KR20130000058U - 속입장치를 가진 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 속입장치를 가지는 소형 회로 차단기에 관한 것이다. 본 고안은 핸들축부와 동축으로 접속되는 속입장치에서 가동접촉자의 개로위치 또는 폐로위치로의 이동을 가속하도록 핸들링크를 가압하는 접촉면의 길이를 비접촉면의 길이에 비해 짧게 형성함으로써, 투입시 핸들링크의 이동을 가속하여 핸들 링크와 샤프트를 통해 연결되는 가동접촉자의 회동 속도를 가속하고 이를 통해 회로 차단기의 투입 속도를 가속하여 아크에 의한 접점과 주변기기의 손상을 최소화할 수 있다.

Description

속입장치를 가진 회로 차단기{CIRCUIT BREAKER WITH QUCIK MAKING MECHANISM}

본 고안은 회로 차단기에 관한 것으로, 특히 소형 회로 차단기에서 투입(폐로) 및 차단(개로) 동작 속도를 가속시킬 수 있는 속입장치를 가진 소형 회로 차단기에 관한 것이다.

소형 회로 차단기는 배선용 차단기로 불리는 회로 차단기 중에서 단상 상용 교류전력인 가정용 전력을 수동으로 공급 또는 차단하거나, 이상 전류 통전시 이를 감지하여 자동적으로 회로를 차단(이하, 트립)함으로써 수용가의 부하기기와 전력회로를 보호하는 기능을 가진 회로 차단기이다.

소형 회로 차단기는 통상 공장이나 건물의 수배전용으로서 3상 교류전력의 개폐 및 이상전류 차단기능을 갖는 산업용 배선용 차단기와 구별되며, 외함 내에 개폐기구, 트립기구 및 소호기구 등이 수납되어 이루어져 있으며, 조작자가 수동으로 투입과 차단을 진행하도록 구성되어 있다.

그러나 종래의 소형 회로 차단기는, 조작자가 수동으로 투입과 차단을 진행하기 때문에 투입속도와 차단속도의 향상을 기대하기 어렵고, 자동 트립 동작시에도 트립 속도의 향상을 기대하기 어렵다. 따라서 종래의 소형 회로 차단기는 회로의 투입 또는 차단, 회로 차단기의 감지에 따른 트립 동작시 가동접촉자나 고정접촉자의 접점, 또는 그 주변기기가 투입이나 차단 또는 트립 동작시 발생하는 아크(arc)의 영향으로 손상되면서 소형 회로 차단기의 회로 개폐 및 트립 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은, 통전 상태에서 투입, 차단 또는 트립 동작시 가동접촉자와 고정접촉자간 접촉 및 분리속도를 가속화함으로써 아크에 의한 손상을 최소화할 수 있는 속입장치를 가진 회로 차단기를 제공하는 것이다.

본 고안의 목적을 달성하기 위해, 수동조작수단을 제공하는 핸들; 상기 핸들을 회전가능하게 지지하는 핸들축부; 상기 핸들에 접속되어 상기 핸들의 회전동력을 전달하는 핸들링크; 전력회로의 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되는 고정접촉자; 상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 전력회로를 폐로(close circuit)상태로 만드는 폐로위치 또는 상기 고정접촉자로부터 분리되어 상기 전력회로를 개로(open circuit)상태로 만드는 개로위치로 회동가능한 가동접촉자; 상기 핸들링크에 접속되어 지지축을 중심으로 회동가능하고 상기 가동접촉자를 지지하며 상기 가동접촉자와 함께 회전가능한 샤프트(shaft); 및 상기 핸들링크를 가압하도록 접촉면이 구비되는 제1 안내구부와, 상기 접촉면에서 연장되고 상기 핸들링크와 이격되도록 비접촉면이 구비되는 제2 안내구부를 구비하여 상기 핸들축부와 동축으로 결합되는 레버(LEVER);를 포함하고, 상기 레버는, 상기 접촉면의 길이가 비접촉면의 길이보다 짧게 형성되는 속입장치를 가지는 소형 회로 차단기가 제공된다.

여기서, 상기 접촉면의 길이는 비접촉면의 길이 대비 50% 미만으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

본 고안에 따른 회로 차단기는, 핸들축부와 동축으로 접속되는 속입장치에서 가동접촉자의 개로위치 또는 폐로위치로의 이동을 가속하도록 핸들링크를 가압하는 접촉면의 길이를 비접촉면의 길이에 비해 짧게 형성함으로써, 투입시 핸들링크의 이동을 가속하여 핸들 링크와 샤프트를 통해 연결되는 가동접촉자의 회동 속도를 가속하고 이를 통해 회로 차단기의 투입 속도를 가속하여 아크에 의한 접점과 주변기기의 손상을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 고안의 속입장치를 가진 회로 차단기의 일례를 전면에서 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 회로 차단기의 요부를 후면에서 보인 종단면도,
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 속입장치에서 속입레버(trans lever)의 사시도 및 정면도,
도 5 내지 도 7은 도 1에 따른 회로 차단기에서 오프(트립) 위치와 중도 위치 및 온(투입) 위치를 각각 보인 동작 상태도로서, 전체도는 정면에서, 상세도는 후면에서 각각 보인 것이다.

이하, 본 고안에 의한 속입장치를 가진 회로 차단기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 속입장치를 가진 회로 차단기의 일례를 전면에서 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 회로 차단기의 요부를 후면에서 보인 종단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 소형 회로 차단기(이하, 회로 차단기로 약칭함)는, 가장 상부에 위치하며 회로의 개폐 구동력을 제공하는 개폐기구(switching mechanism)와, 중간부에 위치하여 회로상의 단락전류 또는 과전류와 같은 이상전류를 검출하여 개폐기구를 트립 위치로 동작하도록 트리거(trigger)하는 트립기구(trip mechanism)와, 가동접촉자(5) 및 고정접촉자(10)와, 하부에 위치하여 가동접촉자(5) 및 고정접촉자(10)의 개폐시 발생하는 아크를 소호(arc extinguishing)하는 소호기구를 포함한다.

여기서 고정접촉자(10)는 전력회로의 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되도록 설치되고, 가동접촉자(5)는 고정접촉자(10)에 접촉하여 상기 전력회로를 폐로(closed circuit)상태로 만드는 폐로(ON)위치 또는 고정접촉자(10)로부터 분리되어 상기 전력회로를 개로(open circuit)상태로 만드는 개로(OFF 또는 trip)위치로 회동가능하게 설치된다. 고정접촉자(10)는 외부의 전력회로의 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속을 위한 단자부(11)를 갖는다.

개폐기구는 핸들(1)과, 핸들링크(2)와, 샤프트(3)와, 지지축(4)과, 래치(latch)(6)와, 트립 바(trip bar)(7)를 포함한다.

핸들(1)은 사용자에게 회로개폐를 위한 수동조작수단을 제공한다. 핸들(1)은 상부에 위하며 사용자가 손으로 파지하도록 상방으로 돌출하게 형성되는 파지부(1a)와, 파지부(1a)의 하부에서 핸들(1)의 회전축을 제공하는 핸들축부(1b)와, 동력전달 돌부(1c)와, 핸들링크 연결부(1d)를 포함한다. 동력전달 돌부(1c)는 핸들축부(1b)에서 파지부(1a)의 반대측 외주면상에 외측으로 연장되고, 핸들링크 연결부(1d)는 동력전달 돌부(1c)로부터 미리 결정된 각도만큼 회전한 핸들축부(1b)의 외주면상에 외측으로 연장된다.

핸들링크(2)는 "U"자형의 핀(pin)으로 구성될 수 있고, 도 1에서와 같이 핸들(1)에 접속되는 상단부인 일단부(2a)와 샤프트(shaft)(3)에 접속되는 하단부인 타단부(2b)를 가진다. 그리고, 핸들링크(2)는 핸들(1)로부터의 구동력을 샤프트(3)에 전달하거나 트립동작시 트립스프링(trip spring)(미도시)에 축세된 탄성에너지가 샤프트(3)에 전달되어 회로를 개방하는 방향(도 1에서 시계방향)으로 회전하는 샤프트(3)의 회동력을 핸들(1)에 전달한다.

샤프트(3)는 대략 "L"자 형상으로 형성된다. "L"자 형상의 샤프트(3)의 일단부는 핸들링크(2)의 타단부(2b)에 접속되어 "L"자 형상의 샤프트(3)의 중앙 절곡부에 설치된 지지축(4)을 중심으로 회동가능하게 구비된다. 그리고, "L"자 형상의 샤프트(3)의 타단부는 가동접촉자(5)를 지지하며 가동접촉자(5)와 함께 같은 방향으로 회전가능하게 구비된다. 따라서 샤프트(3)는 핸들링크(2)가 전달하는 핸들(1)로부터의 사용자의 수동력을 받아 회전함에 따라 지지하는 가동접촉자(5)를 상기 폐로위치 또는 상기 개로위치로 회전시키거나, 트립동작시 트립스프링으로부터 방세되는 탄성에너지를 받아서 회전함으로써 가동접촉자(5)를 개로위치로 자동적으로 회전구동하게 한다.

지지축(4)은 샤프트(3)를 회전가능하도록 지지하는 샤프트(3)의 회전축을 제공한다. 지지축(4)은 바람직하게 금속 핀(pin)으로 구성될 수 있으며, 지지축(4)의 양 단부는 회로 차단기의 외함의 측벽에 마련되는 지지홈부 또는 지지구부(미도시)에 의해서 지지될 수 있다.

래치(6)는 샤프트(3)의 회동을 허용함으로써 트립스프링의 탄성에너지 방세를 허용하는 위치와 샤프트(3)를 구속하는 것으로, 트립스프링이 탄성에너지를 축세한 상태로 구속하는 위치를 갖는다. 래치(6)는 상부에 위치하는 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비되며, 래치(6)는 트립 바(7)에 의해서 하단부가 걸려 구속되거나 트립 바(7)의 회전에 의해서 구속으로부터 해방되어 상기 회전축을 중심으로 회전가능하게 구비된다.

트립 바(7)는 회전축에 의해 회전가능하게 지지된다. 그리고 래치(6)의 좌측 하단부를 구속할 수 있는 턱부를 일측(우측)에 갖는다. 트립 바(7)의 좌측 하부는 트립기구의 플런저(plunger)(9)를 마주보게 상기 회전축에 지지되는 중앙부분으로부터 좌측 하방으로 연장한다. 따라서, 트립 바(7)는 트립기구(8)가 자화(magnetizing)되었을 때 플런저(9)의 좌측단부의 가압(pressing)에 의해 상기 회전축을 중심으로 회전(도 1에서 시계방향으로 회전)한다.

트립기구는 트립코일(trip coil)(8)과 플런저(plunger)(9)를 포함한다.

트립코일(trip coil)(8)은 통상 고정접촉자(10)를 통해 전력회로에 전기적으로 접속되며 전력회로를 통해 통전하는 전류량에 비례하여 자기력을 발생시키는 코일로 이루어진다.

플런저(9)는 트립코일(8)의 내부에서 상기 자기력에 의해 수평이동하도록 구동된다. 예컨대 정격전류의 수 십배에 상당하는 단락전류가 전력회로에 통전하는 경우 트립코일(8)은 이에 비례하는 강력한 자기력을 발생시키며 그에 따라 해당 자기력에 의해 플런저(9)는 도 1의 위치로부터 좌측으로 수평이동하고 플런저(9)의 좌측 단부가 좌측으로 전진하여 트립 바(7)의 좌측 하부를 가압하여 트립 바(7)를 회동시킨다.

소호기구(EM)는 통상적으로 잘 알려져 있는 바와 같이 강자성체로 만들어지고 개략 "U"자형으로서 적층되는 복수의 소호 그리드(grid)와, 소호 그리드들을 양 측에서 일정간격으로 적층되게 지지하는 한 쌍의 지지판으로 이루어질 수 있다.

본 고안의 따른 소형 회로 차단기는 속입장치를 이루는 속입레버(12)를 더 포함한다. 도 3 및 도 4는 도 2에 따른 속입장치에서 속입레버(trans lever)의 사시도 및 정면도이다.

속입레버(12)는 핸들축부(1b)와 동축(同軸)으로 결합되도록 핸들축공부(121)가 상반부에 형성되고, 핸들링크(2)와 결합되도록 하반부에 안내구부(122)가 형성된다.

안내구부(122)는 길이방향을 따라 연속으로 형성되는 제1 안내구부(122a)와 제2 안내구부(122b)로 이루어진다. 제1 안내구부(122a)와 제2 안내구부(122b)는 폭방향으로 소정의 간격을 두고 서로 평행한 가상의 두 중심선(a, b)을 가지도록 형성된다. 그리고 제1 안내구부(122a)에는 핸들링크(2)를 가압할 수 있도록 접촉면(123)이 형성되는 반면 제2 안내구부(122b)에는 상기 핸들링크(2)와 이격되도록 비접촉면(124)이 형성된다.

상기 접촉면(123)과 비접촉면(124) 사이에는 걸림면(125)이 단차지게 형성된다. 이 걸림면(125)으로 인해 제1 안내구부(122a)와 제2 안내구부(122b)는 서로 일직선상이 형성되지 않고 접촉면(123)의 중심선(a)이 비접촉면(124)의 중심선(b)과 폭방향으로 소정의 간격만큼 이격되어 평행하게 어긋나도록 형성된다.

그리고 제2 안내구부(122b)의 하단에는 회로 차단기가 투입 위치일 때 핸들링크(2)의 타단부(2b)에 접촉하여 트립 위치 또는 차단 위치로 이동하는 핸들링크의 타단부(2b)가 상승 이동하는 것을 안내하도록 경사부재(126)가 형성되고, 상기 경사부재(126)이 연장되는 면, 즉 상기 걸림면(125)이 대향되는 면은 소정의 각도로 경사진 경사면(127)이 형성된다.

여기서, 상기 제1 안내구부(122a)와 제2 안내구부(122b)의 길이차, 정확하게는 접촉면(123)의 길이(L1)와 비접촉면(124)의 길이(L2) 차이에 따라 차단기의 투입속도가 가변될 수 있다. 예를 들어 접촉면(123)의 길이(L1)가 비접촉면(124)의 길이(L2)보다 긴 경우에는 접촉면(123)이 핸들링크(2)를 가압하는 시간이 길어져 투입속도가 늦어지게 되는 반면 접촉면(123)의 길이(L1)가 비접촉면(124)의 길이(L2)보다 짧은 경우에는 접촉면(123)이 핸들링크(2)를 가압하는 시간이 짧아져 투입속도가 빨라질 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 제1 안내구부(122a)의 길이가 제2 안내구부(122b)의 길이보다 짧게, 더 정확하게는 접촉면(123)의 길이(L1)가 비접촉면(124)의 길이(L2)보다 짧게 형성하는 경우에는 투입속도를 높여 차단 및 개폐시 발생되는 아크를 줄일 수 있다. 특히 접촉면(123)의 길이가 비접촉면(124)의 길이보다 대략 50% 이하가 되도록 형성되는 경우에는 투입속도가 접촉면(123)과 비접촉면(124)의 차이와 비례적으로 빨라지게 되므로 그만큼 아크가 현저하게 줄어들 수 있다.

도면중 미설명 부호인 127은 회동력 접수돌부이다.

상기와 같은 본 고안에 의한 회로 차단기의 속입 동작을 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 5의 상태에서 사용자가 핸들(1)을 파지하고 오프(트립) 위치에서 온(투입) 방향을 향해 대략 1/2 정도를 회전시키면, 도 6에서와 같이 핸들축부(1b)의 해당 각도회전에 따라 핸들링크 연결부(1d)도 해당 각도만큼 회전한다. 그러면 핸들링크 연결부(1d)의 해당 각도만큼 핸들링크(2)의 일단부(2a)도 시계방향으로 회전을 하게 된다. 그러면 "U"자형인 핸들링크(2)의 타단부(2b)는 일단부와 반대방향으로 해당 각도만큼 회전하여 제1 안내구부의 접촉면에 접촉된 상태에서 하강을 하고 제1 안내구부(122a)의 하단부인 걸림면(125)에 접촉하게 된다. 그러면, 핸들링크(2)의 타단부(2b)가 하강 이동함에 따라 "L"자형 샤프트(3)가 반시계방향으로 회전을 하고 이에 따라 샤프트(3)의 하단부에 연결된 가동접촉자(5)가 고정접촉자(10)를 향해 해당 각도만큼 회전을 하게 된다.

다음, 도 6과 같은 중간위치에서 사용자가 핸들(1)을 온 방향으로 더욱 회전시키면, 도 7에서와 같이 핸들링크(2)의 하단부(2b)는 속입레버(12)의 제1 안내구부(122a)의 하단부인 걸림면(125)에서 벗어나 자유 상태로 더욱 하강하여 제2 안내구부(122b)로 이동하게 된다. 그러면 가동접촉자(5)가 샤프트(3)와 함께 고정접촉자(10) 방향으로 더 회전하여 접촉하게 됨으로써 회로 차단기는 온(투입) 상태가 된다.

여기서, 핸들링크(2)는 타단부(2b)가 걸림면(125)에서 벗어나 제2 안내구부(122b)로 이동하게 되면 핸들링크(2)의 타단부(2b)는 접촉면(125)에서 완전히 벗어나 자유 상태가 되므로 더욱 빠르게 이동하게 된다.

이에 따라, 본 실시예와 같이 제1 안내구부(122a)의 접촉면(123) 길이(L1)가 짧아지면 핸들링크(2)는 걸림면(125)에 빨리 접근하게 될 뿐만 아니라 그 걸림면(125)에서 빨리 벗어나 제2 안내구부(122b)의 하단까지 신속하게 이동하여 전체적으로 투입시간을 단축할 수 있게 된다. 즉, 투입동작을 시작한 시점으로부터 걸림면(125)에 도착하는 시간이 짧아지므로 전체 핸들링크(2)가 투입시 소요되는 시간이 단축되는 것이다.

이렇게, 핸들링크를 가압하는 접촉면을 가지고 핸들축부와 동축으로 접속되는 속입장치를 포함함으로써, 핸들링크의 이동을 가속하여 핸들링크와 접속된 샤프트 및 샤프트에 의해 지지되는 가동접촉자의 회동 속도를 가속할 수 있고 이를 통해 회로 차단기의 개폐 및 트립 속도를 가속하여 아크에 의한 접점과 주변기기의 손상을 방지하고 이를 통해 소형 회로 차단기의 성능저하를 최소화할 수 있다.

또, 핸들링크가 접촉되는 접촉면의 길이를 비접촉면의 길이에 비해 최소한으로 짧게 하여 투입시 핸들링크에 대한 접촉시간을 줄일 수 있고 이를 통해 핸들링크의 이동시간을 줄여 소형 회로 차단기의 투입속도를 더욱 가속할 수 있다. 그리고 이를 통해 아크에 의한 접점과 주변기기의 손상을 더욱 효과적으로 방지하여 소형 회로 차단기의 성능저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

1: 핸들 2: 핸들링크
3: 샤프트 4: 지지축
5: 가동접촉자 6: 래치
7: 트립 바 8: 트립기구
9: 플런저 10: 고정접촉자
11: 단자부 12: 속입레버
121: 핸들축공부 122a: 제1 안내구부
122b: 제2 안내구부 123 : 접촉면
124 : 비접촉면 125 : 걸림면

Claims (2)

1. 수동조작수단을 제공하는 핸들;
   상기 핸들을 회전가능하게 지지하는 핸들축부;
   상기 핸들에 접속되어 상기 핸들의 회전동력을 전달하는 핸들링크;
   전력회로의 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되는 고정접촉자;
   상기 고정접촉자에 접촉하여 상기 전력회로를 폐로(close circuit)상태로 만드는 폐로위치 또는 상기 고정접촉자로부터 분리되어 상기 전력회로를 개로(open circuit)상태로 만드는 개로위치로 회동가능한 가동접촉자;
   상기 핸들링크에 접속되어 지지축을 중심으로 회동가능하고 상기 가동접촉자를 지지하며 상기 가동접촉자와 함께 회전가능한 샤프트(shaft); 및
   상기 핸들링크를 가압하도록 접촉면이 구비되는 제1 안내구부와, 상기 접촉면에서 연장되고 상기 핸들링크와 이격되도록 비접촉면이 구비되는 제2 안내구부를 구비하여 상기 핸들축부와 동축으로 결합되는 레버(LEVER);를 포함하고,
   상기 레버는,
   상기 접촉면의 길이가 비접촉면의 길이보다 짧게 형성되는 속입장치를 가지는 소형 회로 차단기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접촉면의 길이는 비접촉면의 길이 대비 50% 미만으로 형성되는 속입장치를 가지는 소형 회로 차단기.
   

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