KR101052645B1 - 아크 차폐장치를 갖는 배선용차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용차단기에 있어서 아크를 접점의 후방측이 아닌 접점의 전방측 소호실쪽으로 유도할 수 있도록 접점의 후방측을 완전히 차폐하는 차폐장치를 가진 배선용차단기를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 개폐기구에 접속되어 개폐기구의 구동에 의해서 회동가능하며, 가동접촉자를 회동시키는 구동력을 제공하는 샤프트(shaft); 샤프트에 접속되어 구동력을 전달하는 링크(link); 가동접촉자에 접속되어 가동접촉자와 함께 회동가능하며, 가동접촉자의 저면으로부터 하방으로 연장하여 차단 위치로 회동시 가동접촉자의 하부에서 아크를 차폐하는 하부 차폐판; 링크에 접속되고 전기적 절연재로 구성되어 링크를 전기적으로 절연하며, 링크에 의해 회동함으로써 가동접촉자를 회전구동하는 홀더(holder); 및 전기적 절연재로 구성되며, 링크에 접속되어 가동접촉자의 회동에 따라 가동접촉자의 상부에서 승강하게 설치되고, 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 상부 차폐판;을 포함하는 배선용차단기가 개시된다.

배선용차단기, 아크, 차폐

Description

아크 차폐장치를 갖는 배선용차단기{MOLDED CASE CIRCUIT BREAKER HAVING ARC SHIELDING APPARATUS}

본 발명은 배선용차단기에 관한 것으로서, 특히 접점의 후방측으로의 아크 유입을 차폐할 수 있는 아크 차폐장치를 갖는 배선용차단기에 관한 것이다.

배선용차단기는 전원측으로부터 부하측으로의 전력공급 회로상 단락전류와 같은 사고전류가 발생했을 때 이를 감지하여 회로를 자동적으로 차단함으로써 해당 배선용차단기가 접속되어있는 회로상의 부하 및 회로선로를 대전류로부터 보호하는 수백볼트이하의 비교적 저전압 전력회로를 개폐 및 차단가능한 전력기기이다.

단락전류와 같은 큰 사고전류의 차단시 가동 및 고정 접점사이에는 아크{접점들이 서로 개리(開離)될 때 발생하는 도전성을 가진 고온 및 고압의 플라즈마(plazma) 입자}가 발생하는데, 해당 아크를 빠른 시간내에 제거하는 것이 배선용차단기의 단락 차단성능을 확보하는 핵심 기술이다.

본 발명은 이와 같이 단락 차단 성능을 향상시킬 수 있는 것으로 배선용차단기에 관한 것으로, 특히 정격 전압이 높고 정격 전류가 큰 배선용차단기에 관한 것이다.

이러한 배선용차단기에 있어서, 가동접점의 전방, 다시 말해서 가동접촉자의 접점부착 단부의 전방인 동시에 고정접촉자의 단자부측 방향에는 대전류 차단시 접점간에서 발생하는 아크를 유도하여 소호하기 위한 소호기구(arc extinguishing mechanism)가 설치되며, 따라서 발생한 아크는 해당 소호기구로 모두 유입되어야 배선용차단기의 단락 차단 성능이 향상될 수 있다.

그러나 종래기술에 따른 배선용차단기는 아크가 고정접촉자로부터 분리되는 가동접촉자의 후방 위 및 아래의 공간으로 이동하는 것을 차폐할 수 있는 수단을 구비하고 있지 않거나 구비하더라도 부분적으로만 차폐할 수 있는 차폐수단을 가지고 있어서, 배선용차단기의 단락 차단 성능이 더욱 향상되지 못하는 다시 말해 큰 단락전류를 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 종래기술에 따른 배선용차단기는 아크가 가동접촉자로부터 홀더의 회전 구동축(driving pin)과 링크(link)를 통해 개폐기구로 유입되는 것을 방지할 수 있는 수단이 마련되지 않아서, 개폐기구가 아크에 의해 손상 내지 열화(劣化)되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 아크가 고정접촉자로부터 분리되는 가동접촉자의 후방 위 및 아래의 공간으로 이동하는 것을 완전히 차폐할 수 있고 개폐기구 측으로의 아크 유입을 절연할 수 있는 배선용차단기를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은, 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되고 교류의 상별로 마련되는 고정접촉자;

상기 고정접촉자에 대응하게 마련되고 고정접촉자에 접촉하는 투입 위치 또는 고정접촉자로부터 분리되는 차단 위치로 회동가능하고, 전류가 분류되어 흐르는 경로를 제공하는 복수의 접촉자를 구비하는 가동접촉자;

상기 가동접촉자를 상기 투입 위치 또는 상기 차단 위치로 구동하는 개폐기구;

상기 개폐기구에 접속되어 상기 개폐기구의 구동에 의해서 회동가능하며, 상기 가동접촉자를 회동시키는 구동력을 제공하는 샤프트(shaft);

상기 샤프트에 접속되어 구동력을 전달하는 링크(link);

상기 가동접촉자에 접속되어 상기 가동접촉자와 함께 회동가능하며, 상기 가동접촉자의 저면으로부터 하방으로 연장하여 상기 차단 위치로 회동시 상기 가동접촉자의 하부에서 아크를 차폐하는 하부 차폐판;

상기 링크에 접속되고 전기적 절연재로 구성되어 상기 링크를 전기적으로 절연하며, 상기 링크에 의해 회동함으로써 상기 가동접촉자를 회전구동하는 홀더(holder); 및

전기적 절연재로 구성되며, 상기 링크에 접속되어 상기 가동접촉자의 회동에 따라 상기 가동접촉자의 상부에서 승강하게 설치되고, 상기 가동접촉자의 상부에서아크의 후방 이동을 차폐하는 상부 차폐판;을 포함하는 본 발명에 따른 배선용차단기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 배선용차단기는 가동접촉자의 하부에서 아크를 차폐하는 하부 차폐판과 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 상부 차폐판을 구비하므로, 가동접촉자의 상부 및 하부에서 아크의 후방 이동을 완전히 차폐할 수 있어 단락 전류와 같은 큰 사고전류에 대한 차단 성능이 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 배선용차단기는 홀더가 전기적 절연재로 구성되므로 아크가 가동접촉자로부터 링크 및 상부의 개폐기구측으로 이동할 수 있는 경로가 차단되어 개폐기구의 아크에 의한 손상 또는 열화를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명 확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선용차단기의 구성을 설명한다.

도 4 내지 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선용차단기는 크게 구분하여 가장 상부에 위치하는 것으로부터 아래로 나열할 때 개폐기구(30), 샤프트(21), 링크(6, 22a, 22b, 22c) 및 상부 차폐판(7), 가동접촉자(2), 하부 차폐판(3), 홀더(H), 고정접촉자(1) 및 하부 외함(40)을 포함하여 구성된다.

개폐기구(30)는 잘 알려져 있는 바와 같이 미 도시의 트립 스프링(trip spring) 또는 메인 스프링(main spring)으로 불리는 스프링이 인장된 상태에서 축세(charging)한 탄성에너지를 방세(discharging)시켜 방세되는 탄성에너지에 의해서 가동접촉자(2)를 고정접촉자(1)로부터 분리되는 위치로 급속히 회동시키는 구동기구이다. 이를 위해서, 개폐기구(30)는, 지지 기판을 제공하는 양 측판(31a, 31b), 회로를 수동으로 개폐하기 위한 수단을 제공하는 핸들(32), 핸들(32)의 회전 지지점을 제공하도록 핸들(32)의 하부에 접속되어 하부로 연장하게 마련되는 레버(33), 상기 트립 스프링의 구동력을 전달하며 상부 및 하부의 링크 부재로 구성되는 제 2 링크 부재(34), 일단부가 핸들(32)의 하부에 접속되고 하단부가 제 2 링크 부재(34)의 상, 하부 링크 부재의 접속핀에 접속되는 상기 트립 스프링, 상기 트립 스프링을 탄성 에너지를 축세한 상태로 유지시키는 구속 위치와 상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 방세하도록 해방하는 위치를 갖는 래치(35) 등을 포함한다. 배선용차단기에 있어서 개폐기구(30)의 구성과 작용은 잘 알려진 바와 같으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

샤프트(21)는 개폐기구(30)에 접속되어 개폐기구(30)의 구동에 의해서 회동가능하며, 가동접촉자(2)를 회동시키는 구동력을 제공하기 위한 수단이다. 다시 말해서, 샤프트(21)는 개폐기구(30)로부터 구동력을 받고 받은 구동력을 가동접촉자(2)측으로 전달하기 위해서 상별로 마련되는 상부 링크, 즉 R상용의 상부 링크(22c)와 S상용의 상부 링크(22b) 및 T상용의 상부 링크(22a)를 관통하여 연결하고 있다. R상용의 상부 링크(22c)와 S상용의 상부 링크(22b) 및 T상용의 상부 링크(22a)와 샤프트(21)는 서로 일체로 회동가능하도록 예컨대 용접에 의해서 접속될 수 있다. 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이, 이들 상부 링크들중 S상용의 상부 링크(22b)의 길이방향상 중간부위의 구동핀 접속공(22b2)에는 미도시의 구동핀이 끼워지며 상기 구동핀은 개폐기구(30)에 있어서 상기 트립 스프링의 구동력을 전달하는 제 2 링크 부재(34)와 연결되고 있다. 따라서, 개폐기구(30)로부터의 구동력이 제 2 링크 부재(34)를 통해서 S상용의 상부 링크(22b)를 회동시키며, 따라서 샤프트(30)도 S상용의 상부 링크(22b)과 같은 방향으로 회동하게 된다. 샤프트(21)의 회동에 의해서 샤프트(21)에 접속된 나머지 R상용의 상부 링크(22c)와 T상용의 상부 링크(22a)도 같은 방향으로 회전하게 된다. 이러한 R상용의 상부 링크(22c)와 S상용의 상부 링크(22b) 및 T상용의 상부 링크(22a)의 회동을 하부 링크(6)와 홀더(H)를 통해 가동접촉자(2)에 전달하여 가동접촉자(2)를 대응하는 고정접촉자(1)로부터 분리되는 회로 개방 위치(트립 또는 오프 위치) 또는 고정접촉자(1)에 접촉하는 회로 투입 위치(온 위치)로 회동시키는 것이다.

도 4를 참조하여 샤프트(21)와 그의 주변 구성을 더욱 상세히 설명한다.

샤프트(21)는 상부 외함(20)의 폭에 상당하는 길이를 갖는 금속재 또는 적절한 기계적 강도를 갖는 합성 수지재 봉(pipe)로 구성될 수 있다. 샤프트(21)의 양 단부는 직경이 나머지 중간부분보다 작은 지지단부(21a, 21b)로 구성되고, 이러한 지지단부(21a, 21b)중 하나의 지지단부(21b)를 지지하는 상부 외함(20)의 샤프트 지지홈부(20a)는 직경이 샤프트(21)의 지지단부(21b)보다 미리 결정된 공차만큼 크지만 샤프트(21)의 상기 나머지 중간부분의 직경보다는 작다. 따라서, 샤프트(21)가 상부 외함(20)에 설치된 상태에서 축방향으로 쉽게 이탈하는 것이 방지될 수 있다. 상부 외함(20)의 샤프트 지지홈부(20a)는 실시예와 같이 상부 외함(20)의 양측중 어느 일측에만 형성될 수 있고, 상부 외함(20)의 양측에 각각 하나씩 2개가 마련되는 변형실시예도 가능하다. 배선용차단기가 3극(상)형 배선용차단기인 경우, 3개의 상부 링크(22a, 22b, 22c)가 샤프트(21)에 서로 미리 결정된 간격을 두고 설치되며, 배선용차단기가 4극(상)형 배선용차단기인 경우, 4개의 상부 링크가 샤프트(21)에 설치될 수 있다. 제 1 지지 편(23a) 및 제 2 지지 편(23b)는 샤프트(21)의 양 지지단부(21a, 21b)를 위로 부터 덮어서 지지하므로, 샤프트(21)의 상방으로의 이탈이 방지될 수 있다. 샤프트(21)의 회전을 허용하면서 샤프트(21)의 지지단부(21a, 21b)의 상방향 이탈을 방지하게 덮기 위해서, 제 1 지지 편(23a) 및 제 2 지지 편(23b)의 중간부분은 상방으로 볼록한 형상을 가지며 지지단부(21a, 21b)의 상부면으로부터 공차를 두게 마련된다. 제 1 지지 편(23a) 및 제 2 지지 편(23b)의 양 단부에는 고정나사가 관통하게 허용하는 나사공이 마련되며, 해당 나사공을 통해 고정나사들을 관통시켜 제 1 지지 편(23a) 및 제 2 지지 편(23b)에 대응하여 상부 외함(20)에 상대적으로 마련되는 제 1 나사 지지부(20b1) 및 제 2 나사 지지부(20b2)에 나사체결함으로써, 제 1 지지 편(23a) 및 제 2 지지 편(23b)이 상부 외함(20)에서 위치 고정된다.

도 4 내지 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 링크(6, 22a, 22b, 22c)는 하부 링크(6)과 상부 링크(22a, 22b, 22c)를 포함한다. 배선용차단기가 3극형 배선용차단기인 경우, 상부 링크(22a, 22b, 22c)는 상술한 바와 같이 R상용의 상부 링크(22c)와 S상용의 상부 링크(22b) 및 T상용의 상부 링크(22a)로 구성될 수 있다. 4극형 배선용차단기인 경우, 상기 상부 링크 외에 N상(중성극)용 상부 링크가 추가로 마련될 수 있다.

상술한 바와 같이 상부 링크(22a, 22b, 22c)는 개폐기구(30)로부터의 구동력을 하부 링크(6)에 전달하는 수단이며 상기 샤프트(21)에 서로 미리 결정된 간격을 두고 동축으로(coaxially) 설치된다.

상부 링크(22a, 22b, 22c)중 개폐기구(30)가 구동접속되는 S상용의 상부 링크(22b)에는 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 개폐기구(30)의 제 2 링크 부재(34)와 예컨대 구동핀(pin)에 의해 접속하기 위한 구동핀 접속공(22b2)가 마련된다. 따라서 구동핀에 의해서 접속된 제 2 링크 부재(34)로부터 구동력이 S상용의 상부 링크(22b)에 전달되어 S상용의 상부 링크(22b)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면, 그에 따라서 샤프트(21)를 통해서 S상용의 상부 링크(22b)와 동축 접속된 여 타 R상용의 상부 링크(22c)와 T상용의 상부 링크(22a)도 S상용의 상부 링크(22b)의 회전방향과 같은 방향으로 회전하게 된다.

하부 링크(6)는 상부 링크(22a, 22b, 22c)로부터의 구동력을 홀더(H)중 벽 지지부재(4)에 전달하는 수단이고 따라서 하부 링크(6)는 상부 링크(22a, 22b, 22c)에 대응하게 마련된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 배선용차단기가 3상(극)용 배선용차단기인 경우 하부 링크(6)는 교류 3상의 상별로 한 쌍씩 총 6개가 마련되고, 본 발명의 실시예에 따른 배선용차단기가 4상(극)용 배선용차단기인 경우 하부 링크(6)는 극별로 한쌍씩 대응하게 총 8개가 마련된다. 상부 링크(22a, 22b, 22c)에는 각각 링크 핀 접속공{S상용의 상부 링크(22b)의 링크 핀 접속공(22b1) 참조}이 마련되어, 상부 링크(22a, 22b, 22c)는 링크 핀(7a)에 의해서 하부 링크(6)에 접속된다.

상부 차폐판(7)은 상술한 바와 같이 상부 링크(22a, 22b, 22c)와 하부 링크(6)를 연결하는 링크 핀(7a)에 의해서 회전가능하게 지지된다. 상부 차폐판(7)은 전기적 절연재로 구성되며, 링크 핀(7a)을 통해서 상부 링크(22a, 22b, 22c)와 하부 링크(6)에 접속되어 이들 상부 링크(22a, 22b, 22c)와 하부 링크(6)에 의해서 구동되는 가동접촉자(2)의 회동에 따라 가동접촉자(2)의 상부에서 승강하게 설치되고, 가동접촉자(2)의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐한다.

따라서 상부 차폐판(7)은 링크 핀(7a)이 관통하는 관형(pipe shape)의 축수부(7b)를 갖는다. 차폐판부(7c)는 축수부(7b)로부터 연장하는 판형의 부분으로서 차폐판부(7c)가 가동접촉자(2)의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 부분이다.

가동접촉자(2)의 특징적 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.

가동접촉자(2)는 고정접촉자(1)에 대응하게 마련되고 고정접촉자(1)에 접촉하여 회로를 통전가능하게 연결하는 투입 위치(일명 on 위치) 또는 고정접촉자(1)로부터 분리되어 회로를 차단하는 차단 위치로 회동가능한 수단이다. 가동접촉자(2)는, 비교적 대용량의 전류가 분류되어 흐르는 경로를 제공하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같은 다수의 접촉자(쌍)을 포함하는 접촉자 조립체가 교류 상(극)별로 마련된다. 실시예상 교류 상별의 가동접촉자(2)는 제 1 가동접촉자 쌍(2a)과 제 2 가동접촉자 쌍(2b)으로 구성되고, 가동접촉자 쌍(2a, 2b)의 각각의 쌍을 구성하는 접촉자는 그 자유단부에 접점(2a-2, 2b-2)을 갖는다. 가동접촉자(2)를 구성하는 각각의 접촉자는 머리부(2a1), 몸체부(2a2) 및 다리부(2a3)를 가진 대체로 알파벳 "M"자형으로 형성된 전기적 도체판으로 구성된다. 접촉자의 머리부에는 접촉자를 두께방향으로 관통하게 축수공(2a-1)이 마련되고, 해당 축수공(2a-1)과 하부 차폐판(3)의 대응 축수공(3c)를 연통하게 정렬한 후 접속핀(3d, 3d')을 축수공(2a-1)과 축수공(3c)에 끼워넣음으로써 하부 차폐판(3)을 가동접촉자(2)에 접속되게 설치할 수 있다. 가동접촉자(2)를 구성하는 각각의 접촉자의 다리부(2a3)에는 미도시의 접속핀공이 마련되어 접촉자 접속핀(8a1)을 해당 접속핀공에 끼워넣음으로써 지지 베이스(8)중 회동 지지판(8a)에 가동접촉자(2)가 회동가능하게 지지된다.

이와 같이 가동접촉자(2)를 다수의 접촉자로 구성하여 대전류를 분류하여(나누어서) 흐르게 함으로써 가동접촉자(2)의 통전 용량을 증대시킬 수 있다.

하부 차폐판(3)은 가동접촉자(2)에 접속되어 가동접촉자(2)와 함께 회동가능하며, 가동접촉자(2)의 저면으로부터 하방으로 연장하여 가동접촉자(2)가 차단 위치(트립 위치)로 회동시 가동접촉자(2)의 하부에서 아크를 차폐한다. 따라서 가동접촉자(2)의 접점(2a-2, 2b-2)을 기준으로 접점(2a-2, 2b-2)의 앞쪽 즉 도 6에서 소호실(C)쪽을 전방, 접점(2a-2, 2b-2)의 뒤쪽을 후방이라 할때, 하부 차폐판(3)에 의해서, 가동접촉자(2)의 하부에서 아크의 후방이동이 차폐된다. 하부 차폐판(3)은 축수공(3c)을 가진 원호형의 축수부(3b)와, 축수부(3b)로부터 하방으로 연장하는 판형의 차폐판부(3a)를 포함한다. 상술하고 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 가동접촉자(2)의 축수공(2a-1)과 하부 차폐판(3)의 대응 축수공(3c)를 연통하게 정렬한 후, 접속핀(3d, 3d)을 축수공(2a-1)과 축수공(3c)에 끼워넣음으로써, 하부 차폐판(3)이 가동접촉자(2)에 접속되게 설치될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 6을 참조하여 홀더(H)의 구성과 기능을 설명한다.

홀더(H)는 상기 링크(도 4에서 부호 6 및 부호 22a, 22b, 22c중 어느 하나 참조)에 접속되고 전기적 절연재로 구성되어 상기 링크(도 4에서 부호 6 및 부호 22a, 22b, 22c중 어느 하나 참조)를 전기적으로 절연하며, 상기 링크(도 4에서 부호 6 및 부호 22a, 22b, 22c중 어느 하나 참조)에 의해 회동함으로써 가동접촉자(도 5의 부호 2 참조)를 회전구동하기 위한 수단이다.

홀더(H)는, 지지 베이스(supporting base)(8), 홀더 부재(holder member)(5) 및 벽 지지부재(wall holder)(4)를 포함한다.

도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 지지 베이스(8)는 가동접촉자(2)를 회동가능하게 지지하는 수단으로서, 회동 지지판(8a)과 고정 베이스(8b)를 포함하여 구성된다. 고정 베이스(8b)는 본 발명에 따른 배선용차단기의 하부 외함(40)내의 미리 결정된 수용공간내에 고정적으로 설치된다. 회동 지지판(8a)은 힌지 핀(hinge pin)(미도시)을 통해서 고정 베이스(8b)에 접속되어 고정 베이스(8b)에 의해서 회전가능하게 지지된다.

홀더 부재(5)는 지지 베이스(8), 특히 지지 베이스(8)중 회동 지지판(8a)에 접속되어, 지지 베이스(8), 특히 지지 베이스(8)중 회동 지지판(8a)을 회전구동한다. 홀더 부재(5)는, 양 측판과, 해당 양 측판사이를 연결하는 연결부를 포함하여 구성된다. 홀더 부재(5)의 양 측판의 각각에는 후술하는 벽 지지부재(4)와 핀 접속할 수 있도록 접속핀이 삽입되는 것을 허용하는 한 쌍의 접속구(5b, 5c)가 대각선을 따라 마련되고, 지지 베이스(8)의 회동 지지판(8a)와 핀 접속할 접속핀이 삽입되는 것을 허용하는 하나의 홀더 축수공(8a2)이 마련된다.

도 3 및 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이, 벽 지지부재(4)는 전기적 절연재로 구성되어 링크(6, 22a, 22b, 22c), 특히 하부 링크(6)를 전기적으로 절연하고 링크(6, 22a, 22b, 22c)로부터 전달되는 구동력을 홀더 부재(5)를 통해서 회동하도록 지지 베이스(8)의 회동 지지판(8a)에 전달하는 수단이다. 벽 지지부재(4)는 이러한 기능을 위해서 홀더 부재(5)에 접속됨과 함께 링크(6, 22a, 22b, 22c) 중 특히 하부 링크(6)에 접속되고 가동접촉자(2)를 사이에 두고 상기 가동접촉자의 양 측에 설치된다. 벽 지지부재(4)는 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 서로 미리 결 정된 거리를 이격하여 마련되는 제 1 벽 지지부재(4a)와, 제 2 벽 지지부재(4a')을 포함한다. 제 1 벽 지지부재(4a)와 제 2 벽 지지부재(4a')는 상(극)로 한 쌍씩 마련되는 하부 링크(6)의 하단부와 하나씩 접속핀(미도시)에 의해서 접속된다. 하부 링크(6)의 접속을 위해서 제 1 벽 지지부재(4a)와 제 2 벽 지지부재(4a')는 각각 링크 핀공(4c)을 구비한다. 또한, 제 1 벽 지지부재(4a)와 제 2 벽 지지부재(4a')는 홀더 부재(5)의 접속구(5b, 5c)에 대응하게 접속핀(미도시)이 삽입되도록 허용하는 접속구(4d, 4e)를 구비한다.

도 3에 잘 보이는 바와 같이, 제 1 벽 지지부재(4a)와 제 2 벽 지지부재(4a')의 하단부 사이에는 하단부 사이를 가로지르게 하단 차폐판부(4b)가 마련되며, 해당 하단 차폐판부(4b)는 상기 하부 차폐판(도 2의 부호 3 참조)보다 더욱 하부에서 아크를 차폐하는 수단을 제공한다. 제 1 벽 지지부재(4a)와 제 2 벽 지지부재(4a') 및 하단 차폐판부(4b)는 합성수지재로 형성될 수 있고, 하나의 주형에 의해서 주조(molding)에 의해서 제작될 수 있다.

고정접촉자(1)는 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되고 교류의 상별, 예컨대 R상, S상, T상의 교류 3상의 상별로 실시예상 3상용 배선용차단기에 총 3개가 마련될 수 있으나, 본 발명에 따른 바람직한 실시예상 상별로 마련되는 제 1 가동접촉자 쌍(2a)와 제 2 가동접촉자 쌍(2b)에 대응하게 고정접촉자(1)는 상별로 4개씩 3상 배선용차단기의 경우 총 12개가 마련될 수 있다. 통상 주로 산업용으로 이용되는 본 발명에 따른 배선용차단기는 3상(극) 배선용차단기 또는 접지 상(N극)을 추가로 포함한 4극 배선용차단기로 구성될 수 있으며, 따라서 고정접촉자(1)는 극( 상)별로 4개씩 총 12개 또는 16개가 마련될 수 있다. 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이, 고정접촉자(1)는 가동접촉자(2)의 접점(2a-2, 2b-2)에 대응하는 접점(1a)을 구비한다.

고정접촉자(1)의 접점(1a)에 연결되도록 아크 런너(arc runner)(1b)가 마련될 수 있으며, 아크 런너(1b)는 대전류의 통전중 가동접촉자(2)가 고정접촉자(1)로부터 분리될 때 가동접촉자(2)의 접점(2a-2, 2b-2)과 고정접촉자(1)의 접점(1a)사이에서 발생하는 아크가 소호실(C)측으로 이동하도록 유도하는 기능을 수행한다.

하부 외함(40)은 상부 외함(20)과 더불어 상술한 3상 배선용차단기의 경우 3개씩 마련되는 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 및 홀더(H)를 각각 상간 절연되게 격리하여 수용하는 수단이다. 이를 위해서 하부 외함(40)은 전기적 절연성을 갖는 합성수지재를 주조하여 제조될 수 있고 상별 격리를 위해 바닥면으로부터 상방으로 돌출하게 형성되는 격벽들을 가진다. 상부 외함(20)에는 하부 외함(40)의 상기 격벽들과 대응하게 대응하는 갯수와 수평방향 위치를 가지고 하방으로 연장되게 형성되는 다수의 격벽들을 가진다.

한편 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선용차단기의 동작을 도 6 내지 도 9을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 투입 동작, 다시 말해서 온(ON) 동작을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저 핸들(32)이 도 6의 위치로부터 우측으로(시계방향으로) 회동한 오프(OFF) 위치 다시 말해서 차단위치로부터, 핸들(32)을 파지하고 도 6에 도시된 바와 같이 핸들(32)을 반시계방향으로 회동시킨다. 여기서, 핸들(32)이 오프(OFF) 위치일 때, 레버(33)에 핀에 의해 접속된 래치(35)는 핸들(32) 및 레버(33)의 시계방향 회동에 따라서 시계방향으로 회전하여 래치 홀더(부호 미부여)에 의해 구속된 리셋(RESET) 상태가 된다. 이 상태 즉, 래치(35)가 구속되어 트립 스프링(미도시)가 인장되어 탄성에너지를 축세하여 구속된 상태에서, 핸들(32)을 도 6에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회동시키면, 상기 트립 스프링의 상단부가 지지된 핸들(32)을 따라서 반시계방향으로 회동한다. 따라서, 제 2 링크 부재(34)의 링크 핀에 접속된 상기 트립 스프링의 하단부는 상단부와 중간부 및 하단부가 직선을 이루려는 상기 트립 스프링의 탄성복원력에 의해 반시계방향으로 회동하므로, 이에 제 2 링크 부재(34)의 링크 핀이 반시계방향으로 회동하여 제 2 링크 부재(34)의 상부 및 하부 링크부재는 접힌 상태로 된다. 이에 제 2 링크 부재(34)의 하부 링크부재에 하부가 접속된 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)가 시계방향으로 회전한다. 따라서, 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)에 링크 핀(7a)에 의해 접속된 하부 링크(6)는 반시계방향으로 회전하며, 이때 하부 링크(6)에 접속핀에 의해서 접속된 벽 지지부재(4)와, 벽 지지부재(4)에 접속핀에 의해 접속된 홀더 부재(도 5의 부호 5 참조) 및 홀더 부재(5)에 접속 핀에 의해서 접속된 회동 지지판(8a)도 고정 베이스(8b)를 지점으로 하여 반시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 회동 지지판(8a)에 의해 지지되고 있는 가동접촉자(2)가 고정접촉자(1)에 접촉하는 위치로 반시계방향으로 회동하여 도 7과 같은 상태로 된다. 따라서, 전원측과 부하측 간의 회로가 연결되어 전류가 흐를 수 있는 상태로 된다.

다음, 차단 동작, 다시 말해서 수동 오프 조작에 의한 차단 동작 및 이상전류 검출에 따른 자동 차단(트립) 동작을 도 6 및 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 온 위치로부터 수동 오프 조작에 의한 차단 동작을 설명한다.

도 6 및 7을 참조할 수 있는 온 위치로부터, 핸들(32)을 파지하고 우측으로(시계방향으로) 회동한 오프(OFF) 위치로 시계방향으로 회동시킨다. 여기서, 래치(35)는 래치 홀더(부호 미부여)에 의해 구속된 리셋(RESET) 상태를 유지한다. 이 상태 즉, 래치(35)가 구속되어 트립 스프링(미도시)가 인장되어 탄성에너지를 축세하여 구속된 상태에서, 핸들(32)을 도 6에 도시된 위치로부터 시계방향으로 회동시키면, 상기 트립 스프링의 상단부가 지지된 핸들(32)을 따라서 시계방향으로 회동한다. 따라서, 제 2 링크 부재(34)의 링크 핀에 접속된 상기 트립 스프링의 하단부는 상단부와 중간부 및 하단부가 직선을 이루려는 상기 트립 스프링의 탄성복원력에 의해 시계방향으로 회동하므로, 이에 제 2 링크 부재(34)의 링크 핀이 시계방향으로 회동하여 제 2 링크 부재(34)의 상부 및 하부 링크부재는 펴진 상태로 된다. 이에 제 2 링크 부재(34)의 하부 링크부재에 하부가 접속된 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)가 반시계방향을 회전한다. 따라서, 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)에 링크 핀(7a)에 의해 접속된 하부 링크(6)는 시계방향으로 회전하며, 이때 하부 링크(6)에 접속핀에 의해서 접속된 벽 지지부재(4)와, 벽 지지부재(4)에 접속핀에 의해 접속된 홀더 부재(도 5의 부호 5 참조) 및 홀더 부재(5)에 접속 핀에 의해서 접속된 회동 지지판(8a)이 고정 베이스(8b)를 지점으로 하여 시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 회동 지지판(8a)에 의해 지지되고 있는 가동접촉자(2)가 고정접촉자(1)로부터 분리되는 위치로 시계방향으로 회동하여 도 8과 같은 상태로 된다. 따라서, 전원측과 부하측 간의 회로가 차단되어 전류가 흐를 수 없는 상태로 된다.

다음, 자동 차단(트립) 동작을 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조할 수 있는 온 상태에서, 회로상 단락전류와 같은 이상전류(일명 사고전류)가 발생하여 이를 전자석과 아마추어(armature)등으로 구성된 미도시의 트립기구부가 이를 검출하여 개폐기구(30)를 트리거(trigger)한다.

그러면, 상기 래치 홀더가 래치(35)를 해방함에 따라서, 래치(35)가 도 6의 상태로부터 반시계방향으로 회전하고, 상기 트립 스프링은 인장된 상태로부터 원상태로 수축하면서 축세한 탄성에너지를 방세하며, 따라서 상기 트립 스프링의 하단부가 상방으로 이동하면서 상기 트립 스프링의 하단부에 접속된 제 2 링크 부재(34)의 상기 링크 핀을 상방으로 당겨올린다. 그러면 제 2 링크 부재(34)의 상부 및 하부 링크가 펴지면서 제 2 링크 부재(34)의 하부 링크에 접속된 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)가 반시계방향을 회전한다. 따라서, 상부 링크(도 6에서 부호 22b 참조)에 링크 핀(7a)에 의해 접속된 하부 링크(6)는 시계방향으로 회전하며, 이때 하부 링크(6)에 접속핀에 의해서 접속된 벽 지지부재(4)와, 벽 지지부재(4)에 접속핀에 의해 접속된 홀더 부재(도 5의 부호 5 참조) 및 홀더 부재(5)에 접속 핀에 의해서 접속된 회동 지지판(8a)이 고정 베이스(8b)를 지점으로 하여 시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 회동 지지판(8a)에 의해 지지되고 있는 가동접촉자(2)가 고정접촉자(1)로부터 분리되는 위치로 시계방향으로 회동하여 도 8과 같은 상태로 된다. 따라서, 전원측과 부하측 간의 회로가 차단되어 전류가 흐를 수 없는 상태로 된다.

한편, 도 5 내지 7 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 배선용차단기의 한류동작을 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이 가동접촉자(2)가 고정접촉자(1)에 접촉하는 위치 즉, 온 위치에서 회로 상 단락전류와 같은 큰 사고전류가 발생하면, 상기와 같이 트립기구가 이를 감지하여 개폐기구(30)를 트리거하여 트립 동작시키기 전에, 가동접촉자(2)를 통해 흐르는 전류의 방향이 도 6에서 우측방향인데 반해 고정접촉자(1)의 접점(1a)을 통해 흐르는 전류의 방향은 도 6에서 좌측방향으로 서로 반대방향이므로, 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1)의 주위에 발생하는 서로 같은 방향의 큰 자기력간 반발력, 즉 전자반발력(electromagnetic repulsive force)이 발생한다. 이러한 전자반발력은 개폐기구(30)과 링크(6, 22a, 22b, 22c)및 홀더(H)를 통한 구동력 전달과 무관하게 가동접촉자(2)를 독립적으로 대응하는 고정접촉자(1)로부터 분리되는 방향으로 회동시킨다. 이러한 동작을 한류동작이라 하며, 한류 동작한 상태가 도 9 및 도 6에 도시된 바와 같은 상태이다. 도 9 및 도 6에 도시된 바와 같이, 한류 동작시 개폐기구(30)과 링크(6, 22a, 22b, 22c)및 벽 지지부재(4)는 온 상태에서의 위치를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 배선용차단기는, 상술한 바와 같은 차단 동작 또는 트립 동작 또는 한류 동작시 접점간 발생하는 아크에 대해서, 가동접촉자의 하부에서 아크를 차폐하는 하부 차폐판과 가동접촉자의 상부에서 아크의 후방 이동을 차폐하는 상부 차폐판을 구비하므로, 가동접촉자의 상부 및 하부에서 아크의 후방 이동을 완전히 차폐할 수 있어 단락 전류와 같은 큰 사고전류에 대한 차단 성능이 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 배선용차단기는 홀더가 전기적 절연재로 구성되므로 아크가 가동접촉자로부터 링크 및 상부의 개폐기구측으로 이동할 수 있는 경로가 차단되어 개폐기구의 아크에 의한 손상 또는 열화를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 요부 구성을 보여주는 요부 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 가동접촉자와 가동접촉자를 지지하는 지지 베이스 및 상부 차폐판의 구성을 보여주는 일부 분해 사시도이며,

도 3은 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 홀더 부재와 벽 지지부재(wall holder)의 외형과 구성을 보여주는 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 개폐기구와 샤프트와 상부 링크 및 상부 외함의 외형과 구성을 보여주는 부분 분해사시도이며,

도 5는 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 상부 차폐판과 가동접촉자, 홀더 및 하부 외함의 외형과 구성을 보여주는 부분 분해사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 배선용차단기를 한류 동작한 상태에서 종방향으로 잘라서 본 종방향 단면도이며,

도 7은 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 투입 위치{온(on) 위치}일 때 요부 상태를 보여주는 요부 동작상태도이고,

도 8은 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 트립(trip) 위치{오프(off) 위치}일 때 요부 상태를 보여주는 요부 동작상태도이며,

도 9는 본 발명에 따른 배선용차단기에 있어서 한류(current limiting) 위치일 때 요부 상태를 보여주는 요부 동작상태도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 고정접촉자 1a: 접점

1b: 아크 런너(arc runner)

2: 가동접촉자 2a: 접점

2a: 제 1 가동접촉자 쌍 2a-1: 축수공

2a-2, 2b-2: 접점 2b: 제 2 가동접촉자 쌍

3: 하부 차폐판 3a: 차폐판부

3b: 축수부 3c: 축수공

3d, 3d': 접속 핀(connecting pin)

4: 벽 지지부재(wall holder) 4a: 제 1 벽 지지부재

4a': 제 2 벽 지지부재

4b: 하단 차폐판부 4c: 링크 핀공

4d, 4e: 접속구(connecting opening)

5: 홀더 부재 5a: 축수공

5b, 5c: 접속구

6: 하부 링크(lower link)

7: 상부 차폐판 7a: 링크 핀(link pin)

7b: 축수부 7c: 차폐판부

8: 지지 베이스 8a: 회동 지지판

8a1: 접촉자 접속핀 8a2: 홀더 축수공

8b: 고정 베이스

20: 상부 외함 20a: 샤프트 지지홈부

20b1: 제 1 나사 지지부 20b2: 제 2 나사 지지부

21: 샤프트 21a, 21b: 지지단부

22a: 상부 링크(T상용)

22b: 상부 링크(S상용) 22b1: 링크 핀 접속공

22b2: 구동핀 접속공

22c: 상부 링크(R상용) 23a: 제 1 지지 편

23b: 제 2 지지편 30: 개폐기구

31a, 31b: 측판 32: 핸들

33: 레버(lever) 34: 제 2 링크 부재

35: 래치(latch) 40: 하부 외함

C: 소호실

Claims (4)

1. 전원 또는 부하측에 전기적으로 접속되고 교류의 상별로 마련되는 고정접촉자;

   상기 고정접촉자에 대응하게 마련되고 고정접촉자에 접촉하는 투입 위치 또는 고정접촉자로부터 분리되는 차단 위치로 회동가능하며, 전류가 분류되어 흐르는 경로를 제공하도록 복수의 접촉자를 구비하는 가동접촉자;

   상기 가동접촉자를 상기 투입 위치 또는 상기 차단 위치로 구동하는 개폐기구;

   상기 개폐기구에 접속되어 상기 개폐기구의 구동에 의해서 회동가능하며, 상기 가동접촉자를 회동시키는 구동력을 제공하는 샤프트(shaft);

   상기 샤프트에 접속되어 구동력을 전달하는 링크(link);

   상기 가동접촉자에 접속되어 상기 가동접촉자와 함께 회동가능하며, 상기 가동접촉자의 저면으로부터 하방으로 연장하여 상기 차단 위치로 회동시 상기 가동접촉자의 하부에서 아크를 차폐하는 하부 차폐판;

   상기 링크에 접속되고 전기적 절연재로 구성되어 상기 링크를 전기적으로 절연하며, 상기 링크에 의해 회동함으로써 상기 가동접촉자를 회전구동하는 홀더(holder); 및

   전기적 절연재로 구성되며, 상기 링크에 접속되어 상기 가동접촉자의 회동에 따라 상기 가동접촉자의 상부에서 승강하게 설치되고, 상기 가동접촉자의 상부에서아크의 후방 이동을 차폐하는 상부 차폐판;을 포함하고,

   상기 링크는,

   상기 샤프트에 접속되어 상기 샤프트의 회동에 따라 함께 회동하는 상부 링크; 및

   상기 상부 링크와 상단부가 접속되고, 하단부는 상기 홀더에 접속되어, 상기 샤프트의 구동력을 상기 상부 링크로부터 받아 상기 홀더에 전달하는 하부 링크;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용차단기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 홀더는,

   상기 가동접촉자를 회동가능하게 지지하는 지지 베이스(supporting base);

   상기 지지 베이스에 접속되어 상기 지지 베이스를 회전구동하는 홀더 부재(holder member); 및

   상기 홀더 부재에 접속됨과 함께 상기 링크에 접속되고 상기 가동접촉자를 사이에 두고 상기 가동접촉자의 양 측에 설치되며, 전기적 절연재로 구성되어 상기 링크를 절연하는 벽 지지부재(wall holder);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용차단기.
4. 제3항에 있어서,

   한 쌍의 상기 벽 지지부재의 하단부 사이를 가로지르게 설치되며, 상기 하부 차폐판보다 더욱 하부에서 아크를 차폐하는 하단 차폐판부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용차단기.

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