KR100487408B1 - 배선용 차단기의 트립부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 차단기의 트립소자로서 바이메탈을 이용하는 저정격전류의 소형 배선용 차단기에 적합하게 이용될 수 있으며, 기기 내부의 설치공간을 적게 차지하면서도 고효율의 차단용량을 구현할 수 있는 배선용 차단기의 트립부 구조에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 사고전류 통전시 열적인 변형에 의해 일측으로 만곡되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 만곡에 따라 접촉되어 선로를 개방하는 트립바를 구비하여서 된 배선용 차단기에 있어서, 상기 바이메탈의 만곡방향 일측에 위치되며 일단이 상기 바이메탈의 고정단에 일체로 결합되어 상기 단락전류의 통전시 상기 바이메탈을 만곡방향으로 흡인함으로써 단락전류의 통전시 상기 바이메탈의 만곡속도를 가속화하는 자성체를 더 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

배선용 차단기의 트립부 구조{trip portion structure of MCCB}

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로서, 좀 더 상세히 기술하면 특히 저정격전류(30Ａ 이하)를 갖는 소형의 배선용 차단기에 있어서, 기기 내부의 설치공간을 적게 차지하면서도 트립성능을 대폭 향상시켜 기기의 트립동작이 보다 단시간 내에 이루어지도록 한 배선용 차단기의 트립부 구조에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 과부하 및 단락사고 발생시 자동으로 선로를 차단하여 회로 및 부하기기를 보호하는 전기기기로서, 일반적으로 외함을 형성하는 커버 및 케이스 내에 검출부 및 개폐기구부, 소호부, 트립부 등이 구성되어 있음에 따라 선로에 사고전류(과부하전류, 단락전류) 발생시 이를 자동적으로 트립시켜 차단하게 된다.

이 때, 상기에서 트립(Trip)이라 함은 배선용 차단기에 이상전류 발생시 작업자가 차단기를 인위적으로 온/오프(ON/OFF) 개폐함과는 상관없이 차단기 자체에서 자동적으로 이를 감지하여 사고전류를 차단시키는 것을 말한다.

그럼, 여기서 이러한 배선용 차단기의 종래 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 배선용 차단기의 종래 구성을 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 요부 사시도이다.

이러한 배선용 차단기는 일반적으로 외함을 형성하는 커버(1) 및 케이스(2)와, 선로를 인위적으로 온/오프 개폐하기 위한 핸들(3)과, 전원측 선로를 연결하는 고정대(4)와, 상기 핸들의 개폐동작에 따라 선로의 전류를 투입 및 차단하는 가동대(5)와, 과전류 통전시 열이 발생되면서 일측으로 만곡되는 바이메탈(6)과, 상기 바이메탈의 만곡에 따라 트립동작되는 트립바(7)와, 상기 트립바의 동작에 의해 시이소 운동되는 레버(8)와, 상기 레버의 동작에 따라 가동대(5)를 눌러 압박하는 크로스바(9)와, 상기 크로스바가 복귀할 수 있도록 탄력을 부여하는 스프링(10) 등으로 구성되어 있다.

이와 같은 구성요소들의 작용을 첨부된 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 3a에서 작업자가 차단기의 핸들(3)을 잡고 도면상 좌측방향으로 회동시켜 투입하면 레버(8)의 일단(도면상 우단)이 트립바(7) 상에 걸림된 상태가 된다.

이 때, 상기 레버(8)의 타단(도면상 좌단)은 크로스바(9)를 하방으로 누르게 되고, 이로 인해 상기 크로스바(9)는 하방으로 이동되면서 가동대(5)를 눌러 압박함에 따라 상기 고정대(4)와 가동대(5)가 서로 접촉되어 차단기가 온(ON)상태가 됨은 이해 가능하다.

한편, 도 3b를 참조할 때 선로에 사고전류가 발생된 경우에는 바이메탈(6)을 통해 사고전류가 통전됨에 따라 상기 바이메탈(6)이 자체적으로 발열되어 우측으로 서서히 만곡되고, 이 때 상기 바이메탈(6)이 일정변위만큼 만곡된 경우에는 결국 트립바(7)를 우측으로 밀어냄에 따라 상기 트립바가 도면상 시계방향으로 회동됨은 이해 가능하다.

계속해서 이 때, 상기 레버(8)는 트립바(7)로부터 걸림해제되므로 시계방향으로 회동하게 되고, 이와 동시에 크로스바(9) 또한 상기 레버(8)가 더 이상 상방으로부터 누르지 않게 되므로 스프링(10)의 탄력에 의해 상방으로 이동된다.

이에 따라 상기 크로스바(9)에 의해 눌려 압박되어 있던 가동대(5)가 상방으로 이동되므로 결국에는 상기 가동대(5)가 고정대(4)로부터 분리되면서 선로가 개방되고, 이 때 차단기는 사고전류를 트립하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 차단기가 오프(OFF)된 상태에서는 도 3c와 같이 핸들(3)이 도면상 우측으로 회동된 상태가 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 종래 차단기의 트립부 구조는 선로에 사고전류 발생시 바이메탈이 자체적으로 열에 의해 만곡되면서 트립바를 밀어내기까지는 어느 정도 지연시간이 필요하므로 선로를 신속하게 트립하는 데에는 한계가 있었다.

특히, 선로 상에 정격전류의 수십배에 달하는 단락전류가 통전되는 경우에는 차단기의 트립부가 선로를 신속하게 차단하지 못하므로 상기 바이메탈이 과열됨에 따라 용단되거나 접점부가 용착되는 등의 폐단이 발생되고, 이로 인해 차단기 및 선로, 부하기기가 손상될 뿐만 아니라, 더욱이 화재와 같은 대형사고로 이어질 수 있는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 차단기의 트립소자로서 바이메탈을 이용하는 저정격전류의 소형 배선용 차단기에 적합하게 이용될 수 있으며, 기기 내부의 설치공간을 적게 차지하면서도 고효율의 차단용량을 구현할 수 있는 배선용 차단기의 트립부 구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 사고전류 통전시 열적인 변형에 의해 일측으로 만곡되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 만곡에 따라 접촉되어 선로를 개방하는 트립바를 구비하여서 된 배선용 차단기에 있어서, 상기 바이메탈의 만곡방향 일측에 위치되며 일단이 상기 바이메탈의 고정단에 일체로 결합되어 상기 단락전류의 통전시 상기 바이메탈을 만곡방향으로 흡인함으로써 단락전류의 통전시 상기 바이메탈의 만곡속도를 가속화하는 자성체를 더 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립부 구조가 제공된다.

이하 본 발명을 도 4 및 도 5를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 배선용 차단기의 구성을 보인 단면도이고, 도 5는 도 4의 요부 사시도로서, 본 발명의 구성요소 중 종래의 구성요소와 동일한 구성에 있어서는 그 설명을 생략하기로 하고, 다만 도면상에는 종래에서 부여한 번호를 그대로 부여하기로 한다.

상기 도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 차단기의 트립부 구조는 바이메탈(6)의 고정단에 자성체(100)가 일체로 더 결합되어 있음에 따라 사고전류 통전시 바이메탈(6)로부터 발생된 자속이 자성체(100)로 유도됨으로써 상기 바이메탈이 열에 의해 만곡되는 방향으로 보다 단시간 내에 휘어지게 된다.

특히, 상기 바이메탈(6)에 정격전류의 수배 내지 수십배에 달하는 단락전류가 통전되는 경우에는 상기 바이메탈(6)의 주위로 강한 자기장이 형성되고, 상기 형성된 자기장 내에는 자성체(100)가 더 구비되어 있음을 감안할 때, 결국 상기 바이메탈(6)은 열에 의한 자체적인 변형과 더불어 자장에 의한 유도작용으로 자성체(100)쪽으로 인력을 받게 되므로 훨씬 단시간 내에 트립바(7)까지 만곡됨은 이해 가능하다.

이를 보다 자세히 설명하면, 일반적으로 도체(=바이메탈)에 전류가 흐르면 도체 주위에는 전류의 크기에 비례하여 자기장이 발생하게 되고, 이 때 상기 자기장 내에 자성체가 존재하는 경우에는 상기 자성체가 자속의 증대를 가져오는 방향으로 끌리는 힘을 받게 된다. 즉, 이 때에는 상기 자성체가 자장이 큰 쪽으로 인력을 받게 됨을 의미한다.

이 때, 자장은 도체(=바이메탈)에 가까울수록 커지므로 도체 주위의 자성체는 도체쪽으로 끌려오도록 인력을 받게 되는데, 본 발명에서는 일 실시예에 따라 상기 자성체(100)가 바이메탈(6)의 고정단에 일체로 결합되어 있으므로 상기 바이메탈에 사고전류가 통전시 바이메탈(6)의 주위에는 자기장이 형성되고, 이로 인해 바이메탈(6)의 자유단이 자성체(100)쪽으로 끌려오도록 자속에 의해 인력을 받게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바에 따라 결국 바이메탈(6)은 사고전류에 의한 열적인 변형과 더불어 발생된 자장에 의해 자성체(100)쪽으로 끌려오도록 인력을 동시에 받게 되므로 보다 단시간 내에 바이메탈(6)이 트립바까지 만곡됨으로써 기기의 트립시간이 훨씬 단축되어진다.

본 발명 배선용 차단기의 트립부 구조는 선로에 사고전류 발생시 바이메탈이 열에 의해 자체적으로 만곡됨과 동시에 바이메탈 자체에서 발생되는 자기장을 이용하여 자성체쪽으로 만곡이 신속하게 이루어지므로 이에 따라 단락사고의 경우 큰 사고전류가 통전시에는 바이메탈의 만곡에 따른 트립동작시간을 보다 단축시킴에 따라 선로나 부하기기의 손상을 방지할 수 있으므로 매우 효과적이다.

도 1은 배선용 차단기의 종래 구성을 보인 단면도

도 2는 도 1의 요부 사시도

도 3은 배선용 차단기의 트립동작을 보인 상태도로서, (a)는 트립전 상태, (b)는 트립시 상태, (c)는 트립후 상태

도 4는 본 발명에 따른 배선용 차단기의 구성을 보인 단면도

도 5는 도 4의 요부 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6 : 바이메탈 7 : 트립바

8 : 레버 9 : 크로스바

100: 자성체

Claims (2)

1. 사고전류 통전시 열적인 변형에 의해 일측으로 만곡되는 바이메탈과, 상기 바이메탈의 만곡에 따라 접촉되어 선로를 개방하는 트립바를 구비하여서 된 배선용 차단기에 있어서,

   상기 바이메탈의 만곡방향 일측에 위치되며 일단이 상기 바이메탈의 고정단에 일체로 결합되어 상기 단락전류의 통전시 상기 바이메탈을 만곡방향으로 흡인함으로써 단락전류의 통전시 상기 바이메탈의 만곡속도를 가속화하는 자성체를 더 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립부 구조.
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