JP5156101B2 - 配線用遮断器 - Google Patents
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Description
本発明は、電線の保護、負荷の開閉、過負荷及び短絡事故発生時の線路の遮断を目的に使用する配線用遮断器に関し、特に、事故電流による遮断器のトリップ動作時間を短縮して事故電流による遮断器の損傷を最小限に抑えられるシャフト組立体を有する配線用遮断器に関する。
一般に、配線用遮断器は、定格電流が流れる場合は正常に通電状態を維持し、事故電流が発生して異常状態となると遮断動作を行う。すなわち、配線用遮断器は、正常状態では固定接触子と可動接触子が常に閉極状態を維持するが、事故電流が発生して異常状態となると、トリップ部が事故電流を感知して機構部に信号を与え、前記機構部が解除されて固定接触子と可動接触子が開極することにより、事故電流を安全に遮断する。
ここで、前記機構部が解除される時間は数ｍｓ程度であり、この時間が短くなるほど遮断器の遮断性能は向上する。このとき、事故電流が固定接触子と可動接触子に流れている間は前記固定接触子と前記可動接触子との間に電磁反発力が発生し、両接触子が開極する。
ここで、前記機構部が解除される時間は数ｍｓ程度であり、この時間が短くなるほど遮断器の遮断性能は向上する。このとき、事故電流が固定接触子と可動接触子に流れている間は前記固定接触子と前記可動接触子との間に電磁反発力が発生し、両接触子が開極する。
このように電磁反発力により可動接触子が迅速に開極すると、トリップ部が事故電流を感知して機構部が解除される以前に事故電流を制限する限流効果が生じるので、遮断器を通過するエネルギーが減少して遮断器の損傷を防止することにより、遮断器の遮断性能を最大化することができる。
図８は、従来のシャフト組立体が備えられた配線用遮断器の一例を示す断面図であり、図９は、図８に示すシャフト組立体のラッチユニットと可動棒ユニットを分解して示す斜視図であり、図１０〜図１２は、従来のシャフト組立体の各状態の動作を示す概略図である。
同図に示すように、従来の配線用遮断器は、事故電流の発生時にこれを感知するトリップ部１と、トリップ部１から事故電流発生信号を受けて固定接触子５ａと可動接触子２１ａを開極させる機構部２と、機構部２により投入又はトリップされるシャフト組立体３とからなる。
シャフト組立体３は、シャフト１０と、前記遮断器に固定された固定接触子５ａに選択的に接離する可動接触子２１ａが備えられ、シャフト１０に回転可能に結合される可動棒ユニット２０と、可動棒ユニット２０のオン状態又はオフ状態を維持するようにシャフト１０と可動棒ユニット２０との間に備えられるラッチユニット３０とからなる。
可動棒ユニット２０は、一端に可動接触子２１ａが溶接されており、他端にピンが圧入されている可動棒２１と、可動棒２１が回転可能に結合されてシャフト１０に結合されるコネクトプレート２２と、可動棒２１とコネクトプレート２２を結合するコネクトピン２３と、可動棒２１及びコネクトプレート２２を両側から押して接触圧力を与えるコネクトスプリング２４と、コネクトスプリング２４の離脱を防止するための座金２５とからなる。
ラッチユニット３０は、シャフト１０と可動棒２１に支持されるリミットラッチ３１と、リミットラッチ３１を付勢するように圧縮スプリングからなるラッチスプリング３２と、シャフト１０とリミットラッチ３１を貫通してリミットラッチ３１をシャフト１０に回転可能に支持するリミットピン３３とからなる。
なお、符号５は固定棒、１１はピン溝、２１ｂは可動棒ピンである。
なお、符号５は固定棒、１１はピン溝、２１ｂは可動棒ピンである。
このような従来のシャフト組立体は次のように動作する。
図１０に示すように、シャフト１０に組み付けられたラッチスプリング３２の圧縮力がリミットラッチ３１に伝達され、リミットラッチ３１はその力を可動棒２１に圧入された可動棒ピン２１ｂに伝達して、オフ状態を維持する。
図１０に示すように、シャフト１０に組み付けられたラッチスプリング３２の圧縮力がリミットラッチ３１に伝達され、リミットラッチ３１はその力を可動棒２１に圧入された可動棒ピン２１ｂに伝達して、オフ状態を維持する。
図１１に示すように、機構部２によりオン状態となると、シャフト組立体３が回転して可動棒２１の可動接触子２１ａが固定棒５の固定接触子５ａに接触する。このとき、ラッチスプリング３２の圧縮力がリミットラッチ３１に伝達され、リミットラッチ３１はその力を可動棒２１に圧入された可動棒ピン２１ｂに伝達して、接触子５ａ、２１ａ間には一定の接触圧力が発生する。
図１２に示すように、事故電流が発生すると、固定棒５の固定接触子５ａと可動棒２１の可動接触子２１ａ間に接点反発力が発生して、可動棒２１が図示のように上方に回動する。このとき、可動棒ピン２１ｂは、リミットラッチ３１の動作面（外面）に沿って移動するが、図１０又は図１１に示すリミットラッチ３１の動作面とは異なる動作面に位置する。すると、シャフト１０に組み付けられたラッチスプリング３２の圧縮力がリミットラッチ３１に伝達され、リミットラッチ３１はその力を可動棒２１に圧入された可動棒ピン２１ｂに伝達して、可動棒２１が上方に回動した状態（限流状態）を維持する。
しかし、このような従来のシャフト組立体の動作が図１０〜図１２のように連続して行われる場合、固定棒５の固定接触子５ａと可動棒２１の可動接触子２１ａ間に発生する接触圧力は、図１３を参照すると、両接触子５ａ、２１ａが当接した時点から可動接触子２１ａが上方に回動する時点までの時間は約１７秒であり、オン状態の接触圧力は２．５〜２．７である。すなわち、両接触子５ａ、２１ａが当接した時点から可動接触子２１ａが上方に回動する時点までの時間が長いため、事故電流が流れる時間も長くなる。これにより、前記遮断器を通過するエネルギーが増加して遮断器の遮断性能を低下させるだけでなく、接触圧力の変化が大きいため接触子５ａ、２１ａ間の通電信頼性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、可動接触子と固定接触子との間に発生する電磁反発力が迅速に発生するようにして事故電流が流れる時間を短縮することにより、遮断器を通過するエネルギーを減少させて遮断器の遮断性能を最大化することのできる配線用遮断器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、事故電流の発生時にこれを感知するトリップ部と、前記トリップ部から事故電流発生信号を受けて可動接触子と固定接触子を開極させる機構部と、前記機構部により回転するシャフトと、前記シャフトに固定結合されるコネクトプレートと、前記コネクトプレートに回転可能に結合され、固定接触子に接離する可動接触子が備えられる可動棒と、前記可動棒に回転可能に結合されるラッチプレートと、前記可動接触子が前記固定接触子から遠ざかる方向に付勢されるように引張型に形成され、前記ラッチプレートと前記可動棒に両端がそれぞれ固定されるラッチスプリングとを含む配線用遮断器を提供する。
上記目的を達成するために、本発明は、事故電流の発生時にこれを感知するトリップ部と、前記トリップ部から事故電流発生信号を受けて可動接触子と固定接触子を開極させる機構部と、前記機構部により回転するシャフトと、前記シャフトに回転可能に結合され、固定接触子に接離する可動接触子が備えられる可動棒と、前記可動棒に回転可能に結合されるラッチプレートと、前記可動接触子が前記固定接触子から遠ざかる方向に付勢されるように引張型に形成され、前記ラッチプレートと前記可動棒に両端がそれぞれ固定されるラッチスプリングとを含み、前記ラッチプレートの一端には、前記ラッチスプリングの一端が固定される第１ラッチピンが結合され、前記可動棒の一端には、前記ラッチスプリングの他端が固定される第２ラッチピンが結合され、前記ラッチプレートには、前記第１ラッチピンが挿入されるようにラッチピンホールが形成され、前記ラッチピンホールは、前記可動接触子を基準に前記可動棒の回転中心より遠くに位置するように形成される配線用遮断器を提供する。
本発明による配線用遮断器においては、シャフト組立体の構成により、接触子同士が当接した時点から可動接触子が上方に回動する時点までの時間が短縮されることにより、事故電流が流れる時間がその分短縮され、遮断器を通過するエネルギーが減少するだけでなく、遮断器の遮断性能が向上する。
また、ラッチプレートに備えられるカム面が変曲点を中心に略線形に形成されることにより、その変曲点を通過してからは可動接触子と固定接触子の接触圧力の変化が一定であり、接触子間の通電信頼性が高くなる。
また、ラッチプレートに備えられるカム面が変曲点を中心に略線形に形成されることにより、その変曲点を通過してからは可動接触子と固定接触子の接触圧力の変化が一定であり、接触子間の通電信頼性が高くなる。
以下、本発明による配線用遮断器を添付図面に示す一実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明によるシャフト組立体が備えられた配線用遮断器を示す断面図であり、図２は、図１に示すシャフト組立体の斜視図であり、図３は、図２に示すシャフト組立体を分解して示す斜視図である。
図１は、本発明によるシャフト組立体が備えられた配線用遮断器を示す断面図であり、図２は、図１に示すシャフト組立体の斜視図であり、図３は、図２に示すシャフト組立体を分解して示す斜視図である。
同図に示すように、本発明によるシャフト組立体が備えられた配線用遮断器は、事故電流の発生時にこれを感知するトリップ部１０１と、トリップ部１０１から事故電流発生信号を受けて固定接触子５ａと可動接触子１２１ａを開極させる機構部１０２と、機構部１０２により投入又はトリップされるシャフト組立体１０３とを含む。
シャフト組立体１０３は、複数のシャフト１１０と、前記遮断器に固定された固定接触子５ａに選択的に接離する可動接触子１２１ａが備えられ、複数のシャフト１１０にそれぞれ回転可能に結合される可動棒ユニット１２０と、可動棒ユニット１２０のオン状態又はオフ状態を維持するように可動棒ユニット１２０に結合されるラッチユニット１３０とを含む。
可動棒ユニット１２０は、一端に可動接触子１２１ａが備えられる可動棒１２１と、可動棒１２１が回転可能に結合されてシャフト１１０に固定結合されるコネクトプレート１２２と、可動棒１２１とコネクトプレート１２２を貫通結合してシャフト１１０に圧入されるコネクトピン１２３と、後述するラッチプレート１３１の両側外面に配置され、ラッチプレート１３１、コネクトプレート１２２及び可動棒１２１を両側から押して接触圧力を与えるコネクトスプリング１２４と、コネクトスプリング１２４の離脱を防止するための座金１２５とからなる。
可動棒１２１は、Ｌ字状に形成され、その一端には、可動接触子１２１ａが溶接により結合され、その他端には、後述する第２ラッチピン１３３が結合されるように後述するピンホール１２１ｃ方向に長く長溝状の摺動溝１２１ｂが形成される。また、可動棒１２１の中間、すなわち両端間の折曲部位には、コネクトピン１２３が貫通するようにピンホール１２１ｃが形成され、ピンホール１２１ｃの一側には、ラッチプレート１３１の可動棒１２１に対する相対運動を制限できるように円弧状のリミットホール１２１ｄが形成される。
コネクトプレート１２２は、その本体部１２２ａがシャフト１１０に挿入されて固定結合され、本体部１２２ａの上端には、可動棒１２１が回転可能に挿入されるようにＵ字状の結合部１２２ｂが形成され、結合部１２２ｂの一側端部には、コネクトピン１２３が貫通するようにヒンジホール１２２ｃが形成される。また、結合部１２２ｂの他側端部には、後述する第１ラッチピン１３２が係止されるように載置されてラッチプレート１３１の回転を制限する第１ストップ面１２２ｄが段差を有して形成される。
一方、ラッチユニット１３０は、コネクトプレート１２２の両側外面に面接触するように、コネクトプレート１２２の結合部１２２ｂとコネクトスプリング１２４との間に介在するラッチプレート１３１と、ラッチプレート１３１に結合される第１ラッチピン１３２と、可動棒１２１の摺動溝１２１ｂに結合される第２ラッチピン１３３と、第１ラッチピン１３２と第２ラッチピン１３３に両端がそれぞれ結合され、可動棒１２１のオン状態とオフ状態を維持するように付勢する複数のラッチスプリング１３４とからなる。
ラッチプレート１３１は、少なくとも３つの突部を有するように非線形に形成され、１つの突部には、第１ラッチピン１３２が挿入されるようにラッチピンホール１３１ａが形成され、他の１つの突部には、第２ラッチピン１３３が摺動可能に支持されるように線形又は僅かに曲面状のカム面１３１ｂが形成され、さらに他の突部には、カム面１３１ｂの端部と所定の食い違い角を有するように線形の第２ストップ面１３１ｃが後述する第２ラッチピン１３３の摺動を制限するように突出して形成される。また、ラッチプレート１３１の突部間にはコネクトピン１２３が貫通するようにピン貫通孔１３１ｄが形成され、ピン貫通孔１３１ｄの一側には可動棒１２１のリミットホール１２１ｄに結合されるリミットピン１３５が結合されるようにピン締結孔１３１ｅが形成される。
ここで、可動棒１２１の摺動溝１２１ｂがピンホール１２１ｃ方向に形成された場合、ラッチプレート１３１のラッチピンホール１３１ａは、可動接触子１２１ａを基準にピン貫通孔１３１ｄよりは遠い位置に形成されることが、可動棒１２１が適切な電磁接触力により回動できるので好ましい。
複数のラッチスプリング１３４は、所定の引張力を有する引張コイルばねからなる。また、ラッチスプリング１３４は、前述したように、それぞれの両端が第１ラッチピン１３２と第２ラッチピン１３３に固定結合される。
以下、このような本発明による配線用遮断器のシャフト組立体の組立過程を説明する。
まず、可動棒１２１にコネクトプレート１２２を組み付ける。そして、コネクトピン１２３を挿入して固定し、コネクトピン１２３の両側からそれぞれラッチプレート１３１、コネクトスプリング１２４、座金１２５をコネクトピン１２３に挿入して組み付ける。
まず、可動棒１２１にコネクトプレート１２２を組み付ける。そして、コネクトピン１２３を挿入して固定し、コネクトピン１２３の両側からそれぞれラッチプレート１３１、コネクトスプリング１２４、座金１２５をコネクトピン１２３に挿入して組み付ける。
次に、このようにして組み立てられた可動棒１２１をシャフト１１０に挿入すると、ラッチプレート１３１はシャフト１１０に備えられた溝（符号なし）に圧入される。この状態で、第１ラッチピン１３２をラッチプレート１３１のラッチピンホール１３１ａに挿入して２つのラッチプレート１３１を組み付け、第２ラッチピン１３３は可動棒１２１の摺動溝１２１ｂに組み付け、複数のラッチスプリング１３４は両端をそれぞれ第１ラッチピン１３２と第２ラッチピン１３３に組み付ける。
このような本発明による配線用遮断器のシャフト組立体には次のような作用効果がある。
まず、遮断器がオフ状態の場合は、図４に示すように、可動棒１２１とラッチプレート１３１がコネクトピン１２３によりシャフト１１０に一体に結合されているので、シャフト１１０の回転方向に沿って可動棒１２１が回転して、可動接触子１２１ａが固定接触子５ａから離隔する。このとき、ラッチプレート１３１のラッチピンホール１３１ａに組み付けられた第１ラッチピン１３２と可動棒１２１の摺動溝１２１ｂに組み付けられた第２ラッチピン１３３がラッチスプリング１３４の引張力をラッチプレート１３１に伝達し、その力により可動棒１２１はオフ状態を維持する。そして、第１ラッチピン１３２はコネクトプレート１２２の第１ストップ面１２２ｄに係止されてラッチプレート１３１の過度な回転を制限する。
まず、遮断器がオフ状態の場合は、図４に示すように、可動棒１２１とラッチプレート１３１がコネクトピン１２３によりシャフト１１０に一体に結合されているので、シャフト１１０の回転方向に沿って可動棒１２１が回転して、可動接触子１２１ａが固定接触子５ａから離隔する。このとき、ラッチプレート１３１のラッチピンホール１３１ａに組み付けられた第１ラッチピン１３２と可動棒１２１の摺動溝１２１ｂに組み付けられた第２ラッチピン１３３がラッチスプリング１３４の引張力をラッチプレート１３１に伝達し、その力により可動棒１２１はオフ状態を維持する。そして、第１ラッチピン１３２はコネクトプレート１２２の第１ストップ面１２２ｄに係止されてラッチプレート１３１の過度な回転を制限する。
次に、遮断器がオン状態の場合は、図５に示すように、可動棒１２１が機構部１０２によりシャフト１２１の回転方向に沿ってオフ状態とは反対方向に回転して、可動接触子１２１ａが固定接触子５ａに接触する。このとき、ラッチスプリング１３４の引張力がラッチプレート１３１に伝達され、その引張力は可動棒１２１に伝達されて、接触子５ａ、１２１ａ間には一定の接触圧力が発生する。
次に、事故電流が発生すると、図６に示すように、固定棒５の固定接触子５ａと可動棒１２１の可動接触子１２１ａ間に接点反発力が発生して、可動棒１２１が上方に回動する。このとき、第２ラッチピン１３３はラッチプレート１３１のカム面１３１ｂに沿って移動してカム面１３１ｂと第２ストップ面１３１ｃとの間で第２ストップ面１３１ｃに係止され、可動棒１２１の回転を制限する。そして、ラッチスプリング１３４の引張力がラッチプレート１３１に伝達され、ラッチプレート１３１はその力を可動棒１２１に伝達して、可動棒１２１が上方に回動した状態（限流状態）を維持する。
ここで、前記遮断器がオフ状態からオン状態、事故電流状態への動作を連続して行う場合、固定棒５の固定接触子５ａと可動棒１２１の可動接触子１２１ａ間に発生する接触圧力は図７に示す通りである。図７に示す数値は、絶対的な数値ではなく、従来技術の動作と比較するための相対的な数値である。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は接触圧力を示す。
図７を参照すると、接触子５ａ、１２１ａが当接した時点から可動接触子１２１ａが上方に回動する時点までの時間は約１１秒であり、オン状態の接触圧力は３．０を維持する。つまり、従来の１７秒（図１３参照）と比較すると、可動接触子１２１ａが上方に回動する時間が約３５％短縮されたものであり、接触圧力は従来に比べて一定の数値が維持されることが分かる。
１１０ シャフト
１２０ 可動棒ユニット
１２１ 可動棒
１２１ａ 可動接触子
１２１ｂ 摺動溝
１２１ｃ ピンホール
１２１ｄ リミットホール
１２２ コネクトプレート
１２２ａ 本体部
１２２ｂ 結合部
１２２ｃ ヒンジホール
１２２ｄ 第１ストップ面
１２３ コネクトピン
１２４ コネクトスプリング
１２５ 座金
１３０ ラッチユニット
１３１ ラッチプレート
１３１ａ ラッチピンホール
１３１ｂ カム面
１３１ｃ 第２ストップ面
１３１ｄ ピン貫通孔
１３１ｅ ピン締結孔
１３２ 第１ラッチピン
１３３ 第２ラッチピン
１３４ ラッチスプリング
１３５ リミットピン
１２０ 可動棒ユニット
１２１ 可動棒
１２１ａ 可動接触子
１２１ｂ 摺動溝
１２１ｃ ピンホール
１２１ｄ リミットホール
１２２ コネクトプレート
１２２ａ 本体部
１２２ｂ 結合部
１２２ｃ ヒンジホール
１２２ｄ 第１ストップ面
１２３ コネクトピン
１２４ コネクトスプリング
１２５ 座金
１３０ ラッチユニット
１３１ ラッチプレート
１３１ａ ラッチピンホール
１３１ｂ カム面
１３１ｃ 第２ストップ面
１３１ｄ ピン貫通孔
１３１ｅ ピン締結孔
１３２ 第１ラッチピン
１３３ 第２ラッチピン
１３４ ラッチスプリング
１３５ リミットピン
Claims (8)
- 事故電流の発生時にこれを感知するトリップ部と、
前記トリップ部から事故電流発生信号を受けて可動接触子と固定接触子を開極させる機構部と、
前記機構部により回転するシャフトと、
前記シャフトに固定結合されるコネクトプレートと、
前記コネクトプレートに回転可能に結合され、固定接触子に接離する可動接触子が備えられる可動棒と、
前記可動棒に回転可能に結合されるラッチプレートと、
前記可動接触子が前記固定接触子から遠ざかる方向に付勢されるように引張型に形成され、前記ラッチプレートと前記可動棒に両端がそれぞれ固定されるラッチスプリングと
を含む配線用遮断器。 - 前記可動棒には摺動溝が形成され、前記ラッチプレートにはカム面が形成され、
前記ラッチプレートの一端には前記ラッチスプリングの一端が固定される第１ラッチピンが結合され、前記摺動溝には前記ラッチスプリングの他端を固定する第２ラッチピンが挿入されて結合され、前記摺動溝に挿入された第２ラッチピンが前記ラッチプレートのカム面を摺動して前記ラッチスプリングの引張程度を変化させる、請求項１に記載の配線用遮断器。 - 前記摺動溝は、前記可動棒の一側外周面から回転中心方向に長く形成される、請求項２に記載の配線用遮断器。
- 前記ラッチプレートのカム面は略線形に形成される、請求項２に記載の配線用遮断器。
- 前記ラッチプレートには、前記第１ラッチピンが挿入されるようにラッチピンホールが形成され、前記ラッチピンホールは、前記可動接触子を基準に前記可動棒の回転中心より遠くに位置するように形成される、請求項２に記載の配線用遮断器。
- 前記コネクトプレートには、前記第１ラッチピンが載置されて前記ラッチプレートの回転を制限するように、第１ストップ面が形成される、請求項２〜５のいずれか１項に記載の配線用遮断器。
- 前記ラッチプレートには、前記第２ラッチピンが載置されて前記可動棒の回転を制限するように、第２ストップ面が形成される、請求項６に記載の配線用遮断器。
- 前記可動棒には円弧状のリミットホールが形成され、前記ラッチプレートには前記可動棒のリミットホールに摺動可能に結合されて前記ラッチプレートと前記可動棒の相対運動を制限するリミットピンが結合される、請求項１に記載の配線用遮断器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| KR1020100004491A KR101079020B1 (ko) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | 배선용 차단기의 샤프트 유닛 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
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