하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기

하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기{Improved hybrid operating rod of circuit breaker}

본 발명은 차단기(Circuit Breaker)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수천 암페어 이하의 소전류 차단동작이 이루어지도록 하는 파퍼 소호방식에서의 단점을 보완하는 하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기에 관한 것이다.

전력계통에 고장이 발생시, 전력계통 및 각종 전력기기를 보호하기 위해서는 고장전류를 차단해야 하며, 이러한 고장전류를 차단하는 것은 차단기가 수행하고 있다.

즉, 상기 차단기는 도면으로 도시하지는 않았지만, 통상적으로 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단을 위한 고정 주접점, 가동 주접점, 고정 아크접점 및 가동 아크접점과, 피스톤의 작용에 의해 가스 압축이 이루어지는 파퍼 실린더와, 피스톤의 왕복직선운동을 가이드하는 배기로드와, 파퍼 실린더의 일측에 마련되며 고정 아크접점과 가동 아크접점의 접촉 및 분리를 가이드하는 노즐, 그리고 상기 각 구성요소들을 감싸서 보호하고 내부에는 절연성 가스(SF6)가 충전되어 있는 탱크를 기본적으로 구비하며, 이외에 가스차단부의 차단성능을 높이기 위해 가동부를 이동시키는 동력을 전달하는 연결로드와, 가동부의 이동을 위한 동력을 제공하는 조작기를 구비하도록 하였다.

그러나, 종래 차단기는 기계적인 동작에 의해 파퍼실에서 피스톤에 의해 압축된 가스로 아크를 소호하게 되며, 이러한 소호동작을 위해서는 파퍼실내 압력이 작동로드내의 압력보다 높아야 하는데, 상기 아크 소호시 아크에 의해 팽창되는 가스가 배기로드의 내부로 역류하여 상기 작동로드내의 압력을 높이고, 이에따라 상기 배기로드내의 압력이 파퍼실내의 압력보다 높아질 경우에는 소전류 차단시의 아크 소호를 기대할 수 없게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력이 배기로드내의 압력보다 높을 경우에는 파퍼방식으로 아크 소호가 이루어지도록 하되, 파퍼실린더내의 압력이 역류하는 압축가스에 의해 배기로드내의 압력보다 낮을 경우에는 배기로드의 내부로 역류하는 압축가스를 이용하여 소전류 차단시의 아크 소호가 이루어질 수 있도록 하는 하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기는, 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단이 이루어지도록 고정 주접점, 가동 주접점, 고정 아크접점 및 가동 아크접점과, 피스톤의 작용에 의해 가스 압축이 이루어지는 파퍼실린더(파퍼실)와, 피스톤의 왕복직선운동을 가이드하는 배기로드를 포함하여 구성하되, 상기 배기로드에는 일정간격을 두고 상,하측에 제 1,2 배기홀을 구성하고, 상기 배기로드의 내부에는 상기 제 2 배기홀을 개방하여 상기 피스톤의 작용에 의해 파퍼실린더내에 압축된 가스로 소전류 차단시의 아크 소호가 이루어지도록 하되, 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류 발생시 이를 상기 파퍼실린더내에 안내하여, 상기 역류된 압축가스와 상기 파퍼실린더내의 압축가스를 통해 아크 소호를 안내하도록 � �라이드 이동하는 작동로드 및, 상기 작동로드가 배기로드의 내부로 역류되는 압축가스에 의해 슬라이드 이동시 압축되고, 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류가 없을때에는 신장되어 상기 작동로드를 밀어 올리는 탄성부재를 결합 구성한 것이다.

또한, 상기 작동로드에는 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류 발생이 없어 상기 배기로드내의 압력이 상기 탄성부재의 탄성 압력보다 낮을 때에는 상기 제 1 배기홀을 차단하고, 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류 발생으로 상기 배기로드내의 압력이 상기 탄성부재의 탄성압력보다 높을때에는 상기 제 1 배기홀을 일부 개방하여 상기 역류된 압축가스의 일부를 상기 파퍼실린더내에 안내하는 제 1 가이드홀을 상측에 형성하고, 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류 발생이 없어 상기 배기로드내의 압력이 상기 탄성부재의 탄성 압력보다 낮을 때에는 상기 제 2 배기홀을 일부 개방하고, 상기 배기로드의 내부로 압축가스의 역류 발생으로 상기 배기로드내의 압력이 상기 탄성부재의 탄성압력보다 높을때에는 상기 제 2 배기홀을 완전 개� �시켜, 상기 역류되는 압축가스의 일부를 배기시키는 제 2 가이드홀을 하측에 형성한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력이 작동로드내의 압력보다 높을 경우에는 파퍼방식으로 아크 소호가 이루어지도록 하되, 파퍼실린더내의 압력이 역류하는 압축가스에 의해 배기로드내의 압력보다 낮을 경우에는 배기로드의 내부로 역류하는 압축가스를 이용하여 소전류 차단시의 아크 소호가 이루어지도록 구성한 것으로, 이를 통해 차단기의 소전류 차단 동작상태에서 아크 소호가 신속하고도 정확하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 차단기가 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력으로 아크 소호 동작을 하는 상태의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예로 차단기가 역류하는 압축가스가 포함되는 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력으로 아크 소호 동작을 하는 상태의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예로 차단기가 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력으로 아크 소호 동작을 하는 상태의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 차단기가 역류하는 압축가스가 포함되는 파퍼실린더(파퍼실)내의 압력으로 아크 소호 동작을 하는 상태의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 작동로드를 가지는 차단기는 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단이 이루어지도록 고정 주접점(1), 가동 주접점(2), 고정 아크접점(3) 및 가동 아크접점(4)과, 피스톤(5)의 작용에 의해 가스 압축(P ₁ )이 이루어지는 파퍼실린더(파퍼실)(6)와, 피스톤(5)의 왕복직선운동을 가이드하는 배기로드(7)를 포함하는 차단기를 구성함에 있어, 상기 배기로드(7)에는 상,하측에 일정간격을 두고 제 1,2 배기홀(21)(22)을 형성한 상태에서, 상기 배기로드(7)의 내부에 제 1,2 가이드홀(31)(32)을 가지는 작동로드(30)와 탄성부재(40)를 구성한 것이다.

상기 작동로드(30)는 상기 제 2 배기홀(22)을 개방하여 상기 피스톤(5)의 작용에 의해 파퍼실린더(6)내에 압축된 가스로 소전류 차단시의 아크 소호가 이루어지도록 하되, 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류 발생시 이를 상기 파퍼실린더(6)에 안내하여, 상기 역류된 압축가스와 상기 파퍼실린더(6)내의 압축가스를 통해 아크 소호를 안내하도록 슬라이드 이동하는 것이다.

이때, 상기 작동로드(30)의 상측에 형성되는 제 1 가이드홀(31)은 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류 발생이 없어 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )이 상기 탄성부재(40)의 탄성압력(P ₀ )보다 낮을 때(P ₂ ≤P ₀ ), 상기 제 1 배기홀(21)을 차단하지만, 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류 발생으로 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )이 상기 탄성부재(40)의 탄성압력(P ₀ )보다 높을 때(P ₂ ≥P ₀ ), 상기 제 1 배기홀(21)을 일부 개방하여 상기 역류된 압축가스의 일부를 일정압력(P ₂ )을 유지하는 상기 파퍼실(P)로 안내하도록 구성된 것이다.

그리고, 상기 작동로드(30)의 하측에 형성되는 제 2 가이드홀(32)은 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류 발생이 없어 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )이 상기 탄성부재(40)의 탄성 압력(P ₀ )보다 낮을때(P ₂ ≤P ₀ ), 상기 제 2 배기홀(22)을 일부 개방하지만, 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류 발생으로 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )이 상기 탄성부재(40)의 탄성압력(P ₀ )보다 높을때(P ₂ ≥P ₀ ), 상기 제 2 배기홀(22)을 완전 개방시켜 상기 역류되는 압축가스의 일부를 배기시키도록 구성한 것이다.

상기 탄성부재(40)는 상기 작동로드(30)가 배기로드(7)의 내부로 역류되는 압축가스에 의해 슬라이드 이동할 때에는 압축이 이루어지고, 상기 배기로드(7)의 내부로 압축가스의 역류가 없거나 또는 그 역류되는 가스에 의한 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )이 보유한 탄성압력(P ₀ )보다 낮을 경우 신장되면서 상기 작동로드(30)를 상기 고정아크접점(2)의 방향으로 밀어 올리도록 구성되는 것이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차단기는 우선 첨부된 도 1에서와 같이, 정상전류의 통전 및 고장전류의 차단이 조작기에 의해 가동부에 동력이 제공되면서 이루어질 때, 상기 차단기에 구성되는 피스톤(6)은 배기로드(7)를 따라 직선이동하면서 파퍼실린더(6)내의 가스는 압축되면서 그 압력(P ₁ )은 높아지고, 상기 파퍼실린더(6)내의 가스 압력(P ₁ )으로부터 고정 주접점(1)과 가동 주접점(2), 그리고 고정 아크접점(3)과 가동 아크접점(4)의 분리시 발생하는 아크의 소호가 이루어진다.

이때, 상기 파퍼실린더(6)내의 압력(P ₁ )은 상기 피스톤(7)의 직선이동을 안내하는 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )보다는 높으며(P ₁ ≥P ₂ ), 이에따라 상기 배기로드(7)내에 위치하는 작동로드(30)의 상측에 형성되는 제 1 가이드홀(31)은 상기 배기로드(7)의 상측에 형성되는 제 1 배기홀(21)을 연통시키지 않고 차단하고, 상기 작동로드(30)의 하측에 형성되는 제 2 가이드홀(32)은 상기 배기로드(7)의 하측에 형성되는 제 2 배기홀(22)의 일부만을 개방시키게 된다.

반면, 상기 퍼퍼실린더(6)내에서 압축되는 가스 압력(P ₁ )으로부터 아크 소호가 이루어질 때, 상기 아크 소호에 사용되는 압축된 가스가 상기 배기로드(7)의 내부로 역류되면, 상기 역류되는 압축가스에 의해 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )은 높아지고, 상기 압력(P ₂ )이 상기 파퍼실린더(6)내의 압력(P ₁ )보다 높아질 경우(P ₁ ≤P ₂ ), 상기 작동로드(30)는 탄성부재(40)의 탄성압력(P ₀ )을 극복하면서 하측방향으로 슬라이드 이동을 하게 된다.

그러면, 상기 작동로드(30)의 상측에 형성되는 제 1 가이드홀(31)은 상기 배기로드(7)의 상측에 형성되는 제 1 배기홀(21)의 일부를 개방시키고, 상기 작동로드(30)의 하측에 형성되는 제 2 가이드홀(32)은 상기 배기로드(7)의 하측에 형성되는 제 2 배기홀(22)의 전체를 개방시키게 된다.

이때, 상기 제 1 배기홀(21)의 일부 개방으로부터, 상기 배기로드(7)의 내부로 역류된 압축가스의 일부는 파퍼실린더(6)로 안내되면서, 상기 파퍼실린더(6)내의 압력(P ₁ )은 다시 높아지면서, 상기 배기로드(7)내의 압력(P ₂ )보다 높아지게 되고, 이에따라 상기 상기 파퍼실린더(6)내의 가스 압력(P ₁ )으로부터 고정 주접점(1)과 가동 주접점(2), 그리고 고정 아크접점(3)과 가동 아크접점(4)의 분리시 발생하는 아크의 소호가 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 MCT 블럭 조립도 자동 생성 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

1 ; 고정 주접점 2 ; 가동 주접점
3 ; 고정 아크접점 4 ; 가동 아크접점
5 ; 피스톤 6 ; 파퍼 실린더
7 ; 배기로드 21,22; 제 1,2 배기홀
30; 작동로드 31,32; 제 1,2 가이드홀
40; 탄성부재