KR100978272B1 - 누전차단기 - Google Patents

Abstract

누전차단기가 개시된다. 본 발명에 따른 누전차단기에 의하면, 트립레버스프링의 응력 손실 없이 트립레버가 베이스를 따라 직선운동하면서 개폐기구부를 트립함으로써, 회전운동에 의한 모멘트 상실을 줄이고 스프링의 하중관리가 용이해진다. 또한, 트립레버가 베이스를 따라 직선운동하는 관계로 인해, 트립레버의 회동 구조가 더 이상 사용되지 않으므로 이로 인한 취약점이 해소된다. 또한, 종래 트립레버의 회전동작에 의하여 누전차단기를 트립시키는 구조가 아닌 트립레버의 직선동작에 의하여 누전차단기를 트립시킴으로써 트립힘(Trip force)의 손실이 적다. 또한, 트립레버스프링은 중심선을 따라 인장 또는 압축되는 압축스프링이므로, 트립코일의 트립력을 크게 유지할 수 있어 누전시 차단기를 트립시키는 동작에 신뢰성을 강화할 수 있다.

누전차단기, 트립레버, 트립레버스프링

Description

누전차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 전선의 보호, 부하의 개폐 및 누전발생시 차단을 목적으로 사용하는 산업용 전기기기인 누전 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기는 개폐기구, 트립장치등을 절연물 용기내에 일체로 조립한 것으로 통전상태의 전로를 수동 또는 전기조작에 의해 개폐할 수 있으며, 과부하, 단로 및 누전 발생시 자동적으로 전류를 차단하는 기구를 말한다. 이러한 누전차단기는 누설전류 또는 지락, 인체 감전사고 및 단락전류 발생시 이상전류를 검출하여 신속히 회로를 차단함으로써 부하측 설비 및 인명을 보호하는 중요한 역할을 한다.

도 1은 일반적인 누전차단기의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 누전차단기는 외형을 형성하는 커버(1) 및 케이스(2)와 커버(1)의 상면에 설치되며 회로를 개폐하는 핸들(3)과, 정상/누전상태를 표시하는 누전표시창(4)과, 사전 점검을 위한 누전테스트버튼(5)과, 트립테스트버튼(6)으로 구성된다.

도 2는 도 1의 단면 Ⅱ-Ⅱ을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 누전차단기의 커버(1) 및 케이스(2)내에는 부하에 발생 된 누설전류를 검출하기 위한 누전검출부(7)와, 누전검출부(7)의 신호에 따라 전자적으로 구동되는 전자장치부(8)와, 전자장치부(8)에 의해 구동되어 회로를 차단하는 개폐기구부(9)와, 누설전류외에 과전류 또는 단락전류를 검출하기 위한 과전류 및 단락전류검출부(10)와, 접점간에 발생된 아크를 신속히 소호시키기 위한 소호장치부(11)와, 그 외 전원측 단자대(12) 및 부하측 단자대(13) 등이 설치되어 있다.

도 3은 도 2의 전자장치부와 개폐기구부와 핸들을 발췌하여 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5는 도 4의 단면 Ⅴ-Ⅴ을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 누전동작상태를 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 전자장치부(8)는 외형을 형성하는 베이스(20)와, 베이스(20)의 내부를 따라 환형으로 설치된 트립코일(21)과, 트립코일(21) 내부에 고정 설치된 고정코어(22)와, 고정코어(22)에 선택적으로 접촉 또는 분리되도록 좌우로 구동되는 가동코어(23)와, 고정코어(22)의 중심부를 통해 가동코어(23)와 일체로 형성되어 가동코어(23)와 함께 좌우로 구동되는 가동핀(24)과, 가동핀(24)의 일단에 접촉된 상태로 회동가능하게 설치된 트립레버(25)와, 트립레버(25)의 회동축(25a)에 끼워져 비틀림력을 부가하는 트립레버스프링(26)과, 가동핀(24)의 타단에 대향하게 설치되어 가동핀(24)이 돌출시 함께 회동되는 지시레버(27)와, 지시레버(27)의 회동축(27a)에 구비되어 지시레버(27)가 일측으로 회동시 복귀를 위한 비틀림력을 부가하는 지시레버스프링(28)과, 가동코어(23)의 둘레에 구비되어 가동코어(23)가 고정코어(22)에 접촉된 상태를 유지하도록 자력을 부가하는 마그네트(29)등을 포함하여 구성되어 있다.

이하, 상기 구성요소들로 이루어진 종래의 누전차단기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 부하측으로부터 누전, 지락 및 인체감전등의 이상전류가 발생하게 되면, 누전검출부(7)내에 내장된 영상변류기(ZCT:Zero Current Transformer)에서 이를 감지하여 집적회로에서 회로 차단여부를 판단한다. 사고전류로 판명될 때에는 전자장치부(8)로 신호를 전송하게 되는 데, 이때 전자장치부(8)는 신속히 개폐기구부(9)를 구동시켜 회로를 차단하게 된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 보다 구체적으로, 전자장치부(8)는 이상전류 발생시 트립코일(21)에 전류를 인가하고, 트립코일(21)에 인가된 전류는 마그네트(29)의 자력을 상쇄시킨다.

이때, 마그네트(29)의 자력이 상쇄됨에 따라 트립레버스프링(26)의 탄성력에 의해 트립레버(25)가 회동축(25a)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회동하면서 접촉하고 있던 가동핀(24)을 도면상 좌측으로 밀어내게 되어 가동코어(23)가 고정코어(22)로부터 분리된다.

또한, 트립레버(25)가 회동됨에 따라 전자장치부(8, 도 3참조) 및 개폐기구부(9, 도 3참조)는 하나의 연동된 구조이므로, 트립레버(25)의 회동으로 인해 크로스바(14, 도 2)가 일측으로 회전되면서 개폐기구부(9)가 트립된다.

또한, 가동핀(24)이 좌측으로 밀려나면서 지시레버(27)가 지시레버스프링(28)을 압축시키면서 회동축(27a)을 중심으로 도면상 시계방향으로 회전하게 된다. 이때 커버(1, 도 1참조)에 형성된 누전표시창(4, 도 1참조)에 표시판(27b)의 적색부분이 나타나게 되어 사용자에게 누설전류나 지락 또는 인체감전사고가 발생하였음을 표시하게 된다.

한편, 부하측의 이상전류 원인을 제거한 후 차단기를 재사용하기 위해 핸들(3)을 오프(OFF)방향으로 리셋시키면 개폐기구부(9, 도 2참조)가 트립레버(25)의 걸림부(25b, 도 4참조)를 밀어 트립레버(25)가 도면상 반시계 방향으로 회동한다.

이때, 마그네트(29)의 자력과 가동핀(24)의 외주에 삽입된 가동핀스프링(24a)의 탄성력에 의해 가동핀(24)이 우측으로 밀려나면서 고정코어(22)에 가동코어(23)가 밀착된다.

또한, 지시레버(27)는 지시레버스프링(28)의 탄성력에 의해 도면상 반시계방향으로 회전하여 도 5의 상태로 환원한다.

이때에는 커버(1, 도 1참조)에 형성된 누전표시창(4, 도 1참조)에 표시판(27b)의 녹색부분이 나타나게 되어 사용자에게 차단기가 정상적으로 작동하고 있음을 알려준다.

한편, 상술한 종래의 누전 차단기는 누전 차단을 함에 있어 토션스프링 형태의 트립레버스프링(26)에 의한 트립레버(25)의 회전동작에 의하여 차단기를 트립시킨다. 따라서, 차단기의 트립 하중이 높을시 트립레버(25)의 회전 모멘트(트립력)에 대한 한계를 가지고 있으며, 또한 트립레버스프링(26)을 중심선 둘레에 비틀림모멘트를 받는 비틀림 코일스프링으로 구현함으로써, 스프링의 하중관리에 어려운 점이 있고 그 조립성 및 기능 구현이 취약해짐을 내포하고 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 트립레버의 회전동작으로 인한 신뢰성 저하를 근본적으로 해소한 누전차단기를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 트립힘(Trip force)의 손실이 적은 누전차단기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 트립코일의 트립력을 크게 유지할 수 있어 누전시 차단기를 트립시키는 동작에 신뢰성을 강화한 누전차단기를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누전차단기는, 직선운동하는 트립레버와 그 트립레버의 직선운동시 복귀를 위한 복귀력을 제공하는 트립레버스프링을 구비한 전자장치부; 및 상기 전자장치부에 의해 구동되어 회로를 차단하는 크로스바를 구비한 개폐기구부를 포함하며, 상기 트립레버는 상기 크로스바를 향해 직선운동하여 그 크로스바를 타격함으로써, 그 개폐기구부를 트립시킨다.

상기 전자장치부는, 상기 트립레버가 직선운동가능하게 설치되는 베이스; 상기 베이스에 회동가능하게 설치되며, 상기 트립레버가 직선운동함에 따라 회동축을 따라 회동운동하는 지시레버; 및 상기 지시레버의 회동축에 끼워져 회동시 복귀를 위한 비틀림력을 부가하는 지시레버스프링;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 트립레버스프링은, 일단이 상기 베이스에 설치되고 타단이 상기 트립레 버에 설치되며, 상기 베이스의 정면에는 상기 트립레버스프링의 일단이 설치되는 공간을 형성하는 안내벽이 돌출되게 형성되며, 상기 트립레버의 측면에는 상기 트립레버스프링의 타단에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 트립레버스프링은 중심선 방향으로 인장 또는 압축되는 압축스프링인 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기에 의하면, 트립레버스프링의 응력 손실 없이 트립레버가 베이스를 따라 직선운동하면서 개폐기구부를 트립함으로써, 회전운동에 의한 모멘트 상실을 줄이고 스프링의 하중관리가 용이해진다. 또한, 트립레버가 베이스를 따라 직선운동하는 관계로 인해, 트립레버의 회동 구조가 더 이상 사용되지 않으므로 이로 인한 취약점이 해소된다.

또한, 종래 트립레버의 회전동작에 의하여 누전차단기를 트립시키는 구조가 아닌 트립레버의 직선동작에 의하여 누전차단기를 트립시킴으로써 트립힘(Trip force)의 손실이 적다.

또한, 트립레버스프링은 중심선을 따라 인장 또는 압축되는 압축스프링이므로, 트립코일의 트립력을 크게 유지할 수 있어 누전시 차단기를 트립시키는 동작에 신뢰성을 강화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기를 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기의 핸들과 개폐기구부와 전자장치부를 발췌하여 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 전자장치부의 분해사시도이고, 도 9는 도 8의 베이스를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 8의 트립레버를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10의 트립레버의 후면을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 8의 지시레버를 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기는, 회로를 개폐하는 핸들(3)과, 이상전류발생시 전자적으로 구동되는 전자장치부(100)와, 전자장치부(8)에 의해 구동되어 회로를 차단하는 크로스바(10)를 구비한 개폐기구부(9)를 포함하여 구성된다.

상기 전자장치부(100)는 외형을 형성하는 베이스(110)와, 베이스(110)에 직선운동가능하게 설치된 트립레버(120)와, 베이스(110)에 회동가능하게 설치되며 트립레버(120)가 직선운동함에 따라 회동축(151)을 따라 회동운동하는 지시레버(150)와, 지시레버(150)의 회동축(151)에 끼워져 회동시 복귀를 위한 비틀림력을 부가하는 지시레버스프링(140)과, 일단이 베이스(110)에 설치되고 타단이 트립레버(120)에 설치되어 트립레버(120)의 직선운동시 복귀를 위한 복귀력을 제공하는 트립레버스프링(130)을 포함하여 구성된다. 상기 트립레버(120)는 크로스바(10)를 향해 화살표 방향으로 직선운동하여 크로스바(10)를 타격하고, 이로 인해 누전차단기는 트립된다.

도 9를 참조하면, 상기 베이스(110)의 정면에는 트립레버(120)의 가이드홈(121)에 삽입되는 결합돌기(111)가 일정간격 떨어져 2개가 돌출되게 형성되어 있 다. 또한, 결합돌기(111)의 하측으로 베이스(110)의 정면에는 트립레버스프링(130)의 일단이 설치되는 공간을 형성하는 안내벽(113)이 돌출되게 형성되어 있다.

상기 베이스(110)의 측면에는 지시레버(150) 회동축(151)이 회동가능하게 삽입되도록, 일측이 터져있는 고리(112)가 형성되어 있다. 이러한 고리(112)의 터진 부분(112a)으로 회동축(151)의 회동홈(151a)이 삽입된다.

도 10을 참조하면, 상기 트립레버(120)의 정면에는 베이스(110)의 결합돌기(111)가 삽입되는 가이드홈(121)이 형성되어 있다.

상기 가이드홈(121)의 상하면에는 삽입된 결합돌기(111)가 직선운동시 가이드홈(121)에서 빠져나가지 못하게 하는 안내돌기(122)가 일정길이로 형성되어 있다.

상기 트립레버(120)의 측면에는 트립레버스프링(130)의 타단에 삽입되는 삽입돌기(123)가 형성되어 있다.

도 11을 참조하면, 상기 트립레버(120)의 후면에는 삽입된 결합돌기(111)와 베이스(110)의 상호 마찰을 줄이기 위해, 슬라이딩돌기(126)가 형성되어 있다.

도 12를 참조하면, 상기 지시레버(150)에는 베이스(110)의 고리(112)에 회동가능하게 결합되는 회동축(151)과 사용자에게 이상전류발생 여부를 알려주는 표시판(152)으로 구성된다.

상기 회동축(151)의 양측에는 고리(112)의 터진 부분(112a)으로 삽입되는 회동홈(151a)이 형성되어 있다. 상기 표시판(152)에는 정상상태임을 나타내도록 녹색이 칠해져 있는 녹색부분과 이상상태임을 알려주는 적색이 칠해져 있는 적색부분으 로 구획되어 있다.

상기 트립레버스프링(130)은 코일의 중심선을 따라 인장 또는 압축되는 압축스프링이다.

도 13은 도 7의 전자장치부의 누전동작상태를 나타낸 도면이고, 도 14는 도 7의 전자장치부의 정상상태를 나타낸 도면이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 전자장치부(100)는 이상전류 발생시 트립코일(미도시)에 전류를 인가하고, 트립코일에 인가된 전류는 마그네트(미도시)의 자력을 상쇄시킨다. 이때, 트립레버스프링(130)의 복원력에 의해 트립레버(120)가 베이스(120)의 가이드홈(121)을 따라 도면상 좌측으로 직선이동하면서, 지시레버(150)의 하측을 밀게 된다. 이로 인해, 지시레버(150)가 시계방향으로 회동하면서, 지시레버(150)의 표시판(152)의 적색부분이 누전표시창(미도시)에 나타나게 되어 사용자에게 누설전류나 지락 또는 인체감전사고가 발생하였음을 표시하게 된다.

한편, 부하측의 이상전류 원인을 제거한 후 차단기를 재사용하기 위해 핸들(3, 도 7참조)을 오프(OFF)방향으로 리셋시키면 개폐기구부(9, 도 7참조)가 트립레버(120)를 밀어 트립레버(120)가 도면상 우측으로 직선이동한다.

또한, 지시레버(150)는 지시레버스프링(140)의 탄성력에 의해 도면상 시계방향으로 회전하여 도 5의 상태로 환원한다.

이때에는 지시레버(150)의 표시판(152)의 녹색부분이 누전표시창(미도시)에 나타나게 되어 사용자에게 차단기가 정상적으로 작동하고 있음을 알려준다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기에 의하면, 지시레 버(150)의 조립방식이 리벳을 추가하는 종래의 기술과 달리 베이스(110)의 고리(112)에 회동축(151)을 삽입하는 방식으로 이루어져 있다.

또한, 트립레버(120)의 조립방식이 리벳을 추가하는 종래의 기술과 달리 베이스(110)의 가이드홈(121)을 따라 직선운동가능하게 삽입하는 방식으로 이루어져 있다.

따라서, 트립레버스프링(130)의 응력 손실 없이 트립레버(120)가 베이스(110)를 따라 직선운동하면서 개폐기구부(9, 도 7참조)를 트립함으로써, 회전운동에 의한 모멘트 상실을 줄이고 스프링의 하중관리가 용이해 진다. 또한, 트립레버(120)가 베이스(110)를 따라 직선운동하는 관계로 인해, 트립레버(120)의 회동 구조가 더 이상 사용되지 않으므로 이로 인한 취약점이 해소된다.

또한, 트립레버(120)가 직선운동하여 크로스바(10)를 타격하므로, 트립힘(Trip force)의 손실이 적다.

또한, 트립레버스프링(130)은 중심선을 따라 인장 또는 압축되는 압축스프링이므로, 트립코일의 트립력을 크게 유지할수 있어 누전시 차단기를 트립시키는 동작에 신뢰성을 강화할 수 있다.

도 1은 일반적인 누전차단기의 사시도,

도 2는 도 1의 단면 Ⅱ-Ⅱ을 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 전자장치부와 개폐기구부와 핸들을 발췌하여 나타낸 도면,

도 4는 도 3의 평면도,

도 5는 도 4의 단면 Ⅴ-Ⅴ을 나타낸 도면,

도 6은 도 5의 누전동작상태를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 누전차단기의 핸들과 개폐기구부와 전자장치부를 발췌하여 나타낸 도면,

도 8은 도 7의 전자장치부의 분해사시도,

도 9는 도 8의 베이스를 나타낸 도면,

도 10은 도 8의 트립레버를 나타낸 도면,

도 11은 도 10의 트립레버의 후면을 나타낸 도면,

도 12는 도 8의 지시레버를 나타낸 도면,

도 13은 도 7의 전자장치부의 누전동작상태를 나타낸 도면,

도 14는 도 7의 전자장치부의 정상상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 전자장치부 110: 베이스

120: 트립레버 130: 트립레버스프링

140: 지시레버스프링 150: 지시레버

151: 회동축 152: 표시판

Claims (6)

1. 직선운동하는 트립레버와 그 트립레버의 직선운동시 복귀를 위한 복귀력을 제공하는 트립레버스프링과, 상기 트립레버가 직선운동가능하게 설치되는 베이스와, 상기 베이스에 회동가능하게 설치되며, 상기 트립레버가 직선운동함에 따라 회동축을 따라 회동운동하는 지시레버 및 상기 지시레버의 회동축에 끼워져 회동시 복귀를 위한 비틀림력을 부가하는 지시레버스프링을 구비한 전자장치부; 및

   상기 전자장치부에 의해 구동되어 회로를 차단하는 크로스바를 구비한 개폐기구부를 포함하며,

   상기 트립레버는 상기 크로스바를 향해 직선운동하여 그 크로스바를 타격함으로써, 그 개폐기구부를 트립시키는 누전차단기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 트립레버스프링은,

   일단이 상기 베이스에 설치되고 타단이 상기 트립레버에 설치된 누전차단기.
4. 제3항에 있어서, 상기 베이스의 정면에는 상기 트립레버스프링의 일단이 설 치되는 공간을 형성하는 안내벽이 돌출되게 형성된 누전차단기.
5. 제3항에 있어서, 상기 트립레버의 측면에는 상기 트립레버스프링의 타단에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 누전차단기.
6. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트립레버스프링은 중심선 방향으로 인장 또는 압축되는 압축스프링인 누전차단기.

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