KR100628596B1 - Current limiting circuit breaker using multiple PTC device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차단기는, 전력계통에 연결되어 사고 전류 발생시 선로를 차단하는 제 1차단부; 상기 제 1차단부와 병렬 연결되어 사고 전류 발생시 상기 제 1차단부의 차단후에 선로를 순차적으로 차단하는 제 2차단부;및 상기 제 1차단부에 병렬 연결되고 상기 제 2차단부에 직렬 연결되며, 상기 제 1차단부 및 제 2차단부의 재연결시 공통 단자를 매개로 일측 PTC 소자로부터 타측 PTC 소자로 전환되어 연결되도록 복수의 PTC 소자를 구비하는 다중 PTC부;를 포함한다.The present invention relates to a current-limiting circuit breaker using a plurality of PTC elements. The breaker according to the present invention is connected to the power system, the first blocking portion for blocking the line when an accident current occurs; A second cut-off part connected in parallel with the first cut-off part and sequentially blocking a line after the cut-off of the first cut-off part in the event of an accident current; and connected in parallel with the first cut-off part and connected in series with the second cut-off part, And a plurality of PTC units including a plurality of PTC elements so as to be connected to each other by switching from one PTC element to another PTC element through a common terminal when the first blocking unit and the second blocking unit are reconnected.
본 발명에 따르면, 사고 전류를 한류시킨 PTC 소자가 미처 냉각되기 전에 차단 스위치가 다시 닫히더라도 PTC 소자가 정상적으로 동작하여 사고 전류를 한류시킬 수 있다.According to the present invention, the PTC device can operate normally to limit the fault current even if the break switch is closed again before the PTC device which has faulted the fault current is cooled.
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to
도 1은 PTC 소자를 이용한 종래 한류 차단기의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional current-limiting circuit breaker using a PTC element.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a current-limiting circuit breaker using a plurality of PTC elements according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기의 순차적인 동작 상태를 도시한 회로도들이다.3 to 5 are circuit diagrams illustrating a sequential operation state of a current-limiting circuit breaker using a plurality of PTC elements according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 PTC 소자를 사용한 한류 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사고 전류를 한류시킨 PTC(Positive Temperature Coefficient: 이하, PTC라 한다) 소자가 미처 냉각되기 전에 차단 스위치가 다시 닫히더라도 PTC 소자가 사고 전류를 한류할 수 있는 한류 차단기에 관한 것이다.The present invention relates to a current-limiting circuit breaker using a PTC element, and more particularly, even if the breaker switch is closed again before the PTC (Positive Temperature Coefficient) element that has faulted the fault current is cooled. The present invention relates to a current-limiting circuit breaker capable of limiting current.
선로에 과전류 또는 단락 전류(이하, '사고 전류'라 한다) 발생시 신속하게 선로를 차단하여 배선 및 접속기기의 파괴 또는 화재발생을 방지하는 전기적 보호 시스템을 차단기라 칭한다. 차단기는 접합된 스위치를 구비하며, 선로에 사고 발생시 전자 반발력에 의해 스위치의 접점이 개리되어 사고 전류를 차단한다. 그러나, 차단기가 동작하여 사고 전류가 흐르고 있는 회로를 차단할 경우, 개리된 스위치의 접점 사이에 발생하는 아크는 중심온도가 8,000~12,000℃에 이르며 폭발적인 팽창압력을 지니므로 스위치의 접점을 용융, 소모시키고 절연물을 열화, 파괴시키는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하고자 PTC 소자를 이용한 한류 차단기가 제안되었다.An electrical protection system is called a circuit breaker to prevent the destruction of a wiring or connected equipment or the occurrence of fire by breaking the line quickly when an overcurrent or short-circuit current (hereinafter referred to as 'accident current') occurs on the line. The breaker is provided with a bonded switch, and when the accident occurs on the track, the contact of the switch is opened by the electromagnetic repulsive force to cut off the accident current. However, when the circuit breaker operates to cut off the circuit where the accident current flows, the arc generated between the contacts of the opened switch has an explosive expansion pressure with its center temperature reaching 8,000 ~ 12,000 ℃, so it melts and consumes the contacts of the switch. There is a problem of deteriorating and destroying the insulator. To solve this problem, a current-limiting circuit breaker using a PTC device has been proposed.
PTC 소자는 허용전류 이상의 전류가 유입되면 주울열에 의해 가열되어 온도가 상승하며, 소자가 임계온도를 넘어서면 저항이 급격히 증가하여 전기적으로 연결된 회로를 차단시켜 회로를 보호한다. When a current exceeding the allowable current flows, the PTC element is heated by Joule heat and the temperature rises. When the element exceeds the critical temperature, the resistance is rapidly increased to cut off the electrically connected circuit to protect the circuit.
도 1은 종래의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기(10)의 회로도이다. 도면을 참조하면, 상기 한류 차단기(10)는 전력계통에 연결된 제 1차단부(11), 상기 제 1차단부(11)에 병렬 연결된 PTC 소자(12), 및 상기 제 1차단부(11)에는 병렬 연결되고 상기 PTC 소자(12)에는 직렬 연결된 제 2차단부(13)로 구성된다.1 is a circuit diagram of a current-limiting
이러한 구성을 가진 한류 차단기(10)의 동작 과정을 살펴보면, 전력계통에 사고가 발생하여 선로에 사고 전류가 흐르면 한류 차단기의 제 1차단부(11)가 전자 반발력에 의해 개리되어 선로가 차단된다. 그러면, 사고 전류는 더 이상 차단된 선 로측으로 흐를 수 없고 PTC 소자(12)가 설치된 선로측으로 우회(bypass)된다. 그 결과, PTC 소자(12)는 우회된 사고 전류에 의한 주울열에 의해 그 온도가 급상승하게 되며, PTC 소자(12)의 온도가 임계온도를 초과하면 PTC 소자(12)의 저항이 급격하게 증가하여 선로의 사고 전류는 제한된다. 이렇게 사고 전류가 제한되면, 미리 정해진 시간안에 제 2차단부(13)의 접점을 기계적으로 개리시켜 사고 전류를 차단완료 한다.Looking at the operation of the current-limiting
이와 같이, 제 1차단부(11) 및 제 2차단부(13)가 순차 트립된 상태에서 사고 복구가 이루어지고, 사고 복구가 이루어지는 동안 PTC 소자(12)의 온도는 하강하여 소자의 임계온도 이하로 냉각됨에 따라 PTC 소자(12)는 초기의 작은 저항값으로 복귀된다. 따라서, 사고 복구후 차단기의 제 1차단부(11) 및 제 2차단부(12)가 다시 닫혀지면 선로에는 통상의 부하전류가 흐르게 된다.As described above, the accident recovery is performed while the first blocking
그러나, 만일 선로가 차단이 된 후에 PTC 소자(12)가 미처 냉각되기 전에 차단기의 제 1차단부(11) 및 제 2차단부(12)가 다시 닫혀지면, PTC 소자(12)가 저항값이 큰 상태를 유지하고 있기 때문에 사고 전류를 효과적으로 한류 시키지 못하는 문제가 발생한다. 특히, 사고 발생으로 선로가 차단이 되고 나서 2차 사고 발생이나 사고 원인의 제거가 완벽하게 이루어지지 않은 상태에서 차단기가 다시 닫혀지는 경우에는 상기와 같은 문제 발생의 우려는 더욱 증대된다.However, if the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 사고 전류를 한류시킨 PTC 소자가 미처 냉각되기 전에 차단 스위치가 다시 닫히더라도 PTC 소자가 정상적으로 동작하여 사고 전류를 한류할 수 있는 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and a plurality of PTC devices capable of limiting the fault current by operating the PTC device normally even if the break switch is closed again before the PTC device which has faulted the fault current is cooled. The purpose is to provide a current-limiting circuit breaker.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기는, 전력계통에 연결되어 사고 전류 발생시 선로를 차단하는 제 1차단부; 상기 제 1차단부와 병렬 연결되어 사고 전류 발생시 상기 제 1차단부의 차단후에 선로를 순차적으로 차단하는 제 2차단부;및 상기 제 1차단부에 병렬 연결되고 상기 제 2차단부에 직렬 연결되며, 상기 제 1차단부 및 제 2차단부의 재연결시 공통 단자를 매개로 일측 PTC 소자로부터 타측 PTC 소자로 전환되어 연결되도록 복수의 PTC 소자를 구비하는 다중 PTC부;를 포함한다.The current-limiting circuit breaker using a plurality of PTC elements in accordance with the present invention for achieving the technical problem, is connected to the power system to cut off the line in the event of an accident current; A second cut-off part connected in parallel with the first cut-off part and sequentially blocking a line after the cut-off of the first cut-off part in the event of an accident current; and connected in parallel with the first cut-off part and connected in series with the second cut-off part, And a plurality of PTC units including a plurality of PTC elements so as to be connected to each other by switching from one PTC element to another PTC element through a common terminal when the first blocking unit and the second blocking unit are reconnected.
본 발명에 따른 복수의 PTC 소자를 이용한 한류 차단기에 있어서, 상기 다중 PTC부는, 내부에 상기 PTC를 수납하는 복수의 수납공간이 마련되고, 중심축을 기준으로 회전가능한 로터리 하우징; 상기 수납공간내에 수납된 복수의 PTC 소자;및 상기 제 1차단부 또는 제 2차단부와 연결되는 공통 단자;를 포함한다.In the current-limiting circuit breaker using a plurality of PTC elements according to the present invention, the multiple PTC unit is provided with a plurality of storage spaces for accommodating the PTC therein, the rotary housing rotatable about a central axis; A plurality of PTC elements accommodated in the storage space; and a common terminal connected to the first blocking portion or the second blocking portion.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람 직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, it is possible to replace them at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 PTC 소자를 이용한 차단기의 회로도이다. 도면을 참조하면, 복수의 PTC 소자(33,34)를 구비하는 다중 PTC부(30)가 제 1차단부(20) 및 제 2차단부(40)에 연결되어 있다.2 is a circuit diagram of a circuit breaker using a plurality of PTC devices according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to the drawings,
상기 제 1차단부(20)는 한쌍의 접점이 구비된 스위치로서, 정상 상태시 스위치가 닫혀있어 부하 전류의 통로 역할을 한다. 그러나, 전력계통에 사고가 발생하여 제 1차단부(20)의 접점 사이에 사고 전류가 흐르는 경우에는, 상기 접점 사이에 전자 반발력이 발생하여 접점이 개리되고, 이에 따라 제 1차단부(20)에 연결된 선로는 차단된다. 따라서, 사고 전류는 더 이상 제 1차단부(20)를 통해 흐를 수 없고, 후술하는 바와 같이 다중 PTC부(30)로 분류된다.The
상기 다중 PTC부(30)는 제 1차단부(20)에 병렬로 연결되어 사고 발생시 사고 전류를 한류시킨다. 한편, 다중 PTC부(30)는 하나의 PTC 소자가 아닌 복수의 PTC 소자(33,34)를 포함함으로써, 제 1차단부(20) 및 제 2차단부(40)의 순차 트립 후에 차단부(20,40)가 다시 닫힐 때, 사고 전류를 한류시킨 PTC 소자가 아닌 새로운 PTC 소자가 차단기의 제 1차단부(20) 및 제 2차단부(40)에 연결될 수 있도록 한다.The
따라서, 다중 PTC부(30)는 중심축을 기준으로 회전 가능한 로터리 하우징(31)과 상기 로터리 하우징(31)의 내부 공간에 수납된 복수의 PTC 소자(33,34)를 포함한다.Therefore, the
상기 로터리 하우징(31)은 로터리 하우징(31)의 일면에 설치된 로터리 스위치(32)에 의해 회전이 가능하도록 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 로터리 하우징(31)의 내부에는 복수의 PTC 소자(33,34)를 수납하도록 복수의 수납공간이 마련된다.The
도면을 참조하면, 상기 다중 PTC부(30)는 2개의 PTC 소자(33,34)를 수납하고 있으므로, 로터리 스위치(32)를 180°회전시켜 새로운 PTC 소자가 선로에 연결되도록 할 수 있다. 물론, 다른 실시예에서 다중 PTC부(30)는 3개 또는 4개의 PTC 소자를 포함할 수도 있으며, 각각의 경우 로터리 스위치(32)를 120°또는 90°회전시켜 새로운 PTC 소자가 선로에 연결되도록 할 수도 있다.Referring to the drawing, since the
상기 제 1PTC 소자(33), 제 2PTC 소자(34)의 입력단자 및 출력단자는 선로의 제 1차단부(20) 및 제 2차단부(40)에 각각 연결된다. 로터리 하우징(31)의 외주면에는 제 1PTC 소자(33) 및 제 2PTC 소자(34)의 입력단자를 연결한 공통 입력단자(35)가 구비되어 있어, 로터리 하우징(31)이 회전하더라도 PTC 소자(33,34)의 입력단자가 항상 제 1차단부(20)에 연결되도록 한다. 따라서, 로터리 하우징(31)를 회전시키더라도 수납된 모든 PTC 소자(33,34)는 공통 입력단자(35)를 매개로 제 1차단부(20)와 연결되나, 제 2차단부(40)에는 하나의 PTC 소자의 출력단자만이 연결된다.The input terminal and the output terminal of the
상술한 실시예에서는 로터리 하우징(31)의 외주면에 PTC 소자(33,34)의 공통 입력단자(35)가 구비된 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고 로터리 하우징(31)의 외주면에 PTC 소자(33,34)의 공통 출력단자가 구비되어, 로터리 하우징(31)를 회전시키더라도 PTC 소자(33,34)의 출력단자가 항상 제 2차단부(40)와 연결되는 실시예도 포함함은 물론이다.In the above-described embodiment, the embodiment in which the
본 발명에 따르면, 사고 원인의 제거가 완벽히 이루어지지 않은 상태에서 비록 차단기가 재투입되더라도, 아직 냉각이 이루어지지 않아 저항값이 높은 제 1PTC 소자(33)를 선로에 연결하지 않고, 새로운 제 2PTC 소자(34)를 연결시킬 수 있다. 따라서, 선로에 연결되는 PTC 소자의 전기적 특성을 항상 정상 상태로 유지시켜 사고 전류의 한류 작용을 원활히 수행 할 수 있다.According to the present invention, even if the breaker is re-inserted in a state where the cause of the accident is not completely eliminated, a new second PTC element is not connected to the line because the cooling is not yet performed and the
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기와 같이 구성된 한류 차단기(100)의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다. 상기 한류 차단기(100)에 사고 전류가 흐르면 차단기의 제 1차단부(20)가 열리게 되어 선로는 차단된다. 그러면, 사고 전류는 다중 PTC부(30)의 제 1PTC 소자(33)를 통해 우회되고, 사고 전류에 의해 제 1PTC 소자(33)의 저항이 급격하게 증가하면서 선로의 사고 전류는 제한된다. 이렇게 사고 전류가 제한되면, 미리 정해진 시간안에 제 2차단부(40)의 접점을 기계적으로 개리시켜 사고 전류를 차단완료 한다. 제 1차단부(20) 및 제 2차단부(40)에 의해 선로가 차단된 상태에서 차단기를 다시 연결하기 전에, 도 3에 도시된 바와 같이 다중 PTC부(30)의 로터리 스위치(32)를 이용하여 로터리 하우징(31)을 회전시킨다.Hereinafter, the operation of the current-limiting
그러면, 도 4에 도시된 바와 같이 사고 전류를 한류시킨 제 1PTC소자(33)와 선로에 연결되지 않은 제 2PTC 소자(34)의 위치가 바뀌게 되어, 제 2PTC 소자(34)가 제 2차단부(40)의 연결위치에 놓이게 된다.Then, as shown in FIG. 4, the positions of the
그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이 차단기의 제 1차단부(20) 및 제 2차단 부(40)를 다시 연결하면 선로에는 제 2PTC 소자(34)가 연결되므로, 비록 제 1PTC 소자(33)가 미처 냉각되지 않았더라도 새로이 연결된 제 2PTC 소자(34)가 원활하게 사고 전류를 한류할 수 있다. 한편, 선로에서 제거된 제 1PTC 소자(33)는 냉각시간을 충분히 확보할 수 있으므로, 사고 전류를 한류시킨 제 2PTC 소자(34)가 선로에서 제거된 후에 다시 선로에 연결 되더라도 제 1PTC 소자(33)는 사고 전류를 한류 시킬 수 있게 된다. 물론, 새로이 연결되는 PTC 소자는 선로에서 제거된 제 1PTC 소자(33)가 아니고, 전술한 바와 같이 3개 이상의 PTC 소자로 이루어진 다중 PTC부(30)의 다른 PTC 소자일 수 있다.Then, as shown in FIG. 5, when the first blocking
이상 설명한 실시예에서 새로운 PTC 소자를 연결하는 방법은 로터리 스위치를 이용한 수동식 방법으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 사고 발생시 제어 전류를 제 2차단부(40)에 연결된 솔레노이드에 인가함으로써, 솔레노이드의 흡인력에 의해 복수의 PTC 소자(33.34)의 출력단자에 제 2차단부(40)가 스위칭 되도록 할 수도 있다. 이와 같은 구성은 공지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 이외에도 다양한 스위치 전환 수단이 채용될 수 있다.In the above-described embodiment, a method of connecting a new PTC device has been described as a manual method using a rotary switch. However, the present invention is not limited thereto, and the solenoid is applied by applying a control current to the solenoid connected to the second cut-off
이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The technical problem of the present invention is achieved by the above technical configuration, and although the present invention has been described by the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited by this and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is apparent that various modifications and variations can be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below.
본 발명에 따르면, 사고 전류를 한류시킨 PTC 소자가 미처 냉각되기 전에 차단 스위치가 다시 닫히더라도 PTC 소자가 정상적으로 동작하여 사고 전류를 한류시킬 수 있어, 사고 전류에 따른 선로 차단후에 사고 원인이 완벽히 제거되지 않거나 또는 다른 사고에 의하여 사고 전류가 재발생 되더라도 PTC소자가 정상적으로 동작함으로써 사고 전류에 따른 전력기기를 보호할 수 있다.According to the present invention, even if the break switch is closed again before the PTC device which has faulted the fault current is cooled, the PTC device can operate normally to limit the fault current, so that the cause of the fault is not completely removed after the line is disconnected according to the fault current. Even if the fault current is regenerated by a fault or other fault, the PTC device can operate normally to protect the power equipment according to the fault current.
Claims (2)
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- 2005-02-22 KR KR1020050014735A patent/KR100628596B1/en not_active IP Right Cessation
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