KR20180064774A - 가스절연 차단기 - Google Patents

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KR20180064774A
KR20180064774A KR1020160165049A KR20160165049A KR20180064774A KR 20180064774 A KR20180064774 A KR 20180064774A KR 1020160165049 A KR1020160165049 A KR 1020160165049A KR 20160165049 A KR20160165049 A KR 20160165049A KR 20180064774 A KR20180064774 A KR 20180064774A
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박주언
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

본 발명은 듀얼모션을 구현하기 위한 부품의 설계가 용이하고 제작 후 설계변경이 용이하며, 차단 및 투입 동작시 접점의 구간별 이동속도가 변경될 수 있는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기는, 주전류 통전경로를 구성하는 고정부; 상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부; 상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점; 상기 고정부에 구비되며, 상기 가동부의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 동작하여 상기 가동측 아크접점에 연결 및 분리되는 고정측 아크접점; 및 상기 가동부의 이동력을 상기 고정측 아크접점에 전달하여 상기 고정측 아크접점을 이동시키되, 상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간 중에서 상기 고정측 아크접점의 구간별 이동속도를 변경시키는 이중동작부;를 포함한다.

Description

가스절연 차단기{GAS INSULATED CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 가스절연 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가동부의 동작에 연동하여 고정부 측 접점도 동작할 수 있는 듀얼모션(Dual Motion) 타입의 가스절연 차단기에 관한 것이다.
듀얼모션 타입 가스절연 차단기는 가동부의 동작에 연동하여 고정부의 고정측 아크접점이 가동부의 이동방향과 반대방향으로 이동하도록 구성되어 아크접점 간 개리 간격을 증대시킴으로써 아크 소호 성능 및 차단성능이 향상된 가스절연 차단기이다.
이러한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는 공개특허공보 제10-2014-0055553호, 공개특허공보 제10-2010-0065681호 및 공개특허공보 제10-2014-0044822호에 개시되어 있다.
그러나, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 듀얼모션을 구현하기 위해 고정측 아크접점과 가동부 간에 연결되는 복잡한 구조의 링크와 레버를 사용한다.
이와 같이 듀얼모션을 구현하기 위한 복잡한 구조의 링크와 레버 구조는 설계가 복잡하고 접점의 이동속도가 기준에 미달될 시 설계변경이 용이하지 않다는 단점이 있다.
또한, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 링크와 레버 구조를 수용하기 위해 고정부 내부에 넓은 공간이 필요하고, 링크 및 레버와 도체 간 간섭이 발생하여 안정적인 동작을 수행하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며 부품 파손의 위험도 있다.
한편, 가스절연 차단기는, 차단 및 투입 동작시 접점이 분리되거나 접촉하는 순간에 빠른 속도로 접점이 이동하는 것이 아크 소호 성능에 있어서 유리하고, 접점이 완전히 분리된 이후나 접점이 완전히 접촉된 이후에는 접점의 이동속도를 감속하여 부품간 충격을 완화시키는 것이 제품 수명에 있어서 유리하다.
그러나, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 차단 및 투입 동작시 고정측 아크접점의 이동속도가 가동부의 이동속도에 의존하여 전체 이동구간에서 거의 동일하므로, 아크 소호 성능 및 제품 수명을 향상시키는데 한계가 있다.
KR 10-2014-0055553 A KR 10-2010-0065681 A KR 10-2014-0044822 A
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 듀얼모션을 구현하기 위한 부품의 설계가 용이하고 제작 후 설계변경이 용이하며, 차단 및 투입 동작시 접점의 구간별 이동속도가 변경될 수 있는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 주전류 통전경로를 구성하는 고정부; 상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부; 상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점; 상기 고정부에 구비되며, 상기 가동부의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 동작하여 상기 가동측 아크접점에 연결 및 분리되는 고정측 아크접점; 및 상기 가동부의 이동력을 상기 고정측 아크접점에 전달하여 상기 고정측 아크접점을 이동시키되, 상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간 중에서 상기 고정측 아크접점의 구간별 이동속도를 변경시키는 이중동작부;를 포함하는 가스절연 차단기를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간은, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 서로 분리된 차단구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 접점 간 아크 발생 가능하도록 근접한 아크발생구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 연결된 투입구간으로 구분되고, 상기 이중동작부는, 상기 차단구간을 이동하는 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 기준으로, 상기 아크발생구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 증속시키고, 상기 투입구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 감속시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 이중동작부는, 상기 고정부에 결합된 제1 피니언기어; 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제2 피니언기어; 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제3 피니언기어; 상기 가동부에 결합된 링크부재의 일측에 구비되며 상기 제1 피니언기어의 일측에 맞물리는 동력전달 랙기어; 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 차단구간에서 상기 제1 피니언기어의 타측에 맞물리는 제1 랙기어; 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 아크발생구간에서 상기 제2 피니언기어의 타측에 맞물리는 제2 랙기어; 및 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 투입구간에서 상기 제3 피니언기어의 타측에 맞물리는 제3 랙기어;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 피니언기어와 상기 제1 랙기어의 기어비, 상기 제2 피니언기어와 상기 제2 랙기어의 기어비 및 상기 제3 피니언기어와 상기 제3 랙기어의 기어비가 서로 다르게 구성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 설계가 용이하고 설계변경이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 발명의 일 실시예에 의하면, 차단기의 아크 소호성능, 차단성능, 부품 수명 및 동작 신뢰성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 고정부를 제외한 평면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 고정부를 제외한 저면 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 고정부를 제외한 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 고정부를 제외한 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 가스절연 차단기에 포함되는 이중동작부의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 차단상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 가스절연 차단기의 아크발생시 상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 가스절연 차단기의 투입상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기에 포함되는 고정측 아크접점의 구간별 이동속도를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 차단상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 가스절연 차단기의 아크발생시 상태를 도시한 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 가스절연 차단기의 투입상태를 도시한 단면도이다.
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 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정부(110), 고정측 아크접점(114), 가동부(120), 가동측 아크접점(124), 노즐(130), 이중동작부(140) 및 보호하우징(150)을 포함할 수 있다.
상기 고정부(110)는 가동부(120)와 연결되어 주전류 통전경로를 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 고정부(110)는 선단부가 개방되고 내부에 공간이 형성된 실린더 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 고정부(110)의 선단부에는 가동부(120)에 구비되는 가동측 메인접점(122)에 연결되어 주전류가 통전되는 고정측 메인접점(112)이 구비될 수 있다.
상기 고정측 아크접점(114)은 고정부(110)의 내부 공간에 구비되며, 가동부(120)에 구비되는 가동측 아크접점(124)과 연결되어 아크 소호 경로를 구성할 수 있다.
이러한 고정측 아크접점(114)은 차단기의 투입 동작시 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122) 간의 연결보다 먼저 가동측 아크접점(124)에 연결되고, 차단기의 차단 동작시 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122) 간의 분리보다 늦게 가동측 아크접점(124)과 분리되어, 극간에서 발생하는 아크의 통전경로를 구성함으로써 아크가 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122)으로 전도되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 고정측 아크접점(114)은 가동부(120)의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 가동부(120)의 이동방향의 반대방향으로 동작하여 가동측 아크접점(124)에 연결 및 분리될 수 있다. 즉, 고정측 아크접점(114)은 가동부(120)의 동작에 연동하는 듀얼모션으로 동작할 수 있다.
상기 가동부(120)는 고정부(110)에 대향하도록 배치되며 구동유닛(미도시)의 구동력에 의해 전진 및 후퇴하여 고정부(110)에 연결 및 분리될 수 있다. 이러한 가동부(120)는 고정부(110)에 연결되는 경우 고정부(110)와 함께 주전류의 통전경로를 구성한다.
일 실시예에서, 가동부(120)는 선단부에 고정측 메인접점(112)에 연결 및 분리되는 가동측 메인접점(122)을 구비할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 가동부(120)의 내부에는 차단기의 대전류 차단시 극간에서 발생하는 고압 절연가스가 수용되는 열팽창실(126)과, 차단기의 소전류 차단시 가동부(120)의 후퇴 동작에 연동하여 체적이 감소하고 내부에 절연가스를 저장하는 퍼퍼실(128)이 구비될 수 있다.
상기 가동측 아크접점(124)은 가동부(120)의 선단부에 가동부(120)와 거동이 일치되게 구비되며, 고정측 아크접점(114)과 연결 및 분리되어 아크 소호 경로를 구성할 수 있다.
상기 노즐(130)은 상기 가동부(120)의 선단부에 가동부(120)와 거동이 일치되게 구비되며, 극간과 열팽창실(126) 내부 간에 절연가스가 유동하는 경로를 구성할 수 있다.
상기 이중동작부(140)는 가동부(120)의 이동력을 고정측 아크접점(114)에 전달하여 고정측 아크접점(114)을 이동시키는 기구장치이다.
이러한 이중동작부(140)는 고정측 아크접점(114)이 이동하는 전체 구간 중에서 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도를 변경시킬 수 있다.
즉, 이중동작부(140)는 고정측 아크접점(114)이 가동부(120)의 동작에 연동하여 이동할 때 고정측 아크접점(114)의 이동 동작의 초기부분, 중간부분 및 끝부분에서 고정측 아크접점(114)의 이동 속도를 변경시킬 수 있다. 이때, 가동부(120)는 구동유닛(미도시)에 의해 이동 시작시부터 이동 종료시까지 동일한 속도로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고정측 아크접점(114)이 이동하는 전체 구간은, 차단구간(S1), 아크발생구간(S2) 및 투입구간(S3)으로 구분될 수 있다.
여기서, 상기 차단구간(S1)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 분리된 구간을 의미하며, 상기 아크발생구간(S2)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 접점 간 아크 발생 가능하도록 근접한 구간을 의미하고, 상기 투입구간(S3)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 연결된 구간을 의미한다.
여기서, 이중동작부(140)는 차단구간(S1)을 이동하는 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 기준으로 하여, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 증속시키고, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 감속시킬 수 있다.
이와 같이, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증속되는 경우, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 접촉하기 직전에 접점이 서로 빠르게 접촉하게 되어 접점 간 간극이 빠른 속도로 감소하게 되므로 아크 발생량이 감소하고 아크에 의한 접점 열화 수준이 감소할 수 있다.
또한, 반대로, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 분리된 직후에 접점이 서로 빠르게 분리되어 접점 간 개리 간극이 빠른 속도로 증가하게 되므로, 아크 발생량이 감소하고 아크에 의한 접점 열화 수준이 감소할 수 있다.
한편, 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도를 변경시키는 구성을 구현하기 위해, 일 실시예에서, 이중동작부(140)는 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144), 제3 피니언기어(145), 동력전달 랙기어(142), 제1 랙기어(146), 제2 랙기어(147) 및 제3 랙기어(148)를 포함할 수 있다.
상기 제1 피니언기어(143)는 고정부(110)의 내부에 축의 위치가 고정되는 형태로 결합될 수 있다.
상기 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)와 동축에 결합될 수 있다.
상기 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)와 동축에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)의 하단에 구비되고, 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)의 상단에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)는 동축에 결합되어 회전 거동이 일치되므로, 서로 동일한 회전수로 동작할 수 있다.
상기 동력전달 랙기어(142)는 가동부(120)에 결합된 링크부재(141)의 일측에 구비되며 제1 피니언기어(143)의 일측에 맞물릴 수 있다.
일 실시예에서, 상기 링크부재(141)는 주전류 및 아크에 의한 영향이 최소화되도록 노즐(130)의 끝단에 결합될 수 있으며, 고정부(110)의 내부공간으로 연장된 바 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 동력전달 랙기어(142)는 링크부재(141)의 내측면에 링크부재(141)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 제1 랙기어(146)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 차단구간(S1)에서 제1 피니언기어(143)의 타측에 맞물릴 수 있다.
상기 제2 랙기어(147)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 아크발생구간(S2)에서 제2 피니언기어(144)의 타측에 맞물릴 수 있다.
상기 제3 랙기어(148)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 투입구간(S3)에서 제3 피니언기어(145)의 타측에 맞물릴 수 있다.
일 실시예에서, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 고정측 아크접점(114)의 선단부에서 후단부 방향으로 제1 랙기어(146), 제2 랙기어(147) 및 제3 랙기어(148)가 순서대로 구비될 수 있다.
이때, 제1 랙기어(146), 제2 랙기어(147) 및 제3 랙기어(148)가 고정측 아크접점(114)의 차단 및 투입 동작시 연속적으로 회전될 수 있도록, 제1 랙기어(146), 제2 랙기어(147) 및 제3 랙기어(148)는 각각의 경계가 고정측 아크접점(114)의 길이방향을 기준으로 서로 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 제1 랙기어(146), 제2 랙기어(147) 및 제3 랙기어(148)는 직경이 서로 다른 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145) 중에서 어느 하나에 맞물릴 수 있도록 고정측 아크접점(114)의 폭 방향으로 서로 단차지게 형성될 수 있으나, 고정측 아크접점(114)을 측면에서 바라본 관점에서는 서로 연속되도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 일 실시예에서, 제1 피니언기어(143)와 제1 랙기어(146)의 기어비, 제2 피니언기어(144)와 제2 랙기어(147)의 기어비 및 제3 피니언기어(145)와 제3 랙기어(148)의 기어비는 서로 다르게 구성될 수 있다.
이와 같은 구간별 기어비 차이를 통해 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 구간별로 변경될 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 이중동작부(140)는 차단구간(S1)을 이동하는 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 기준으로 하여, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 증속시키고, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 감속시킬 수 있으며, 이를 위해, 일 실시예에서, 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)보다 직경이 크고, 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)보다 직경이 작게 구성될 수 있다.
이러한 구성에서, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)는 동축에 구비되어 회전수가 동일하므로, 제2 피니언기어(144)와 제2 랙기어(147)가 맞물린 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증속되고, 제3 피니언기어(145)와 제3 랙기어(148)가 맞물린 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감속될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 제1 랙기어(146)는 차단구간(S1)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고, 제2 랙기어(147)는 아크발생구간(S2)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며, 제3 랙기어(148)는 투입구간(S3)을 제외한 구간에서 기어이가 배제될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 일 실시예에서, 제2 피니언이 제1 피니언의 하단에 결합되고, 제3 피니언이 제1 피니언의 상단에 결합되어, 피니언기어 조립체가 상측부터 하측방향으로 기어의 직경이 점점 증가하는 구조로 이루어지는 것이 부품 가공이나 설계에 있어서 더 용이할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 일 실시예에서, 이중동작부(140)는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 고정측 아크접점(114)을 편향되지 않게 안정적으로 동작시킬 수 있도록 고정측 아크접점(114)의 양측에 대칭형태로 구비될 수도 있다.
상기 보호하우징(150)은 고정부(110)의 내부에 구비되며 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)를 둘러싸도록 구성되어, 극간에서 발생하는 고온의 절연가스로부터 기어 유닛들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 이러한 보호하우징(150)은 피니언기어들과 랙기어들 간의 맞물리는 부위를 둘러싸서 기어들 간의 마찰로 인해 생성되는 금속 입자를 가두는 기능을 수행할 수 있다. 참고로, 기어들 간의 마찰로 인해 생성되는 금속 입자가 차단기 내부에 부유하는 경우에는 금속 입자로 인해 지락 사고가 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 보호하우징(150)은 극간을 향하는 선단부에 고정부(110)의 후단 방향으로 경사진 경사면(152)이 구비될 수 있다. 이러한 경사면(152)은 극간에서 발생하는 고온의 절연가스가 원활하게 고정부(110)의 후단으로 유동하도록 할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 보호하우징(150)은 구동부의 내부에 고정되고, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 축은 보호하우징(150)에 고정될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)의 작동상태에 대해서 설명한다.
도 6에는 차단기의 차단상태가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 차단상태에서, 가동부(120)는 고정부(110)와 분리되도록 후퇴되고, 고정측 아크접점(114)은 차단구간(S1)에 배치된다. 이때, 제1 피니언기어(143)는 고정측 아크접점(114)의 제1 랙기어(146)에 맞물린다.
이러한 상태에서, 가동부(120)가 고정부(110) 방향으로 전진하게 되면, 가동부(120)에 결합된 동력전달 랙기어(142)가 제1 피니언기어(143)를 회전시키고 회전되는 제1 피니언기어(143)가 고정측 아크접점(114)을 가동부(120) 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 7에는 차단기의 아크발생시 상태가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 아크발생시 상태에서, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)은 아크발생 가능한 정도로 근접 배치된다. 이때, 고정측 아크접점(114)은 아크발생구간(S2)에 배치된다.
여기서, 고정측 아크접점(114)의 이동에 의해 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 고정측 아크접점(114)의 차단구간(S1) 또는 투입구간(S3)을 벗어나서 아크발생구간(S2)으로 진입한 경우, 동력전달 랙기어(142)에는 제1 피니언기어(143)가 맞물린 상태가 계속 유지되고, 제2 랙기어(147)에는 제2 피니언기어(144)가 맞물리게 된다. 이를 통해, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증가하게 된다.
도 8에는 차단기의 투입상태가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 투입상태에서, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)은 서로 접촉된다. 이때, 고정측 아크접점(114)은 투입구간(S3)에 배치된다.
여기서, 고정측 아크접점(114)의 이동에 의해 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 고정측 아크접점(114)의 투입구간(S3)에 배치되는 경우, 동력전달 랙기어(142)에는 제1 피니언기어(143)가 맞물린 상태가 계속 유지되고, 제3 랙기어(148)에는 제3 피니언기어(145)가 맞물리게 된다. 이를 통해, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감소하게 된다.
도 9에는 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도가 개략적으로 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 이중동작부(140)를 통해 고정측 아크접점(114)이 차단구간(S1)에서 아크발생구간(S2)으로 진입하거나 투입구간(S3)에서 아크발생구간(S2)으로 진입하는 경우 빠른 속도로 가동측 아크접점(124)에 접촉하거나 분리되도록 이동속도가 증속될 수 있고, 고정측 아크접점(114)이 아크발생구간(S2)에서 투입구간(S3)으로 진입하여 가동측 아크접점(124)에 접촉된 이후 이동속도가 감속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 전술한 바와 같은 구간별 이동속도 변경 구조를 통해, 아크접점이 접촉하기 직전이나 분리된 직후 접점 개리 간격이 빠르게 증대하므로, 아크 발생량이 감소하여 아크 소호성능이 향상되는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 전술한 바와 같은 구간별 이동속도 변경 구조를 통해, 아크접점이 접촉이 완료된 경우에 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감속되어 부품에 가해지는 충격량이 저감된다는 장점을 가진다.
다음으로, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)에 대해서 설명한다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 메인접점 이동부(160)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 메인접점 이동부(160)는 가동부(120)의 이동력을 고정부(110)에 전달하여 고정부(110)를 가동부(120)의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 가동부(120)의 이동방향의 반대방향으로 이동시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정측 아크접점(114)뿐만 아니라 고정부(110)도 가동부(120)에 연동하는 듀얼모션(Dual Motion)으로 구성될 수 있다.
이러한 동작을 구현하기 위해, 일 실시예에서, 메인접점 이동부(160)는, 메인접점 이동용 피니언기어(162), 메인접점 이동용 랙기어(164) 및 메인접점 랙기어(166)를 포함할 수 있다.
상기 메인접점 이동용 피니언기어(162)는 고정부(110) 및 고정측 아크접점(114)과 독립적으로 축의 위치가 고정되고, 링크부재(141)와 고정부(110)의 내벽 사이에 배치될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 메인접점 이동용 피니언기어(162)를 고정부(110)의 내부에 설치하되 고정부(110)와 독립적으로 축의 위치가 고정될 수 있도록, 메인접점 이동용 피니언기어(162)는 축이 고정부(110)의 외부에 고정된 별도의 프레임(미도시)에 구비될 수 있고, 이때, 고정부(110)에는 메인접점 이동용 피니언기어(162)의 축이 관통하는 홈이 고정부(110)의 이동경로에 따라 연장된 장홈 형태로 형성될 수도 있다.
상기 메인접점 이동용 랙기어(164)는 가동부(120)에 결합되고 메인접점 이동용 피니언기어(162)의 일측에 맞물릴 수 있다. 일 실시예에서, 메인접점 이동용 랙기어(164)는 동력전달 랙기어(142)의 반대측 즉, 링크부재(141)의 타측에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 메인접점 랙기어(166)는 고정부(110)의 내벽에 구비되어 메인접점 이동용 피니언기어(162)의 타측에 맞물릴 수 있다. 이러한 메인접점 랙기어(166)는 고정부(110)의 이동방향에 따라 길게 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에서, 차단기의 투입을 위해, 가동부(120)가 고정부(110) 방향으로 전진하면, 메인접점 이동용 랙기어(164)가 메인접점 이동용 피니언기어(162)를 회전시키게 되고, 메인접점 이동용 피니언기어(162)에 맞물려 있는 메인접점 랙기어(166)가 가동부(120) 방향으로 이동하게 됨으로써, 결과적으로 고정부(110)가 가동부(120)의 반대방향으로 즉, 가동부(120)를 향해 이동하게 된다.
반대로, 차단기의 차단시에는, 가동부(120)가 고정부(110)에서 멀어지는 방향으로 후퇴하면 고정부(110)도 가동부(120)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 된다.
이와 같이, 고정부(110)도 이동 가능하도록 구성된 경우, 이중동작부(140)의 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 도 1 내지 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예와 같이 고정부(110)에 축을 고정한 상태로 구성되면, 고정부(110)의 이동에 의해 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 축도 이동하게 되어 고정측 아크접점(114)의 듀얼모션이 정상적으로 작동하지 않을 수 있다.
따라서, 도 10 내지도 12에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에서, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 축은 고정부(110)와 독립적으로 위치가 고정될 수 있다. 일 예로, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 축은 고정부(110)의 외부에 고정된 별도의 프레임(미도시)에 고정될 수 있다.
이때, 도시하지는 않았지만, 고정부(110)에는 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 축이 관통하는 홈이 고정부(110)의 이동경로에 따라 연장된 장홈 형태로 형성될 수도 있다.
한편, 일 실시예에서, 메인접점 이동용 랙기어(164)는 도 10에 도시된 바와 같이 차단구간(S1)에서 메인접점 이동용 피니언기어(162)와 맞물리지 않도록 링크부재(141)의 길이방향의 일부분에만 구비될 수 있다.
또한, 메인접점 랙기어(166)도 도 10에 도시된 바와 같이 차단구간(S1)에서 메인접점 이동용 피니언기어(162)와 맞물리지 않도록 고정부(110)의 길이방향의 일부분에만 구비될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는, 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122)이 접촉하는 경우와 서로 분리되는 경우에만 고정측 메인접점(112)이 가동측 메인접점(122)의 반대방향으로 이동하도록 구성되어, 메인접점의 접촉시 및 분리시 투입속도 및 접점 개리속도를 향상시킴으로써 메인접점 사이의 고압전류에 의한 열화를 최소화할 수 있다.
또한, 차단 후에는 고정부(110)가 정지되어 고정부(110)의 불필요한 이동이 배제됨으로써, 고정부(110)의 이동공간이 최소화되어 차단기가 소형화된다는 장점이 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: 가스절연 차단기
110: 고정부 112: 고정측 메인접점
114: 고정측 아크접점 120: 가동부
122: 가동측 메인접점 124: 가동측 아크접점
126: 열팽창실 128: 퍼퍼실
130: 노즐 140: 이중동작부
141: 링크부재 142: 동력전달 랙기어
143: 제1 피니언기어 144: 제2 피니언기어
145: 제3 피니언기어 146: 제1 랙기어
147: 제2 랙기어 148: 제3 랙기어
150: 보호하우징 160: 메인접점 이동부
162: 메인접점 이동용 피니언기어 164: 메인접점 이동용 랙기어
166: 메인접점 랙기어
S1: 차단구간
S2: 아크발생구간
S3: 투입구간

Claims (13)

  1. 주전류 통전경로를 구성하는 고정부;
    상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부;
    상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점;
    상기 고정부에 구비되며, 상기 가동부의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 동작하여 상기 가동측 아크접점에 연결 및 분리되는 고정측 아크접점; 및
    상기 가동부의 이동력을 상기 고정측 아크접점에 전달하여 상기 고정측 아크접점을 이동시키되, 상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간 중에서 상기 고정측 아크접점의 구간별 이동속도를 변경시키는 이중동작부;
    를 포함하는 가스절연 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간은, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 서로 분리된 차단구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 접점 간 아크 발생 가능하도록 근접한 아크발생구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 연결된 투입구간으로 구분되고,
    상기 이중동작부는, 상기 차단구간을 이동하는 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 기준으로, 상기 아크발생구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 증속시키고, 상기 투입구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 감속시키는 가스절연 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이중동작부는,
    상기 고정부에 결합된 제1 피니언기어;
    상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제2 피니언기어;
    상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제3 피니언기어;
    상기 가동부에 결합된 링크부재의 일측에 구비되며 상기 제1 피니언기어의 일측에 맞물리는 동력전달 랙기어;
    상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 차단구간에서 상기 제1 피니언기어의 타측에 맞물리는 제1 랙기어;
    상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 아크발생구간에서 상기 제2 피니언기어의 타측에 맞물리는 제2 랙기어; 및
    상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 투입구간에서 상기 제3 피니언기어의 타측에 맞물리는 제3 랙기어;를 포함하는 가스절연 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이중동작부는,
    상기 제1 피니언기어와 상기 제1 랙기어의 기어비, 상기 제2 피니언기어와 상기 제2 랙기어의 기어비 및 상기 제3 피니언기어와 상기 제3 랙기어의 기어비가 서로 다르게 구성된 가스절연 차단기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 피니언기어는 상기 제1 피니언기어보다 직경이 크고,
    상기 제3 피니언기어는 상기 제1 피니언기어보다 직경이 작은 가스절연 차단기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 랙기어는 상기 차단구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고,
    상기 제2 랙기어는 상기 아크발생구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며,
    상기 제3 랙기어는 상기 투입구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제된 가스절연 차단기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 피니언기어는 상기 제1 피니언기어의 하단에 결합되고,
    상기 제3 피니언기어는 상기 제1 피니언기어의 상단에 결합된 가스절연 차단기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 이중동작부는 상기 고정측 아크접점의 양측에 대칭형태로 구비되는 가스절연 차단기.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 동력전달 랙기어는, 상기 가동부의 선단부에 구비되는 노즐에 결합된 가스절연 차단기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가동부의 이동력을 상기 고정부에 전달하여 상기 고정부를 상기 가동부의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 이동시키는 메인접점 이동부를 포함하는 가스절연 차단기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메인접점 이동부는,
    축의 위치가 고정된 메인접점 이동용 피니언기어;
    상기 가동부에 결합되고 상기 메인접점 이동용 피니언기어의 일측에 맞물리는 메인접점 이동용 랙기어; 및
    상기 고정부에 구비되고 상기 메인접점 이동용 피니언기어의 타측에 맞물리는 메인접점 랙기어;를 포함하는 가스절연 차단기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이중동작부는, 상기 고정부와 독립적으로 축의 위치가 고정된 제1 피니언기어와, 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제2 피니언기어와, 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제3 피니언기어와, 상기 가동부에 결합된 링크부재의 일측에 구비되며 상기 제1 피니언기어의 일측에 맞물리는 동력전달 랙기어를 포함하고,
    상기 메인접점 이동용 랙기어는 상기 링크부재의 타측에 구비된 가스절연 차단기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 메인접점 이동용 랙기어는, 상기 고정부와 상기 가동부가 서로 분리된 차단구간에서 상기 메인접점 이동용 피니언기어와 맞물리지 않도록 상기 링크부재의 길이방향의 일부분에 구비되고,
    상기 메인접점 랙기어는, 상기 고정부와 상기 가동부가 서로 분리된 차단구간에서 상기 메인접점 이동용 피니언기어와 맞물리지 않도록 상기 고정부의 길이방향의 일부분에 구비되는 가스절연 차단기.
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