KR101278501B1

KR101278501B1 - 기계적 트립 기구를 구비한 회로 차단기

Info

Publication number: KR101278501B1
Application number: KR20110147818A
Authority: KR
Inventors: 김종두; 양홍익; 안길영
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-02
Also published as: EP2610882A1; BR102012033766A2; US8975546B2; US20130168213A1; ES2556463T3; JP5711205B2; CN103187212A; EP2610882B1; CN103187212B; JP2013140799A

Abstract

본 발명은 회로 차단기를 비상 수동 트립 동작시키는 기계적 트립 기구를 구비한 회로 차단기에 관한 것으로서, 회로에 접속되는 고정 접촉자, 상기 고정 접촉자와 접촉된 투입 상태와 분리된 차단 상태로 이동 가능한 가동 접촉자, 복수의 링크와 회전축의 회전운동을 변환하여 상기 가동 접촉자를 상기 고정 접촉자에 접촉 및 분리시키는 개폐기구, 상기 개폐기구에 구비되는 메인 링크에 구속 및 구속 해제되는 트립 래치, 수동 누름 조작시 상기 트립 래치와 상기 메인 링크의 구속을 해제시키도록 상기 트립 래치를 강제적으로 회동시키는 오프 버튼을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기를 제공한다.

Description

기계적 트립 기구를 구비한 회로 차단기{CIRCUIT BREAKER PROVIDED WITH A MECHANICAL TRIP MECHANISM}

본 발명은 회로 차단기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 회로 차단기를 비상 수동 트립 동작시키는 기계적 트립 기구를 구비한 회로 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 회로 차단기는 전원 측과 부하 측 사이의 선로를 선택적으로 온, 오프, 과부하, 단락사고, 누전 및 감전 발생시 선로를 차단하는 장치이다.

도 1, 도 2 및 도 3에는 종래 기술의 회로 차단기의 차단(트립) 상태, 차지 상태, 투입(통전) 상태가 도시되어 있다.

종래 기술의 회로 차단기에서는 사용자가 오프 버튼(6)을 눌러 수동 차단 동작시키거나 또는 이상 전류를 감지하여 자동으로 회로를 차단(트립 동작)하여 회로 차단기를 차단 상태로 전환할 수 있다.

수동 차단 동작시키는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 투입 상태에서 사용자가 오프 버튼(6)을 누르면 오프 플레이트(미 도시)가 도 3에서 좌측으로 수평 이동하여 오프 샤프트(4)를 시계방향으로 회전시켜 회로 차단기의 차단 동작을 시작한다.

회로 상의 이상 전류를 차단하는 자동 트립의 경우에는, 개폐 기구(10) 외부에 설치된 과전류 트립 계전기가 회로 상의 이상 전류를 감지하여 액튜에이터에 트립 제어 신호를 보내고, 액튜에이터에 의해서 오프 샤프트(4)를 시계방향으로 회전시켜 차단 동작을 시작한다.

수동 또는 자동 트립의 어떠한 방식으로든 오프 샤프트(4)가 시계 방향으로 회전하면, 트립 래치(7)가 시계방향으로 회전하면서 메인 링크(9)에 대한 구속으로부터 해제되고 투입 상태에서 인장하여 탄성 에너지를 축세한 차단 스프링(2)이 탄성 에너지를 발생시키면서 차단 스프링(2)의 일 단 부에 접속된 연결 축(21)을 끌어당겨 반 시계방향으로 회동시킨다. 이에 의해, 개폐축(20)도 반 시계방향으로 회전하며 연결링크가 도 3에서 우측으로 이동하면서 가동 접촉자(30)를 우측으로 끌어당기고, 가동 접촉자(30)는 고정 접촉자(40)로부터 분리되어 회로의 통전 차단이 이루어지는 수동 차단 동작 또는 자동 트립 동작이 완료된다.

트립 동작과 관련하여, 도 4 및 도 5에는 종래 기술의 회로 차단기의 개폐 기구(10) 내부에서 이루어지는 오프 샤프트(4), 트립 래치(7) 및 메인 링크(9)의 동작 관계를 나타내는 상세도가 도시되어 있다. 정상적으로 작동하는 회로 차단기의 경우에는, 사용자가 오프 버튼(6)을 눌러 수동 차단 시키거나 또는 이상 전류 발생시 실행되는 자동 트립에 의한 회로 차단기의 트립 동작은 개폐 기구(10) 상부의 오프 샤프트(4)를 시계방향으로 회전시켜 진행된다. 투입 상태에서 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 접촉부(97)에서 메인 링크(9)에 의해 가해지는 접압 하중을 받던 트립 래치(7)가 시계방향으로 회전하여 메인 링크(9)의 구속으로부터 해제되고, 투입 상태에서 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 접촉부(97)에서 유지되던 접압 하중은 개방 하중으로 바뀌고, 개방 하중이 트립 래치 롤러(73)에 가해지면서 실질적으로 트립 동작이 이루어진다.

그러나, 사용자가 오프 버튼(6)을 눌러 오프 샤프트(4)가 회전하는 동작이 이루어졌음에도 불구하고 트립 래치(7)가 시계 방향으로 회전 동작이 되지 않고 트립 래치(7)가 메인 링크(9)의 구속으로부터 해제되지 않을 경우에는, 실제로 회로 차단기의 트립 동작이 이루어지지 않으므로 사고 전류를 차단할 수 없다.

마찬가지로, 이상 전류 발생시 자동 트립 동작에 의해서 오프 샤프트(4)가 작동이 되었음에도 불구하고 비정상적인 여러 요인에 의하여 트립 래치(7)가 시계방향으로 회전 동작이 이루어지지 않을 경우에도, 트립 래치(7)가 메인 링크(9)의 구속으로부터 해제되지 않으므로 사고 전류를 차단할 수 없다.

따라서, 회로 차단기에서 수동 또는 자동 트립 방식으로 회로 차단기의 트립 동작이 이루어지지 않는 비정상적인 경우에도, 확실하게 회로 차단기를 차단 상태로 전환하여 통전을 차단할 수 있는 회로 차단기가 요구된다.

본 발명의 목적은 회로 차단기에서 수동 또는 자동 트립 방식으로 회로 차단기의 트립 동작이 이루어지지 않는 비정상적인 상황에서 비상 수동 트립 동작을 가능하게 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로 차단기를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은,

회로에 접속되는 고정 접촉자;

상기 고정 접촉자와 접촉된 투입 상태와 분리된 차단 상태로 이동 가능한 가동 접촉자;

복수의 링크와 회전축의 회전운동을 변환하여 상기 가동 접촉자를 상기 고정 접촉자에 접촉 및 분리시키는 개폐기구;

상기 개폐기구에 구비되는 메인 링크에 구속 및 구속 해제되는 트립 래치;

수동 누름 조작시 상기 트립 래치와 상기 메인 링크의 구속을 해제시키도록 상기 트립 래치를 회동시키는 오프 버튼을 포함하고 있는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

비정상적인 상황에서 자동 트립 동작이 불가능할 때도 비상 수동 트립 동작하는 기계적 트립 기구를 통하여 확실하게 차단기를 차단 상태로 전환할 수 있고, 수동 조작에 의해 회로 차단기가 차단 상태로 전환되지 않는 것을 근본적으로 방지하여 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 회로 차단기의 차단 상태를 도시한 측면도,
도 2는 종래의 회로 차단기의 차지 상태를 도시한 측면도,
도 3은 종래의 회로 차단기의 투입 상태를 도시한 측면도,
도 4는 종래의 회로 차단기에서 오프 샤프트와 트립 래치에 의한 트립 동작 상세도,
도 5는 종래의 회로 차단기에서 트립 래치와 메인 링크에 의한 트립 동작 상세도,
도 6은 종래의 회로 차단기의 개폐 기구에 설치되는 트립 래치 조립체의 사시도,
도 7은 종래 기술의 회로 차단기의 개폐 기구에 설치된 오프 버튼의 사시도,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 차단기의 오프 버튼의 사시도,
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 차단기의 트립 래치 조립체의 사시도,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 차단기의 오프 버튼의 사시도,
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 차단기의 오프 버튼과 트립 래치 조립체에 의한 트립 동작 상세도, 및
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 차단기의 오프 버튼과 트립 래치 조립체에 의한 회로 차단기의 트립 동작 상세도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회로 차단기의 기계적 트립 기구의 실시예에 대하여 설명한다.

회로 차단기는 복수의 링크와 회전 축의 회전운동을 변환하여 투입 스프링(1)을 압축하고 투입 스프링의 탄성 복원력에 따른 구동력을 발생시키는 개폐 기구(10), 개폐 기구와 연결되어 있고 개폐 기구로부터 발생하는 구동력을 전달하는 개폐축(20), 고정 접촉자(40) 및 고정 접촉자와 접촉된 투입 상태와 분리된 차단 상태로 이동 가능한 가동 접촉자(30), 이상 전류 발생시 개폐 기구(10)를 트립 구동하도록 제어신호를 출력하는 과전류 트립 계전기(미 도시) 그리고 과전류 트립 계전기로부터의 제어신호에 의해 개폐 기구를 트립 구동시키는 액튜에이터(미 도시)를 포함하고 있다. 이러한 회로 차단기의 구성은 종래 기술에 따른 회로 차단기의 구성과 동일하므로 세부적인 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 비상 수동 트립 동작시키는 기계적 트립 기구에 대하여 설명하기 전에, 본 발명을 더욱 쉽게 이해할 수 있도록 관련 내용을 먼저 설명한다.

도 6 및 도 7에는 종래 기술에 따른 회로 차단기에 구비되는 오프 버튼 및 트립 래치의 사시도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 트립 래치(7)의 조립체는 길이 방향을 따라 나란하게 놓인 2개의 트립 래치가 앞쪽과 뒤쪽에 배치되는 연결핀(71)에 의해서 결합되어 있다. 그리고, 트립 래치의 회전 축(72)이 트립 래치(7)의 조립체를 관통하여 설치되고, 회전 축(72)과 일측의 연결핀(71) 사이에는 트립 래치 롤러(73)가 구비되어 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 오프 버튼(6)의 배면에는 오프 버튼의 몸체 프레임(61)에 보강부(62)가 구비되어 있다. 오프 버튼은 보강부(62)에 형성된 개구(63)를 관통하여 설치되는 버튼 지지핀(64)에 의해서 소정 각도 회전 가능하게 지지된다.

회로 차단기의 투입 상태에서 메인 링크(9)와 트립 래치(7)는 구속되어 있고, 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 접촉부(97)에는 접압 하중이 가해지며 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 구속 상태가 유지된다. 회로 차단기가 투입 상태에서 차단 상태로 전환될 때, 트립 래치 롤러(73)는 메인 링크(9)의 구속에서 해제되고 접압 하중은 개방 하중으로 바뀌게 되며, 메인 링크(9)에 의해 트립 래치 롤러(73)에 개방 하중이 가해지게 된다.

회로 차단기가 정상적으로 작동한다면, 수동 및 자동 트립 동작에 의해 개폐 기구(10) 상부의 오프 샤프트(4)가 시계방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 트립 래치(7)가 트립 래치의 회전 축(72)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 트립 래치 롤러(73)와 메인 링크(9)의 구속이 해제된다. 그러므로, 회로 차단기가 투입 상태에서 차단 상태로 실제로 전환되도록 하기 위해서는, 트립 래치(7)가 트립 래치의 회전 축(72)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 트립 래치 롤러(73)와 메인 링크(9)의 구속을 해제시켜야만 한다.

이제, 본 발명에 따른 회로 차단기의 기계적 트립 기구에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 8 내지 10을 참조하여 본 발명의 회로 차단기에서의 기계적 트립 기구에 대한 구성에 관하여 설명한다.

도 8 및 도 9에는 기계적 트립 기구를 구비하고 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오프 버튼(6) 및 트립 래치(7)의 사시도가 도시되어 있다. 기계적 트립 기구는 오프 버튼(6)에 형성된 레버 부재(65)와 트립 래치(7)에 결합된 돌출 부재(75)를 포함하고 있다. 레버 부재(65)와 돌출 부재(75)는, 회로 차단기를 차단 상태로 전환하기 위하여 사용자가 오프 버튼(6)을 눌렀을 때 직접적으로 트립 래치(7)를 시계방향으로 회전시키는 작동부와 피작동부의 관계이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 오프 버튼(6)의 배면에 구비되는 레버 부재(65)는 버튼 지지핀(64)이 삽입되는 개구(63)가 구비된 오프 버튼의 보강부(62)에 마련된다. 바람직하게 레버 부재(65)는 오프 버튼(6)과 일체로 형성된다. 오프 버튼의 몸체 프레임(61)에 일체로 형성된 레버 부재(65)는 트립 래치(7)의 길이 방향과 평행하게 소정 길이 돌출되어 있다. 레버 부재(65)의 형상은 전체적으로 직육면체 형상이며, 레버 부재의 선단부(66)가 위치하는 면은 곡면으로 형성되어 있다. 일반적으로 회로 차단기의 전면부에 설치되어 사용자가 수동으로 조작하는 온 버튼(미도시) 및 오프 버튼(6)은 오프 버튼의 개구(63)를 관통하는 버튼 지지핀(64)에 의해 지지되어 설치된다. 따라서, 사용자가 버튼을 누르면 오프 버튼은 버튼 지지핀(64)을 중심으로 소정의 각도 범위 내에서 회전 가능하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 트립 래치(7)의 돌출 부재(75)는 트립 래치의 한쪽 면에 구비되어 있다. 트립 래치의 돌출 부재(75)는 트립 래치의 회전 축(72)의 축선 방향을 따라 오프 버튼(6)의 레버 부재(65) 쪽으로 소정 길이 돌출되어 있다. 돌출 부재(75)의 돌출 길이는 개폐기구에 설치된 상태에서 오프 버튼의 레버 부재(65)를 약간 초과하게 돌출되어 있다. 따라서, 사용자가 오프 버튼(6)을 누름에 따라 버튼 지지핀(64)을 중심으로 오프 버튼이 회전할 때, 이와 동시에 함께 회전하는 레버 부재(65)의 선단부(66)가 돌출 부재(75)의 측면을 확실하게 가압하여 누르게 된다.

돌출 부재(75)는 트립 래치(7)와 일체로 형성되거나 별개로 만들어져 결합될 수 있다. 별개로 형성될 경우에, 돌출부재(75)를 트립 래치(7)에 결합시키는 방식은 당해 기술 분야에 알려져 있는 임의의 방법이 될 수 있다. 예를 들면 용접, 코킹 결합, 볼트 체결 등의 결합 방식으로 트립 래치(7)와 돌출 부재(75)를 결합시킬 수 있다.

도 10을 참조하면 기계적 트립 기구를 구비한 본 발명의 제2 실시예에 따른 오프 버튼(6)이 도시되어 있다. 제2 실시예에서, 오프 버튼(6)의 배면의 몸체 프레임(61)에 레버 부재(65)가 형성되어 있다. 앞서 설명한 제1 실시예와 달리, 제2 실시예의 레버 부재(65)는 제1 레버 부(65a)와 제2 레버 부(65b)로 이루어져 있다. 제1 레버 부(65a)는 트립 래치(7)의 길이 방향과 평행하게 뻗어 있으며, 제2 레버 부(65b)는 제1 레버 부(65a)의 단부에서 트립 래치(7)의 회전 축과 평행하게 트립 래치(7) 쪽을 향하여 돌출되어 있다. 제2 레버 부(65b)가 트립 래치(7)를 시계방향으로 회전시킬 수 있도록, 제2 레버 부(65b)는 트립 래치 조립체의 한쪽 트립 래치의 에지부(74) 또는 양쪽 트립 래치의 에지부를 동시에 누를 수 있는 길이로 형성되어 있다. 제2 실시예의 경우에도 레버 부재(65)는 바람직하게 오프 버튼(6)과 일체로 형성되어 있다. 그러나, 레버 부재(65)의 제2 레버 부(65b)는 별개로 형성되어 결합될 수도 있다.

도 10에 도시된 제2 실시예의 경우, 오프 버튼(6)에 구비된 제1 레버 부(65a)와 제2 레버 부(65b)를 포함하고 있는 레버 부재(65)는, 앞서 설명한 제1 실시예의 오프 버튼(6)에 구비된 레버 부재(65)와 트립 래치(7)에 구비된 돌출 부재(75)의 기계적 트립 기구의 기능을 함께 갖고 있는 것이다. 즉, 제2 실시예의 레버 부재(65)의 제2 레버 부(65b)는 앞서 설명한 제1 실시예에서의 돌출 부재에 상응하는 것이다. 따라서, 제2 실시예에서는 오프 버튼(6)을 누름에 따라 레버 부재(65)가 회전할 때, 레버 부재의 제2 레버 부(65b)가 트립 래치(7)의 에지부(74)를 직접 눌려서 트립 래치의 회전 축(72)을 중심으로 트립 래치(7)를 시계방향으로 회전시킨다.

이제, 본 발명에 따른 회로 차단기에서의 기계적 트립 기구의 작동에 대하여 설명한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 기계적 트립 기구를 구비한 오프 버튼(6)과 트립 래치(7)에 의한 회로 차단기의 트립 동작을 도시한 상세도이며, 기계적 트립 기구는 오프 버튼의 레버 부재(65)와 트립 래치의 돌출 부재(75)를 포함하고 있는 제1 실시예에 해당하는 것이다.

본 발명의 회로 차단기에서, 사용자가 회로 차단기의 전면부에 구비된 오프 버튼(6)을 수동으로 누르면 오프 버튼은 버튼 지지핀(64)을 중심으로 회전한다. 이와 동시에 오프 버튼의 레버 부재(65)가 회전하게 된다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 레버 부재의 선단부(66)가 트립 래치에 구비된 돌출 부재(75)의 측면과 접촉하여 트립 래치(7)를 가압하여 누르게 된다. 그 다음에, 연속적인 과정으로서, 도 12에 도시된 바와 같이 레버 부재(65)가 트립 래치의 돌출 부재(75)를 계속적으로 가압하여 누름에 의해서 트립 래치(7)는 시계방향으로 회전한다. 이에 따라, 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 구속이 해제되고 차단기의 투입 상태에서 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 접촉부(97)에 유지되는 접압 하중은 개방 하중으로 전환되어 트립 래치 롤러(73)에 전달되게 된다. 따라서, 회로 차단기의 트립 동작이 확실하고 신뢰성 있게 실행된다.

또한 제2 실시예의 경우에도, 마찬가지로 수동으로 오프 버튼(6)을 동작시켰을 때 오프 버튼에 구비된 레버 부재(65)의 제2 레버 부(65b)가 트립 래치(7)의 에지부(74)를 직접적으로 가압하여 누르게 되며, 이에 의해서 트립 래치(7)가 시계 방향으로 회전된다. 트립 래치(7)가 시계 방향으로 회동함에 따라 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 구속이 해제되고, 회로 차단기의 트립 동작이 실행된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 회로 차단기에서는 오프 버튼(6)에 비상 수동 트립 수단인 기계적 트립 기구를 구비하고 있으므로, 오프 버튼(6)의 동작과 연계하여 직접적으로 트립 래치(7)를 시계방향으로 회전시켜 메인 링크(9)와 트립 래치 롤러(73)의 구속을 해제시킬 수 있다. 따라서, 비정상적인 상황에서 자동 트립 동작이 불가능할 때도, 비상 수동 트립 동작을 통하여 확실하게 차단기를 차단 상태로 전환하는 것이 가능하다. 게다가, 본 발명의 회로 차단기에서는 수동 조작에 의해 차단기가 차단 상태로 전환되지 않는 상황이 발생하는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

1: 투입 스프링 2: 차단 스프링
4: 오프 샤프트 6: 오프 버튼
7: 트립 래치 9: 메인 링크
10: 개폐 기구 20: 개폐축
30: 가동 접촉자 40: 고정 접촉자
61: 프레임 62: 보강부
64: 지지핀 65: 레버 부재
72: 회전축 73: 롤러
97: 접촉부 65a: 제1 레버 부
65b: 제2 레버 부 66: 선단부

Claims

회로에 접속되는 고정 접촉자;
상기 고정 접촉자와 접촉된 투입 상태와 분리된 차단 상태로 이동 가능한 가동 접촉자;
복수의 링크와 회전축의 회전운동을 변환하여 상기 가동 접촉자를 상기 고정 접촉자에 접촉 및 분리시키는 개폐기구;
상기 개폐기구에 구비되는 메인 링크에 구속 및 구속 해제되는 트립 래치; 및
수동 누름 조작시 상기 트립 래치와 상기 메인 링크의 구속을 해제시키도록 상기 트립 래치를 회동시키는 오프 버튼을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.
제 1 항에 있어서, 상기 오프 버튼은 상기 트립 래치를 회동시키는 레버 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.
제 2 항에 있어서, 상기 트립 래치는 상기 레버 부재에 의해서 눌려지는 돌출 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.
제 2 항에 있어서, 상기 레버 부재는 상기 트립 래치의 길이방향과 평행하게 뻗어 있는 제1 레버 부 및 상기 트립 래치의 회전 축선과 평행하게 뻗어 있는 제2 레버 부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.
제 4 항에 있어서, 상기 레버 부재의 상기 제2 레버 부는 상기 제1 레버 부의 단부에서 트립 래치의 회전 축의 축선 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 제2 레버 부가 상기 트립 래치의 에지부를 눌러서 상기 트립 래치를 회동시키는 것을 특징으로 하는 기계적 트립 기구를 구비한 회로차단기.