KR100496596B1 - 기중차단기 - Google Patents

Abstract

개폐접점과는 별개로 소호장치측에 설치된 아크접촉자에 합금접점을 사용할 필요가 없게 하여, 기중차단기를 저렴하게 제작한다.

고정도체(2)와 고정측 아크접촉자(4a) 사이에 제1저항체(31)를, 가동자(7)와 가동측 아크접촉자(8a) 사이에 제2저항체(32)를 끼워서, 가동자 온 시에는 가동측 아크접촉자(8a)를 고정측 아크접촉자(4a)에 맞닿게 하고, 가동접점(6)과 고정접점 (3)을 접촉시킨 후에, 가동측 아크접촉자(8a)와 고정측 아크접촉자(4a)를 개리 시키며, 오프 시에는, 가동측 아크접촉자(8a)를 고정측 아크접촉자(4a)에 맞닿게 하고, 가동접점(6)과 고정접점(3)을 개리 시킨 후에, 가동측 아크접촉자(8a)와 고정측 아크접촉자(4a)를 요동개리시켜, 개폐시의 양 접촉자에 흐르는 전류를 제1저항체(31) 또는 제2저항체(32)로 제한한다.

Description

기중차단기{Air Circuit Breaker}

본 발명은 기중차단기의 개폐접점의 개량에 관한 물건발명이다.

예를 들면, 도 4는 일본국 특개평 2-90424호 공보에 기재된 종래의 기중차단기의 측단면도이다.

도면에서, 1은 절연재료로 만들어진 케이스, 2는 케이스(1)에 극의 수만큼 병설된 고정도체이며, 일단에 고정접점(3)이 고착되고, 타단은 케이스(1)의 뒤쪽 외부로 도출되어 전원측 단자(2a)를 형성한다. 4는 고정도체(2)에서 후술의 소호장치(消弧裝置-arc suppressor) 방향으로 연장된 고정측 아크도체, 5는 고정측 아크도체(4)의 선단부에 고착된 고정측 접점이다. 6은 고정접점(3)에 대향하여 접리(接離)되는 가동접점, 7은 가동접점(6)이 고착된 가동자, 8은 가동자(7)가 소호장치 방향으로 연장된 가동측 아크도체, 9는 가동측 아크도체(8)의 선단부에 고착된 가동측 아크접점이다.

10은 가동자(7)를 회전 가능하게 고정시키는 접촉암(contact arm), 11은 접촉암(10)을 케이스(1)에 지지시키는 접촉암 축이다. 12는 단자도체이며, 케이스(1)에 고정되어 케이스(1)의 뒤쪽 외부로 도출되는 전원측 단자(12a)를 형성한다. 13은 가동자(7)를 이동이 가능하도록 단자도체(12)에 접속시킨 가요(可撓)도체이다. 14는 가동자(7)가 열리는 방향으로 부착된 접압스프링, 15는 개폐기구, 16은 가동자(7)의 회전중심축, 17은 소호장치, 18은 트립릴레이부(trip relay part)이다.

개폐기구(15)는 주지된 토글링크(toggle link)기구로 되어있으며, 가동자(7)를 개폐시켜 기중차단기를 온, 오프(ON, OFF)한다. 온 상태에서는 트립릴레이부 (18)에 결합된 걸쇠(도면에 나타내지 않음)에 걸리게 되어 온 상태를 유지한다. 개폐기구(15)의 걸개가 걸쇠로부터 풀리면 기중차단기는 오프된다. 19는 개폐기구 (15)의 투입구동력이 축적되는 투입스프링, 20은 핸들(handle) 또는 모터(도면에 나타내지 않은)에 의하여, 투입스프링(19)을 압축시켜 힘을 축적하는 캠 기구이다.

이런 형태의 기중차단기는 접속된 부하에서 과전류 또는 사고 등에 의한 과대전류를 감지하여 트립릴레이부(18)가 걸림쇠의 걸림을 풀어 개폐장치(15)를 작동시키는데, 이때 접압스프링(14)의 힘으로써 접촉암 축(11)을 중심으로 접촉암(10)을 위로 밀어올림과 동시에, 가동자(7)는 축(16)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 고정접점(3)과 가동접점(6)을 열리게 하여 양 접점간의 전류를 차단시킨다.

접촉암(10), 축(16), 접촉암축(11)은 개폐기구(15)에 연접한 가동자(7)가 온-오프 시에 요동하도록 위치하고 있다. 가동자(7)의 요동동작에 대하여 설명한다.

온 상태에서, 가동접점(6)과 고정접점(3)은 접촉해 있지만, 가동측 아크접점 (9)과 고정측 아크접점(5)은 개방되어 있다. 차단동작시에는 개폐기구(15)가 접촉암 (10)을 들어올려, 가동접점(6)이 고정접점(3)에서 약간 떨어지고, 두 접점사이에 아크(arc)에 의하여 전류가 통한다. 그리고 가동자(7)는 접압스프링(14)의 가압력에 의해서 축(16)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 가동자측 아크접점(9)은 고정측 아크접점(5)에 접촉한다. 개폐기구(15)의 상승동작으로 가동측 아크접점(9)과 고정측 아크접점(5)이 접촉해있는 동안, 이곳을 지지점으로 하여 가동접점(6)은 고정접점(3)과 더 멀어지며, 접점간의 아크는 더 넓어져서, 전류는 가동측 아크접점 (9)과 고정측 아크접점(5)으로 대부분 이동한다. 개폐기구(15)의 동작에 의해 가동자(7)는 반시계 방향으로 회전하여, 가동측 아크접점(9)도 고정측 아크접점(5)과 떨어지고, 여기서 발생하는 아크는 소호장치(17)에 유인되어 소호된다.

또, 투입동작에 있어서는, 개폐기구(15)가 닫히면 가동자(7)는 시계방향으로 회전하고, 먼저 가동측 아크접점(9)이 고정측 아크접접(5)에 접하고 전류가 흐른다. 계속해서 가동접점(6)도 고정접점(3)에 접촉되고, 가동자(7)는 반시계 방향으로 회전하게 되어 가동자측 아크접점(9)과 고정측 아크접점(5)이 개리되며, 전류는 가동접점(6)과 고정접점(3)으로 이동한다.

상기된 종래의 기중차단기는 전류차단시 발생하는 아크를 가동측 아크접점 (9)과, 고정측 아크접점(5)에 이동시키고, 아크를 소호장치(17)로 끌어들여 소멸시킨다. 따라서 전류차단시 발생하는 아크 스파크(spark)로 인해 아크접점이 소모되는 것을 방지하기 위해, 또 후술할 아크접촉자의 용착(溶着)방지를 위해, 고정측 아크접점(5) 및 가동측 아크접점(9)을 텅스텐-은 합금접점으로 만들 필요가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 물건이며, 소호장치(17)로 아크를 유인하는 아크접촉자에 텅스텐-은 합금접점을 사용하지 않고, 전류의 제한으로 인해 소호가 용이하며, 아크접촉자의 용착을 거의 일으키지 않는 저렴한 기중차단기의 제공을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명을 보여주는 기중차단기의 주요부 단면도이다.

도 2는 본 발명의 기중차단기의 전류가 흐르는 부분의 투시사시도이다.

도 3은 본 발명의 기중차단기의 개폐동작을 설명하는 도면이다.

도 4는 종래 기중차단기의 측단면도이다.

본 발명에 따른 기중차단기는 다음과 같은 장치를 포함한다. 고정접점이 고착된 고정도체와, 이 고정접점과 접리(接籬)되는 가동접점이 고착된 가동자, 가동자를 요동시켜 개폐하는 개폐기구, 고정도체에 제1저항체를 끼우고 연결된 고정측 아크도체의 선단부에 설치된 고정측 아크접촉자, 가동자에서 제2저항체를 끼우고 연결된 가동측 아크도체의 선단부에 설치된 가동측 아크접촉자를 구비하여, 개폐기구가 가동자를 온 시킬 때에는, 가동측 아크접촉자를 고정측 아크접촉자에 맞닿게(當接)하고, 가동접점과 고정접점을 접촉시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리하고, 오프 시킬 때에는, 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 접촉시키고, 가동접점과 고정접점을 개리시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 요동개리하는 장치.

또, 바람직하게는 저항체를 가동자측 또는 고정도체측 중 어느 한 쪽에만 배치하는 장치.

도 1은 본 발명의 실시형태 1을 나타내는 기중차단기의 주요단면도, 도 2는 본 발명에 의한 기중차단기에서 전류가 흐르는 부분의 투시사시도, 도 3은 본 발명의 기중차단기의 개폐동작을 설명하는 도면이다.

도면에서, 1 ∼ 4, 6 ∼ 8, 10 ∼ 17 은 상기의 종래 장치에 대한 설명과 같다. 4a는 고정측 아크도체(4)의 선단부에 설치된 고정측 아크접촉자, 31은 고정도체(2)와 고정측 아크도체(4)와의 사이에 전류가 흐를 수 있도록 끼워진 제1저항체이다. 8a는 가동자측 아크도체(8)의 선단부에 설치된 가동측 아크접촉자, 32는 가동자(7)와 가동자측 아크도체(8)의 사이에 전류가 흐를 수 있도록 설치된 제2저항체이다.

본 발명의 기중차단기의 동작을 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3(A)은 기중차단기의 온 상태를 보여주는데, 고정접점(3)과 가동접점(6)이 접촉되고, 고정측 아크접촉자(4a)와 가동측 아크접촉자(8a)는 떨어진다. 고정도체(2)→고정접점(3)→가동접점(6)→가동자(7)→가요도체(13)→단자도체(12)의 순서로 전류가 흐른다.

과대전류의 감지에 의해서 차단동작이 개시되어, 개폐기구(15)는 축(16)을 들어올려 접압스프링(14)의 가압력으로 가동자(7)는 시계방향으로 회전하며, 고정접점(3)에서 가동접점(6)이 약간 떨어지며, 양 접점간에는 아크에 의해 전류가 흐르게 된다. 가동자(7)의 회전이 진행되고 가동자측 아크접촉자(8a)가 고정측 아크접촉자(4a)에 접촉되어, 도 3(B)에서 보여주는 상태가 된다. 이때 전류는 고정도체 (2)→제1저항체(31)→고정측 아크도체(4)→고정측 아크접촉자(4a)→가동측 아크접촉자(8a)→가동측 아크도체(8)→제2저항체(32)→가동자(7)→가요도체(13)→단자도체(12)로 흐른다. 이러한 전류의 흐름로에 삽입되어 있는 제1저항체(31)및 제2저항체(32)는 그 저항에 의하여 전류의 흐름을 제한한다.

이런 전류제한작용에 의하여 사고전류 등이 제한된 상태에서 고정측 아크접촉자(4a)와 가동측 아크접촉자(8a)가 개리되어, 도 3(C)에 표현된 상태가 된다. 이때 고정측 아크접촉자(4a)와 가동측 아크접촉자(8a)간에 아크가 발생하지만, 전류가 제한됨으로써 아크 에너지가 감소되어, 아크의 소호가 쉬워진다.

또한, 종래의 기중차단기에 과대 전류가 흐르게 되면 온 시킬 때에 접점의 용착 현상이 발생될 수 있지만, 본 발명의 구성에서는 용착 현상이 감소된다. 그러한 이유를 이하에서 설명한다.

개폐기구(15)의 투입동작 때문에 먼저 고정측 아크접촉자(4a)에 가동측 아크접촉자(8a)가 맞닿고, 양 접촉자 사이에 전류가 흐른다.

투입시의 충격과 반발에 의하여 양 접촉자 사이가 조금 열리고, 이 간격에 흐르는 전류가 아크를 발생시켜, 이 아크의 고온에 의해 양 접촉자의 표면이 녹는다. 이 상태에서 양 접촉자가 다시 맞닿아서 아크가 없어지고 접촉자 표면의 용융부가 냉각되면 용착현상이 발생한다. 이런 현상에 대항하기 위하여 기존의 기술에서는 일반적으로 용융이 어려운 은 합금접점이 이용되었다.

본 발명의 구성에 있어서는, 온·오프시에 가동자(7)가 요동치도록 배열되어있어서, 고정측 아크접촉자(4a)에 가동측 아크접촉자(8a)가 맞닿은 때에는 제1저항체(31) 및 제2저항체(32)에 의하여 전류가 제한되며, 용착을 일으키는 아크에너지가 약해진다. 만약 고정측 아크접촉자(4a)와 가동측 아크접촉자(8a)가 맞닿은 부분에 용착현상이 일어나도, 이 맞닿은 부분을 지지점으로 가동자(7)는 가동접점(6)이 고정접점(3)에 접촉될 때까지 반시계 방향으로 밀려 내려가므로 맞닿은 부분에서 지레대 작용(action of lever)에 의해 용착이 일어난 접점이 박리 된다. 그리고 가동접점(6)과 고정접점(3)이 접촉될 때, 전류는 저항이 작은 가동접점(6)과 고정접점(3)으로 이동하고, 그 후에 가동측 아크접촉자(8a)와 고정측 아크접촉자 (4a)가 접촉하는 부분은 개리된다. 따라서 이 부위에 아크가 발생하지 않고, 아크에 의한 양 접촉자의 소모도 발생하지 않는다.

따라서, 고정측 아크접촉자(4a)와 가동측 아크접촉자(8a)를 포함하여, 고정측 아크도체(4)와 가동측 아크도체(8)에 구리가 대부분인 어떠한 전도성 물질이라도 사용할 수 있어서, 어떠한 아크접촉부에도 텅스텐-은 합금을 사용할 필요가 없다.

그리고, 제1저항체(31), 제2저항체(32)는 특별한 저항합금 보다는 구리보다 고유저항이 큰 철판으로 하는 것이 바람직하다.

앞에서는 고정측 아크도체(4)와 가동측 아크도체(8)에 제1저항체(31)와 제2저항체(32)가 각각 설치된 것으로 설명하였지만, 어느 한 쪽에만 저항체를 설치해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 가동자(7)를 요동개폐시키는 개폐기구(15), 고정도체(2)와 고정측 아크접촉자(4a) 사이에 끼워진 제1저항체(31), 가동자(7)와 가동측 아크접촉자(8a)사이에 끼워진 제2저항체(32)를 구비하여, 개폐기구(15)가 가동자(7)를 온 시킬 때에는 가동측 아크접촉자(8a)를 고정측 아크접촉자(4a)에 맞닿게 하여, 가동접점(6)과 고정접점(3)을 접촉시킨 후에 가동측 아크접촉자(8a)와 고정측 아크접촉자(4a)를 개리(開離) 시키고, 오프 시킬 때에는 가동측 아크접촉자 (8a)와 고정측 아크접촉자(4a)를 접촉시켜, 가동접점(6)과 고정접점(3)을 개리 시킨 후에 가동측 아크접촉자(8a)와 고정측 아크접촉자(4a)를 요동개리시키는 방법으로, 개폐시에 양 접촉자에 흐르는 전류를 제1저항체(31), 제2저항체(32)로 제한하여 소호를 쉽게 하고, 아크접촉자의 용착이 발생하기 어렵게 하며, 아크접촉자에 텅스텐-은 합금접점을 사용할 필요가 없게 하여, 저렴한 기중차단기를 제공하는 것이다.

Claims (3)

1. 고정접점이 고착된 고정도체와, 상기 고정접점과 접리(接離)되는 가동접점이 고착된 가동자와, 이 가동자를 요동개폐시키는 개폐기구와, 고정도체에서 제1저항체를 끼워서 소호장치측으로 연결된 고정측 아크도체의 선단부에 설치된 고정측 아크접촉자와, 가동자에서 제2저항체를 끼워서 소호장치측으로 연결된 가동측 아크도체의 선단부에 설치된 가동측 아크접촉자를 구비하여,

   개폐기구의 요동개폐는 가동자를 온 시킬 때에는, 가동측 아크접촉자를 고정측 아크접촉자에 맞닿게 하여 가동접점과 고정접점을 접촉시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키고, 가동자를 오프시킬 때에는, 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 접촉시켜서 가동접점과 고정접점을 개리시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키는 것을 특징으로 하는 기중차단기.
2. 고정접접이 고착된 고정도체와, 상기 고정접점과 접리(接離)되는 가동접점이 고착된 가동자와, 이 가동자를 요동개폐시키는 개폐기구와, 고정도체에서 저항체를 끼워서 소호장치측으로 연결된 고정측 아크도체의 선단부에 설치된 고정측 아크접촉자와, 가동자에서 소호장치측으로 연결된 가동측 아크도체의 선단부에 설치된 가동측 아크접촉자를 구비하여,

   개폐기구의 요동개폐는 가동자를 온 시킬 때에는, 가동측 아크접촉자를 고정측 아크접촉자에 맞닿게 하여 가동접점과 고정접점을 접촉시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키고, 가동자를 오프시킬 때에는, 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 접촉시켜서 가동접점과 고정접점을 개리시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키는 것을 특징으로 하는 기중차단기.
3. 고정접접이 고착된 고정도체와, 상기 고정접점과 접리(接離)되는 가동접점이 고착된 가동자와, 이 가동자를 요동개폐시키는 개폐기구와, 고정도체에서 소호장치측으로 연결된 고정측 아크도체의 선단부에 설치된 고정측 아크접촉자와, 가동자에서 저항체를 끼워서 소호장치측으로 연결된 가동측 아크도체의 선단부에 설치된 가동측 아크접촉자를 구비하여,

   개폐기구의 요동개폐는 가동자를 온 시킬 때에는, 가동측 아크접촉자를 고정측 아크접촉자에 맞닿게 하여 가동접점과 고정접점을 접촉시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키고, 가동자를 오프시킬 때에는, 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 접촉시켜서 가동접점과 고정접점을 개리시킨 후에 가동측 아크접촉자와 고정측 아크접촉자를 개리시키는 것을 특징으로 하는 기중차단기.