 개폐 축(4)를 반 시계 방향으로 회전시키면, R, S, T 및 N상의 가동부 레버들(7a-7d)이 함께{도 6에서는 R상 가동부 레버(7a)만 보이는 상태} 반 시계 방향을 회전한다. 그에 따라 R, S, T 및 N상의 가동부 레버들(7a-7d)에 일단이 접속된 연결 링크(10)가 도 6 상태로부터 도 5에 도시된 것과 같이 우측으로 후퇴하고, 따라서 연결 링크(10)의 타 단에 접속된 가동접촉자{도 6 및 도 7에서는 R상 가동접촉자(8a)}가 해당 고정접촉자{도 6 및 도 7에서는 R상 고정접촉자(9a)}로부터 분리되어 기중 차단기가 접속된 회로가 개방(차단)된다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같은 차단 상태에서 도 5에 도시된 바와 같은 투입 스프링의 축세(charging) 과정을 거쳐 도 6에 도시된 바와 같은 투입 상태로 동작하는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 차단 상태는 개폐기구(6)의 하부에 마련된 부호 미표시의 투입 스프링이 탄성 에너지를 방세한 상태로서 도 5에 도시된 바와 같이 압축되어 탄성 에너지를 축세한 상태로 우선 작동되어야 한다. 이러한 투입 스프링의 축세 작은 미 도시의 투입 버튼을 누름에 의해 스프링 축세용 전동기가 동작하고 전동기 출력축에 접속된 캠(cam)이 회전하고 캠에 의해 스프링의 일단을 지지하는 스프링 시트가 압축방향으로 이동하여 투입 스프링이 압축됨에 의해서 이루어질 수 있고, 축세 구동력은 상기 전동력에 의한 방법외에 수동 축세 핸들을 조작하여 축세하는 방법으로 선택적으로 이루어질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 차단상태이고 투입 스프링이 축세된 상태에서, 사용자가 기중 차단기의 전면 조작판(주 커버로 불리며 미 도시)에 마련된 투입 버튼(미 도시)을 누르면 그에 따라 개폐기구(6)에 포함된 부호 미지정의 투입 래치가 해방위치로 회동하면서 투입 스프링의 축세 상태 구속이 해방되어 투입 스프링이 탄성에너지를 방세하고 방세된 탄성 에너지에 의해 개폐기구(6)의 링크기구를 통해 개폐 축(4)가 시계방향으로 회전한다. 그에 따라 R, S, T 및 N상의 가동부 레버들(7a-7d)에 일단이 접속된 연결 링크(10)가 도 5 상태로부터 도 6에 도시된 것과 같이 좌측으로 전진하고, 따라서 연결 링크(10)의 타 단에 접속된 가동접촉자{도 5 에서는 R상 가동접촉자(8a)}가 해당 고정접촉자{도 5에서는 R상 고정접촉자(9a)} 에 접촉하여 기중 차단기가 접속된 회로가 투입 상태(통전 상태)로 된다.

상술한 바와 같이 구성되고 동작하는 종래기술에 따른 기중 차단기는 비교적 저전압의 회로에 적용되며, 높은 사고전류에 대해서 단시간 동안은 통전할 수 있는 성능과 온도상승이 기준 조건에 부합하는 성능을 가져야 한다. 따라서 단시간 사고전류 통전 성능과 온도상승의 기준을 만족하기 위해서 기본적으로 투입상태 즉 가동접촉자가 고정접촉자에 접촉한 상태에서 접촉 면에 압력을 증가시키고 있다. 이러한 압력증가는 대부분은 가동접촉자에 후위에 부설된 접압 스프링의 탄성력을 증가시킴으로써 달성한다. 그러나 접압 스프링의 탄성력 증가는 기중 차단기의 투입 동작시 투입 스프링의 하중을 높이게 되고 즉 높은 탄성력을 가진 투입 스프링을 사용하게 되고, 투입 스프링의 탄성력 증가는 이러한 탄성력을 견뎌야 하는 개폐기구의 수명을 단축시키게 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하려는 것으로서, 본 발명의 목적은 접압 스프링에 의해 개폐기구에 전달되는 하중(토크)를 감소시킴으로써 대응되는 투입 스프링의 하중(torque)을 감소시킬 수 있고 개폐기구의 수명을 연장시킬 수 있는 개폐 구동력을 전달하는 개폐 축 장치를 가진 기중 차단기를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은, 기중 차단기에 있어서,

R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 대응하게 마련되는 고정접촉자;

상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 기중 차단기가 접속되는 회로를 전기적으로 통전시키는 투입 위치와 상기 고정접촉자로부터 분리됨으로써 상기 회로를 전기적으로 차단하는 차단 위치로 이동 가능하고 R, S, T 상 및 중성 상의 상기 고정접촉자를 대향하게 마련되는 R, S, T 상 및 중성 상용의 다수의 가동접촉자;

상기 가동접촉자에 접속되어 상기 고정접촉자와 상기 가동접촉자의 접촉압력을 증가시키도록 상기 가동접촉자에 탄성력을 부과하는 접압 스프링;

상기 가동접촉자를 투입 위치로 구동하기 위한 구동 에너지를 제공하는 투입 스프링;

상기 투입 스프링과 상기 가동 접촉자 사이에서 상기 투입 스프링으로부터의 투입 구동력을 상기 가동 접촉자 측으로 전달하는 개폐기구; 및

상기 투입 동작시 상기 접압 스프링의 탄성력에 대항하여 상기 개폐기구에 작용하는 상기 투입 스프링의 하중을 감소시키기 위해서, 상기 가동접촉자 중 중성 상용의 가동접촉자와 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상을 제외한 적어도 하나의 상의 가동접촉자를 상기 고정접촉자 쪽으로 그 이외 가동접촉자보다 돌출하게 지지하는 개폐 축 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 기중 차단기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따라서 접압 스프링에 의해 개폐기구에 전달되는 하중(토크)를 감소시킴으로써 대응되는 투입 스프링의 하중(torque)을 감소시킬 수 있어서 탄성력이 종래보다 적은 투입 스프링을 사용할 수 있는 기중 차단기를 얻을 수 있는 효과 가 있다.

또한 본 발명에 따라서 접압 스프링에 의해 개폐기구에 전달되는 하중(토크)를 감소시킴으로써 개폐기구의 수명을 연장시킬 수 있는 개폐 구동력을 전달하는 개폐 축 장치를 가진 기중 차단기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 작용효과는 첨부도면을 참조한 이하의 상세한 설명에 의해서 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 내부 주요 구성요소인 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 상대적 위치를 보여주는 평면도인 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 기중 차단기의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 9에 있어서 좌측이 기중 차단기의 전방 측이고 우측이 후방 측이다. 도면상 우측 즉 기중 차단기의 후방 측에 R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 접속하기 위해서 R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 대응하게 본 발명의 기중 차단기에 포함되는 고정접촉자(9a-9d)가 마련된다.

도면상 중앙 즉 기중 차단기의 중앙 측에 고정접촉자(9a-9d)에 접촉하여 상기 기중 차단기가 접속되는 회로를 전기적으로 통전시키는 투입 위치와 고정접촉자(9a-9d)로부터 분리됨으로써 상기 회로를 전기적으로 차단하는 차단 위치로 이동 가능하고 R, S, T 상 및 중성 상의 대응 고정접촉자(9a-9d)를 대향하게 R, S, T 상 및 중성 상용의 다수의 가동접촉자(8a-8d)가 마련된다.

R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)에 접속되어 R, S, T, N 상 고정접촉자(9a-9d)와 R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)의 접촉압력을 증가시키도록 R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)에 탄성력을 부과하는 접압 스프링이 본 발명의 기중 차단기에 포함되어 마련되나 도 9에서는 도시되지 않았고 도 10 및 도 11의 부호 12를 참조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기중 차단기에 포함되는 것으로서, R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d)를 투입 위치로 구동하기 위한 구동 에너지를 제공하는 투입 스프링이 마련되며 도 9에서는 보이지 않고, 도 10 및 도 11의 부호 13을 참조할 수 있다.

도 9에 있어서 최 좌측 즉, 본 발명에 따른 기중 차단기에 포함되는 구성요소로서 기중 차단기의 전면 측에 부호 6으로서 지시된 부분은 상기 투입 스프링과 R, S, T, N 상 가동 접촉자(8a-8d) 사이에서 상기 투입 스프링으로부터의 투입 구동력을 R, S, T, N 상 가동 접촉자(8a-8d) 측으로 전달하는 개폐기구이다.

도 9에 있어서 부호 4와 부호 7a 내지 7d는 개폐기구(6)과 R, S, T, N 상 가동 접촉자(8a-8d) 사이에 설치되어 개폐기구(6)로부터의 개폐구동력을 R, S, T, N 상 가동 접촉자(8a-8d) 에 전달하기 위한 개폐 축 장치로서, 상기 투입 동작시 상기 접압 스프링의 탄성력에 대항하여 개폐기구(6)에 작용하는 상기 투입 스프링의 하중을 감소시키기 위해서, R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d) 중 N상 가동접촉자(8d)와 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 T상의 가동접촉자(8c)를 제외한 적어도 하나, 예를 들어 R상 가동접촉자(8a)를 대응되는 고정접촉자(9d, 9a) 쪽으로 그 이외 가동접촉자(8b, 8c)보다 돌출하게 지지한다.

즉, 도 9에 있어서 R상 가동접촉자(8a)와 N상 가동접촉자(8d)는 전방 단 부 면이 나머지 S상 가동접촉자(8b)와 T상 가동접촉자(8c)보다 대응되는 고정접촉자(9d, 9a) 쪽으로 돌출하여 가상 기준선(A)에 일치하게 위치한다.

상기에서 개폐 기구와 접속된 T상의 가동접촉자(8c)를 제외하는 이유는 T상의 가동접촉자(8c)를 돌출하게 구성했다고 가정했을 때, 그에 상응하게 상기 개폐축 장치가 구성되어야 함은 물론이거니와 개폐 기구(6)의 부품들 즉 예컨대 다수의 링크기구들의 상대적 길이 및 위치 등이 상응하게 변경 설계되어야 하므로 본 발명의 기중 차단기를 제작하는 제작비용의 상승을 유발하여 바람직하지 않다.

상기 개폐 축 장치는 하나의 개폐 축(4)과, 개폐 축(4)에 고정설치되는 R, S, T 및 N상의 가동부 레버(7a-7d)로서 구성된다.

R상 가동접촉자(8a)와 N상 가동접촉자(8d)의 전방 단 부 면이 나머지 S상 가동접촉자(8b)와 T상 가동접촉자(8c)보다 대응되는 고정접촉자(9d, 9a) 쪽으로 돌출하여 가상 기준선(A)에 일치하게 위치하는 것은, 도 8에 도시된 실시 예와 같이 개폐 축(4)에 고정설치되는 R, S, T 및 N상의 가동부 레버(7a-7d) 중 N상의 가동부 레버(7d)와 나머지 R, S, T 상의 가동부 레버 중 개폐기구(6)와 접속되는 가동부 레버(7c)를 제외한 적어도 하나의 가동부 레버 예컨대 R상 가동부 레버(7a)를 나머지 가동부 레버(7b, 7c)보다 대응되는 고정접촉자(9a, 9d) 쪽으로 더욱 회전하여 개폐 축(4) 상에 고정함으로써 이루어질 수 있다. 여기서 가동부 레버의 개폐 축 상의 고정은 예컨대 용접에 의해 이루어질 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 트립 동작 상태를 보여주는 동작 상태 도로서, 상기와 같은 본 발명의 특징적 구성 즉, R, S, T, N 상 가동접촉자(8a-8d) 중 N상 가동접촉자(8d)와 나머지 3상 중 개폐 기구(6)와 접속된 T상의 가동접촉자(8c)를 제외한 적어도 하나, 예를 들어 R상 가동접촉자(8a)를 대응되는 고정접촉자(9d, 9a) 쪽으로 그 이외 가동접촉자(8b, 8c)보다 돌출하게 지지하는 구성의 특징을 본 발명에 따른 기중 차단기의 요부 구성의 측면도로서 명확하게 보여주고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 특징적 구성상 차단 위치에서 R상 가동접촉자(8a)가 S상 가동접촉자(8b)보다 고정접촉자 쪽으로 더욱 돌출하게 구성된다.

도 8에 도시된 바와 같은 차단 상태에서 투입 스프링(13)이 축세되었다고 가정하면, 투입 스프링(13)의 방세 탄성 에너지를 투입을 위한 구동력으로서 개폐기구(6)가 개폐 축(4)에 전달하면, 개폐 축(4)가 시계 방향으로 회전한다. 그에 따라 개폐 축(4)에 일단 부가 접속된 연결 링크(10)이 도면상 좌측으로 전진하고 따라서 연결 링크(10)의 타단 부에 접속된 R상 가동접촉자(8a)가 R상 고정접촉자(9a)에 접촉하여 회로의 투입이 이루어진다.

도 11은 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 투입 동작 상태를 보여주는 동작 상태 도이고 원내는 연결 링크의 가동부 레버와의 접속점과 가동접촉자와의 접속점을 연결하는 연장선이 개폐 축의 중심으로부터 떨어진 거리로 이루어지는 모멘트 암(moment arm)에 대해서, R상의 모멘트 암이 S상의 모멘트 암보다 짧은 것을 보여주는 부분 확대 도이다.

도 11을 참조하여 본 발명에 따른 기중 차단기의 구성상의 특징과 이로 인한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 가동접촉자{도 11에서는 R상 가동접촉자(8a)}와 고정접촉자{도 11에서는 R상 고정접촉자(9a)}가 접촉한 투입 상태(통전 상태)에서, 접압 스프링(12)에 의한 탄성력은 R상 가동접촉자(8a)와 R상 고정접촉자(9a)의 접촉을 유지하는 압력으로 R상 가동접촉자(8a)측으로도 작용하지만, 후방의 개폐기구(6) 쪽으로도 전달된다. 즉, 접압 스프링(12)에 의한 탄성력 중 후자의 방향으로 작용하는 힘은 연결 링크(10)와 R상 가동부 레버(7a)를 경유하여, 개폐 축(4)을 회전시키려는 모멘트의 하중(토크)로 작용한다. 여기서, 개폐 축(4)을 회전시키려는 모멘트의 하중(토크)는 연결 링크(10)의 R상 가동부 레버(7a)와의 접속점(10b, 여기서 원 부분의 선이 실선과 점선인 것은 실선은 R상의 연결 링크를 표시하고 점선은 S상의 연결 링크를 표시하기 때문임)과 R상 가동접촉자(8a)와의 접속점(10a)을 연결하는 연장선(2개의 연결하는 일점 쇄선 중 상방의 것)이 개폐 축(4)의 중심으로부터 떨어진 거리 즉, R상 모멘트 암(moment arm)의 길이(d1)에 비례하게 결정된다.

이에 대해서, S상의 가동부 레버(7b)에 따른 모멘트의 크기는 연결 링크(10)의 S상 가동부 레버(7b)와의 접속점(부호 10b보다 아래에 있는 점선 원 부분)과 S상 가동접촉자(부호 8a 아래 점선 부분)와의 접속점(부호 10a부분과 거의 일치하는 점선 원 부분)을 연결하는 연장선(2개의 연결하는 일점 쇄선 중 하방의 것)이 개폐 축(4)의 중심으로부터 떨어진 거리, 즉 S상 모멘트 암의 길이(d2)에 비례하게 결정된다.

따라서, 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이 S상 모멘트 암의 길이(d2)가 R상 모멘트 암의 길이(d1)보다 길며, 예컨대 S상 모멘트 암의 길이(d2)가 10이라면 R상 모멘트 암의 길이(d1)는 6정도이다. 따라서 S상의 가동부 레버(7b)에 의해 개폐 축(4)에 전달되는 접압 스프링(12)에 의한 모멘트의 하중(토크)는 R상의 가동부 레버(7a)에 의해 개폐 축(4)에 전달되는 접압 스프링(12)에 의한 모멘트의 하중(토크)보다 상기 모멘트 암의 길이에 비례하여 크게 되며, 이것은 본 발명에 따라서 R상의 가동부 레버(7a)에 의해 개폐 축(4)에 전달되는 접압 스프링(12)에 의한 모멘트의 하중(토크)이 여타 상의 가동부 레버에 의해 전달되는 모멘트의 하중보다 작게 감소된 것임을 의미한다.

본 발명에 따라서, 연결 링크(10)의 R,S,T, N상 가동부 레버(7a-7d)와의 접속점과 연결 링크(10)의 R,S,T, N상 가동접촉자(8a-8d)와의 접속점을 연결하는 연장선이 개폐 축(4)의 중심으로부터 떨어진 거리로 이루어지는 모멘트 암(moment arm)에 대해서, N 상의 모멘트 암과 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상을 제외한 적어도 하나의 상의 모멘트 암이 그 이외 상의 모멘트 암보다 짧은 구성상 특징을 가진다. 이와 같은 본 발명의 구성상 특징에 따라서 개폐 축(4)이 받는 접압 스프링(12)에 의한 모멘트는 모든 R,S,T, N상 가동부 레버(7a-7d)가 개폐 축(4)에 동일한 각도로 고정된 것에 비해서 실험결과 20%의 감소됨을 확인할 수 있었다. 이것 은 개폐기구(6)에 전달되는 하중이 20% 감소됨을 의미하고, 따라서 투입 스프링(13)도 20% 정도 탄성력이 적은 것을 사용하여 기중 차단기를 제작할 수 있다는 것을 의미하기도 한다. 또, 더 나아가 개폐기구(6)의 수명이 연장되고 기중 차단기의 수명도 연장되는 효과를 얻을 수 있다.

도 12는 대용량 통전 전류 성능을 가지는 기중 차단기에 있어서 본 발명이 적용될 수 있음을 보여주는 개폐 축과 가동부 레버, 개폐기구 및 상 별 절연 부 등 기중 차단기의 전체적 내부 구조를 보여주는 사시 도이며, 도 13은 대용량 통전 전류 성능을 가지는 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 보여주는 사시 도이다.

즉, 도 12 및 도 13에 도시된 기중 차단기는 큰 정격전류를 통전하기 위해서 상마다 한 쌍씩 전류 분로를 형성한 구성상의 특징으로 가지는 바, 이러한 대용량 기중 차단기에서는 본 발명에 따른 구성은 더욱 접압 스프링에 의한 개폐기구의 하중을 감소시킬 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

도 12에 있어서, 제 1 내지 제 9 절연 격벽 몰드 부재(3a-3i)의 인접한 쌍에 의해 이루어진 공간 내에 R상 내지 N상의 가동접촉자가 설치된다. 즉, 제 1 과 제 2 절연 격벽 몰드 부재(3a 및 3b) 사이 및 제 2 와 제 3 절연 격벽 몰드 부재(3b 및 3c) 사이에 R상 가동접촉자가 각각 하나씩 설치되고, 제 3 과 제 4 절연 격벽 몰드 부재(3c 및 3d) 사이 및 제 4 와 제 5 절연 격벽 몰드 부재(3d 및 3e) 사이에 S상 가동접촉자가 각각 하나씩 설치되며, 제 5 과 제 6 절연 격벽 몰드 부재(3e 및 3f) 사이 및 제 6 와 제 7 절연 격벽 몰드 부재(3f 및 3g) 사이에 T상 가동접촉자 가 각각 하나씩 설치되며, 제 7 과 제 8 절연 격벽 몰드 부재(3g 및 3h) 사이 및 제 8 와 제 9 절연 격벽 몰드 부재(3h 및 3i) 사이에 N상 가동접촉자가 각각 하나씩 설치되는 것이다.

상기 제 1 내지 제 9 절연 격벽 몰드 부재(3a-3i)의 전방에 인접하게 개폐 축(4)이 제 1 내지 제 9 절연 격벽 몰드 부재(3a-3i)의 전폭을 대응하게 설치되고, 양단부가 제 1 및 제 2 축 지지 브래킷(5a, 5b)에 의해 지지된다.

개폐 축(4)에는 상 별 가동접촉자 측과 접속되어 개폐 축(4)의 개폐 구동력을 전달하는 R-N상 가동부 레버(7a1, 7a2, 7b1, 7b2, 7c1, 7c2, 7d1, 7d2, 이들중 일부는 도 12에서 보이지 않으나 도13을 참조할 수 있음)가 고정 설치된다. 여기서, 실시 예상 상기 고정 방법은 용접이다.

도 12에 있어서 개폐기구(6)은 도 13에 도시된 N상 가동부 레버(7d1)에 접속되게 설치되며, 부호 11은 개폐 축(4)의 수평도 변화를 보상하기 위한 보상 스프링이 접속되는 보상기구이며 개폐 동작과는 무관하다.

도 13에 있어서 부호 11a는 보상기구(11)와의 접속 레버이고, 부호 6a는 개폐기구(6)과의 접속 레버이다.

도 12 및 도 13에 도시한 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서, 2개의 R상 가동부 레버(7a1, 7a2), 2개의 S상 가동부 레버(7b1, 7b2), 2개의 N상 가동부 레버(7d1,7d2)중 개폐기구(6)와 연결된 가동부 레버(7d1)를 제외한 N상 가동부 레버(7d2)의 개폐 축(4) 상 고정각도를 다른 T상 가동부 레버(7c1, 7c2)와 개폐기구(6)와 연결된 N상 가동부 레버(7d1)보다 고정접촉자 쪽으로 더욱 회전하여 고정 한다면 더욱 접압 스프링에 의한 개폐기구(6)의 하중을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 가동부 레버, 개폐기구 및 상 별 절연 부 등 기중 차단기의 전체적 내부구조를 보여주는 사시 도이고,

도 2는 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 상대적 위치를 보여주는 평면도이며,

도 3은 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 보여주는 사시 도이며,

도 4는 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 보여주는 측면 도이며,

도 5는 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 투입 스프링이 축세되고 가동접촉자는 분리된 차단 상태의 동작 상태를 보여주는 동작 상태 도이며,

도 6은 종래기술에 따른 기중 차단기가 투입된 상태를 보여주는 동작 상태 도이고,

도 7은 종래기술에 따른 기중 차단기에 있어서 투입 스프링이 방세된 상태이고 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리된 차단 상태를 보여주는 동작 상태 도이며,

도 8은 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 R상의 가동부 레버가 S상의 가동부 레버보다 고정접촉자 쪽으로 더욱 회전하여 개폐 축에 고정된 구성적 특징을 보여주는 측면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 상대적 위치를 보여주는 평면도이며,

도 10은 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 트립 동작 상태를 보여주는 동작 상태 도이고,

도 11은 본 발명에 따른 기중 차단기에 있어서 개폐기구, 개폐 축, 상 별 가동부 레버, 상 별 가동접촉자와 고정접촉자의 투입 동작 상태를 보여주는 동작 상태 도이고 원내는 연결 링크의 가동부 레버와의 접속점과 가동접촉자와의 접속점을 연결하는 연장선이 개폐 축의 중심으로부터 떨어진 거리로 이루어지는 모멘트 암(moment arm)에 대해서, R상의 모멘트 암이 S상의 모멘트 암보다 짧은 것을 보여주는 부분 확대 도이다.

도 12는 대용량 통전 전류 성능을 가지는 기중 차단기에 있어서 본 발명이 적용될 수 있음을 보여주는 개폐 축과 가동부 레버, 개폐기구 및 상 별 절연 부 등 기중 차단기의 전체적 내부 구조를 보여주는 사시 도이며,

도 13은 대용량 통전 전류 성능을 가지는 기중 차단기에 있어서 개폐 축과 상 별 가동부 레버들의 설치관계를 보여주는 사시 도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 기중 차단기 2: 후방 절연 몰드(mold) 부재

3a-3e: 제 1 내지 제 5 절연 격벽 몰드 부재

4: 개폐 축(주축)

5a: 제 1 축 지지 브래킷(bracket) 5b: 제 2 축 지지 브래킷

6: 개폐기구 6a: 개폐기구 측 연결 레버

7a-7d: R, S, T, N 상 가동부 레버

8: 가동접촉자 8a-8d: R, S, T, N 상 가동접촉자

9a-9d: R, S, T, N 상 고정접촉자

10: 연결 링크 10a, 10b: 접속점

11: 보상기구 12: 접압 스프링

13: 투입 스프링 A: 가상 기준선

d1: R상 모멘트 암(moment arm)의 길이

d2: S상 모멘트 암의 길이

Claims (4)

1. 기중 차단기에 있어서,

   R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 대응하게 마련되는 고정접촉자;

   상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 기중 차단기가 접속되는 회로를 전기적으로 통전시키는 투입 위치와 상기 고정접촉자로부터 분리됨으로써 상기 회로를 전기적으로 차단하는 차단 위치로 이동 가능하고 R, S, T 상 및 중성 상의 상기 고정접촉자를 대향하게 마련되는 R, S, T 상 및 중성 상용의 다수의 가동접촉자;

   상기 가동접촉자에 접속되어 상기 고정접촉자와 상기 가동접촉자의 접촉압력을 증가시키도록 상기 가동접촉자에 탄성력을 부과하는 접압 스프링;

   상기 가동접촉자를 투입 위치로 구동하기 위한 구동 에너지를 제공하는 투입 스프링;

   상기 투입 스프링과 상기 가동 접촉자 사이에서 상기 투입 스프링으로부터의 투입 구동력을 상기 가동 접촉자 측으로 전달하는 개폐기구; 및

   상기 개폐기구와 상기 가동 접촉자 사이에 설치되어 상기 개폐기구로부터의 개폐구동력을 상기 가동 접촉자에 전달하기 위한 것으로서, 상기 투입 동작시 상기 접압 스프링의 탄성력에 대항하여 상기 개폐기구에 작용하는 상기 투입 스프링의 하중을 감소시키기 위해서, 상기 차단 위치에서 상기 가동접촉자 중 중성 상용의 가동접촉자와 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상의 가동접촉자를 제외한 적어도 하나의 상의 가동접촉자를 대응되는 상기 고정접촉자 쪽으로 그 이외 가동접촉자보 다 돌출하게 지지하는 개폐 축 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개폐 축 장치는,

   하나의 개폐 축;

   상기 개폐 축에 고정설치되는 R, S, T 및 N상의 가동부 레버, 여기서 N상의 가동부 레버와 나머지 R, S, T 상의 가동부 레버 중 상기 개폐기구와 접속되는 가동부 레버를 제외한 적어도 하나의 가동부 레버는 나머지 가동부 레버보다 대응되는 상기 고정접촉자 쪽으로 더욱 회전하여 상기 개폐 축 상에 고정되는 가동부 레버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.
3. 기중 차단기에 있어서,

   R, S, T 상 및 중성상인 N상의 회로에 대응하게 마련되는 고정접촉자;

   상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 기중 차단기가 접속되는 회로를 전기적으로 통전시키는 투입 위치와 상기 고정접촉자로부터 분리됨으로써 상기 회로를 전기적으로 차단하는 차단 위치로 이동 가능하고 R, S, T 상 및 N 상의 상기 고정접촉자을 대향하게 마련되는 R, S, T 상 및 N 상용의 다수의 가동접촉자;

   상기 가동접촉자에 접속되어, 상기 고정접촉자와 상기 가동접촉자의 접촉압력을 증가시키도록 상기 각각의 가동접촉자에 탄성력을 부과하도록 마련되는 접압 스프링;

   상기 가동접촉자를 투입 위치로 구동하기 위한 구동 에너지를 제공하는 투입 스프링;

   상기 투입 스프링과 상기 가동 접촉자 사이에서 상기 투입 스프링으로부터의 투입 구동력을 상기 가동 접촉자 측으로 전달하는 개폐기구;

   R, S, T 및 N 상 별로 마련되어 상기 가동접촉자에 투입 위치와 차단 위치로의 이동을 위한 구동력을 전달하도록 구동 접속되는 R, S, T 및 N 상의 가동부 레버, 여기서 상기 투입 위치에서 상기 접압 스프링에 의해 부과되는 탄성력에 대항하여 상기 개폐기구에 작용하는 상기 투입 스프링의 하중을 감소시키기 위해서,, 상기 가동접촉자 중 중성 상용의 가동접촉자와 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상을 제외한 적어도 하나의 상용의 가동접촉자에 구동 접속되는 가동부 레버는 상기 고정접촉자 쪽으로 이들 이외 상의 가동부 레버보다 더욱 회전하여 설치되는 상기 R, S, T 및 N 상의 가동부 레버; 및

   상기 가동부 레버들이 고정되고 상기 가동부 레버들에 상기 가동접촉자를 개폐하기 위한 개폐 구동력을 제공하는 개폐 축을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가동부 레버와 상기 가동접촉자 사이에 접속되어 상기 가동부 레버와의 접속점과 상기 가동접촉자와의 접속점을 가지며 상기 가동부 레버로부터의 개폐 구 동력을 상기 가동접촉자에 전달하는 연결 링크를 추가로 포함하고,

   상기 연결 링크의 상기 가동부 레버와의 접속점과 상기 가동접촉자와의 접속점을 연결하는 연장선이 상기 개폐 축의 중심으로부터 떨어진 거리로 이루어지는 모멘트 암(moment arm)에 대해서, 중성 상의 모멘트 암과 나머지 3상 중 개폐 기구와 접속된 상을 제외한 적어도 하나의 상의 모멘트 암이 그 이외 상의 모멘트 암보다 짧은 것을 특징으로 하는 기중 차단기.

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