KR101151215B1

KR101151215B1 - 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치

Info

Publication number: KR101151215B1
Application number: KR1020120010592A
Authority: KR
Inventors: 전주술; 홍진무
Original assignee: (주)써지프리
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2012-06-14

Abstract

본 발명은 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치를 개시한다.
본 발명은 전기회로에 과대 전류가 유입되는 경우 신속하게 이를 차단하여 전기회로 및 그 주변 설비를 보호함과 아울러 점유 공간을 최소화하여 전기회로에 쉽게 설치할 수 있는 서지보호기 열폭주 방지 단락차단장치를 제공한다.
이에 따라 본 발명은 전기회로를 과대전류로부터 신속하게 차단시켜 피해를 방지하거나 피해를 크게 줄일 수 있게 되는 것이어서, 설비의 안전하고 안정적인 운용으로 각종 피해를 방지할 수 있고 서지보호기 열폭주 현상을 근본적으로 제거할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치{Short Circuit Interception Apparatus For Preventing Thermal Runaway of Surge Protector}

본 발명은 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치에 관한 것으로, 전기회로 특히 서지보호기에 여러 요인으로 인하여 과대 전류가 유입되는 경우 이를 감지하여 신속하게 차단함으로써 서지보호기 및 전기회로 관련 설비들을 보호할 수 있도록 하여 단락 사고로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 종래의 일반적인 전기회로는 서지보호기에 직접 교류 및 직류 전원이 연결되는 경우가 많으며, 이러한 경우에 서지보호기 내에 설치된 서지억제소자인 MOV(Metal Oxide Varistor), GDT(Gas Discharge Tube), TVS 등을 포함한 후속 연결 회로에 단락 사고가 발생하는 경우 막대한 전류가 전기회로에 흐르면서 전력 회로의 소손이나 화재 발생의 원인이 되므로 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일반적으로 퓨즈나 MCCB(Molded Case Circuit Breaker)가 설치되고 있다.

이와 같이 퓨즈나 MCCB가 설치된 전기회로에 과전류가 흐를 경우 과전류에 의하여 퓨즈가 용단되도록 하거나 MCCB가 TRIP되도록 하여 전기 계통을 보호될 수 있도록 하였다.

그러나 이와 같이 전기회로에 설치되는 퓨즈는 도 1의 [용단 시간 - 전류 특성 예시도] 표에서 볼 수 있는 바와 같이 단락 사고 시 인입 전류량에 의하여 용단시간이 가변적으로 변화하며, 과대한 인입 전류가 흐르면서 전기회로 및 주변 장치를 손상시킴에도 불구하고 즉각적으로 반응하지 못 하고 용단되는데 상당한 시간이 소요되는 것이어서 보호기능이 불완전한 문제점이 있는 것이다.

그러므로 대한민국 실용신안등록 제412847호(고안의 명칭: 자동전압조정기능을 가진 절전 시스템; 이하 '인용고안'이라 함)의 예에서 보는 바와 같이, 배선용 차단기(Molded Case Circuit Breaker; MCCB)를 전기회로의 전원 공급측에 설치하여 과대 전류 유입 시 20㎳ 내지 100㎳ 이내에 차단시키도록 하는 방안을 고려할 수도 있겠으나, 배선용 차단기는 조작 레버 및 그 구동부가 포함된 것이며, 그 부피가 커서 인용고안의 구성을 나타내는 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, CONTROL 전기회로와 MCCB가 별도의 공간에 별도로 설치하여야 하는 것이므로, 전기회로 설치 공간 외에도 추가적인 설치 공간이 필수적으로 필요하게 되거나 이러한 구성들을 하나의 전기회로에 구성되도록 하기 위해서는 전기회로가 거대해 지기 때문에 설치 공간이 커지게 되는 문제점이 있는 것이다.

대한민국 실용신안등록 412847 (고안의 명칭: 자동전압조정기능을 가진 절전 시스템)

한국표준협회 표준번호 KS C 4612 KS규격 G2 한류형 전류퓨즈 일반형 G2-13 한국표준협회 표준번호 KS C IEC 61643-331

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 전기회로에 과대 전류가 유입되는 경우 신속하게 이를 차단하여 전기회로 및 그 주변 설비를 보호함과 아울러 점유 공간을 최소화하여 전기회로에 쉽게 설치할 수 있는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 전류의 유입에 의하여 자계를 발생시키는 작동코일과, 상기 작동코일의 중심에 설치되며 자계의 발생에 따라 플런저가 승강되는 자로와, 중심축에 고정되어 회동하는 회전자의 일측에 상기 플런저가 결합되고, 상기 회전자의 타측에 접점의 가동자 연장편이 결합 및 분리 가능하도록 하며, 상기 연장편이 구비된 가동자가 제1스프링에 의하여 탄력 설치되고, 가동자의 가동접점과 접하는 위치에 고정자의 고정접점을 설치하며, 전기회로에 조립하기 위한 두 개의 접속핀 사이에 상기 작동코일과 상기 고정접점, 가동접점이 직렬 접속되며, 이들을 밀폐 케이스에 수용하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 작동코일에 과대 전류가 흐르는 경우에만 플런저가 흡인, 상승하면서 회전자를 회동시키므로 이에 결합된 가동자의 연장편과 물림 상태가 해소되어 연장편의 구비된 가동자 일측에 설치된 스프링의 탄력으로 후퇴하면서 가동자가 함께 후퇴하고 이에 따라 가동자의 가동 접점과 고정자의 고정 접점이 분리되는 것이어서 전원이 차단된다.

그러므로 과대 전류가 흐르는 즉시 작동코일에 의한 자계의 발생으로 플런저가 흡인되면서 상기한 바와 같이 고정 접점과 가동 접점이 분리되므로 약 3㎳ 정도의 매우 짧은 시간에 대전류의 유입을 차단할 수 있게 된다.

이러한 결과는 서지보호기에 연결된 전기회로를 과대전류로부터 신속하게 차단시켜 피해를 방지하거나 피해를 크게 줄일 수 있게 되는 것이어서, 설비의 안전하고 안정적인 운용으로 각종 피해를 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 케이스에 아크홀이 구비되어 있어 과대전류의 차단 시 발생하는 아크로부터 안전하게 보호 할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기회로를 위하여 외부에 배선용 차단기를 설치할 필요가 없게 되므로 컴팩트화 된 설계가 가능하며, 설비비용을 절감할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 일반적인 퓨즈의 용단 시간 - 전류 특성의 일예를 보인 도표.
도2는 Control 전기회로와 MCCB(배선용차단기)가 별체로 설치된 예를 보이는 회로도 .
도3은 본 발명에 의한 전기회로 보호용 단락 차단장치의 구체적인 실시예에 의한 전체적인 구성을 나타내는 사시도.
도4는 본 발명에 의한 전기회로 보호용 단락 차단장치의 구체적인 실시예에서 정상 상태를 나타내는 측면도.
도5는 본 발명에 의한 전기회로 보호용 단락 차단장치의 구체적인 실시예에서 작동 상태를 설명하는 측면도.
도6은 본 발명에 의한 전기회로 보호용 단락 차단장치의 구체적인 실시예의 전체적인 외관을 예시하는 사시도.
도7은 본 발명에 의한 전기회로 보호용 단락 차단장치의 구체적인 실시예가 전기회로와 연결됨을 예시하는 측면도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 서지보호 열폭주 방지 단락차단장치의 구체적인 실시예에 의한 전체적인 구성을 도 3로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 케이스(100)에 수용되며,

접속될 전기회로(600)에 인접되는 상기 케이스(100) 하방에 전기회로(600)에 구성된 착탈 커넥터(102)와 접속되는 접속핀(101)이 배치되고,

상기 접속핀(101)에 연결되어 전류의 유입에 의하여 자계를 발생시키는 작동코일(200)과,

상기 작동코일(200)의 중심에 설치되며 자계의 발생에 따라 플런저(202)가 승강되는 자로(201)와,

상기 플런저(202)가 일측에 결합되고, 중심축(301)이 고정되어 회동하는 회전자(300)와,

상기 회전자(300)의 타측으로 연장된 연장편(401)이 결합 및 분리 가능하도록 한 가동자(400)와,

상기 가동자(400)의 일측에 제1스프링(402)에 의하여 탄력 설치되는 가동접점(404)과,

상기 가동자(400)의 가동접점(404)과 접하는 위치에 설치된 고정자(500)의 고정접점(501)과,

상기 전기회로(600)에 조립하기 위한 두 개의 접속핀(101) 사이에 상기 작동코일(200)과 상기 고정접점(501), 가동접점(404)이 직렬 접속되며, 이들을 모두 밀폐 케이스(100)에 수용하여서 된 것이다.

이를 각 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면, 상기 가동자(400)는 가동접점(404)과 고정접점(501)의 밀착성을 높이도록 지지하는 지지구(403)와, 상기 가동접점(404)과 지지구(403) 사이에서 가동접점(404)을 탄력 지지하는 제2스프링(406)이 구성될 수 있고, 상기 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정접점(501)과 접리 되는 습동 동작 시, 가동자(400)의 동작을 가이드하는 가이드레일(104)이 상기 케이스(100)의 내에 돌출 형성될 수 있다.

또한 상기 지지구(403)의 일방에 표시부(405)가 형성될 수 있으며, 상기 가동자(400)의 습동 동작 시 이동된 지지구(403)의 표시부(405)가 외부에 노출되도록 케이스(100)에 절개부(103)가 형성될 수 있으며, 이러한 절개부(103)는 투명창 등으로 차단 구성될 수 있다.

아울러 상기 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정접점(501)과 접리 되는 습동 동작 시, 상기 가동자(400)가 후퇴되어 이동되는 동작 구간에 텍트 스위치, 리미트 스위치 등으로 구성 가능한 작동감지수단(700)이 설치될 수 있다.

이러한 본 발명은 평상시 정상적인 크기의 전류나 서지보호기의 용량 범위내 서지전류가 흐르는 경우에는 도 4로 보인 바와 같이, 케이스(100) 일측의 접속핀(101)을 통하여 작동코일(200)과, 고정자(500)의 고정접점(501) 그리고 가동자(400)의 가동접점(404) 및 케이스(100) 타측의 접속핀(101)을 경유하여 전류가 흐르게 되고,

이러한 정상적인 크기의 전류가 흐르는 상황에서는 작동코일(200)에 흐르는 전류에 의하여 발생되는 자력은 매우 낮아 자로(201)의 플런저(202)가 작동하지 않으며, 이에 따라 회전자(300)가 회전하지 않고, 회전자(300)의 연장편(401)이 가동자(400)와 서로 맞물고 있게 되므로 고정자(500)의 고정접점(501)과 가동자(400)의 가동접점(404)이 붙어 있는 접촉 상태를 유지하게 되는 것이어서 전기회로(600)에 정상적인 전류 공급이 지속되는 것이다.

이러한 상태에서 전기회로(600)의 회로 내부 또는 전기회로(600)와 연결된 외부 회로에서 단락이 발생하여 과대전류가 흐르는 경우에는 일측 접속핀(101) 및 작동코일(200), 가동접점(404), 고정접점(501) 그리고 타측 접속핀(101)을 통하여 과대한 전류가 흐르게 된다.

본 발명은 이 때 작동코일(200)에 흐르는 전류가 과대하므로 작동코일(200)에서 강한 자계가 발생하게 되어 자로(201)의 중심에 배치된 플런저(202)가 습동 되면서 중심축(301)을 기준으로 회동하는 회전자(300)가 도 5로 나타낸 바와 같이, 시계 방향으로 회동되는 것이다.

이에 따라, 회전자(300)의 연장편(401)에 맞물려 고정되어 있던 가동자(400)의 물린 상태가 해제되고, 이에 따라, 제1스프링(402)의 탄력으로 가동자(400)가 도면상 우측으로 이동하면서 이에 함께 조립된 가동자(400)의 가동접점(404) 역시 도면상 우측으로 이동되는 것이다.

이러한 상태에서는 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정자(500)의 고정접점(501)과 분리되는 것이어서 이를 통하여 흐르던 전류의 흐름이 순간적으로 차단되는 것이고, 이에 따라 전기회로(600) 및 전기회로(600)에 연결되어 공급되던 전원이 차단되는 것이며, 이러한 상태를 도 5로 보였다.

이 때 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정자(500)의 고정접점(501)과 분리되면서 아크가 발생될 수 있어서, 본 발명에서는 케이스(100)에 아크홀(105)을 구비하여 지정된 방향의 외부로 안전하게 아크를 배출할 수 있게 되는 것이므로 과대전류의 차단 시 발생하는 아크로부터 전기회로(600) 및 전기회로(600)에 연결된 설비를 안전하게 보호 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 도 4와 도 5로 보인 바와 같이, 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정자(500)의 고정접점(501)과 접촉되는 접촉저항을 최소화하고, 접촉 상태에서의 안정도를 높이기 위하여 가동접점(404)의 후방으로 가동자(400)를 연장하여서 된 지지구(403)가 형성되고, 이러한 지지구(403)와 가동접점(404) 사이에 제2스프링(406)을 설치하여 접촉 상태에서 가동접점(404)이 고정접점(501)에 제2스프링(406)의 탄력으로 밀착되도록 할 수 있다.

아울러, 본 발명은 도 3 내지 도 5로 보인 바와 같이, 가동자(400)의 가동접점(404)이 고정접점(501)과 접리 되는 습동 동작을 실시함에 있어서, 가동자(400) 또는 지지구(403)의 일측이 가이드레일(104)에 접하여 안내되도록 함으로써 안정된 상태로 습동 될 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 도 3과 도 6으로 보인 바와 같이, 지지구(403)의 상방에 표시부(405)를 형성하고, 이러한 표시부(405)가 케이스(100) 상면의 절개부(103)를 통하여 노출되도록 함으로써 지지구(403)의 위치에 따라 평상시에는 노출되지 않고 있다가 과전류에 의해 가동자(400)가 후퇴되어 과전류에 의한 작동 완료시 지지구(403)의 표시부(405)가 절개부(103)로 노출되도록 하므로 작동 상태를 쉽게 확인할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 도 7로 보인 바와 같이, 케이싱 하방으로 돌출된 접속핀(101)이 전기회로(600)에 돌출 형성된 착탈 커넥터(102)에 결합되거나 이탈될 수 있도록 함으로써 과전류에 의하여 가동접점(404)과 고정접점(501)의 접속이 분리되어 더 이상 사용할 수 없게 된 경우 쉽게 제거하고 새로운 것으로 교체할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 도 4와 도 5로 보인 바와 같이, 가동자(400)가 습동 작동 되는 구간이나 가동자(400) 또는 지지구(403) 후방에 작동감지수단(700)으로서의 텍트 스위치, 리미트 스위치 등을 설치하여 줌으로써 과전류에 의한 차단 동작이 완료된 경우 작동감지수단(700)으로서의 텍트 스위치나 리미트 스위치의 접점 상태가 반전되고, 이러한 접점의 상태 반전이 외부의 감지 회로에 연결되어 이상의 발생을 관리자에게 통보할 수 있게 되는 것이며, 재사용을 위하여 관리자가 지지구(403)를 전진시켜 상기 가동접점(404)과 고정접점(501)을 미착시키므로 재 통전되어 재사용이 가능하게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양한 공지 요소들을 결합시켜 실시하는 것이 가능하다.

100:케이스 101:접속핀 102:착탈 커넥터
103:절개부 104:가이드레일 105:아크홀
200:작동코일 201:자로 202:플런저
300:회전자 301:중심축 400:가동자
401:연장편 402:제1스프링 403:지지구
404:가동접점 405:표시부 406:제2스프링
500:고정자 501:고정접점 600:전기회로
700:작동감지수단

Claims

케이스에 수용되며,
접속될 전기회로에 인접되는 상기 케이스의 일방에 접속핀이 배치되고, 상기 접속핀에 연결되어 전류의 유입에 의하여 자계를 발생시키는 작동코일과,
상기 작동코일의 중심에 설치되며 자계의 발생에 따라 플런저가 승강되는 자로와,
상기 플런저가 일측에 결합되고, 중심축이 고정되어 회동하는 회전자와,
상기 회전자의 타측에 연장편이 결합 및 분리 가능하도록 한 가동자와,
상기 가동자의 일측에 제1스프링에 의하여 탄력 설치되는 가동접점과,
상기 가동자의 가동접점과 접하는 위치에 설치된 고정자의 고정접점과,
전기회로에 조립하기 위한 두 개의 접속핀 사이에 상기 작동코일과 상기 고정접점, 가동접점이 직렬 접속됨을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가동자는 가동접점이 고정접점과의 밀착성을 높이도록 지지하는 지지구와, 상기 가동접점과 지지구 사이에서 가동접점을 탄력 지지하는 제2스프링이 구성됨을 특징으로 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 2 항에 있어서,
상기 지지구의 일방에 표시부가 형성되고, 상기 표시부가 지지구의 위치에 따라 상기 케이스에 형성된 절개부를 통하여 노출됨을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가동자의 가동접점이 고정접점과 접리 되는 습동 동작 시, 상기 가동자의 동작을 가이드 하도록 상기 케이스 내에 형성된 가이드레일이 형성되어 가동자의 동작이 안내되도록 함을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가동자의 가동접점이 고정접점과 접리 되는 습동 동작 시, 상기 가동자가 동작되는 구간에 작동감지수단이 설치됨을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스의 일방으로 돌출된 접속핀이 전기회로에 돌출 형성된 착탈 커넥터에 결합되거나 이탈될 수 있도록 하여서 됨을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스의 일방으로 아크소호를 위하여 별도의 배기통로를 가지게 됨을 특징으로 하는 서지보호기 열폭주 방지 단락 차단장치.