KR100643049B1 - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선의 보호, 부하의 개폐, 과부하, 단락 사고발생 시 선로의 차단을 목적으로 사용하는 산업용 전기기기인 배선용 차단기에 관한 것으로서, 특히, 차단기의 가장 기본적인 기능인 전원 개폐동작에 있어서 장기간 사용시에도 기구부 힘 전달에 있어서 변화가 없어 개폐 메카니즘의 신뢰성을 유지 시켜주는 부품이 적용된 배선용 차단기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 배선용 차단기는 배선용 차단기의 핸들 조작에 의하여 온/오프 동작되며, 과전류검출소자로부터의 신호에 의하여 회전운동을 일으키는 트립바와, 상기 트립바의 회전동작에 의해 회전운동을 하는 크래들과, 상기 크래들에 의해 지지되어 상하운동을 하는 롤러와, 및 상기 롤러와 맞닿아 상하운동을 하는 크로스 바를 포함하여, 과전류 검출에 의하여 트립동작을 행하는 개폐기구부에 있어서, 상기 수지물로 형성된 크로스 바와 금속으로 된 상기 롤러사이에 금속판으로 된 크로스 바 플레이트가 추가되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

배선용 차단기, 크로스 바, 크로스바 플레이트, 개폐기구부

Description

배선용 차단기{A LOAD CIRCUIT BRAKER}

도 1은 종래 배선용 차단기의 평면도 및 내부 단면도

도 2a는 개폐기구부의 on(투입)상태의 동작설명도

도 2b는 개폐기구부의 off상태의 동작설명도

도 2c는 개폐기구부의 트립(차단)상태의 동작설명도

도 3은 종래 배선용차단기의 개폐기구부의 동작설명 상세도

도 4a는 종래 배선용 차단기의 사용초기 힘의 분배 설명도

도 4b는 장기간 사용시의 힘의 분배 설명도

도 5는 종래 배선용차단기의 크로스 바 형상을 나타낸 도면

도 6a는 본발명에 따른 크로스 바 플레이트의 형상을 나타낸 도면

도 6b는 본 발명에 따른 크로스바 플레이트와 크로스바 가 결합된 것을 나타낸 도면

도 7은 본발명에 따른 크로스바플레이트가 구성된 기구부의 상세도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3: 고정접점대 5:가동접점대 7:핸들

6-1:가동 접촉자 6-2:접촉스프링 7-1:핸들

7-2:링크 말단부 7-3:롤러 7-4:트립바

7-5:크레들 8,8-1:크로스 바

8-2:크로스바 플레이트

본 발명은 전선의 보호, 부하의 개폐, 과부하, 단락 사고발생 시 선로의 차단을 목적으로 사용하는 산업용 전기기기인 배선용 차단기에 관한 것으로서, 특히, 차단기의 가장 기본적인 기능인 전원 개폐동작에 있어서 장기간 사용시에도 기구부 힘 전달에 있어서 변화가 없어 개폐 메카니즘의 신뢰성을 유지 시켜주는 부품이 적용된 배선용 차단기에 관한 것이다

일반적으로 배선용 차단기는 전선의 보호, 부하의 개폐, 과부하, 단락 사고 발생 시 선로를 차단하는 목적으로 사용되어 진다.

사고전류 (과부하 및 단락) 발생 시의 전로 차단이 배선용 차단기의 가장 중요한 동작책무 이기는 하지만, 기계적인 동작에 의한 부하의 개폐(ON/OFF) 기능이 배선용 차단기의 가장 기본적인 요구조건이다.

이러한 배선용 차단기의 부하 개폐 동작은 보통 사용자에 의하여 배선용 차단기 외함의 외부로 돌출된 핸들의 간단한 동작(밀거나 당김)에 의해 구현되지만 차단기 내부의 부하개폐 메카니즘 동작은 그리 간단하지만은 않다.

부하개폐 메카니즘이 간단히 구현되지 못하는 이유는, 위에서 기술한 바와 같이 배선용 차단기의 동작책무가 단순한 ON/OFF 동작으로 그치는 것이 아니라 사 고전류 발생 시 신속히 차단기 내부의 매카니즘을 해제시켜 주기 위한 기능이 추가되어 있기 때문이다.

이를 구현하기 위해 배선용 차단기는 2절 Link 구조 혹은 3절 Link 구조의 메카니즘을 적용하고 있는데, 본 발명은 2절 Link 구조의 메카니즘이 적용된 배선용 차단기에 해당된다.

도 1은 종래의 배선용 차단기 외함의 평면도 및 전체 단면도로서, 전류가 통과하는 전로를 간단히 설명하면, 전원측 전선을 체결해 주는 고정 접점대(3) → 가동 접점대(5) → 과전류 검출 기구부(8)→부하측 단자대(9) 순으로 전로가 형성된다.

또한 사용자에 의한 차단기 외함의 핸들(7)의 회전 운동에 의해 가동 접점대5)와 고정 접점대(3)는 개폐(개로 및 폐로) 되어 선로를 제어 할 수 있고, 사고전류가 발생 되었을 때에는 과전류 검출부(8)가 개폐 기구부(6)에 기계적 신호를 보내고 개폐 기구부(6)는 고정 접점대와 가동접점대가 떨어지도록 동작을 행한다.

도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이 기구부의 동작은 ON/ OFF/ TRIP의 3가지의 동작으로 구분할 수 있는데, 여기서 ON/ OFF 상태는 사용자의 조작에 의해서 이루어 지는 기구부 동작이고 TRIP(차단상태)는 차단기 내부적으로 사고전류를 검출했을 경우 화살표 방향(7-4)으로 트립 바(Trip Bar)를 회전시키는 기계적인 신호를 개폐 기구부 메카니즘에 전달하고 이에 의해서 메카니즘내에 유지되어 있던 힘의 균형이 깨져서 자동적으로 전로를 차단하도록 되어 있다.

도 3은 개폐기구부의 동작을 설명하는 상세도로서 다음과 같다.

1) ON 상태의 개폐기구부의 메카니즘 설명

메카니즘이 ON 상태를 유지 함에 있어서의 힘의 근원은 접촉스프링(6-2)의 하중이다. 이는 3극 배선용차단기의 경우 R,S,T상 각 1개 씩 총 3개의 접촉스프링하중의 합이고, 2극 인경우에는 2개 접촉스프링 하중의 합이다.

이 접촉스프링 하중은 가동 접촉자(Move Contactor)(6-1)와 연계되어 상하 운동을 하는 크로스 바(8)를 통해서 롤러(7-3)로 전달된다. 롤러(7-3)는 말단부(7-2)에 고정되어 회전운동을 하도록 되어있다.

ON상태를 기준으로 크로스 바(8)와 롤러(7-3)가 접촉되어 있는 포인트를 자세히 보면 크로스 바 접촉면이 일정 각도를 유지하고 있어서 크로스 바에 의해 전달되는 Fc가 x, y 방향으로 Fcx, 및 Fcy로 벡터 분리 되고, y축 방향의 힘 Fcy은 핸들(7-1)로 전달되며, 이때 링크(7-2)상부의 힌지 중심은 핸들(7-1)중심과 롤러 (7-3)의 중심을 이은 선상을 벗어난 상태이어서 On 상태가 유지된다.

또한 x축 방향의 힘 Fcx는 크레들(7-5)로 전달되며, 크레들(7-5)로 전달된 힘 Fcx는 트립 바(7-4)가 받쳐주고 있음으로 인하여 힘의 균형이 이루어 지고 있음을 알 수 있다.

2) TRIP 상태의 개폐기구부의 메카니즘 설명

사고전류가 발생하면 사고전류 검출소자로부터 트립 바(7-4)가 화살표 방향의 회전동작을 일으킬 수 있는 기계적인 신호를 발생시킨다. 트립 바(7-4)의 이러한 회전동작에 의해 크레들(7-5)이 트립 바(7-4)방향으로 회전운동을 하며,롤러 (7-3) 상하운동의 지지기반 역할을 하던 크레들(7-5)의 지지가 없어 지면서 롤러 (7-3)는 크로스 바의 경사면에 의해 형성된 Fc의 x축방향 힘 Fcx에 대한 반발력에 의해서 크로스 바를 벗어나서 도 2c의 Trip(차단상태)와 같은 형상으로 동작하게 된다.

도 4a는 종래 배선용 차단기의 사용초기를, 도 4b는 장기간 사용시의 문제점을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이 수지물로 형성된 크로스 바(8)는 금속물로 형성된 롤러(7-3)와 맞닿아 힘의 균형을 이루고 있으며, 이러한 상태로 장기간 사용하면 주위의 온도와 습도 등의 영향으로 수지물인 크로스 바(8)는 접촉부위에 눌림이 발생한다. 즉, 크로스 바(8)의 경사면이 유지되지 못한다.

이와 같은 크로스 바(8)의 경사면 눌림은 접촉 스프링(6-2)으로 발생되어 크로스 바(8)와 롤러(7-3)의 접촉 포인트에서 발생되는 Fc가 Fc1 → Fc2 → Fc3와 같이 힘의 벡터방향이 변화되는 현상을 초래하며 이는 X축 방향의 분력인 Fcx가 마이너스방향으로 작용함으로써, 앞서 설명한 트립 동작이 이루어지지 못하는 결과를 초래하게 된다.

도 5는 종래의 크로스 바의 형상을 나타낸 도면이다.

따라서, 본 발명은 배선용 차단기을 장기간 사용함에 따른 피로현상에 발생되는 트립동작의 오동작을 사전에 막고자, 본 발명에 따른 수지물 부품과 금속물 부품 간의 눌림을 방지한 부품을 추가하여 장기간 사용 시에도 차단기의 개폐 기구부 메카니즘의 트립 동작의 신뢰성을 유지 시켜 줄 수 있는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 구성은 다음과 같다.

상기 목적을 위해 본 발명은 배선용 차단기의 핸들 조작에 의하여 온/오프 동작되며, 과전류검출소자로부터의 신호에 의하여 회전운동을 일으키는 트립바와, 상기 트립바의 회전동작에 의해 회전운동을 하는 크래들과, 상기 크래들에 의해 지지되어 상하운동을 하는 롤러와, 및 상기 롤러와 맞닿아 상하운동을 하는 크로스 바를 포함하여, 과전류 검출에 의하여 트립동작을 행하는 개폐기구부에 있어서, 상기 수지물로 형성된 크로스 바와 금속으로 된 상기 롤러사이에 금속판으로 된 크로스 바 플레이트가 추가되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 6a는 본 발명에 따른 금속판의 크로스 바 플레이트(8-2)를 크로스 바(8-1)와 연계되어 동작하는 롤러와 접촉하는 부위에 추가하는 것을 나타낸 것이고 도 6b는 상기 크로스 바 플레이트가 크로스 바에 결합된 것을 나타낸 것이다.

상기와 같이 구성됨으로써 수지물로 형성된 상하운동을 하는 크로스바와 이에 연계되어 동작하는 금속으로 구성된 롤러 사이에 마찰에 의하여 장기간 사용시 생길 수 있는 피로현상에 의하여 트립동작의 오동작을 막기 위해 금속판으로 된 본 발명에 따른 크로스 바 플레이트를 추가함으로써 수지물의 눌림 현상을 보강할 수 가 있다.

그리하여 배선용 차단기를 장기간 사용시 개폐동작에 따른 상하운동을 하는 수지물로 된 크로스바가 금속물로 된 롤러 사이의 눌림현상에 따른 롤러와 크로스바사이의 힘의 균형이 깨져 트립동작에 오동작이 생기는 것을 막을수가 있다.

한편,크로스 바와 크로스 바 플레이트의 결합 방법으로서는 크로스 바와 크로스 바 플레이트 사이에 요철 형상을 구비하여 결합하여 구성할 수도 있지만, 다른 경우로 크로스바에 원형 홈이나 관통 홀을 형성하고 별도의 리벳을 사용하여 상기 두 개의 부품을 결합하여 구성할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 크로스바 플레이트가 설치된 개폐기구부의 상세도로서 장기간 사용시에도 힘의 분배 및 균형이 정상적으로 이루어져 변함없는 것을 나타낸다.

이와 같이 본 발명하여 종래 배선용차단기의 개폐기구부의 메카니즘이 장기간 사용시에 수지물과 금속물 부품의 접촉상태의 피로현상에 의하여 트립동작의 오동작이 일어나는 것을 방지하여 차단기의 개폐 메카니즘의 신뢰성을 향상시켰다.

Claims (3)

1. 배선용 차단기의 핸들 조작에 의하여 온/오프 동작되며, 과전류검출소자로부터의 신호에 의하여 회전운동을 일으키는 트립바와, 상기 트립바의 회전동작에 의해 회전운동을 하는 크래들과, 상기 크래들에 의해 지지되어 상하운동을 하는 롤러와, 및 상기 롤러와 맞닿아 상하운동을 하는 크로스 바를 포함하여, 과전류 검출에 의하여 트립동작을 행하는 개폐기구부에 있어서,

   상기 수지물로 형성된 크로스 바와 금속으로 된 상기 롤러사이에 금속판으로 된 크로스 바 플레이트가 추가되어 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
2. 제 1항에 있어서,상기 크로스 바와 금속판은 요철 형상을 구비하여 결합되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 크로스 바는 내부에 원형 홀을 형성하고 별도의 리벳으로 금속판과 결합되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.

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