WO2023085658A1 - 직류 차단 장치 - Google Patents

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WO2023085658A1
WO2023085658A1 PCT/KR2022/016563 KR2022016563W WO2023085658A1 WO 2023085658 A1 WO2023085658 A1 WO 2023085658A1 KR 2022016563 W KR2022016563 W KR 2022016563W WO 2023085658 A1 WO2023085658 A1 WO 2023085658A1
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WO
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switch
state
pressing
terminal
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016563
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English (en)
French (fr)
Inventor
김종우
변문걸
임형준
정길호
김동철
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인텍전기전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/42—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using cam or eccentric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Definitions

  • the disclosed invention relates to a direct current interruption device for suppressing arc generation.
  • an arc chute is used to extinguish the arc generated in the load switchgear of the DC system.
  • the disclosed invention provides a DC breaker capable of more effectively preventing arc generation during opening and closing of a switch.
  • the circuit includes: a first switch (SW1) connected in series between the DC power source and the load; a second switch (SW2) connected in series to the first switch (SW1), having one terminal connected to one polarity terminal of the DC power supply and connected to the other terminal of the first switch (SW1); a third switch (SW3) having one terminal connected to the opposite polarity terminal of the DC power source and the other terminal connected to the load; a first diode (D1) having one terminal connected to one terminal of the first switch (SW1); and a capacitor C having one terminal connected to the other terminal of the first diode D1 and the other terminal connected to the other terminal of the first switch SW1 , wherein the first resistor R1 and the A line between the second resistor (R2) and a line between the first diode (D1) and the capacitor (C) are connected to each other, and the first to third switches are operated together by a user
  • the circuit includes a first resistor (R1) having one terminal connected to one terminal of the first switch (SW1); a second resistor (R2) having one terminal connected to the other terminal of the first resistor (R1) and having the other terminal connected to the other terminal of the first switch (SW1); and a second diode (D2) connected in parallel to the load to prevent the voltage of the capacitor (C) from rising.
  • the control unit has a first state, a second state, and a third state by a user's manipulation, and is converted from the first state to the third state via the second state, and from the third state to the second state.
  • the first to third switches are all separated, and in the second state, the first switch (SW1) is separated and the second switch (SW2) and The third switch SW3 is connected, and in the third state, all of the first to third switches may be connected.
  • the control unit may include an elastic force providing unit providing an elastic force so that the control unit is switched to the first state or the third state when the control unit is in the second state.
  • the first to third switches are contact type switches
  • the control unit includes: a handle unit that rotates around a rotation axis by a user's operation; a first pressing unit configured to contact or separate a contact point of the first switch according to a rotation angle of the handle unit; a second pressing unit configured to contact or separate a contact point of the second switch according to a rotation angle of the handle unit; and a third pressing unit configured to contact or separate a contact of the third switch according to a rotation angle of the handle unit, and the first to third states may be determined according to the rotation angle of the handle unit.
  • the control unit includes an elastic force providing unit providing an elastic force so that the operating unit is switched to the first state or the third state when the operating unit is in the second state, wherein the elastic force providing unit includes an elastic member; and an elastic pressing unit for inducing deformation of the elastic member according to a rotational angle of the handle, wherein the elastic pressing unit performs the operation unit in the second state more than in the first state and the third state.
  • the deformation of the elastic member may be further increased, and the elastic member may provide an elastic force so that the manipulation unit is converted to the first state or the third state when the control unit is in the second state.
  • the elastic pressing part may include a pressing cam which rotates according to the rotation of the handle part, and the pressing cam may have a shape that presses the elastic member so that deformation of the elastic member is greatest when the operation unit is in the second state.
  • the elastic pressing unit further includes a pressure transmitting member disposed between the pressing cam and the elastic member to press the elastic member according to the rotation of the pressing cam, wherein the pressure transmitting member is in contact with the pressing cam. It may include; a first rotating member that reduces friction between the pressure transmission member and the pressure cam.
  • the elastic press part is provided between the press cam and the inner wall of the body part accommodating the first switch SW1, the second switch SW2, and the third switch SW3 therein, and the press cam and the body part. It may further include; a second rotating member that reduces the frictional force between the inner walls.
  • the second pressing part is disposed on one side of the handle part in the direction of the rotation axis
  • the third pressing part is disposed on the other side of the handle part in the direction of the rotation axis
  • the first pressing part is disposed between the second pressing part and the third pressing part.
  • the control unit includes two elastic force providing units providing elastic force so that the operating unit is switched to the first state or the third state when the operating unit is in the second state
  • the elastic force providing unit includes: an elastic member; and an elastic pressing part for inducing deformation of the elastic member according to a rotation angle of the handle part, between the first pressing part and the second pressing part and between the first pressing part and the third pressing part.
  • One elastic pressing unit may be disposed in each.
  • the first switch may include a pair of first fixed terminals; and first movable terminals respectively contacted or separated from the pair of first fixed terminals through contacts, wherein the second switch includes a pair of second fixed terminals; and second movable terminals contacting or separated from the pair of second fixed terminals through contacts, wherein the third switch includes a pair of third fixed terminals; and third movable terminals respectively contacted or separated from the pair of third fixed terminals through contact points, wherein the first pressing unit presses the first movable terminal according to rotation of the handle unit.
  • the second pressing part includes a second pressing cam for pressing the second movable terminal according to rotation of the handle part, and the third pressing part presses the third movable terminal according to rotation of the handle part.
  • a third pressing cam may be included.
  • the first pressing cam presses the first movable terminal when the operation unit is in a first state and a second state and releases the pressurization in a third state
  • the second pressing cam and the third pressing cam The operation unit may pressurize the second movable terminal and the third movable terminal, respectively, in the first state, and release the pressure in the second and third states.
  • the first switch further includes a first elastic member for applying an elastic force to push the first movable terminal toward the pair of first fixed terminals so that the pair of first fixed terminals are electrically connected to each other.
  • the second switch further includes a second elastic member for applying an elastic force to push the second movable terminal toward the pair of second fixed terminals so that the pair of second fixed terminals are electrically connected to each other.
  • the switch further includes a third elastic member for applying an elastic force to push the third movable terminal toward the pair of third fixed terminals so that the pair of third fixed terminals are electrically connected to each other.
  • the to third pressing cams press the first to third movable terminals, respectively, so that the pair of first to third fixed terminals are electrically separated from each other.
  • the second switch includes a second permanent magnet for forming a magnetic field at a contact point of the second switch, and the second movable terminal protrudes between the pair of second fixed terminals, and the second pressing cam and and a second follower node contacting and transmitting a pressing force to the second movable terminal, wherein the second permanent magnet generates an arc that can be formed at a contact point of the second switch when a current flows in a predetermined current direction.
  • a magnetic field may be formed to push in a direction away from the second follower, and the second fixed terminal may include a metal plate positioned in a direction in which the formed arc is pushed.
  • the second follower is formed of an insulator, and when a current flows in a direction opposite to a predetermined current direction at the contact of the second fixed terminal, an arc that can be formed at the contact is shifted to one side of the second follower. A runner leading to the arc is formed, and the runners of the pair of second fixed terminals can induce arcs to be pushed in opposite directions, respectively.
  • the DC circuit breaker according to the disclosed invention can more effectively prevent arc generation during opening and closing of the switch.
  • the DC breaker according to the disclosed invention can safely protect the DC breaker and the load from an arc without an arc chute.
  • the DC breaker according to the disclosed invention can prevent arc generation and smoothly open and close the DC power source by providing a time difference between opening and closing the first switch and the second and third switches even when the operating unit is operated in the same manner.
  • the DC breaker according to the disclosed invention can block the arc using the permanent magnet even when the capacitor (C) is burnt out.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating current flow when the second switch and the third switch of the DC circuit breaker according to the embodiment are switched from a disconnected state to a connected state.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating current flow when the first switch in FIG. 2 is converted from a disconnected state to a connected state.
  • FIG. 4 is a diagram showing a current flow in a steady state after the voltage of the capacitor in FIG. 3 is discharged.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating current flow when the first switch in FIG. 4 is converted from a connected state to a disconnected state.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating current flow when the second switch and the third switch in FIG. 5 are switched from a connected state to a disconnected state.
  • FIG. 7 is a perspective view of a control unit according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a view showing first to third states of the control unit of the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a table showing open/closed states of first to third switches according to the state of the control unit in the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an open/closed state of a first switch according to a state of a control unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating open/closed states of a second switch and a third switch according to states of an operating unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a view showing a deformation state of an elastic member according to a state of a control unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a view showing the arrangement of first to third switches and elastic members in the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • FIGS. 14 to 16 are diagrams illustrating an arc prevention structure using permanent magnets included in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not explain the order of each step, and each step may be performed in a different order from the specified order unless a specific order is clearly described in context. there is.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • a DC breaker is connected between a DC power supply and a load.
  • the DC breaker has one terminal connected to the resistive load (R Load ) of the resistive load (R Load ) and the inductor load (L Load ) connected in series to one polarity terminal (+ terminal in FIG. 1) of the DC power supply, and the DC power supply )
  • the other terminal is connected to the inductor load (L Load ) connected in series to the opposite polarity terminal (-terminal in FIG. 1) of the DC power supply.
  • the resistive load (R Load ) is a resistive load
  • the inductor load (L Load ) is an inductive load
  • the DC breaker is circulatively connected between the anode (+) and the cathode (-) of the DC power supply.
  • the DC blocking device includes a first switch (SW1), a second switch (SW2), a third switch (SW3), a capacitor (C), a first resistor (R1), a second resistor (R2), a first diode (D1) and a second diode D2.
  • the first switch SW1 is a main switch, and the second and third switches SW2 and SW3 are auxiliary switches.
  • the first switch SW1 and the second switch SW2 are connected in series.
  • the second switch SW2 has one terminal connected to one polarity terminal (+ terminal in FIG. 1) of DC power, and the other terminal connected to one terminal of the first switch SW1.
  • the other terminal of the first switch SW1 is connected to the resistive load R Load .
  • the third switch SW3 has one terminal connected to the opposite polarity terminal of DC power (in FIG. 1 - terminal), and the other terminal connected to the inductor load L Load .
  • a first diode D1 and a capacitor C are connected in parallel to each other at both ends of the first switch SW1.
  • the first diode D1 is a diode for closing discharge and anti-resonance.
  • the first diode D1 is provided in a direction flowing from the anode (+) side of the DC power supply to the cathode (-) side.
  • the anode terminal of the first diode D1 is connected to one terminal of the first switch SW1, and the cathode terminal is connected to one terminal of the capacitor C.
  • a transient current may occur on the inductor load (L Load ) side at some point due to a resonance phenomenon between the inductor load (L Load ) and the capacitor (C). Suppresses the LC resonance phenomenon according to the load.
  • a first resistor R1 and a second resistor R2 connected in series to each other are connected in parallel to both ends of the first switch SW1.
  • a middle line between the first diode D1 and the capacitor C and a middle line between the first resistor R1 and the second resistor R2 are connected to each other.
  • the first resistor R1 serves as a resistor for input/discharge.
  • the second resistor R2 serves as a resistor for open discharge.
  • the second diode D2 serves as a freewheeling diode to prevent the voltage of the capacitor C from rising.
  • a second diode D2 is connected in parallel to the load.
  • the anode terminal of the second diode D2 is connected to the resistive load (R Load ), and the cathode terminal is connected to the inductor load (L Load ).
  • the first switch SW1 is a switch for closing or opening the DC circuit breaker.
  • the first switch SW1 , the second switch SW2 , and the third switch SW3 may be mechanical switches or semiconductor switches.
  • a mechanical switch it can be composed of relays, contactors, etc. used in control circuits.
  • the semiconductor switch may include a transistor, a thyristor (SCR), a field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the like.
  • the first switch SW1 and the second switch SW2 are connected or disconnected with a predetermined time difference.
  • the first switch SW1 and the third switch SW3 are connected or disconnected with a predetermined time difference.
  • the second switch SW2 and the third switch SW3 may be connected or disconnected without a time difference.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating current flow when the second switch and the third switch of the DC circuit breaker according to the embodiment are switched from a disconnected state to a connected state.
  • the initial state of the DC circuit breaker is an open state in which current does not flow.
  • the first switch SW1, the second switch SW2, and the third switch SW3 are in a separated state.
  • the second switch SW2 and the third switch SW3 are converted from a disconnected state to a connected state. At this time, the first switch SW1 is still in a disconnected state.
  • the current of the DC power supply flows in the direction of the arrow and charges the capacitor (C).
  • the capacitor (C) is charged according to a time constant determined by the value of the capacitor (C) and the resistive load (R Load ) from the point of connection of the second switch (SW2) in a fully discharged state.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current flow when the first switch is switched from a disconnected state to a connected state in FIG. 2
  • FIG. 4 is a diagram showing a current flow in a steady state after the voltage of the capacitor is discharged in FIG. 3 .
  • the discharge current of the fully charged capacitor C flows to the first resistor R1 in the direction of the upper arrow. Accordingly, the voltage charged in the capacitor C is discharged through the first resistor R1, which is a discharge resistor for input.
  • the second switch (SW2) and the third switch (SW3) are connected first and the first switch (SW1) is connected after the set time, but is not limited thereto, and conversely, the first switch (SW1) is connected first, and after a set time, the second switch (SW2) and the third switch (SW3) may be connected.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating current flow when the first switch in FIG. 4 is converted from a connected state to a disconnected state.
  • the first switch SW1 is first disconnected when switching the DC circuit breaker from closed to open.
  • the first switch SW1 is disconnected, current is charged in the capacitor C.
  • the current also flows through the first resistor R1 and the second resistor R2, but since the first resistor R1 and the second resistor R2 have relatively high resistance, most of the current is charged in the capacitor C.
  • the capacitor C maintains a fully discharged state, so the voltage difference across the capacitor C is O, and applied to both ends of the first switch SW1 connected in parallel with the capacitor C. The resulting voltage is also O. Due to this, the arc is not generated due to the disconnection operation of the first switch SW1 because the zero voltage switching state is established at the point in time when the first switch SW1 is disconnected.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating current flow when the second switch and the third switch in FIG. 5 are switched from a connected state to a disconnected state.
  • the voltage is fully charged in the capacitor C, and the second switch SW2 and the third switch SW3 separated with a predetermined time difference from the separation of the first switch SW1 are separated.
  • the current flowing through the capacitor C becomes zero.
  • the second switch SW2 and the third switch SW3 are disconnected.
  • the second switch SW2 and the third switch SW3 are disconnected. Since the setting time is determined after the charging operation of the capacitor (C) is completed, it may be determined based on the charging time constant of the capacitor (C).
  • the second switch SW2 and the third switch SW3 are disconnected after the capacitor C is completely charged, it is in a zero current state with no current flow through the capacitor C. Accordingly, the zero current switching operation is performed at the point of separation of the second switch SW2 and the third switch SW3 to prevent arc generation.
  • the counter electromotive force generated from the inductive load is circulated and eliminated by the second diode D2 that serves to protect the capacitor C as a countermeasure against the voltage rise of the capacitor C (refer to the direction of the arrow below).
  • the first switch (SW1), the second switch (SW2), and the third switch (SW3) operate with a predetermined time difference
  • the first resistor (R1) which is a resistor for input and discharge, and a resistor for open discharge.
  • a second resistor as a resistor, a first diode (D1) for closing and discharging and resonance prevention, and a capacitor (C) are configured in a circuit in parallel with the first switch (SW1), and circulate to prevent an increase in the capacitor voltage between the load side.
  • the second diode D2 which is a diode, arc generation can be prevented when the switch of the DC breaker is turned on or opened, so that the DC breaker and the load can be safely protected without an arc extinguishing arc chute.
  • FIG. 7 is a perspective view of the control unit according to the embodiment
  • FIG. 8 is a view showing first to third states of the control unit of the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • the DC breaker of the disclosed invention operates the first to third switches together by user's manipulation, and when power is connected, the second switch (SW2) and the third switch (SW3) are connected first, and the first switch (SW1) may include an operation unit 10 that is further connected later, and the first switch SW1 is first disconnected and the second switch SW2 and the third switch SW3 are further separated later when power is disconnected.
  • the DC circuit breaker includes a circuit configuration as described above, and includes an operation unit 10 configured to allow the first switch SW1, the second switch SW2, and the third switch SW3 to operate with a predetermined time difference.
  • the user can operate the three switches SW1 , SW2 , and SW3 together by manipulating the control unit 10 , and arc generation can be prevented when the DC circuit breaker is turned on or opened.
  • the control unit 10 includes a handle unit 100 that rotates in a limited range around a rotation axis by a user's operation, and a first switch SW1, a second switch SW2, and a second switch SW2 therein.
  • 3 may include a body portion 600 accommodating the switch SW3.
  • the first to third switches are contact type switches, but the first to third switches are not limited thereto.
  • the handle part 100 is rotatable around the rotation shaft 150 within a limited range.
  • the DC circuit breaker can open and close the first to third switches according to the rotation of the handle part 100. That is, the first to third switches can be opened and closed with one operation.
  • the second and third switches SW2 and SW3 are connected first, and the first switch SW1 is connected later, and when power is disconnected, the first switch SW1 is first. It is separated, and the second switch (SW2) and the third switch (SW3) are further separated later.
  • the manipulation unit 10 may have a first state ST1 , a second state ST2 , and a third state ST3 according to a user's manipulation.
  • the first to third states may be determined according to a rotation angle of the handle part 100 .
  • the second state is when the handle part 100 is located at the center of the rotation range
  • the first state is when the handle part 100 rotates counterclockwise
  • the handle part 100 rotates clockwise.
  • the third state is when it rotates to .
  • the counterclockwise rotation limit state is the first state
  • the state rotated clockwise by 22.5 ° from the first state is the second state
  • the first state A state rotated by 45° in a clockwise direction may be the third state.
  • the first state may be converted to the third state through the second state
  • the third state may be converted to the first state through the second state. That is, in order to switch from the first state to the third state, the second state must pass through the middle, and conversely, to switch from the third state to the first state, the second state must pass through the middle.
  • FIG. 9 is a table showing open/closed states of first to third switches according to the state of the control unit in the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • the first state is a state in which the DC circuit breaker cuts off the DC power supply.
  • the third state is a state in which the DC circuit breaker is connected to the DC power supply.
  • the second state is an intermediate step in which the first state is converted to the third state or, conversely, the third state is converted to the first state.
  • the control unit 10 when power is connected, the control unit 10 is converted from the first state through the second state to the third state. In the first state, the first to third switches are all disconnected. Thereafter, when converted to the second state, the first switch SW1 is still disconnected, but the second and third switches SW2 and SW3 are connected. That is, the second and third switches SW2 and SW3 are connected before the first switch SW1. Thereafter, when switching to the third state, the second and third switches SW2 and SW3 remain connected, and the first switch SW1 is further connected. That is, when the control unit 10 is converted from the first state through the second state to the third state, the second switch SW2 and the third switch SW3 are connected first, and the first switch SW1 is further connected later.
  • the control unit 10 is converted from the third state to the first state through the second state.
  • the third state all of the first to third switches are connected.
  • the second and third switches SW2 and SW3 are still connected, but the first switch SW1 is disconnected. That is, the first switch (SW1) is separated before the second and third switches (SW2, SW3).
  • the first switch SW1 maintains a separated state, and the second and third switches SW2 and SW3 are further separated. That is, when the control unit 10 is converted from the third state to the first state through the second state, the first switch SW1 is first disconnected, and the second switch SW2 and the third switch SW3 are further separated later.
  • control unit 10 according to the rotation angle of the handle unit 100, the first pressing unit 250 to contact or separate the contact of the first switch (SW1); A second pressing unit 250 that contacts or separates the contact of the second switch SW2 according to the rotation angle of the handle unit 100; and a third pressing unit 350 configured to contact or separate a contact point of the third switch SW3 according to a rotation angle of the handle unit 100 .
  • the manipulation unit 10 may control opening and closing of the switches by contacting or separating contacts of the first to third switches SW1 , SW2 , and SW3 through the first to third pressing units 150 , 250 , and 350 .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an open/closed state of a first switch according to a state of a control unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • the first switch SW1 includes a pair of first fixed terminals 210a and 210b; first movable terminals 230 contacted or separated from the pair of first fixed terminals 210a and 210b through contacts; and a first elastic member that applies an elastic force to push the first movable terminal 230 toward the pair of first fixed terminals 210a and 210b so that the pair of first fixed terminals 210a and 210b are electrically connected to each other. (240); may include.
  • the first pressing unit 250 may include a first pressing cam 255 that presses the first movable terminal 230 according to the rotation of the handle unit 100 .
  • the first pressing cam 255 is connected to the handle part 100 through a rotating shaft 150 and rotates as the handle part 100 rotates.
  • the first pressing cam 255 may have a shape that presses or does not press the first movable terminal 230 according to rotation.
  • the first pressing cam 255 may press the first movable terminal 230 so that the pair of first fixed terminals 210a and 210b are electrically separated. That is, when the first pressing cam 255 presses the first movable terminal 230, the pair of first fixed terminals 210a and 210b are electrically separated, the first switch SW1 is opened, and the first pressing When the cam 255 does not press the first movable terminal 230, the first starting terminal 230 electrically connects the pair of first fixed terminals 210a and 210b by the first elastic member 240. so that the first switch SW1 is connected.
  • the first pressing cam 255 may have a shape that presses the first movable terminal 230 when the control unit 10 is in the first and second states and releases the pressure in the third state. 10 shows an example of the shape of the first pressing cam 255.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating open/closed states of a second switch and a third switch according to states of an operating unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • the second switch SW2 includes a pair of second fixed terminals 310a and 310b; second movable terminals 330 contacted or separated from the pair of second fixed terminals 310a and 310b through contacts; and a second elastic member that applies an elastic force to push the second movable terminal 330 toward the pair of second fixed terminals 310a and 310b so that the pair of second fixed terminals 310a and 310b are electrically connected to each other. (340); may include.
  • the second pressing unit 350 may include a second pressing cam 355 that presses the second movable terminal 330 according to the rotation of the handle unit 100 .
  • the second pressing cam 355 is connected to the handle part 100 through a rotating shaft 150 and rotates as the handle part 100 rotates.
  • the second pressing cam 355 may have a shape that presses or does not press the second movable terminal 330 according to rotation.
  • the second pressing cam 355 presses the second movable terminal 330 so that the pair of second fixed terminals 210a and 210b are electrically separated. That is, when the second pressing cam 355 presses the second movable terminal 330, the pair of second fixed terminals 310a and 310b are electrically separated, the second switch SW2 is opened, and the second pressing When the cam 355 does not press the second movable terminal 330, the second start terminal 330 electrically connects the pair of second fixed terminals 310a and 310b by the second elastic member 340. so that the second switch SW2 is connected.
  • the second pressing cam 355 may have a shape that presses the second movable terminal 330 when the manipulation unit 10 is in the first state and releases the pressure in the second and third states.
  • 11 shows an example of the shape of the second pressing cam 355.
  • the third switch SW3 may include the same configuration as the aforementioned second switch SW2.
  • the third switch (SW3) includes a pair of third fixed terminals (410a, 410b); third movable terminals 430 contacted or separated from the pair of third fixed terminals 410a and 410b through contacts; and a third elastic member that applies an elastic force to push the third movable terminal 430 toward the pair of third fixed terminals 410a and 410b so that the pair of third fixed terminals 410a and 410b are electrically connected to each other. (440);
  • the third pressing unit 450 may include a third pressing cam 455 that presses the third movable terminal 430 according to the rotation of the handle unit 100 .
  • the detailed structure and role of the third pressing cam 455 is the same as that of the second pressing cam 355 described above.
  • the user can open and close all of the first to third switches by manipulating the handle part 100 .
  • FIG. 12 is a view showing a deformation state of an elastic member according to a state of a control unit in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • the control unit 10 may include an elastic force providing unit 500 that provides an elastic force so that the control unit 10 is switched to the first state or the third state when the control unit 10 is in the second state.
  • the elastic force providing unit 500 includes an elastic member 540; and an elastic pressure unit 550 for inducing deformation of the elastic member 540 according to the rotation angle of the handle unit 100 .
  • the elastic pressing unit 550 induces the deformation of the elastic member 540 to be greater when the control unit is in the second state than when the control unit is in the first and third states, and the elastic member 540 is the control unit in the second state.
  • an elastic force may be provided so as to be converted to the first state or the third state.
  • the elastic pressing part 550 includes a pressing cam 555 that rotates according to the rotation of the handle part 100, and the pressing cam 555 deforms the elastic member 540 when the manipulation unit 10 is in the second state. It may have a shape that presses so that it is the largest. 12 shows an example of the shape of such a pressure cam 555.
  • control unit 10 When the control unit 10 is in the second state, it may include an elastic force providing unit 500 that provides an elastic force to be converted to the first state or the third state. Therefore, it is possible to quickly switch from the second state to the third state without stopping during the transition from the first state to the third state. Conversely, during the transition from the third state to the first state, the second state may be rapidly converted to the first state without stopping.
  • the elastic pressing unit 550 may include a pressure transmitting member 560 disposed between the pressing cam 555 and the elastic member 540 to press the elastic member 540 according to the rotation of the pressing cam 555. .
  • the pressing cam 555 may have three protrusions as shown in FIG. 12 . As shown in FIG. 12, in the second state, the pressure transmission member 560 is pressed downward by the central protrusion and the elastic member 540 is deformed, and in the first and third states, the central protrusion and both sides The pressure transmission member 560 is positioned in the concave portion formed between the protrusions to fix the angle of the manipulation unit 10 and prevent rotation beyond a predetermined angle.
  • the pressure transmission member 560 may include a first rotating member 565 that reduces friction between the pressure transmission member 560 and the pressure cam 555 at a contact portion with the pressure cam 555 .
  • a first rotating member 565 may be a ball or a roller.
  • the elastic pressure portion 550 is a second rotational member provided between the pressure cam 555 and the inner wall of the body portion 600. (556).
  • the second rotating member 556 may include a configuration capable of reducing frictional force while preventing direct contact between the pressure cam 555 and the inner wall of the body portion 600 by providing elastic force such as a ball roller, ring, or ball plunger. there is.
  • FIG. 13 is a view showing the arrangement of first to third switches and elastic members in the DC circuit breaker according to the embodiment.
  • the second pressing unit 350 is disposed on one side (upper side in FIG. 13) of the handle part 100 in the direction of the rotation axis 150, and the other side (see FIG.
  • the third pressing unit 450 may be disposed below 13), and the first pressing unit 250 may be disposed between the second pressing unit 350 and the third pressing unit 450 .
  • the second pressing part 350, the first pressing part 250, and the third pressing part 450 are sequentially arranged from one side of the handle part 100. Accordingly, the second switch (SW2), the first switch (SW1), and the third switch (SW3) are arranged in order from one side of the handle part 100 and can be accommodated inside the body part 600.
  • the first switch SW1 exhibits a different behavior from the second switch SW2 and the third switch SW3.
  • the second switch (SW2) and the third switch (SW3) all show the same behavior in the first to third states. Therefore, the second and third switches SW2 and SW3 are disposed on both sides of the rotating shaft 150 and the first switch SW1 is disposed between them, thereby realizing a symmetrical motion. As the switches arranged in this way move symmetrically, the force applied through the behavior also appears symmetrically, and distortion due to imbalance of force can be minimized.
  • the control unit 10 may include two elastic force providing units 500.
  • the elastic force providing unit 550 may include the elastic member 540 and the elastic pressing unit 550 .
  • one elastic pressing part 550 is provided between the first pressing part 250 and the second pressing part 350 and between the first pressing part 250 and the third pressing part 450, respectively. can be placed. That is, from one side of the handle part 100, the second pressing part 350, the elastic pressing part 550a, the first pressing part 250, the elastic pressing part 550b, and the third pressing part 450 are sequentially are placed
  • the disclosed invention can cut off direct current without an arc by using the effect that current is bypassed through the capacitor C when the first switch SW1, which is the main switch, is opened and closed.
  • the disclosed invention can prevent safety accidents by including an arc prevention structure for blocking an arc generated even when the capacitor C is burnt out.
  • FIGS. 14 to 16 are diagrams illustrating an arc prevention structure using a permanent magnet included in a DC circuit breaker according to an embodiment.
  • the arc prevention structure of the second switch SW2 described below may be equally applied to the third switch SW3, but only the second switch SW2 will be described for convenience of description.
  • the second movable terminal 330 protrudes between the pair of second fixed terminals 310a and 310b and contacts the second pressing cam 355 of the second pressing part 350 to control the 2 second follower 335 for transmitting the pressing force to the movable terminal 330; may include.
  • the second follower 335 moves the second movable terminal 330 up and down while moving up and down as the second pressing cam 355 rotates.
  • the second movable terminal 330 contacts or is separated from the pair of second fixed terminals 310a and 310b according to this vertical movement, so that the second switch SW can be connected or disconnected.
  • the second switch SW2 may include a second permanent magnet 370 forming a magnetic field at a contact point of the second switch SW2.
  • the second switch (SW2) may include a pair of permanent magnets (370a, 370b) since contacts exist between the pair of second fixed terminals (310a, 310b) and the second movable terminal (330), respectively. there is.
  • Such a pair of permanent magnets 370a and 370b may form a magnetic field at each contact point.
  • the second permanent magnet 370 can form a magnetic field so that an arc that can be formed at the contact point of the second switch SW2 is pushed away from the second follower 335 when current flows in a predetermined current direction. there is.
  • FIG. 15A shows a state of one second fixed terminal 310a among a pair of second fixed terminals.
  • current I flows from the second fixed terminal 310a to the second movable terminal 300 .
  • the permanent magnet (370a) forms a magnetic field (B) in the direction as shown, so that an arc that can be formed at the contact point is on the opposite side of the second follower 335, that is, on the outside of the second movable terminal 330. can be pushed out
  • FIG. 15B shows a state of the second fixed terminal 310b of the other one of the pair of second fixed terminals.
  • current I flows from the second movable terminal 300 to the second fixed terminal 310b in the contact point shown in FIG. 15B.
  • the permanent magnet (370b) forms a magnetic field (B) in the direction as shown, so that an arc that can be formed at the contact point is on the opposite side of the second follower 335, that is, on the outside of the second movable terminal 300. can be pushed out
  • the second fixed terminals 310a and 310b may include metal plates 315a and 315b positioned in a direction in which the formed arc is pushed out.
  • the metal plates 315a and 315b may be electrically connected to the second fixed terminals 310a and 310b.
  • the metal plates 315a and 315b may be configured as a part of the second fixed terminals 310a and 310b.
  • the arc When current flows in a predetermined current direction, the arc is pushed outward in a direction away from the second follower 335, that is, to the outside of the second movable terminal 330, and is blocked. On the other hand, when current flows in the opposite direction, such as when the connection of the switch is reversed, the arc is pushed in the direction of the second follower 335.
  • the second follower 335 may be formed of an insulator.
  • an arc that can be formed at the contact points of the second fixed terminals 310a and 310b when current flows in a direction opposite to the predetermined current direction is formed at the contact points of the second follower section 335.
  • Runners (316a, 316b) leading to being pushed out by shifting to one side; may be formed.
  • the runners 316a and 316b are formed so that the arc is shifted to the right and pushed toward the second follower 335 . That is, the runner 316a formed on one second fixed terminal 310a is formed so that the arc pushed in the direction of the second follower 335 is shifted to the right. Accordingly, the arc is shifted and pushed toward the front side in FIG. 16 . Meanwhile, the runner 316b formed on the other second fixed terminal 310b is formed so that the arc pushed in the direction of the second follower 335 is shifted to the right. Accordingly, the arc is shifted and pushed toward the rear side in FIG. 16 .
  • the runners 316a and 316b of the pair of second fixed terminals 310a and 310b induce arcs to be pushed in opposite directions, respectively.
  • the permanent magnets 370a and 370b and the runners 316a and 316b push the arc in opposite directions at the contact point, thereby increasing the length of the arc and blocking it.
  • the DC circuit breaker according to the disclosed embodiment can cut off DC without an arc by using the effect that the current is bypassed through the capacitor (C) when the switch is opened and closed through a circuit including a capacitor (C), and the capacitor (C ) is burnt out, it is possible to increase the stability of switch opening and closing by blocking the arc through an arc prevention structure using permanent magnets provided in the second switch SW2 and the third switch SW3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

직류 차단 장치가 개시된다. 직류전원으로부터의 전류를 부하에 흐르게 하는 회로를 가지는 직류 차단 장치에 있어서, 상기 회로는, 상기 직류전원과 상기 부하 사이에 직렬 연결된 제1 스위치(SW1); 상기 제1 스위치(SW1)에 직렬 연결되되, 상기 직류전원의 일 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)에 타측 단자에 연결된 제2 스위치(SW2); 상기 직류전원의 반대 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 부하에 타측 단자가 연결된 제3 스위치(SW3); 상기 제1 스위치(SW1)의 일측 단자에 일측 단자가 연결된 제1 다이오드(D1); 및 상기 제1 다이오드(D1)의 타측 단자와 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)의 타측 단자에 타측 단자가 연결된 커패시터(C);를 포함하고, 상기 제1 저항(R1)과 상기 제2 저항(R2)의 사이의 선로와 상기 제1 다이오드(D1)와 상기 커패시터(C) 사이의 선로는 서로 연결되어 있고, 사용자의 조작에 의해 상기 제1 내지 제3 스위치를 함께 동작시키며, 상기 직류전원의 연결 시 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 상기 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결 되고, 상기 직류전원의 분리 시 상기 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리 되도록 하는 조작부;를 포함할 수 있다.

Description

직류 차단 장치
개시된 발명은 아크의 발생을 억제하는 직류 차단 장치에 관한 것이다.
최근에는 직류 배전시장이 증가하는 추세이며, 신 재생에너지의 중요성 및 효율성 증대에 많은 관심을 가지고 있어 전력 수용가에서 사용시 직류 아크의 유출이나 소음 등을 유발하지 않고 안전하게 아크 없이 차단할 수 있는 아크리스 기술을 요구되고 있다.
기존에는 아크 슈트를 이용하여 직류시스템의 부하개폐기에서 발생하는 아크를 소호한다.
하지만, 아크 소호를 위한 아크 슈트가 필요하기 때문에 비용이 증가하고 시스템 구성이 복잡하다.
개시된 발명에서는 스위치 개폐시 아크 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 직류 차단 장치를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 직류전원으로부터의 전류를 부하에 흐르게 하는 회로를 가지는 직류 차단 장치에 있어서, 상기 회로는, 상기 직류전원과 상기 부하 사이에 직렬 연결된 제1 스위치(SW1); 상기 제1 스위치(SW1)에 직렬 연결되되, 상기 직류전원의 일 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)에 타측 단자에 연결된 제2 스위치(SW2); 상기 직류전원의 반대 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 부하에 타측 단자가 연결된 제3 스위치(SW3); 상기 제1 스위치(SW1)의 일측 단자에 일측 단자가 연결된 제1 다이오드(D1); 및 상기 제1 다이오드(D1)의 타측 단자와 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)의 타측 단자에 타측 단자가 연결된 커패시터(C);를 포함하고, 상기 제1 저항(R1)과 상기 제2 저항(R2)의 사이의 선로와 상기 제1 다이오드(D1)와 상기 커패시터(C) 사이의 선로는 서로 연결되어 있고, 사용자의 조작에 의해 상기 제1 내지 제3 스위치를 함께 동작시키며, 상기 직류전원의 연결 시 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 상기 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결 되고, 상기 직류전원의 분리 시 상기 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리 되도록 하는 조작부;를 포함할 수 있다.
상기 회로는, 상기 제1 스위치(SW1)의 일측 단자에 일측 단자가 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 저항(R1)의 타측 단자와 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)의 타측 단자에 타측 단자가 연결된 제2 저항(R2); 및 상기 부하에 병렬 연결되어 상기 커패시터(C)의 전압이 상승하는 것을 방지하는 제2 다이오드(D2);를 더 포함할 수 있다.
상기 조작부는 사용자의 조작에 의해 제1 상태, 제2 상태 및 제3 상태를 가지고, 상기 제1 상태에서는 상기 제2 상태를 거쳐 상기 제3 상태로 전환되고, 상기 제3 상태에서는 상기 제2 상태를 거쳐 상기 제1 상태로 전환되고, 상기 제1 상태에서 상기 제1 내지 제3 스위치는 모두 분리 되고, 상기 제2 상태에서 상기 제1 스위치(SW1) 는 분리 되고 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)는 연결 되고, 상기 제3 상태에서 상기 제1 내지 제3 스위치는 모두 연결 될 수 있다.
상기 조작부는, 상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 스위치는 접점형 스위치이고, 상기 조작부는, 사용자의 조작에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 손잡이부; 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제1 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제1 가압부; 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제2 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제2 가압부; 및 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제3 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제3 가압부;를 포함하고, 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제1 내지 제3 상태가 결정될 수 있다.
상기 조작부는, 상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부;를 포함하고, 상기 탄성력제공부는 탄성부재; 및 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 탄성부재의 변형을 유도하는 탄성가압부;를 포함하고, 상기 탄성가압부는 상기 조작부가 상기 제1 상태 및 상기 제3 상태일 때보다 상기 제2 상태일 때 상기 탄성부재의 변형이 더 커지도록 유도하고, 상기 탄성부재는 상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공할 수 있다.
상기 탄성가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 회전하는 가압캠;을 포함하고, 상기 가압캠은 상기 조작부가 상기 제2 상태일 때 상기 탄성부재의 변형이 가장 크도록 가압하는 형상을 가질 수 있다.
상기 탄성가압부는 상기 가압캠과 상기 탄성부재 사이에 배치되어 상기 가압캠의 회전에 따라 상기 탄성부재를 가압하는 가압전달부재;를 더 포함하고, 상기 가압전달부재는 상기 가압캠과의 접촉부위에 상기 가압전달부재와 상기 가압캠 사이의 마찰을 감소시키는 제1 회전부재;를 포함할 수 있다.
상기 탄성가압부는, 내부에 상기 제1 스위치(SW1), 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기제3 스위치(SW3)를 수용하는 바디부 내벽과 상기 가압캠 사이에 마련되어 상기 가압캠과 상기 바디부 내벽 사이의 마찰력을 감소시키는 제2 회전부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 손잡이부의 회전축 방향 일측에 상기 제2 가압부가 배치되고, 상기 손잡이부의 회전축 방향 타측에 상기 제3 가압부가 배치되고, 상기 제2 가압부와 상기 제3 가압부의 사이에 상기 제1 가압부가 배치될 수 있다.
상기 조작부는, 상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 두 개의 탄성력제공부;를 포함하고, 상기 탄성력제공부는, 탄성부재; 및 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 탄성부재의 변형을 각각 유도하는 탄성가압부;를 포함하고, 상기 제1 가압부와 상기 제2 가압부 사이 및 상기 제1 가압부와 상기 제3 가압부 사이에 각각 한 개의 탄성가압부가 배치될 수 있다.
상기 제1 스위치는 한 쌍의 제1 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제1 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제1 가동단자;를 포함하고, 상기 제2 스위치는 한 쌍의 제2 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제2 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제2 가동단자;를 포함하고, 상기 제3 스위치는 한 쌍의 제3 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제3 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제3 가동단자;를 포함하고, 상기 제1 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제1 가동단자를 가압하는 제1 가압캠을 포함하고, 상기 제2 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제2 가동단자를 가압하는 제2 가압캠을 포함하고, 상기 제3 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제3 가동단자를 가압하는 제3 가압캠을 포함할 수 있다.
상기 제1 가압캠은, 상기 조작부가 제1 상태 및 제2 상태일 때 상기 제1 가동단자를 가압하고 제3 상태일 때 가압을 해제하고, 상기 제2 가압캠 및 상기 제3 가압캠은, 상기 조작부가 제1 상태일 때 상기 제2 가동단자 및 상기 제3 가동단자를 각각 가압하고 제2 상태 및 제3 상태일 때 가압을 해제할 수 있다.
상기 제1 스위치는 상기 한 쌍의 제1 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제1 가동단자를 상기 한 쌍의 제1 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제1 탄성부재를 더 포함하고, 상기 제2 스위치는 상기 한 쌍의 제2 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제2 가동단자를 상기 한 쌍의 제2 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제2 탄성부재를 더 포함하고, 상기 제3 스위치는 상기 한 쌍의 제3 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제3 가동단자를 상기 한 쌍의 제3 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제3 탄성부재를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제3 가압캠은, 각각 상기 제1 내지 제3 가동단자를 가압하여 상기 한 쌍의 제1 내지 제3 고정단자가 각각 전기적으로 분리되도록 할 수 있다.
상기 제2 스위치는 상기 제2 스위치의 접점에 자기장을 형성하는 제2 영구자석;을 포함하고, 상기 제2 가동단자는 상기 한 쌍의 제2 고정단자 사이로 돌출되어 배치되고 상기 제2 가압캠과 접촉하여 상기 제2 가동단자에 가압력을 전달하는 제2 종동절;을 포함하고, 상기 제2 영구자석은 미리 정해진 전류 방향으로 전류가 흐를 때 상기 제2 스위치의 접점에서 형성될 수 있는 아크가 상기 제2 종동절로부터 멀어지는 방향으로 밀어내도록 자기장을 형성하고, 상기 제2 고정단자는 형성된 상기 아크가 밀어내지는 방향에 위치하는 금속판을 포함할 수 있다.
상기 제2 종동절은 절연체로 형성되고, 상기 제2 고정단자의 접점에는 미리 정해진 전류 방향과 반대 방향으로 전류가 흐를 때 상기 접점에서 형성될 수 있는 아크가 상기 제2 종동절의 일측으로 어긋나게 밀어내지도록 유도하는 런너;가 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 제2 고정단자의 런너는 각각 반대되는 방향으로 아크가 밀어내지도록 유도할 수 있다.
개시된 발명에 따른 직류 차단 장치는 스위치 개폐시 아크 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
개시된 발명에 따른 직류 차단 장치는 아크 슈트 없이도 직류 차단 장치 및 부하를 아크로부터 안전하게 보호할 수 있다.
개시된 발명에 따른 직류 차단 장치는 조작부를 동일하게 조작하더라도 제1 스위치와 제2 및 제3 스위치의 개폐에 시간차를 두어 아크 발생을 방지하고 직류 전원을 원활히 개폐할 수 있다.
개시된 발명에 따른 직류 차단 장치는 캐퍼시터(C)의 소손시에도 영구자석을 이용하여 아크를 차단할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 직류 차단 장치의 회로도이다.
도 2는 실시예에 따른 직류 차단 장치의 제2 스위치와 제3 스위치가 분리 상태에서 연결 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에서 제1 스위치가 분리 상태에서 연결 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에서 커패시터의 전압이 방전된 이후 정상상태의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에서 제1 스위치가 연결 상태에서 분리 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에서 제2 스위치와 제3 스위치가 연결 상태에서 분리 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 조작부의 사시도이다.
도 8은 실시예에 따른 직류 차단 장치의 조작부의 제1 상태 내지 제3 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제1 스위치 내지 제3 스위치의 개폐 상태를 나타내는 표이다.
도 10은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제1 스위치의 개폐 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제2 스위치 및 제3 스위치의 개폐 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 탄성부재의 변형 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 제1 내지 제3 스위치 및 탄성부재의 배치를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 16은 실시예에 따른 직류 차단 장치에 포함된 영구자석 이용한 아크 방지 구조를 나타낸 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에"위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 직류 차단 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 직류 차단 장치는 직류 전원과 부하 사이에 연결된다.
직류 차단 장치는 직류 전원의 일 극성 단자(도 1에서는 + 단자)에 직렬 연결된 저항 부하(RLoad)와 인덕터 부하(LLoad) 중 저항 부하(RLoad)에 일측 단자가 연결되어 있고, 직류 전원)의 직류 전원의 반대 극성 단자(도 1에서는 - 단자)에 직렬 연결된 인덕터 부하(LLoad)에 타측 단자가 연결되어 있다.
저항 부하(RLoad)는 저항성 부하이고, 인덕터 부하(LLoad)는 유도성 부하이다.
직류 차단 장치는 직류 전원의 양극(+)과 음극(-) 사이에 순환적으로 연결되어 있다. 직류 전원의 양극(+)으로부터 전류가 흘러나와 직류 차단 장치를 지나고 저항 부하(RLoad)와 인덕터 부하(LLoad)를 거치며 다시 직류 차단 장치를 거쳐 직류 전원의 음극(-)으로 들어온다.
직류 차단 장치는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 커패시터(C), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함한다.
제1 스위치(SW1)는 주 스위치이고, 제2 스위치(SW2)와 제3 스위치(SW3)는 보조 스위치이다.
제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 직렬 연결되어 있다.
제2 스위치(SW2)는 일측 단자가 직류 전원의 일 극성 단자(도 1에서는 + 단자)와 연결되어 있고, 타측 단자는 제1 스위치(SW1)의 일측 단자와 연결되어 있다.
제1 스위치(SW1)는 타측 단자가 저항 부하(RLoad)에 연결되어 있다.
제3 스위치(SW3)는 일측 단자가 직류 전원의 반대 극성 단자(도 1에서는 - 단자)와 연결되어 있고, 타측 단자는 인덕터 부하(LLoad)에 연결되어 있다.
제1 스위치(SW1)의 양단에는 서로 직렬 연결된 제1 다이오드(D1)와 커패시터(C)가 병렬 연결되어 있다.
제1 다이오드(D1)는 투입 방전 및 공진 방지용 다이오드이다.
제1 다이오드(D1)는 직류 전원의 양극(+) 측에서 음극(-) 측으로 흐르는 방향으로 마련되어 있다. 제1 다이오드(D1)의 애노드 단자는 제1 스위치(SW1)의 일측 단자와 연결되고, 캐소드 단자는 커패시터(C)의 일측 단자에 연결되어 있다. 유도성 부하일 경우 인덕터 부하(LLoad)와 커패시터(C)의 공진 현상으로 인해 어느 시점에 인덕터 부하(LLoad) 측에서 과도성 전류가 발생할 우려가 있는데, 제1 다이오드(D1)는 유도성 부하에 따른 LC 공진 현상을 억제시킨다.
제1 스위치(SW1)의 양단에는 서로 직렬 연결된 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 병렬 연결되어 있다.
제1 다이오드(D1)와 커패시터(C) 사이의 중간선로와, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 중간선로는 서로 연결되어 있다.
제1 저항(R1)은 투입 방전용 저항 역할을 한다. 제2 저항(R2)은 개방 방전용 저항 역할을 한다.
제2 다이오드(D2)는 커패시터(C)의 전압이 상승하는 것을 방지하기 위한 환류 다이오드 역할을 한다. 제2 다이오드(D2)는 부하에 병렬 연결된다. 제2 다이오드(D2)의 애노드 단자는 저항 부하(RLoad)에 연결되어 있고, 캐소드 단자는 인덕터 부하(LLoad)에 연결되어 있다.
제1 스위치(SW1)는 직류 차단 장치를 투입 또는 개방하기 위한 스위치이다.
제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 기계적 스위치 또는 반도체 스위치일 수 있다. 기계적 스위치로는 제어 회로에 사용되는 릴레이, 접촉기 등으로 구성할 수 있다. 반도체 스위치로는 트랜지스터(Transistor), 사이리스터(SCR), 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 등으로 구성할 수 있다.
제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 일정한 시간차를 갖고 연결 또는 분리된다. 제1 스위치(SW1)와 제3 스위치(SW3)는 일정한 시간차를 갖고 연결 또는 분리된다. 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 시간차 없이 연결 또는 분리될 수 있다.
이하에서는 직류 차단 장치를 개방에서 투입으로 전환하는 과정을 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 직류 차단 장치의 제2 스위치와 제3 스위치가 분리 상태에서 연결 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 직류 차단 장치의 최초 상태는 전류가 흐르지 않는 개방 상태이다. 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 분리 상태이다.
직류 차단 장치의 투입시 먼저 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 분리 상태에서 연결 상태로 전환된다. 이때, 제1 스위치(SW1)는 여전히 분리 상태이다.
직류 전원의 전류는 화살표 방향으로 흘러 커패시터(C)를 충전한다.
커패시터(C)는 완전 방전 상태에서 제2 스위치(SW2)의 연결 시점에서부터 커패시터(C)와 저항 부하(RLoad)의 값에 의해 정해진 시정수에 따라 충전된다.
도 3은 도 2에서 제1 스위치가 분리 상태에서 연결 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에서 커패시터의 전압이 방전된 이후 정상상태의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 스위치(SW1)가 연결 되면, 전류는 하부 화살표 방향으로 흘러 부하에 직류 전원이 공급된다.
이와 함께, 완전 충전된 커패시터(C)의 방전 전류는 상부 화살표 방향으로 해서 제1 저항(R1)으로 흐른다. 이에 따라, 커패시터(C)에 충전된 전압은 투입용 방전저항인 제1 저항(R1)을 통해 방전된다.
이와 같이, 아크 발생 없이 투입이 완료되어 부하에 정상적으로 전원을 공급할 수 있다.
도 2 내지 도 4에서는 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 설정시간 후에 제1 스위치(SW1)가 연결 되는 것에 대하여 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 반대로 제1 스위치(SW1)가 먼저 연결 되고 설정시간 후에 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 연결 될 수도 있다.
이하에서는 직류 차단 장치를 투입에서 개방으로 전환하는 과정을 설명한다.
도 5는 도 4에서 제1 스위치가 연결 상태에서 분리 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 직류 차단 장치를 투입에서 개방으로 전환할 때 먼저 제1 스위치(SW1)를 분리시킨다. 제1 스위치(SW1)가 분리될 때 전류는 커패시터(C)에 충전된다. 이때, 전류는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)로도 흐르지만, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 상대적으로 고저항이므로 대부분 커패시터(C)에 충전된다.
제1 스위치(SW1)가 분리되는 순간 커패시터(C)는 완전 방전 상태를 유지하므로 커패시터(C) 양단의 전압차는 O이고, 커패시터(C)와 병렬로 연결된 제1 스위치(SW1)의 양단에 인가되는 전압 역시 O이 된다. 이로 인해, 제1 스위치(SW1)가 분리되는 시점에 영전압 스위칭 상태가 되어 제1 스위치(SW1)의 분리 동작으로 인한 아크는 발생하지 않는다.
도 6은 도 5에서 제2 스위치와 제3 스위치가 연결 상태에서 분리 상태로 전환된 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 커패시터(C)에 전압이 완전 충전됨과 함께 제1 스위치(SW1)의 분리와 일정한 시간차를 갖고 분리되는 제2 스위치(SW2)와 제3 스위치(SW3)가 분리된다.
커패시터(C)의 충전 동작이 완료되면, 커패시터(C)를 통해 흐르는 전류는 0이 된다. 이와 같이, 커패시터(C)의 충전이 완료된 후 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 분리된다. 제1 스위치(SW1)가 분리된 후 설정 시간이 경과한 후 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 분리된다. 설정 시간은 커패시터(C)의 충전 동작이 완료된 이후로 정해지므로 커패시터(C)의 충전 시정수를 기초로 하여 정해질 수 있다.
커패시터(C)의 충전이 완료된 후 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 분리될 때, 커패시터(C)를 통한 전류 흐름이 없는 영전류 상태이다. 따라서, 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)의 분리 시점에 영전류 스위칭 동작이 이루어져 아크 발생이 방지된다.
커패시터(C)의 충전이 완료되면, 커패시터(C)의 방전 전류는 상부의 화살표 방향으로 흐른다. 이로 인해 커패시터(C)의 충전된 전압은 개방 방전용 저항인 제2 저항(R2)을 통해 방전된다. 커패시터(C)는 초기 상태인 완전 방전 상태로 되돌아간다.
또한, 유도성 부하에서 발생한 역기전력은 커패시터(C)의 전압 상승에 대한 방지대책으로 커패시터(C)의 보호 역할을 하는 제2 다이오드(D2)에 의해 순환하여 해소된다(아래의 화살표 방향 참조).
이상과 같이, 개시된 발명은 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 일정한 시간차를 두고 동작하며, 투입 방전용 저항인 제1 저항(R1)과 개방 방전용 저항인 제2 저항과, 투입방전 및 공진 방지용 제1 다이오드(D1)와, 커패시터(C)를 제1 스위치(SW1)에 병렬로 회로 구성하고, 부하측 사이에 커패시터 전압의 상승을 방지하기 위해 환류 다이오드인 제2 다이오드(D2)를 적용함으로써 직류 차단 장치의 스위치 투입이나 개방시 아크 발생을 방지할 수 있어 아크 소호용의 아크 슈트 없이도 직류 차단 장치와 부하를 안전하게 보호할 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 조작부의 사시도이고 도 8은 실시예에 따른 직류 차단 장치의 조작부의 제1 상태 내지 제3 상태를 나타낸 도면이다.
개시된 발명의 직류 차단 장치는 사용자의 조작에 의해 제1 내지 제3 스위치를 함께 동작시키며, 전원의 연결 시 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결 되고, 전원의 분리 시 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리 되도록 하는 조작부(10)를 포함할 수 있다.
직류 차단 장치는 전술한 바와 같은 회로 구성을 포함하고, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 일정한 시간차를 두고 동작할 수 있도록 구성된 조작부(10)를 포함하여 사용자가 조작부(10)를 조작함으로써 세 개의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 함께 동작시킬 수 있고, 직류 차단 장치의 스위치 투입이나 개방시 아크 발생을 방지할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면 조작부(10)는 사용자의 조작에 의해 회전축을 중심으로 제한된 범위에서 회전하는 손잡이부(100) 및 내부에 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)를 수용하는 바디부(600)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 내지 제3 스위치는 접점형 스위치를 제시하고 있지만, 제1 내지 제3 스위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 손잡이부(100)는 회전축(150)을 중심으로 제한된 범위에서 회전 가능하다.
직류 차단 장치는 사용자가 조작부(10)의 손잡이부(100)를 회전 조작하면, 손잡이부(100)의 회전에 따라 제1 내지 제3 스위치를 개폐할 수 있다. 즉 한 번의 동작으로 제1 내지 제3 스위치를 개폐할 수 있다.
조작부(10)는 전원의 연결 시 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결 되고, 전원의 분리 시 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리되도록 한다. 이를 통해 전술한 바와 같이 커패시터(C)의 충전 및 방전을 통해 직류 차단 장치의 스위치 투입이나 개방시 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
조작부(10)는 사용자의 조작에 의해 제1 상태(ST1), 제2 상태(ST2) 및 제3 상태(ST3)를 가질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 손잡이부(100)의 회전 각도에 따라 상기 제1 내지 제3 상태가 결정될 수 있다. 도 8에서는 손잡이부(100)가 회전 범위 내의 중심에 위치하는 경우가 제2 상태이고, 손잡이부(100)가 반시계 방향으로 회전한 경우가 제1 상태이고, 손잡이부(100)가 시계 방향으로 회전한 경우가 제3 상태이다. 예를 들어, 손잡이부(100)가 45°범위에서 회전 가능할 때, 반시계 방향 회전 한계 상태가 제1 상태이고, 제1 상태에서 시계방향으로 22.5° 회전한 상태가 제2 상태이고, 제1 상태에서 시계방향으로 45° 회전한 상태가 제3 상태일 수 있다.
제1 상태에서는 제2 상태를 거쳐 제3 상태로 전환되고, 제3 상태에서는 제2 상태를 거쳐 제1 상태로 전환될 수 있다. 즉 제1 상태에서 제3 상태로 전환되기 위해서는 중간에 제2 상태를 거쳐야 하고, 반대로 제3 상태에서 제1 상태로 전환되기 위해서도 중간에 제2 상태를 거쳐야만 한다.
도 9는 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제1 스위치 내지 제3 스위치의 개폐 상태를 나타내는 표이다.
도 9의 표를 참조하면 제1 상태에서 제1 내지 제3 스위치는 모두 분리 된다. 즉 제1 상태는 직류 차단 장치가 직류전원을 차단하고 있는 상태이다.
제3 상태에서 제1 내지 제3 스위치는 모두 연결 된다. 즉, 제3 상태는 직류 차단 장치가 직류전원을 연결하고 있는 상태이다.
제2 상태에서 제1 스위치(SW1)는 분리 되고 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 연결 된다. 제2 상태는 제1 상태에서 제3 상태로 전환되거나, 반대로 제3 상태에서 제1 상태로 전환되는 중간 단계로서, 제2 상태에서는 제1 스위치(SW1)와 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)의 개폐 상태에 차이가 있다.
이와 같이 제2 상태에서 제1 스위치(SW1)와 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)의 개폐 상태에 차이를 둠으로써 사용자가 조작부(10)를 조작할 때 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)와 제1 스위치(SW1)가 순차적으로 개폐될 수 있도록 한다.
예를 들어, 전원의 연결 시 조작부(10)는 제1 상태에서 제2 상태를 거쳐 제3 상태로 전환된다. 제1 상태에서 제1 내지 제3 스위치는 모두 분리되어 있다. 이후, 제2 상태로 전환되는 경우 제1 스위치(SW1)는 여전히 분리되어 있으나 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)는 연결된다. 즉, 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)가 제1 스위치(SW1)보다 먼저 연결되는 것이다. 이후, 제3 상태로 전환되는 경우 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)는 연결된 상태를 유지하고, 제1 스위치(SW1)가 더 연결된다. 즉 조작부(10)가 제1 상태에서 제2 상태를 거쳐 제3 상태로 전환되면 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결된다.
반대로 전원의 분리 시 조작부(10)는 제3 상태에서 제2 상태를 거쳐 제1 상태로 전환된다. 제3 상태에서 제1 내지 제3 스위치는 모두 연결되어 있다. 이후, 제2 상태로 전환되는 경우 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)는 여전히 연결되어 있으나 제1 스위치(SW1)는 분리된다. 즉, 제1 스위치(SW1)가 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)보다 먼저 분리되는 것이다. 이후, 제3 상태로 전환되는 경우 제1 스위치(SW1)는 분리된 상태를 유지하고, 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)가 더 분리된다. 즉 조작부(10)가 제3 상태에서 제2 상태를 거쳐 제1 상태로 전환되면 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리된다.
한편 조작부(10)는, 손잡이부(100)의 회전 각도에 따라 제1 스위치(SW1)의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제1 가압부(250); 손잡이부(100)의 회전 각도에 따라 제2 스위치(SW2)의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제2 가압부(250); 및 손잡이부(100)의 회전 각도에 따라 제3 스위치(SW3)의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제3 가압부(350);를 포함할 수 있다.
조작부(10)는 제1 내지 제3 가압부(150, 250, 350)를 통해 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 접점을 접촉 또는 분리시켜 스위치의 개폐를 제어할 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제1 스위치의 개폐 상태를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면 제1 스위치(SW1)는 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b); 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b)에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제1 가동단자(230); 및 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b)가 전기적으로 서로 연결되도록 제1 가동단자(230)를 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b) 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제1 탄성부재(240);를 포함할 수 있다.
제1 가압부(250)는 손잡이부(100)의 회전에 따라 제1 가동단자(230)를 가압하는 제1 가압캠(255)을 포함할 수 있다. 도 10을 참조하면 제1 가압캠(255)은 손잡이부(100)와 회전축(150)을 통해 연결되고 손잡이부(100)의 회전에 따라 같이 회전한다. 제1 가압캠(255)은 회전에 따라 제1 가동단자(230)를 가압하거나 가압하지 않는 형상을 가질 수 있다.
제1 가압캠(255)은 제1 가동단자(230)를 가압하여 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b)가 전기적으로 분리되도록 할 수 있다. 즉 제1 가압캠(255)이 제1 가동단자(230)을 가압하는 경우 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b)가 전기적으로 분리되어 제1 스위치(SW1)는 개방되고, 제1 가압캠(255)이 제1 가동단자(230)를 가압하지 않는 경우 제1 탄성부재(240)에 의해 제1 기동단자(230)가 한 쌍의 제1 고정단자(210a, 210b)를 전기적으로 연결시켜 제1 스위치(SW1)는 연결된다.
제1 가압캠(255)은, 조작부(10)가 제1 상태 및 제2 상태일 때 제1 가동단자(230)를 가압하고 제3 상태일 때 가압을 해제하는 형상을 가질 수 있다. 도 10에는 이와 같은 제1 가압캠(255)의 형상의 일례가 도시되어 있다.
도 11은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 제2 스위치 및 제3 스위치의 개폐 상태를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면 제2 스위치(SW2)는 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b); 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b)에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제2 가동단자(330); 및 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b)가 전기적으로 서로 연결되도록 제2 가동단자(330)를 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b) 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제2 탄성부재(340);를 포함할 수 있다.
제2 가압부(350)는 손잡이부(100)의 회전에 따라 제2 가동단자(330)를 가압하는 제2 가압캠(355)을 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면 제2 가압캠(355)은 손잡이부(100)와 회전축(150)을 통해 연결되고 손잡이부(100)의 회전에 따라 같이 회전한다. 제2 가압캠(355)은 회전에 따라 제2 가동단자(330)를 가압하거나 가압하지 않는 형상을 가질 수 있다.
제2 가압캠(355)은, 제2 가동단자(330)를 가압하여 한 쌍의 제2 고정단자(210a, 210b)가 전기적으로 분리되도록 할 수 있다. 즉 제2 가압캠(355)이 제2 가동단자(330)을 가압하는 경우 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b)가 전기적으로 분리되어 제2 스위치(SW2)는 개방되고, 제2 가압캠(355)이 제2 가동단자(330)를 가압하지 않는 경우 제2 탄성부재(340)에 의해 제2 기동단자(330)가 한 쌍의 제2 고정단자(310a, 310b)를 전기적으로 연결시켜 제2 스위치(SW2)는 연결된다.
제2 가압캠(355)은, 조작부(10)가 제1 상태일 때 제2 가동단자(330)를 가압하고 제2 상태 및 제3 상태일 때 가압을 해제하는 형상을 가질 수 있다. 도 11에는 이와 같은 제2 가압캠(355)의 형상의 일례가 도시되어 있다.
한편 제3 스위치(SW3)는 전술한 제2 스위치(SW2)와 동일한 구성을 포함할 수 있다.
제3 스위치(SW3)는 한 쌍의 제3 고정단자(410a, 410b); 한 쌍의 제3 고정단자(410a, 410b)에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제3 가동단자(430); 및 한 쌍의 제3 고정단자(410a, 410b)가 전기적으로 서로 연결되도록 제3 가동단자(430)를 한 쌍의 제3 고정단자(410a, 410b) 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제3 탄성부재(440);를 포함할 수 있다.
제3 가압부(450)는 손잡이부(100)의 회전에 따라 제3 가동단자(430)를 가압하는 제3 가압캠(455)을 포함할 수 있다. 제3 가압캠(455)의 상세한 구조와 역할은 전술한 제2 가압캠(355)과 동일하다.
상기와 같은 구조에 의해 사용자는 손잡이부(100)의 조작을 통해 제1 스위치 내지 제3 스위치를 모두 개폐할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 조작부의 상태에 따른 탄성부재의 변형 상태를 나타낸 도면이다.
조작부(10)는, 조작부(10)가 제2 상태인 경우 제1 상태 또는 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부(500);를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면 탄성력제공부(500)는 탄성부재(540); 및 손잡이부(100)의 회전 각도에 따라 탄성부재(540)의 변형을 유도하는 탄성가압부(550);를 포함할 수 있다. 탄성가압부(550)는 조작부가 제1 상태 및 제3 상태일 때보다 제2 상태일 때 탄성부재(540)의 변형이 더 커지도록 유도하고, 탄성부재(540)는 조작부가 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공할 수 있다.
탄성가압부(550)는 손잡이부(100)의 회전에 따라 회전하는 가압캠(555)을 포함하고, 가압캠(555)은 조작부(10)가 제2 상태일 때 탄성부재(540)의 변형이 가장 크도록 가압하는 형상을 가질 수 있다. 도 12에는 이와 같은 가압캠(555)의 형상의 일례가 도시되어 있다.
조작부(10)는 제2 상태인 경우 제1 상태 또는 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부(500)를 포함할 수 있다. 따라서 제1 상태에서 제3 상태로 전환되는 도중에 제2 상태에서 멈춤 현상 없이 제3 상태로 신속하게 전환될 수 있도록 할 수 있다. 반대로 제3 상태에서 제1 상태로 전환되는 도중에 제2 상태에서 멈춤 현상 없이 제1 상태로 신속하게 전환될 수 있도록 할 수 있다.
탄성가압부(550)는 가압캠(555)과 탄성부재(540) 사이에 배치되어 가압캠(555)의 회전에 따라 탄성부재(540)를 가압하는 가압전달부재(560)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 가압캠(555)은 도 12에 도시된 바와 같이 세 개의 돌출부를 구비할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이 제2 상태에서는 중앙의 돌출부에 의해 가압전달부재(560)가 하측으로 눌려 탄성부재(540)가 변형되고, 제1 상태 및 제3 상태에서는 중앙의 돌출부와 양 측의 돌출부 사이에 형성되는 오목부에 가압전달부재(560)가 위치하여 조작부(10)의 각도가 고정되고, 미리 정해진 각도를 벗어나 회전하는 것을 방지할 수 있다.
가압전달부재(560)는 가압캠(555)과의 접촉부위에 가압전달부재(560)와 가압캠(555) 사이의 마찰을 감소시키는 제1 회전부재(565);를 포함할 수 있다. 도 12를 참조하면 가압전달부재(560)는 탄성부재(540)에 의해 상측으로 탄성력을 받고 있기 때문에 회전하는 가압캠(555)과의 접촉부위에 높은 압력이 가해질 수 있다. 이와 같은 압력에 의한 마찰력은 가압캠(555)의 형상에도 불구하고 가압캠(555)이 회전 중 제2 상태에서 정지할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 가압전달부재(560)는 가압캠(555)과의 접촉부위에 제1 회전부재(565)를 구비하여 마찰을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 제1 회전부재(565)는 볼 또는 롤러일 수 있다.
한편 제2 상태에서와 같이 가압캠(555)이 탄성부재(540)를 변형시키는 경우 상측으로 탄성부재(540)에 의한 반력을 받게 된다. 이 때 반력에 의해 가압캠(555)이 상측의 바디부(600) 내벽과 접촉하여 마찰력이 발생할 수 있다. 이와 같은 마찰력에 의해 가압캠(555)이 회전 중 제2 상태에서 정지하는 것을 방지하기 위하여 탄성가압부(550)는 가압캠(555)과 바디부(600) 내벽 사이에 마련되는 제2 회전부재(556)를 포함할 수 있다. 제2 회전부재(556)는 볼롤러, 링, 볼플런저 등 탄성력을 제공하여 가압캠(555)과 바디부(600) 내벽이 직접 접촉하는 것을 방지하면서 마찰력을 감소시킬 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 직류 차단 장치에서 제1 내지 제3 스위치 및 탄성부재의 배치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 손잡이부(100)의 회전축(150) 방향 일측(도 13의 상측)에 제2 가압부(350)가 배치되고, 손잡이부(100)의 회전축(150) 방향 타측(도 13의 하측)에 제3 가압부(450)가 배치되고, 제2 가압부(350)와 제3 가압부(450)의 사이에 제1 가압부(250)가 배치될 수 있다.
이와 같은 배치에 의해 손잡이부(100)의 일측에서부터 제2 가압부(350), 제1 가압부(250) 및 제3 가압부(450)가 순서대로 배치된다. 이에 따라 손잡이부(100)의 일측에서부터 제2 스위치(SW2), 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)가 순서대로 배치되어 상기 바디부(600) 내부에 수용될 수 있다.
전술한 바와 같이 조작부(10)가 제2 상태일 때. 제1 스위치(SW1)는 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)와 다른 거동을 나타낸다. 한편 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 제1 상태 내지 제3 상태일 때 모두 동일한 거동을 나타낸다. 따라서 회전축(150)의 양 측에 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)가 배치되고 그 사이에 제1 스위치(SW1)가 배치됨으로써 대칭적인 움직임을 구현할 수 있다. 이와 같이 배치된 스위치들이 대칭적으로 움직임으로써 거동을 통해 가해지는 힘 또한 대칭적으로 나타나 힘의 불균형으로 인한 뒤틀림을 최소화할 수 있다.
한편 도 13을 참조하면 조작부(10)는 두 개의 탄성력제공부(500);를 포함할 수 있다. 탄성력제공부(550)는 전술한 바와 같이 탄성부재(540) 및 탄성가압부(550)를 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 제1 가압부(250)와 제2 가압부(350) 사이 및 제1 가압부(250)와 제3 가압부(450) 사이에 각각 한 개의 탄성가압부(550)가 배치될 수 있다. 즉, 손잡이부(100)의 일측에서부터 제2 가압부(350), 탄성가압부(550a), 제1 가압부(250), 탄성가압부(550b) 및 제3 가압부(450)가 순서대로 배치된다.
이와 같이 두 개의 탄성력제공부(500)를 통해 탄성력을 제공 받는 경우 균형으로 탄성력을 제공받아 손잡이부(100)의 조작 시 힘의 불균형으로 인한 뒤틀림을 최소화 할 수 있다.
전술한 바와 같이 개시된 발명은 주 스위치인 제1 스위치(SW1)가 개폐시 전류가 커패시터(C)를 통해 바이패스 되는 효과를 이용하여 직류를 아크 없이 차단할 수 있다.
그러나 커패시터(C)가 순간적인 서지 혹은 기계적인 충격, 오염, 수분 등의 외란으로 소손되는 경우 직류차단에 실패할 우려가 있다.
따라서, 개시된 발명은 커패시터(C) 소손의 경우에도 발생하는 아크를 차단하기 위한 아크 방지 구조을 포함하여 안전사고를 방지할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 실시예에 따른 직류 차단 장치에 포함된 영구자석을 이용한 아크 방지 구조를 나타낸 도면이다.
이하에서 설명되는 제2 스위치(SW2)의 아크 방지 구조는 제3 스위치(SW3)에도 동일하게 적용될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 제2 스위치(SW2)에 대해서만 서술하도록 한다.
도 14를 참조하면 제2 가동단자(330)는 한 쌍의 제2 고정단자(310a)(310b) 사이로 돌출되어 배치되고 제2 가압부(350)의 제2 가압캠(355)과 접촉하여 제2 가동단자(330)에 가압력을 전달하는 제2 종동절(335);을 포함할 수 있다.
제2 종동절(335)은 제2 가압캠(355)이 회전함에 따라 상하로 이동하면서 제2 가동단자(330)를 상하로 이동시킨다. 제2 가동단자(330)는 이와 같은 상하 이동에 따라 한 쌍의 제2 고정단자(310a)(310b)와 접촉하거나 분리되어 제2 스위치(SW)가 연결 또는 분리될 수 있다.
한편, 제2 스위치(SW2)는 제2 스위치(SW2)의 접점에 자기장을 형성하는 제2 영구자석(370)을 포함할 수 있다. 제2 스위치(SW2)는 한 쌍의 제2 고정단자(310a)(310b)와 제2 가동단자(330) 사이에 각각 접점이 존재하므로 한 쌍의 영구자석(370a)(370b)을 포함할 수 있다. 이와 같은 한 쌍의 영구자석(370a)(370b)은 각각의 접점에 자기장을 형성할 수 있다.
제2 영구자석(370)은 미리 정해진 전류 방향으로 전류가 흐를 때 제2 스위치(SW2)의 접점에서 형성될 수 있는 아크가 제2 종동절(335)로부터 멀어지는 방향으로 밀어내도록 자기장을 형성할 수 있다.
도 15a는 한 쌍의 제2 고정단자 중 하나의 제2 고정단자(310a)의 모습을 나타낸다. 도 15a에 도시된 접점에서는 제2 고정단자(310a)에서 제2 가동단자(300) 방향으로 전류(I)가 흐른다. 이 때, 영구자석(370a)은 도시된 바와 같은 방향의 자기장(B)을 형성하여 접점에서 형성될 수 있는 아크가 제2 종동절(335)의 반대쪽, 즉 제2 가동단자(330)의 외측으로 밀어낼 수 있다.
한편, 도 15b는 한 쌍의 제2 고정단자 중 다른 하나의 제2 고정단자(310b)의 모습을 나타낸다. 도 15b에 도시된 접점에서는 반대로 제2 가동단자(300)에서 제2 고정단자(310b) 방향으로 전류(I)가 흐른다. 이 때, 영구자석(370b)은 도시된 바와 같은 방향의 자기장(B)을 형성하여 접점에서 형성될 수 있는 아크가 제2 종동절(335)의 반대쪽, 즉 제2 가동단자(300)의 외측으로 밀어낼 수 있다.
한편, 제2 고정단자(310a)(310b)는 형성된 아크가 밀어내지는 방향에 위치하는 금속판(315a)(315b)을 포함할 수 있다. 이와 같은 금속판(315a)(315b)은 제2 고정단자(310a)(310b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이 금속판(315a)(315b)은 제2 고정단자(310a)(310b)의 일부로 구성될 수 있다.
이와 같이 아크가 밀어내지는 방향에 금속판(315a)(315b)이 위치함으로써 아크가 차단된다.
이처럼 미리 정해진 전류 방향으로 전류가 흐르는 경우에는 아크가 제2 종동절(335)로부터 멀어지는 방향, 즉 제2 가동단자(330)의 외측으로 밀어내져 차단된다. 반면, 스위치의 연결이 반대로 되는 등 반대 방향으로 전류가 흐르는 경우에는 아크가 제2 종동절(335)의 방향으로 밀어내진다.
이와 같이 전류가 반대 방향으로 흐르는 경우에 대비하기 위하여 제2 종동절(335)은 절연체로 형성될 수 있다.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이 제2 고정단자(310a)(310b)의 접점에는 미리 정해진 전류 방향과 반대 방향으로 전류가 흐를 때 접점에서 형성될 수 있는 아크가 제2 종동절(335)의 일측으로 어긋나 밀어내지도록 유도하는 런너(316a)(316b);가 형성되어 있을 수 있다.
도 16에 도시된 실시예에서는 아크가 제2 종동절(335)을 향해 우측으로 어긋나게 밀어내지도록 런너(316a)(316b)가 형성되어 있다. 즉 하나의 제2 고정단자(310a)에 형성된 런너(316a)는 제2 종동절(335) 방향으로 밀어내지는 아크가 우측으로 어긋나게 밀어내지도록 형성된다. 이에 따라 아크는 도 16의 전면측으로 어긋나게 밀어내진다. 한편 다른 하나의 제2 고정단자(310b)에 형성된 런너(316b)는 제2 종동절(335) 방향으로 밀어내지는 아크가 우측으로 어긋나게 밀어내지도록 형성된다. 이에 따라 아크는 도 16의 후면측으로 어긋나게 밀어내진다.
즉, 한 쌍의 제2 고정단자(310a)(310b)의 런너(316a)(316b)는 각각 반대되는 방향으로 아크가 밀어내지도록 유도하게 된다. 이처럼 영구자석(370a)(370b)과 런너(316a)(316b)은 접점에서 서로 반대되는 방향으로 아크를 밀어내도록 함으로써 아크의 길이를 늘려 차단하게 된다.
개시된 실시예에 따른 직류 차단 장치는 캐퍼시터(C)를 포함하여 구성된 회로를 통해 스위치의 개폐시 전류가 커패시터(C)를 통해 바이패스 되는 효과를 이용하여 직류를 아크 없이 차단할 수 있고, 커패시터(C)가 소손되는 경우에도 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)에 마련된 영구자석을 이용한 아크 방지 구조를 통해 아크를 차단하여 스위치 개폐의 안정성을 높일 수 있게 된다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 개시된 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (16)

  1. 직류전원으로부터의 전류를 부하에 흐르게 하는 회로를 가지는 직류 차단 장치에 있어서,
    상기 회로는, 상기 직류전원과 상기 부하 사이에 직렬 연결된 제1 스위치(SW1); 상기 제1 스위치(SW1)에 직렬 연결되되, 상기 직류전원의 일 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)에 타측 단자에 연결된 제2 스위치(SW2); 상기 직류전원의 반대 극성단자에 일측 단자가 연결되고 상기 부하에 타측 단자가 연결된 제3 스위치(SW3); 상기 제1 스위치(SW1)의 일측 단자에 일측 단자가 연결된 제1 다이오드(D1); 및 상기 제1 다이오드(D1)의 타측 단자와 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)의 타측 단자에 타측 단자가 연결된 커패시터(C);를 포함하고,
    상기 제1 저항(R1)과 상기 제2 저항(R2)의 사이의 선로와 상기 제1 다이오드(D1)와 상기 커패시터(C) 사이의 선로는 서로 연결되어 있고,
    사용자의 조작에 의해 상기 제1 내지 제3 스위치를 함께 동작시키며, 상기 직류전원의 연결 시 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 먼저 연결 되고 상기 제1 스위치(SW1)가 나중에 더 연결 되고, 상기 직류전원의 분리 시 상기 제1 스위치(SW1)가 먼저 분리 되고 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)가 나중에 더 분리 되도록 하는 조작부;를 포함하는 직류 차단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로는,
    상기 제1 스위치(SW1)의 일측 단자에 일측 단자가 연결된 제1 저항(R1);
    상기 제1 저항(R1)의 타측 단자와 일측 단자가 연결되고 상기 제1 스위치(SW1)의 타측 단자에 타측 단자가 연결된 제2 저항(R2); 및
    상기 부하에 병렬 연결되어 상기 커패시터(C)의 전압이 상승하는 것을 방지하는 제2 다이오드(D2);를 더 포함하는 직류 차단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조작부는 사용자의 조작에 의해 제1 상태, 제2 상태 및 제3 상태를 가지고,
    상기 제1 상태에서는 상기 제2 상태를 거쳐 상기 제3 상태로 전환되고, 상기 제3 상태에서는 상기 제2 상태를 거쳐 상기 제1 상태로 전환되고,
    상기 제1 상태에서 상기 제1 내지 제3 스위치는 모두 분리 되고,
    상기 제2 상태에서 상기 제1 스위치(SW1) 는 분리 되고 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기 제3 스위치(SW3)는 연결 되고,
    상기 제3 상태에서 상기 제1 내지 제3 스위치는 모두 연결 되는 직류 차단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부;를 포함하는 직류 차단 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 스위치는 접점형 스위치이고,
    상기 조작부는,
    사용자의 조작에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 손잡이부;
    상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제1 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제1 가압부;
    상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제2 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제2 가압부; 및
    상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제3 스위치의 접점이 접촉 또는 분리되도록 하는 제3 가압부;를 포함하고,
    상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 제1 내지 제3 상태가 결정되는 직류 차단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 탄성력제공부;를 포함하고,
    상기 탄성력제공부는 탄성부재; 및 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 탄성부재의 변형을 유도하는 탄성가압부;를 포함하고,
    상기 탄성가압부는 상기 조작부가 상기 제1 상태 및 상기 제3 상태일 때보다 상기 제2 상태일 때 상기 탄성부재의 변형이 더 커지도록 유도하고,
    상기 탄성부재는 상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 직류 차단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 회전하는 가압캠;을 포함하고,
    상기 가압캠은 상기 조작부가 상기 제2 상태일 때 상기 탄성부재의 변형이 가장 크도록 가압하는 형상을 갖는 직류 차단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄성가압부는 상기 가압캠과 상기 탄성부재 사이에 배치되어 상기 가압캠의 회전에 따라 상기 탄성부재를 가압하는 가압전달부재;를 더 포함하고,
    상기 가압전달부재는 상기 가압캠과의 접촉부위에 상기 가압전달부재와 상기 가압캠 사이의 마찰을 감소시키는 제1 회전부재;를 포함하는 직류 차단 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 탄성가압부는,
    내부에 상기 제1 스위치(SW1), 상기 제2 스위치(SW2) 및 상기제3 스위치(SW3)를 수용하는 바디부 내벽과 상기 가압캠 사이에 마련되어 상기 가압캠과 상기 바디부 내벽 사이의 마찰력을 감소시키는 제2 회전부재;를 더 포함하는 직류 차단 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 손잡이부의 회전축 방향 일측에 상기 제2 가압부가 배치되고,
    상기 손잡이부의 회전축 방향 타측에 상기 제3 가압부가 배치되고,
    상기 제2 가압부와 상기 제3 가압부의 사이에 상기 제1 가압부가 배치되는 직류 차단 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 조작부가 상기 제2 상태인 경우 상기 제1 상태 또는 상기 제3 상태로 전환되도록 탄성력을 제공하는 두 개의 탄성력제공부;를 포함하고,
    상기 탄성력제공부는,
    탄성부재; 및 상기 손잡이부의 회전 각도에 따라 상기 탄성부재의 변형을 각각 유도하는 탄성가압부;를 포함하고,
    상기 제1 가압부와 상기 제2 가압부 사이 및 상기 제1 가압부와 상기 제3 가압부 사이에 각각 한 개의 탄성가압부가 배치되는 직류 차단 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 한 쌍의 제1 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제1 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제1 가동단자;를 포함하고,
    상기 제2 스위치는 한 쌍의 제2 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제2 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제2 가동단자;를 포함하고,
    상기 제3 스위치는 한 쌍의 제3 고정단자; 및 상기 한 쌍의 제3 고정단자에 접점을 통해 각각 접촉 또는 분리되는 제3 가동단자;를 포함하고,
    상기 제1 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제1 가동단자를 가압하는 제1 가압캠을 포함하고,
    상기 제2 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제2 가동단자를 가압하는 제2 가압캠을 포함하고,
    상기 제3 가압부는 상기 손잡이부의 회전에 따라 상기 제3 가동단자를 가압하는 제3 가압캠을 포함하는 직류 차단 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 가압캠은,
    상기 조작부가 제1 상태 및 제2 상태일 때 상기 제1 가동단자를 가압하고 제3 상태일 때 가압을 해제하고,
    상기 제2 가압캠 및 상기 제3 가압캠은,
    상기 조작부가 제1 상태일 때 상기 제2 가동단자 및 상기 제3 가동단자를 각각 가압하고 제2 상태 및 제3 상태일 때 가압을 해제하는 직류 차단 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 한 쌍의 제1 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제1 가동단자를 상기 한 쌍의 제1 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제1 탄성부재를 더 포함하고,
    상기 제2 스위치는 상기 한 쌍의 제2 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제2 가동단자를 상기 한 쌍의 제2 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제2 탄성부재를 더 포함하고,
    상기 제3 스위치는 상기 한 쌍의 제3 고정단자가 전기적으로 서로 연결되도록 상기 제3 가동단자를 상기 한 쌍의 제3 고정단자 방향으로 밀어내는 탄성력을 가하는 제3 탄성부재를 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 가압캠은,
    각각 상기 제1 내지 제3 가동단자를 가압하여 상기 한 쌍의 제1 내지 제3 고정단자가 각각 전기적으로 분리되도록 하는 직류 차단 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 스위치는 상기 제2 스위치의 접점에 자기장을 형성하는 제2 영구자석;을 포함하고,
    상기 제2 가동단자는 상기 한 쌍의 제2 고정단자 사이로 돌출되어 배치되고 상기 제2 가압캠과 접촉하여 상기 제2 가동단자에 가압력을 전달하는 제2 종동절;을 포함하고,
    상기 제2 영구자석은 미리 정해진 전류 방향으로 전류가 흐를 때 상기 제2 스위치의 접점에서 형성될 수 있는 아크가 상기 제2 종동절로부터 멀어지는 방향으로 밀어내도록 자기장을 형성하고,
    상기 제2 고정단자는 형성된 상기 아크가 밀어내지는 방향에 위치하는 금속판을 포함하는 직류 차단 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 종동절은 절연체로 형성되고,
    상기 제2 고정단자의 접점에는 미리 정해진 전류 방향과 반대 방향으로 전류가 흐를 때 상기 접점에서 형성될 수 있는 아크가 상기 제2 종동절의 일측으로 어긋나게 밀어내지도록 유도하는 런너;가 형성되어 있고,
    상기 한 쌍의 제2 고정단자의 런너는 각각 반대되는 방향으로 아크가 밀어내지도록 유도하는 직류 차단 장치.
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