KR101522267B1 - 회로 차단기 - Google Patents

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KR101522267B1 KR1020130134332A KR20130134332A KR101522267B1 KR 101522267 B1 KR101522267 B1 KR 101522267B1 KR 1020130134332 A KR1020130134332 A KR 1020130134332A KR 20130134332 A KR20130134332 A KR 20130134332A KR 101522267 B1 KR101522267 B1 KR 101522267B1
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Abstract

본 발명은 회로 차단기에 관한 것으로서, 고정접촉자 및 가동접촉자를 구비한 진공 인터럽터; 상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉되는 투입위치 및 분리되는 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트, 상기 메인샤프트를 상기 투입위치 및 차단위치로 각각 회동시킬 수 있게 상호 결합되는 복수의 스프링 및 복수의 링크를 구비한 구동부; 상기 메인샤프트를 상기 차단위치로 회전시키는 복수의 링크 중 어느 하나의 링크와 접촉되어 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 이동하는 것을 억제시키는 억제위치 및 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립레버; 및 상기 트립레버의 일 측에 배치되는 톰슨코일, 상기 톰슨코일의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일로부터 이격되면서 상기 트립레버를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판을 구비하여 트립신호를 상기 트립레버에 전달하는 신호전달액츄에이터;를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 사고 전류를 신속하게 차단할 수 있다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}
본 발명은, 회로 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사고 전류의 차단 속도를 제고시킬 수 있도록 한 회로 차단기에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 회로 차단기는, 전기회로에 있어서의 발생가능한 사고전류(단락, 지락 사고등에 의한 대전류)로부터 부하기기 및 선로를 보호할 수 있도록 전원과 부하기기 사이에 설치되는 전기 보호기기이다.
도 1은 종래의 회로 차단기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회로 차단기는, 고정접촉자(14) 및 가동접촉자(16)를 구비한 진공인터럽터(10)(VI; Vacuum Interrupter), 상기 진공인터럽터(10)의 가동접촉자(16)가 상기 고정접촉자(14)와 접촉 및 분리되게하는 구동력을 발생시키는 구동메카니즘 또는 구동부(20)(이하 "구동부(20)"로 표기함), 및 상기 구동부(20)와 상기 진동 인터럽터 사이에 개재되어 상기 구동부(20)의 구동력을 상기 가동접촉자(16)에 전달하는 동력전달부(30)를 구비한다.
진공인터럽터(10)는, 내부에 진공을 형성하는 진공용기(12), 상기 진공용기(12)의 내부 일 측에 구비되는 고정접촉자(14), 상기 진공용기(12)의 내부에서 상기 고정접촉자(14)와 접촉되는 투입위치 및 상기 고정접촉자(14)로부터 분리되어 이격되는 차단위치(또는 트립위치) 간을 이동 가능한 가동접촉자(16)를 구비한다.
상기 고정접촉자(14) 및 가동접촉자(16) 중 어느 하나는, 모선(17)에 연결되고, 다른 하나는 부하(18)에 연결된다.
상기 구동부(20)는, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 주지된 바와 같이, 투입위치 및 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트(22), 상기 메인샤프트(22)가 상기 투입위치 및 차단위치 간을 신속하게 회전할 수 있도록 하는 구동력을 발생하는 복수의 스프링(예를 들면, 투입스프링, 차단스프링)(미도시) 및 상기 구동력을 상기 메인샤프트(22)에 전달하기 위해 서로 결합된 복수의 링크(24)를 구비한다.
상기 구동부(20)의 일 측에는 사고전류를 검출하여 대전류의 통전이 차단되게 트립신호를 출력하는 과전류 계전기(미도시)가 구비된다.
상기 구동부(20)의 일 측에는 상기 과전류 계전기의 트립신호 출력 시 기계적인 조작력을 발생시켜 상기 구동부(20)에 전달하는 트립기구모듈 또는 트립부(40)(이하, '트립부(40)'로 표기함)을 구비한다.
상기 트립부(40)는, 상기 구동부(20)의 복수의 링크 중 어느 하나의 일 측에 구비되어 상기 어느 하나의 링크가 트립위치로 이동되는 것을 억제하는 억제위치, 및 상기 어느 하나의 링크가 트립위치로 회동되는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립레버(41), 및 상기 트립레버(41)가 상기 해제위치로 회동되게 하는 솔레노이드(50)를 구비한다.
상기 솔레노이드(50)는, 본체(51)와, 상기 본체(51)에 대해 돌출 및 철회되는 작용로드(62)를 구비한다.
상기 본체(51)는, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 전원 인가시 자기력을 발생시키는 코일, 자로를 형성하는 요크, 상기 요크와 자로를 형성하는 고정코어, 상기 고정코어에 대해 접근 및 이격되게 배치되는 가동코어, 상기 가동코어를 초기위치로 복귀시키는 복귀스프링을 구비한다.
상기 작용로드(62)는 일 측이 상기 가동코어에 연결되고 타 측은 상기 본체(51)의 외부로 돌출되게 구성된다.
상기 동력전달부(30)는, 상기 메인샤프트(22)에 반경방향으로 돌출되는 구동아암(32), 상기 가동접촉자(16)에 연결되어 상기 가동접촉자(16)를 상기 투입위치 및 차단위치 간을 이동시키는 제1링크(34), 및 일 단은 상기 구동아암(32)에 연결되고 타 단은 상기 제1링크(34)에 연결되는 제2링크(36)를 구비한다.
이러한 구성에 의하여, 차단신호 또는 트립신호에 의해 상기 솔레노이드(50)의 코일에 전원이 인가된다. 상기 코일에 전원이 인가되면 자기력이 발생되고, 상기 자기력은 상기 요크 및 고정코어를 따라 흐르게 된다. 이때, 상기 가동코어는 자기저항이 작아지는 방향으로 이동된다. 상기 작용로드(62)는 상기 코일의 전원 인가시 상기 본체(51)로부터 돌출되게 이동된다. 상기 작용로드(62)가 돌출되면 상기 트립레버(41)는 해제위치로 회동된다.
상기 트립레버(41)가 해제위치로 회동되면 상기 구동부(20)의 메인샤프트(22)는 차단위치(트립위치)로 회전되고, 상기 메인샤프트(22)의 구동력은 상기 동력전달부(30)에 의해 상기 가동접촉자(16)에 전달된다.
상기 가동접촉자(16)는 도면상 하향 회동하여 상기 가동접촉자(16)를 하향 이동시킴으로써, 상기 고정접촉자(14)와 상기 가동접촉자(16)간 전류 이동을 차단한다.
그런데, 이러한 종래의 회로 차단기에 있어서는, 상기 과전류 계전기의 사고전류 검출에 따른 트립신호 출력시, 상기 솔레노이드(50)의 코일에 전원이 인가되어 자기력이 발생되고, 이에 의해 상기 작용로드(62)가 이동하여 상기 트립레버(41)를 해제하기까지 상대적으로 긴 시간이 소요된다. 이에 기인하여, 상기 과전류 계전기의 트립명령 출력 후부터 상기 가동접촉자(16)가 상기 고정접촉자(14)로부터 분리되어 사고전류를 차단하기까지 시간을 단축시키는 데 한계가 있다.
따라서, 본 발명은, 사고 전류를 신속하게 차단할 수 있는 회로 차단기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 신호 전달 시 시간 지연을 억제할 수 있는 회로 차단기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 구동부의 동작 지연 발생을 억제할 수 있는 회로 차단기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 고정접촉자 및 가동접촉자를 구비한 진공 인터럽터; 상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉되는 투입위치 및 분리되는 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트, 상기 메인샤프트를 상기 투입위치 및 차단위치로 각각 회동시킬 수 있게 상호 결합되는 복수의 링크를 구비한 구동부; 상기 메인샤프트를 상기 차단위치로 회전시키는 복수의 링크 중 어느 하나의 링크와 접촉되어 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 이동하는 것을 억제시키는 억제위치 및 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립래치; 상기 트립래치의 일 측에 배치되어 상기 트립래치가 상기 해제위치로 회동하는 것을 억제 또는 해제하는 트립레버; 및 상기 트립레버의 일 측에 배치되는 톰슨코일, 상기 톰슨코일의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일로부터 이격되면서 상기 트립레버를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판을 구비하여 트립신호를 상기 트립레버에 전달하는 신호전달액츄에이터;를 포함하는 회로 차단기를 제공한다.
여기서, 상기 구동부와 상기 가동접촉자 사이에 개재되어 상기 구동부의 구동력을 상기 가동접촉자에 전달하는 동력전달부;를 더 포함하고, 상기 동력전달부는, 상기 메인샤프트에 연결되는 구동아암; 상기 가동접촉자의 일 측에 구비되어 상기 가동접촉자를 상기 투입위치 및 차단위치로 이동시키는 제1링크; 및 일 단은 상기 구동아암에 연결되고 타 단은 상기 제1링크에 연결되는 제2링크;를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 동력전달부의 일 측에 구비되는 톰슨코일; 및 상기 톰슨코일의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일로부터 이격되어 상기 동력전달부가 상기 차단위치로 신속하게 이동되게 하는 반발판;을 구비한 가속액츄에이터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가속액츄에이터의 반발판은 상기 톰슨코일을 관통하여 연장된 연결로드;를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 연결로드는 상기 제1링크와 상기 제2링크의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 연결로드는 상기 구동아암과 상기 제2링크의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 연결로드는 상기 제1링크에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 제1링크에는 일 단이 상기 가동접촉자와 연결된 푸시로드가 연결되고,상기 연결로드는 상기 제1링크와 상기 푸시로드의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터의 반발판에는 상기 트립레버를 향해 돌출된 작용로드가 구비될 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터는, 상기 톰슨코일 및 상기 반발판을 수용하는 하우징을 더 구비하여 구성될 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터의 반발판에는 이동방향을 따라 돌출된 가이드로드가 구비되고, 상기 하우징에는 상기 가이드로드의 이동을 안내하는 가이드슬롯이 구비되게 구성될 수 있다.
사고전류를 검출하여 대전류의 통전이 차단되게 트립신호를 출력하는 과전류 계전기; 및 상기 과전류 계전기에 의한 트립신호 출력시 상기 신호전달액츄에이터에 전원이 인가되게 하는 제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 과전류 계전기에 의한 트립신호 출력 시 상기 가속액츄에이터에 전원이 인가되게 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 신호전달액츄에이터의 전원 인가 후 미리 설정된 시간이 경과된 후 상기 가속액츄에이터에 전원이 인가되게 제어하게 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 톰슨코일 및 반발판을 구비한 신호전달액츄에이터를 구비함으로써 전원 인가시 전자반발력에 의해 시간 지연 발생을 억제하여 신호를 신속하게 전달할 수 있어 사고전류를 신속하게 차단할 수 있다.
또한, 톰슨코일 및 반발판을 구비한 가속액츄에이터를 구비함으로써, 메인샤프트의 차단위치 회전 초기에 가속액츄에이터에 의해 메인샤프트 및 동력전달부가 차단위치로 신속하게 이동되게 함으로써, 차단스프링의 탄성력의 작용에 따른 시간 지연 발생을 억제할 수 있어 사고 전류를 더욱 신속하게 차단할 수 있다.
또한, 신호전달액츄에이터의 전원인가후 미리 설정된 시간이 경과된 후 가속액츄에이터에 전원이 인가되도록 함으로써, 가속액츄에이터의 구동력에 의해 부품 손상이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 회로 차단기의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 측면도,
도 3은 도 2의 신호전달액츄에이터의 확대도,
도 4는 도 3의 신호전달액츄에이터의 작용을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 회로차단기의 제어블록도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로차단기의 측면도,
도 7은 도 6의 회로차단기의 제어블록도,
도 8 및 도 9는 각각 도 6의 가속액튜에이터의 변형례이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기는, 고정접촉자(113) 및 가동접촉자(115)를 구비한 진공 인터럽터(110); 상기 가동접촉자(115)가 상기 고정접촉자(113)에 접촉되는 투입위치 및 분리되는 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트(131), 상기 메인샤프트(131)를 상기 투입위치 및 차단위치로 각각 회동시킬 수 있게 상호 결합되는 복수의 링크(133)를 구비한 구동부(130); 상기 메인샤프트(131)를 상기 차단위치로 회전시키는 복수의 링크(133) 중 어느 하나의 링크(134)와 접촉되어 상기 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 이동하는 것을 억제시키는 억제위치 및 상기 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립래치(135); 상기 트립래치(135)의 일 측에 배치되어 상기 트립래치(135)가 상기 해제위치로 회동하는 것을 억제 또는 해제하는 트립레버(140); 및 상기 트립레버(140)의 일 측에 배치되는 톰슨코일(161), 상기 톰슨코일(161)의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일(161)로부터 이격되면서 상기 트립레버(140)를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판(171)을 구비하여 트립신호를 상기 트립레버(140)에 전달하는 신호전달액츄에이터(160);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 진공 인터럽터(110)는, 예를 들면, 전원의 각 상(예를 들면, R상, S상, T상)별로 각각 설치될 수 있다.
상기 진공 인터럽터(110)는, 예를 들면, 내부에 진공을 형성하는 진공용기(111)와, 상기 진공용기(111)의 내부 일 측에 배치되는 고정접촉자(113), 및 상기 진공용기(111)의 내부에서 상기 고정접촉자(113)와 접촉 및 분리 가능하게 배치되는 가동접촉자(115)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 진공 인터럽터(110)는, 예를 들면, 상기 고정접촉자(113) 및 가동접촉자(115) 중 어느 하나는 모선(117)에 연결되고 다른 하나는 부하(118)에 연결되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 진공 인터럽터(110)는 상기 가동접촉자(115)의 이동에 의해 상기 부하(118)의 전원 공급 제어 및 사고 전류 등 대전류의 통전을 억제할 수 있다.
상기 가동접촉자(115)에는, 예를 들면, 이동방향(길이방향)을 따라 연장되게 푸시로드(122)가 연결될 수 있다.
상기 푸시로드(122)에는 상기 고정접촉자(113)와 상기 가동접촉자(115)가 소정의 접압력으로 접촉될 수 있게 탄성력을 가하는 접압스프링(124)이 구비될 수 있다.
상기 진공 인터럽터(110)의 일 측에는 상기 가동접촉자(115)를 구동시키는 구동력을 발생시키는 구동부(130)(구동메카니즘)가 구비될 수 있다.
상기 구동부(130)는, 상기 고정접촉자(113)와 상기 가동접촉자(115)가 상호 접촉되는 투입위치 및 상기 고정접촉자(113)로부터 상기 가동접촉자(115)가 분리 및 이격되는 차단위치(트립위치) 간을 회전 가능한 메인샤프트(131), 상기 메인샤프트(131)가 상기 투입위치 또는 차단위치로 각각 회전할 수 있게 상호 결합되는 복수의 링크(133)를 구비할 수 있다. 여기서, 도면으로 구체적으로 도시되지 아니하였으나, 상기 구동부(130)는 상기 메인샤프트(131)가 상기 투입위치로 회전할 수 있게 탄성력을 제공하는 투입스프링 및 상기 메인샤프트(131)가 상기 차단위치로 회전할 수 있게 탄성력을 제공하는 차단스프링을 구비할 수 있다.
상기 구동부(130)와 상기 진공 인터럽터(110) 사이에는 상기 구동부(130)에서 발생된 구동력을 상기 진공 인터럽터(110)로 전달하는 동력전달부(150)가 구비될 수 있다.
상기 동력전달부(150)는, 일 단부는 상기 메인샤프트(131)에 연결되고 타 단부는 반경방향을 따라 돌출되는 구동아암(151)과, 상기 가동접촉자(115)와 연결되어 상기 투입위치 및 차단위치 간을 회동하는 제1링크(153), 및 일 단부는 상기 구동아암(151)에 상대운동 가능하게 연결되고 타 단부는 상기 제1링크(153)에 상대운동 가능하게 연결되는 제2링크(155)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 제1링크(153)는, 예를 들면, 일 단부에 구비된 회동축(154)을 중심으로 회동되게 구성될 수 있다.
상기 제1링크(153)에는 상기 푸시로드(122)가 상대 운동 가능하게 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1링크(153)의 투입위치 회동시 상기 푸시로드(122)가 도면상 상향 이동되어 상기 가동접촉자(115)가 투입위치로 이동되고, 상기 제2링크(155)의 차단위치 회동시 상기 푸시로드(122)가 도면상 하향 이동되어 상기 가동접촉자(115)가 차단위치(트립위치)로 이동될 수 있다.
한편, 상기 구동부(130)에는 상기 복수의 링크(133) 중 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 회동하는 것을 억제하는 억제위치와 상기 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동가능한 트립래치(135)가 구비될 수 있다.
상기 트립래치(135)는 회동축(137)을 중심으로 회동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 트립래치(135)의 일 단부에는 상기 트립래치(135)에 탄성력을 가하는 트립래치스프링(138)이 구비될 수 있다.
상기 트립래치(135)의 일 측에는 상기 트립래치(135)가 해제위치로 회동하는 것을 억제 또는 해제하는 트립레버(140)가 구비될 수 있다.
상기 트립래치(135)의 일 단부에는 상기 트립레버(140)와 접촉되는 트립레버접촉부(136)가 형성될 수 있다.
상기 트립레버(140)는 일 단부에 구비된 회동축(142)을 중심으로 회동되게 구성될 수 있다.
상기 트립레버(140)에는 상기 트립래치(135)가 접촉되는 트립래치접촉부(144)가 구비될 수 있다.
상기 트립레버(140)는 상기 트립래치접촉부(144)의 회전방향을 따라 일 측에 절취된 절취부(146)를 구비할 수 있다.
상기 절취부(146)는 상기 트립레버접촉부(136)의 회동 범위를 벗어나게 절취될 수 있다. 이에 의해, 상기 트립래치(135)의 구속이 해제될 수 있다.
상기 절취부(146)는 상기 트립레버(140)의 해제위치에 대응되게 절취 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 트립레버(140)는 억제위치시 상기 트립래치접촉부(144)가 상기 트립레버접촉부(136)와 접촉됨으로써 상기 트립래치(135)가 차단위치로 회동하는 것을 억제하고, 해제위치시 상기 절취부(146)가 상기 트립레버접촉부(136)측으로 향하여 회전함으로써 상기 트립래치(135)의 구속을 해제함으로써, 상기 트립래치(135)가 차단위치로 회동되게 할 수 있다.
한편, 상기 트립레버(140)의 일 측에는 트립신호를 상기 트립레버(140)에 전달하는 신호전달액츄에이터(160)가 구비될 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터(160)는, 예를 들면, 상기 트립레버(140)의 일 측에 배치되는 톰슨코일(161), 및 상기 톰슨코일(161)의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일(161)로부터 이격되면서 상기 트립레버(140)를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판(171)을 구비하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 신호전달액츄에이터(160)는 톰슨코일(161) 및 반발판(171)을 구비한 소위 톰슨드라이브로서, 동작명령(전원) 인가 후 동작 완료까지 시간지연(예를 들면, 0.5 밀리초(ms))이 거의 발생하지 아니한다.
상기 신호전달액츄에이터(160)는 내부에 상기 톰슨코일(161) 및 상기 반발판(171)의 수용공간을 형성하는 하우징(181)을 구비할 수 있다.
상기 톰슨코일(161)은, 예를 들면, 중앙에 관통부(163)가 형성된 원반형상을 구비할 수 있다.
상기 반발판(171)은, 예를 들면, 원반형상의 반발판본체(172)와, 상기 반발판본체(172)로부터 이동방향을 따라 돌출된 작용로드(173)를 구비할 수 있다.
상기 작용로드(173)는, 예를 들면, 상기 트립레버(140)측으로 돌출되어 상기 트립레버(140)를 상기 해제위치로 가압할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 하우징(181)에는 상기 작용로드(173)가 돌출될 수 있게 관통된 관통공(182)이 형성될 수 있다.
상기 반발판(171)에는, 예를 들면, 이동방향을 따라 돌출된 가이드로드(175)가 구비될 수 있다.
상기 가이드로드(175)는, 예를 들면, 상기 작용로드(173)와 반대방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 하우징(181)에는, 예를 들면, 상기 가이드로드(175)를 상대 운동 가능하게 수용하여 상기 가이드로드(175)의 이동을 안내하는 가이드슬롯(183)이 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예의 회로차단기는, 예를 들면, 제어프로그램을 구비하여 마이크로프로세서로 구현되는 제어부(190)를 구비할 수 있다.
상기 제어부(190)에는, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 사고전류를 검출하여 대전류의 통전이 차단되게 트립신호를 출력하는 과전류 계전기(195)가 제어가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 과전류 계전기(195)에 의한 트립신호 출력시 상기 톰슨코일(161)에 전원이 인가되어 상기 반발판(171)이 동작할 수 있도록 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(190)에는 투입신호 및/또는 차단신호를 입력하는 신호입력부(200)가 연결될 수 있다.
상기 제어부(190)는 신호입력부(200)에 의한 차단신호 입력시 상기 신호전달액츄에이터(160)에 전원이 인가되게 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 과전류 계전기(195)에 의해 트립신호가 출력되면, 상기 제어부(190)는 상기 신호전달액츄에이터(160)에 전원이 인가되게 제어할 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터(160)의 톰슨코일(161)에 전원이 인가되면, 상기 반발판(171)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 톰슨코일(161)로부터 이격되게 신속하게 이동될 수 있다.
상기 반발판(171)의 이동에 따라 상기 트립레버(140)측으로 돌출된 작용로드(173)는 상기 트립레버(140)를 가압하여 상기 트립레버(140)를 해제위치로 회동시킨다.
상기 트립레버(140)가 회동위치로 회동되면 상기 트립레버(140)의 절취부(146)가 상기 트립래치(135)측을 향하게 되어 상기 트립래치(135)는 구속이 해제될 수 있다. 이에 의해, 상기 어느 하나의 링크(134) 및 메인샤프트(131)는 차단위치로 회전될 수 있다.
상기 메인샤프트(131)가 차단위치로 회동되면 상기 구동부(130)의 구동력은 상기 구동아암(151), 상기 제2링크(155) 및 상기 제1링크(153)를 통해 상기 푸시로드(122) 및 상기 가동접촉자(115)에 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 회로 차단기는, 과전류 계전기(195)에 의한 트립신호 출력 후부터 상기 신호전달액츄에이터(160)에 의한 트립레버(140)의 해제시점까지 시간(2 밀리초ms) 이내)을 현저하게 단축할 수 있다. 즉, 종래 솔레노이드에 의한 트립레버(140) 해제시점까지 시간(5 밀리초(ms) 이상)에 비해 3 밀리초(ms) 이상) 단축시킬 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 도시를 생략하고 동일한 참조부호를 인용하여 설명하기로 한다. 또한, 일부 구성에 대한 중복되는 설명은 전술한 설명으로 갈음하고 이하에서는 생략하기로 한다.
[2]
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 회로차단기는, 고정접촉자(113) 및 가동접촉자(115)를 구비한 진공 인터럽터(110); 상기 가동접촉자(115)가 상기 고정접촉자(113)에 접촉되는 투입위치 및 분리되는 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트(131), 상기 메인샤프트(131)를 상기 투입위치 및 차단위치로 각각 회동시킬 수 있게 상호 결합되는 복수의 스프링 및 복수의 링크(133)를 구비한 구동부(130); 상기 메인샤프트(131)를 상기 차단위치로 회전시키는 복수의 링크(133) 중 어느 하나의 링크(134)와 접촉되어 상기 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 이동하는 것을 억제시키는 억제위치 및 상기 어느 하나의 링크(134)가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립래치(135); 상기 트립래치(135)의 일 측에 배치되어 상기 트립래치(135)가 상기 해제위치로 회동하는 것을 억제 또는 해제하는 트립레버(140); 및 상기 트립레버(140)의 일 측에 배치되는 톰슨코일(161), 상기 톰슨코일(161)의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일(161)로부터 이격되면서 상기 트립레버(140)를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판(171)을 구비하여 트립신호를 상기 트립레버(140)에 전달하는 신호전달액츄에이터(160);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 구동부(130)의 일 측에는 상기 구동부(130)의 동력을 상기 진공 인터럽터(110)에 전달하는 동력전달부(150)가 구비될 수 있다.
상기 동력전달부(150)는, 예를 들면, 구동아암(151), 제1링크(153) 및 제2링크(155)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 구동부(130)의 어느 하나의 링크(134)의 일 측에는 트립래치(135)가 구비될 수 있다.
상기 트립래치(135)의 일 측에는 상기 트립래치(135)의 차단위치 회동을 구속 또는 해제하는 트립레버(140)가 마련될 수 있다.
상기 트립레버(140)의 일 측에는 신호전달액츄에이터(160)가 구비될 수 있다.
상기 신호전달액츄에이터(160)는, 예를 들면, 톰슨코일(161), 반발판(171) 및 하우징(181)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 반발판(171)은 작용로드(173) 및 가이드로드(175)를 구비할 수 있다.
상기 하우징(181)에는 상기 가이드로드(175)를 안내하는 가이드슬롯(183)이 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예의 회로 차단기는, 예를 들면, 상기 동력전달부(150)의 일 측에 구비되는 톰슨코일(221); 및 상기 톰슨코일(221)의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일(221)로부터 이격되어 상기 동력전달부(150)가 상기 차단위치로 신속하게 이동되게 하는 반발판(231);을 구비한 가속액츄에이터(210);를 구비하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 가속액츄에이터(210)는 톰슨코일(221) 및 반발판(231)을 구비한 소위 톰슨드라이브로서, 동작명령(전원) 인가 후 동작 완료까지 시간지연(예를 들면, 0.5 밀리초(ms))이 거의 발생하지 아니한다.
상기 톰슨코일(221)은, 예를 들면, 중앙에 관통부(223)가 형성된 원반형상을 구비할 수 있다.
상기 톰슨코일(221)은 상기 제1링크(153)의 하측에 구비될 수 있다.
상기 반발판(231)은, 예를 들면, 원반형상의 반발판본체(232)와, 상기 반발판본체(232)로부터 돌출된 연결로드(233)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 연결로드(233)는 상기 톰슨코일(221)의 관통부(223)에 삽입될 수 있다.
상기 연결로드(233)는, 예를 들면, 상기 제1링크(153)에 연결되게 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 연결로드(233)는 상기 제1링크(153)와 상기 푸시로드(122)의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
여기서, 상기 연결로드(233)는, 예를 들면 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1링크(153)와 상기 제2링크(155)의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 톰슨코일(221)은 상기 제2링크(155)의 이동방향을 따라 하측에 배치되고, 상기 반발판(231)은 상기 톰슨코일(221)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 반발판(231)의 연결로드(233)는 상기 톰슨코일(221)의 관통부(223)를 통과하여 상기 제1링크(153)와 제2링크(155)의 연결영역에 상대 운동 가능하게 연결될 수 있다.
또한, 상기 연결로드(233)는, 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 구동아암(151)과 상기 제2링크(155)의 연결영역에 연결되게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 톰슨코일(221)은 상기 제2링크(155)의 이동방향을 따라 상측에 배치되고, 상기 반발판(231)은 상기 톰슨코일(221)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 반발판(231)의 연결로드(233)는 상기 톰슨코일(221)의 관통부(223)를 통과하여 상기 구동아암(151)과 상기 제2링크(155)의 연결영역에 상대운동 가능하게 연결될 수 있다.
한편, 본 실시예의 회로 차단기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(190)를 구비할 수 있다.
상기 제어부(190)에는 사고전류를 검출하여 대전류의 통전이 차단되게 트립신호를 출력하는 과전류 계전기(195)가 통신 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(190)에는 상기 진공 인터럽터(110)의 차단 신호를 입력할 수 있는 신호입력부(200)가 통신 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 과전류 계전기(195)에 의한 트립신호 출력시 및/또는 상기 신호입력부(200)에 의한 차단신호 입력시 상기 신호전달액츄에이터(160)에 전원이 인가될 수 있도록 제어 가능하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 과전류 계전기(195)에 의한 트립 신호 출력시 상기 가속액츄에이터(210)에 전원이 인가되도록 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 제어부(190)는, 상기 트립 신호 출력 후 상기 트립레버(140)가 상기 해제위치로 회동된 후 상기 가속액츄에이터(210)에 전원이 인가되게 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 제어부(190)는, 예를 들면, 상기 과전류 계전기(195)에 의한 트립 신호 출력 후 미리 설정된 시간 경과 후 상기 가속액츄에이터(210)에 전원이 인가되도록 제어하게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 제어부(190)는 상기 트립 신호 출력 후 1.5 내지 2.5 밀리초(ms) 이후에 상기 가속액츄에이터(210)에 전원이 인가되게 제어할 수 있게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 트립레버(140)의 해제 전 상기 메인샤프트(131)가 차단위치로 먼저 회전되어 상대 운동 요소(예를 들면, 메인샤프트(131), 트립레버(140), 트립래치(135) 등)들의 손상을 억제할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 과전류 계전기(195)에 의해 트립신호가 출력되면, 상기 제어부(190)는 상기 신호전달액츄에이터(160)에 전원이 인가되도록 제어한다.
상기 신호전달액츄에이터(160)의 톰슨코일(161)에 전원이 인가되면, 상기 반발판(171)은 상기 톰슨코일(161)로부터 이격되게 신속하게 이동될 수 있다.
상기 반발판(171)의 이동에 따라 상기 트립레버(140)측으로 돌출된 작용로드(173)는 상기 트립레버(140)를 가압하여 상기 트립레버(140)를 해제위치로 회동시킨다.
상기 트립레버(140)가 회동위치로 회동되면 상기 트립레버(140)의 절취부(146)가 상기 트립래치(135)측을 향하게 됨으로써 상기 트립래치(135)는 구속이 해제될 수 있다. 이에 의해, 상기 어느 하나의 링크(134) 및 메인샤프트(131)는 차단위치로 회전될 수 있다.
한편, 상기 제어부(190)는 상기 트립레버(140)가 해제위치로 회동된 후, 미리 설정된 시간(예를 들면 1.5 내지 2.5 밀치초(ms)) 경과 후, 상기 가속액츄에이터(210)에 전원이 인가되게 제어할 수 있다.
상기 가속액츄에이터(210)의 톰슨코일(221)에 전원이 인가되면 상기 가속액츄에이터(210)의 반발판(231)이 상기 톰슨코일(221)로부터 이격되게 신속하게 이동될 수 있다.
상기 반발판(231)이 이동됨에 따라 상호 연동될 수 있게 연결된 상기 제1링크(153), 제2링크(155), 구동아암(151) 및 메인샤프트(131)가 신속하게 차단위치로 동작(진행)될 수 있다.
상기 제1링크(153)가 차단위치로 회동함에 따라 상기 푸시로드(122)는 하향 이동되고, 이에 의해 상기 가동접촉자(115)는 상기 고정접촉자(113)로부터 신속하게 분리 및 이격될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 회로 차단기는, 상기 과전류 계전기(195)에 의한 트립신호 출력 후부터 상기 신호전달액츄에이터(160)에 의한 트립레버(140)의 해제시점까지 시간(2 밀리초(ms) 이내)을 종래 솔레노이드에 의한 트립레버(140) 해제시점까지 시간(5 밀리초(ms) 이상)에 비해 현저하게(3 밀리초(ms) 이상) 단축시킬 수 있다.
또한, 종래에는 상기 트립레버(140)의 해제 후 상기 구동부(130)의 동력, 즉 차단스프링의 탄성력 및 상기 접압스프링(124)의 탄성력의 작용에 의해 상기 메인샤프트(131)가 차단위치로 회전하기까지 대략 5 밀리초(ms) 이상 시간 지연이 발생하였으나, 본 실시예의 회로차단기는 상기 가속액츄에이터(210)에 의해 상기 메인샤프트(131)를 2 밀리초(ms) 이내에 차단위치로 회전시킬 수 있어 대략 3 밀리초(ms) 이상 시간 지연을 단축시킬 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 진공 인터럽터 111 : 진공용기
113 : 고정접촉자 115 : 가동접촉자
117 : 모선 118 : 부하
130 : 구동부 131 : 메인샤프트
133 : 복수의 링크 134 : 어느 하나의 링크
135 : 트립래치 136 : 트립레버접촉부
138 : 트립래치스프링 140 : 트립레버
144 : 트립래치접촉부 146 : 절취부
150 : 동력전달부 151 : 구동아암
153 : 제1링크 155 : 제2링크
160 : 신호전달액츄에이터 161,221 : 톰슨코일
163 : 관통부 171,231 : 반발판
172,232 : 반발판본체 173 : 작용로드
175 : 가이드로드 181 : 하우징
182 : 관통공 183 : 가이드슬롯
190 : 제어부 195 : 과전류 계전기
200 : 신호입력부 210 : 가속액츄에이터
233 : 연결로드

Claims (13)

  1. 고정접촉자 및 가동접촉자를 구비한 진공 인터럽터;
    상기 가동접촉자가 상기 고정접촉자에 접촉되는 투입위치 및 분리되는 차단위치 간을 회전 가능한 메인샤프트, 상기 메인샤프트를 상기 투입위치 및 차단위치로 각각 회동시킬 수 있게 상호 결합되는 복수의 링크를 구비한 구동부;
    상기 메인샤프트를 상기 차단위치로 회전시키는 복수의 링크 중 어느 하나의 링크와 접촉되어 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 이동하는 것을 억제시키는 억제위치 및 상기 어느 하나의 링크가 상기 차단위치로 회동하는 것을 허용하는 해제위치 간을 회동 가능한 트립래치;
    상기 트립래치의 일 측에 배치되어 상기 트립래치가 상기 해제위치로 회동하는 것을 억제 또는 해제하는 트립레버; 및
    상기 트립레버의 일 측에 배치되는 톰슨코일, 상기 톰슨코일의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일로부터 이격되면서 상기 트립레버를 상기 해제위치로 이동시키는 반발판을 구비하여 트립신호를 상기 트립레버에 전달하는 신호전달액츄에이터;
    를 포함하는 회로 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부와 상기 가동접촉자 사이에 개재되어 상기 구동부의 구동력을 상기 가동접촉자에 전달하는 동력전달부;를 더 포함하고,
    상기 동력전달부는, 상기 메인샤프트에 연결되는 구동아암; 상기 가동접촉자의 일 측에 구비되어 상기 가동접촉자를 상기 투입위치 및 차단위치로 이동시키는 제1링크; 및 일 단은 상기 구동아암에 연결되고 타 단은 상기 제1링크에 연결되는 제2링크;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동력전달부의 일 측에 구비되는 톰슨코일; 및 상기 톰슨코일의 전원 인가시 발생되는 전자반발력에 의해 상기 톰슨코일로부터 이격되어 상기 동력전달부가 상기 차단위치로 신속하게 이동되게 하는 반발판;을 구비한 가속액츄에이터;를 더 포함하는 회로 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가속액츄에이터의 반발판은 상기 톰슨코일을 관통하여 연장된 연결로드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결로드는 상기 제1링크와 상기 제2링크의 연결영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 연결로드는 상기 구동아암과 상기 제2링크의 연결영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 연결로드는 상기 제1링크에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로차단기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1링크에는 일 단이 상기 가동접촉자와 연결된 푸시로드가 연결되고,상기 연결로드는 상기 제1링크와 상기 푸시로드의 연결영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 신호전달액츄에이터의 반발판에는 상기 트립레버를 향해 돌출된 작용로드가 구비되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호전달액츄에이터는, 상기 톰슨코일 및 상기 반발판을 수용하는 하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호전달액츄에이터의 반발판에는 이동방향을 따라 돌출된 가이드로드가 구비되고,
    상기 하우징에는 상기 가이드로드의 이동을 안내하는 가이드슬롯이 구비되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    사고전류를 검출하여 대전류의 통전이 차단되게 트립신호를 출력하는 과전류 계전기; 및
    상기 과전류 계전기에 의한 트립신호 출력시 상기 신호전달액츄에이터에 전원이 인가되게 하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 과전류 계전기에 의한 트립신호 출력 시 상기 가속액츄에이터에 전원이 인가되게 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 신호전달액츄에이터의 전원 인가 후 미리 설정된 시간이 경과된 후 상기 가속액츄에이터에 전원이 인가되게 제어하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
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