KR101012046B1 - 소형 차단기의 순시 트립장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 차단기의 순시 트립장치에 관한 것으로 특히 대전류에 의해 발생되는 자기장을 이용하여 트립바를 직접 구동하는 차단기의 트립장치를 개시한다.

본 발명은 베이스의 내부에 입력측 단자와 부하측 단자를 접속시키는 가동접촉자 접점과; 상기 가동접촉자 접점을 차단 또는 접속시키는 개폐기구부와; 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바와; 이상전류에 의한 열로 만곡 되어 상기 트립바를 후퇴시키는 바이메탈과; 상기 바이메탈의 일면에 인접하여 트립바 방향으로 설치된 자성체로 구성된 소형 차단기의 순시 트립장치에 있어서, 상기 트립바에 일체로 형성된 절곡편에 끼워지며, 상기 바이메탈을 기준으로 상기 자성체와 대칭되도록 바이메탈의 타면에 인접하게 되여 바이메탈에 과전류가 흘러 형성되는 자계에 의해 자화되는 상기 자성체와 함께 자화되어 자력에 의해 트립바를 직접 후퇴시켜 가동접촉자 접점을 차단하는 트립바자성편를 구비하여 된 것으로 이에 따라 바이메탈의 변형이 이루어지기 전에 자계에 의한 강한 자력으로 신속하고 정확한 차단이 가능하여 이상 전류를 효과적으로 차단하는 것이 가능한 유용한 효과를 얻을 수 있다.

차단기, 트립바, 자성편

Description

소형 차단기의 순시 트립장치{Instant Trip Device of Small Electrical Circuit Breaker}

본 발명은 소형 차단기의 순시 트립장치에 관한 것으로 특히 대전류에 의해 발생되는 자기장을 이용하여 트립바를 직접 구동하는 차단기의 트립장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 차단기는 정격전류에 대해 허용전류를 초과하여 과전류가 흐르게 되면 과부하를 방지하기 위하여 전류를 차단하는 기기이며, 이러한 차단기는 열팽창률이 다른 두 가지 금속을 접합시킨 바이메탈이 과전류에 의해 발생하 는 열에 의해 만곡 되어 트립바를 밀어내도록 하여 차단 작동이 되도록 구성된 트립장치을 이용한 것이 대부분이다.

그러나 이러한 트립장치는 바이메탈이 열에 의해 만곡 되기까지 어느 정도 지연시간이 필요하게 되어 신속한 차단 작동에 문제가 있어서 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술들이 제안된바 있다.

그 대표적인 예로 대한민국 등록특허공보 제487408호(발명의 명칭 : 배선용 차단기의 트립부 구조 ; 이하 '인용발명1'이라 함)가 있으며, 이는 도 1에서 보는 바와 같이 사고전류 통전 시 열적인 변형에 의해 일측으로 만곡 되는 바이메탈(6)과, 상기 바이메탈(6)의 만곡에 따라 접촉되어 선로를 개방하는 트립바(7)를 구비하여서 된 배선용 차단기에 있어서, 상기 바이메탈(6)의 만곡방향 일측에 위치되며 일단이 상기 바이메탈(6)의 고정단에 일체로 결합되어 상기 단락전류의 통전 시 상기 바이메탈(6)을 만곡방향으로 흡인함으로써 단락전류의 통전 시 상기 바이메탈(6)의 만곡속도를 가속화하는 자성체(100)를 더 구비하여서 된 것이다.

이러한 인용발명1은 단락전류의 통전 시 바이메탈(6)이 열에 의해 자체적으로 만곡 됨과 동시에 바이메탈(6) 자체에서 발생되는 자기장을 이용하여 자성체(100) 쪽으로 만곡이 신속하게 이루어지므로 차단 작동에 도움을 줄 수 있으나 인용발명1 역시 바이메탈(6)의 자체적인 열에 의한 만곡 변형됨에 의존하므로 트립바(7)를 구동시키기까지 소요되는 시간을 단축하는 데에 한계가 있다.

이러한 인용발명1의 문제점을 해결하기 위해 제안된 특허로 대한민국 등록특허공보 제848562호(발명의 명칭 : 배선용 차단기 ; 이하 '인용발명2'라 함)가 있으 며, 이는 도 2에서 보는 바와 같이 복수의 고정자(121)와; 상기 각 고정자(121)에 대해 접촉 및 이격되는 복수의 가동자(131)와; 상기 고정자(121)에 대해 상기 가동자(131)를 개폐하는 핸들(141)과, 상기 핸들(141)의 투입(on) 시 상기 핸들(141)이 투입 상태를 유지하게 하며 일 측은 전원의 각 상별로 분기된 분기단부(146)가 형성되어 있는 트립바(145)를 구비한 개폐기구부(140)와; 전원의 각 상 별 가동자(131)에 연결되고 과전류 시 만곡 변형되어 상기 트립바(145)의 분기단부(146)를 가압하여 트립(trip)시키는 복수의 바이메탈(151)과; 일 측은 각 상 별 상기 바이메탈(151)에 연결되고 타 측은 해당 상 별 부하측 연결부(114)에 연결되는 복수의 순시코일(175)과, 상기 순시코일(175)에 단락 전류 통전 시 상기 바이메탈(151)에 비해 빠른 속도로 상기 트립바(145)의 분기단부(146)를 가압하여 트립시키는 샤프트(181)를 구비한 단락전류차단부(170)를 포함하여 구성된 것이다.

이러한 인용발명2는 각 상 별로 순시코일(175)을 구비한 단락전류차단부(170)를 배치함으로써, 단락 전류 통전 시 이를 신속하게 차단할 수 있으나 이를 위해 바이메탈(151) 및 해당 상 별 부하측 연결부(114)에 연결되어 자기장을 발생시키는 복수의 순시코일(175)과, 트립바(145)의 분기단부(146)를 가압하여 트립시키는 샤프트(181)와, 이러한 샤프트(181)의 작동을 위한 고정코어(177) 및 가동코어(179) 등을 구비한 단락전류차단부(170)를 추가적으로 연결하여 구성하여야 하므로 부피가 증가되고 구성이 복잡하게 되어 조립 단계의 증가 및 단가 상승으로 인한 비용 증가로 상용화 되지 못 하는 문제점이 있다.

또한 이와 같은 인용발명2의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개실용신안공보 제20-2008-0004983호(고안의 명칭 : 회로차단기의 트립장치 ; 이하 '인용발명3' 이라 함)가 제안되었고, 이는 도 3으로 도시한 바와 같이 트립바(100)와, 이상전류 발생 시 변형되면서 트립바(100)를 밀어 회동시키는 바이메탈(200)과, 이상전류 발생 시 바이메탈(200)이 위치하는 방향으로 이동함으로써 트립바(100)의 회동력을 가중시키는 트립유도부재(300)를 포함하는 것으로 상기 트립바(100)는(인용발명3의 공개실용신안공보의 도 3 내지 도 5 참조) 회로차단기의 내부에 회동가능하게 설치되며, 일정 길이를 갖는 수직부(110)와, 수직부(110)에서 절곡되어 연장되는 연장부(120)와, 연장부(120)에서 절곡되어 트립유도부재(300)가 결합되는 결합부(130)로 구성된 것이다.

이러한 인용발명3은 차단기에 이상전류가 흐르면 바이메탈(200)은 열 변형이 발생되면서 트립바(100)를 향하는 방향으로 휘어지는데, 이때 바이메탈(200)과 바이메탈(200)의 상단에 인접한 트립유도부재(300) 사이의 자기력에 의해 트립유도부재(300)가 바이메탈(200)쪽으로 이동되고, 트립유도부재(300)가 결합되는 트립바(100)도 같은 방향으로 이동됨으로써 트립바(100)가 회동되게 되어 신속하게 차단되도록 한 것이나 바이메탈(200)을 이용하여 차단하는 일반적인 차단기의 전류 흐름은 바이메탈(200)의 하단부에 연결된 가동접촉자(20)가 고정접촉자(10)와 접합되면 회로가 연결되어 바이메탈(200)의 하단부를 통해 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)를 지나 흐르게 되는 것이므로 실제 전류 흐름이 발생하는 바이메탈(200)의 하단에서 상단으로 갈수록 자기장의 세기는 약하게 되어 자기력도 떨어지게 되므로 인용발명3에서 주장하는 바와 같이 바이메탈(200)의 상단에 근접하도록 설치된 트립유도부재(300)가 바이메탈(200)쪽으로 효과적으로 이동되지 못하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 도 3에서 보는 바와 같이, 트립바(100)의 수직부(110)에서 바이메탈(200)의 반대면까지 바이메탈(200)의 상단을 우회하여 트립유도부재(300)를 위치시켜야 하는 동시에 회동 가능하여야 하므로 이와 같은 트립유도부재(300)를 위한 추가 공간의 확보가 불가피하게 되어 소형 차단기 임에도 불구하고 추가적인 크기가 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 추가적인 크기의 확장 없이, 고속의 차단 작동이 가능하면서도 구조가 간단하며, 대전류에 의해 발생되는 자기장을 이용하여 트립바를 직접 구동하는 소형 차단기의 순시 트립장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 베이스의 내부에 입력측 단자와 부하측 단자를 접속시키는 가동접촉자 접점과; 상기 가동접촉자 접점을 차단 또는 접속시키는 개폐기구부와; 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바와; 이상전류에 의한 열로 만곡 되어 상기 트립바를 후퇴시키는 바이메탈과; 상기 바이메탈의 일면에 인접하여 트립바 방향으로 설치된 자성체로 구성된 소형 차단기의 순시 트립장치에 있어서, 상기 트립바에 일체로 형성된 절곡편에 끼워지며, 상기 바이메탈을 기준으 로 상기 자성체와 대칭되도록 바이메탈의 타면에 인접하게 되여 바이메탈에 과전류가 흘러 형성되는 자계에 의해 자화되는 상기 자성체와 함께 자화되어 자력에 의해 트립바를 직접 후퇴시켜 가동접촉자 접점을 차단하는 트립바자성편를 구비 하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 크기의 증가 및 복잡한 조립 과정 없이 트립바의 절곡편에 트립바자성편을 끼우는 것만으로 고속의 차단 동작이 가능한 것으로 바이메탈의 변형이 이루어지기 전에 자계에 의한 강한 자력으로 신속하고 정확한 차단이 가능하여 이상 전류를 효과적으로 차단하는 것이 가능한 유용한 효과가 있다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치의 전체적인 구성 및 작동을 예시하는 단면도를 도 4와 도 5로 도시하였고, 구성요소들의 유기적인 연결 관계를 나타내기 위하여 상세한 사시도를 도 6으로 도시하고, 분해 사시도를 도 7로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 베이스(10)의 내부에 입력측 단자(20)와 부하측 단자(21)를 접속시키는 가동접촉자 접점(22)과; 상기 가동접촉자 접점(22)을 차단 또는 접속시키는 개폐기구부(30)와; 상기 개폐기구부(30)를 트립(Trip)시키는 트립바(60)와; 이상전류(A)에 의한 열로 만곡 되어 상기 트립바(60)를 후퇴시키는 바이메탈(40)과; 상기 바이메탈(40)의 일면에 인접하여 트립바(60) 방향으로 설치된 자성체(50)로 구성된 소형 차단기의 순시 트립장치에 있어서, 상기 트립바(60)에 일체로 형성된 절곡편(61)에 끼워지며, 상기 바이메탈(40)을 기준으로 상기 자성체(50)와 대칭되도록 바이메탈(40)의 타면에 인접하게 되여 바이메탈(40)에 과전류(A)가 흘러 형성되는 자계(B)에 의해 자화되는 자성체(50)와 함께 자화되어 자력에 의해 트립바(60)를 직접 후퇴시켜 가동접촉자 접점(22)을 차단하는 트립바자성편(62)을 구비한 것으로 이상전류(A)의 발생 시 바이메탈(40)의 변형 전에 바이메탈(40)에 인접한 자성체(50)와 트립바자성편(62)이 자계(B)에 의해 자화되어 서로가 강력한 자력에 의해 서로를 끌어당기므로 신속하고 정확하게 이상 전류(A)를 차단할 수 있는 것이다.

이를 각 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면, 전술한 트립바(60)의 절곡편(61)은 도 6 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 전술한 바이메탈(40) 방향으로 바이메탈(40)과 개폐기구부(30) 사이의 내부 공간으로 트립바(60)의 중부에서 돌출되고, 바이메탈(40)의 타면과 나란하도록 절곡되어 형성된 것으로 도 9로 도시한 바와 같이, 절곡편(61)의 일면이 바이메탈(40) 하단의 타면과 나란한 동시에 전술한 자성체(50)와 바이메탈(40)을 기준으로 대칭을 이루는 것이 바람직하다. 이는 절곡편(61)에 전술한 트립바자성편(62)을 끼워 고정하므로 트립바자성편(62)과 자성체(50)가 같은 자계(B)에 위치하도록 하기 위함으로 이와 같이 구성함은 바이메 탈(40)이 이상전류(A)에 의하여 만곡 되어 트립바(60)의 상단을 밀므로 트립바(60)를 후퇴시켜 차단 동작이 이루어지도록 하기 전에, 도 9의 확대도에서 보는 바와 같이 바이메탈(40)의 하단 주위에 발생하는 자계(B)에 의해 트립바자성편(62)과 자성체(50)가 자화되어 자력에 의해 서로를 강하게 끌어당기므로 고정되어 있는 자성체(50) 방향으로 트립바자성편(62)이 강하게 이동되므로 트립바자성편(62)이 고정된 절곡편(61)을 통해 트립바(60)가 후퇴하게 되어 바이메탈(40)의 변형 전에 신속하고 정확하게 차단 동작이 이루어지는 것이 가능하기 때문이다.

또한 전술한 바와 같이 트립바자성편(62)이 끼워지는 트립바(60)의 절곡편(61)은 바이메탈(40)과 개폐기구부(30) 사이의 비어있는 내부 공간으로 트립바(60)의 중부에서 돌출되어 형성된 것이기 때문에 추가적인 크기의 증가 없이 트립바자성편(62)을 바이메탈(40)의 타면에 인접되도록 하는 동시에 자성체(50) 방향으로 이동할 수 있는 공간의 확보가 가능한 것이며, 이와 같이 트립바자성편(62)을 바이메탈(40)의 타면에 인접되도록 하는데 있어서 추가적인 크기의 증가 복잡한 조립 단계의 추가가 필요하지 않으므로 도 8에서 보는 바와 같이, 트립바(60)의 절곡편(61)과 트립바자성편(62)을 개폐기구부(30)의 양측에 각각 설치된 각 바이메탈(40)의 타면에 인접되도록 대칭 형성하여 전술한 바와 같은 자력에 의한 신속하고 정확한 차단 동작이 양측에서 균형적으로 작동하므로 신속성과 신뢰성을 높일 수 있도록 구성하는 것이 가능하다.

도1은 인용발명1의 구성을 나타내는 단면도.

도2는 인용발명2의 구성을 나타내는 단면도.

도3은 인용발명3의 구성을 나타내는 사시도.

도4, 5는 본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치의 전체적인 구성을 예시하는 단면도.

도6은 본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치를 예시하는 사시도.

도7은 본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치를 예시하는 분해 사시도.

도8은 본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치의 트립바를 예시하는 사시도.

도9는 본 발명에 의한 소형 차단기의 순시 트립장치의 작동을 설명하는 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10:베이스 20:입력측 단자 21:부하측 단자

22:가동접촉자 접점 30:개폐기구부 40:바이메탈

50:자성체 60:트립바 61:절곡편

62:트립바자성편 A:전류 B:자기장(자계)

Claims (3)

1. 삭제
2. 베이스의 내부에 입력측 단자와 부하측 단자를 접속시키는 가동접촉자 접점과; 상기 가동접촉자 접점을 차단 또는 접속시키는 개폐기구부와; 상기 개폐기구부를 트립(Trip)시키는 트립바와; 이상전류에 의한 열로 만곡 되어 상기 트립바를 후퇴시키는 바이메탈과; 상기 바이메탈의 일면에 인접하여 트립바 방향으로 설치된 자성체로 구성된 소형 차단기의 순시 트립장치에 있어서,

   상기 트립바에 일체로 형성된 절곡편에 끼워지며, 상기 바이메탈을 기준으로 상기 자성체와 대칭되도록 상기 바이메탈의 타면에 인접하게 되여 상기 바이메탈에 과전류가 흘러 형성되는 자계에 의해 자화되는 상기 자성체와 함께 자화되어 자력에 의해 상기 트립바를 직접 후퇴시켜 가동접촉자 접점을 차단하는 트립바자성편이 구비되고,

   상기 절곡편은 상기 바이메탈과 개폐기구부 사이의 내부 공간으로 상기 트립바의 중부에서 돌출되고, 상기 바이메탈의 타면과 나란하도록 절곡되어 형성됨을 특징으로 하는 소형 차단기의 순시 트립장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 절곡편과 트립바자성편이 상기 개폐기구부의 양측에 각각 설치된 각 바 이메탈의 타면에 인접되도록 대칭 형성됨을 특징으로 하는 소형 차단기의 순시 트립장치.

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