KR101414592B1 - 소형 배선용 차단기의 트립장치 - Google Patents

소형 배선용 차단기의 트립장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트립장치에 관한 것으로, 특히 소형 차단기의 트립장치에 관한 것이다.
본 발명의 트립장치는 고정접촉자와 가동접촉자가 상호 접촉되는 위치와 분리되는 트립위치 사이를 회동하는 핸들을 이용하여 차단동작을 수행하는 소형 차단기에 적용되는 것으로서, 핸들을 트립시켜서 전원을 차단하는 트립바; 트립바를 구동하기 위한 바이메탈; 바이메탈과 결합되어서 바이메탈의 구동을 위한 순시기구; 및 바이메탈의 상측 끝단에서 접합되며, 높은 저항값을 갖는 물질로 형성되는 히터;를 구비한다.

Description

소형 배선용 차단기의 트립장치{Trip Device of Small Molded Case Circuit Breaker}
본 발명은 배선용 차단기의 트립장치에 관한 것으로, 특히 작은 수치의 정격전류에 적용할 수 있는 주택용 소형 배선용 차단기의 트립장치에 관한 것이다.
배선용 차단기는 전기 회로에서 과부하 또는 단락으로 인한 피해를 막기 위해 수동 또는 자동 조작에 의해 전기선로의 개폐동작을 신속하게 전환시켜 선로에서 발생하는 과부하 및 단락사고로 인해 부하에 연결된 기기 및 선로의 파손을 방지하기 위한 안전장치이다.
배선용 차단기는 과전류를 감지하여 개폐기구를 동작시키기 위한 바이메탈(bimetal)을 포함한다. 바이메탈은 과전류에 의해서 한쪽 방향으로 휘어지며, 이때 개폐기구의 트립바(trip bar)와 접촉한다. 이에 따라서 개폐기구가 트립위치로 동작하여 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리됨으로써 회로에 흐르는 사고전류를 차단한다.
이러한 과정에서 사고전류가 정격전류보다 수 배 정도의 과전류라면 바이메탈은 과전류에 의하여 서서히 온도가 상승하여 휘어지고, 수 초 내지는 수 분 후에 개폐기구의 트립바를 작동시킨다.
그러나 사고전류가 정격 전류보다 수십 배 또는 수백 배 이상의 단락전류라면, 바이메탈이 허용할 수 있는 전류를 크게 벗어나므로 바이메탈은 열적 스트레스(stress)로 인하여 끊어져 버리게 되어 사고전류를 안전하게 차단하지 못한다.
또한 종래의 100A 내외 또는 그 이상의 정격전류를 갖는 배선용 차단기를 주택용 소형 차단기로 이용하기에는 무리가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낮은 정격전류를 갖는 주택용으로 사용되는 소형 배선용 차단기에 적합한 트립장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 배선용 차단기에 단락전류와 같이 차단기의 용량 이상의 전류가 흐르는 경우에도 기기의 손상 없이 사고 전류의 차단이 가능한 소형 배선용 차단기의 트립장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 소형 배선용 차단기이기 때문에 콤팩트한 구조 및 형상을 가질 수 있는 소형 배선용 차단기의 트립장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위해 본 발명은, 가동접촉자와 고정접촉자를 분리하여 전원이 차단되도록 트립작동을 하는 핸들을 포함하는 소형 배선용 차단기의 트립장치에 있어서, 상기 핸들을 트립시켜 전원을 차단하는 트립바; 과전류 인가시 상기 트립바를 구동하기 위한 바이메탈; 상기 바이메탈의 후방에 장착되어 순시 대전류 인가시 상기 트립바를 구동하기 위한 아마추어; 및 상기 바이메탈의 상측 끝단에서 접합되며, 스테인레스 재질로 형성되는 히터;를 포함하며, 상기 히터는, 상기 바이메탈의 배면 상단에 장착되어 상부에서 하부로 다수의 요곡부를 형성하되, 상기 요곡부는 상기 바이메탈의 일측에서 상기 바이메탈의 전면과 배면을 감싸면서 상부에서 하부로 연장되도록 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 배선용 차단기의 트립장치를 제공한다.
히터는 바이메탈의 배면 상단에 장착되어, 바이메탈의 상부에서 하부로 다수의 요곡부를 형성하면서 길게 연장 형성될 수 있다.
요곡부는 바이메탈의 일측에서 바이메탈의 전면과 배면을 감싸면서 상부에서 하부로 연장되도록 절곡되어 형성될 수 있다.
다른 실시 예에 의한 히터는 바이메탈의 배면 상단에 장착되어, 바이메탈의 상부에서 하부로 바이메탈을 근접하여 둘러싸는 나선부로 형성될 수 있다.
그리고 각각의 실시 예에서 히터의 하단에는 히터의 길이를 더 연장하기 위해 하나 이상의 요곡이 부하측 방향으로 더 형성되는 연장부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 차단기의 트립장치는 낮은 정격전류를 갖는 소형 차단기에서 열적 스트레스로 인하여 바이메탈이 끊어지는 현상을 개선할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 차단기의 트립장치는 종래의 차단기에서 간단한 구성을 추가함으로써 구현되기 때문에, 작은 제작비용으로 소형 차단기에 적합한 트립장치를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 의한 트립장치의 사시도 및 분해사시도.
도 3의 (a)내지 (c)는 본 발명에 의한 바이메탈 및 히터를 나타내는 도면들.
도 4는 본 발명의 트립장치를 포함하는 차단기의 실시 예를 나타내는 사시도.
도 5의 (a) 및 (b)는 다른 실시 예에 의한 바이메탈 및 히터를 나타내는 도면들.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 트립장치(100)의 사시도 및 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 의한 트립장치(100)를 포함하는 차단기를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 의한 트립장치(100)는 트립바(140), 트립바디(141), 순시기구(190) 및 바이메탈(170)을 포함한다.
트립바(140)는 바이메탈(170)이 휘어지는 것에 의해서 회동하여 트립동작을 수행하는 것으로서, 트립바디(141)의 상부에서 양측으로 연장되도록 형성된다. 이러한 트립바(140)에는 바이메탈(170)이 대면하는 위치에서, 바이메탈(170)과의 간격을 조절하기 위한 조절볼트(145)가 결합된다.
트립바디(141)는 트립바(140)와 연결되어서, 트립바(140)의 회전이동을 핸들에 전달하기 위한 구조물로서, 핀(311)이 관통하여 프레임(310)에 회전가능하도록 결합한다. 그리고, 트립바디(141)의 하측은 핀(311)을 중심으로 트립바(140)의 반대측으로 신장된다. 따라서, 트립바(140)의 회전에 의해서 트립바디(141)의 하측은 프레임(310)에 결합되는 핸들을 구동한다.
그리고 트립바디(141)는 핀(311)의 외측면에 개재된 토션스프링(146)에 의해 프레임(310) 방향으로 탄성지지된다.
순시기구(190)는 바이메탈(170)을 구동하기 위한 것으로, 아마추어(193), 고정프레임(192) 및 고정부(191)를 포함한다.
아마추어(193)는 트립바(140)를 구동하며, 순시 고전류의 유입이 없을 때에는 원래의 위치로 복원된다. 이러한 아마추어(193)는 탄성편을 포함하는 고정프레임(192)의 탄성편에 내면 일측이 접합되어서, 순시 과전류의 유입시에 회동한다. 이때, 아마추어(193)의 상부에서 일측으로 형성된 돌출단(193a)이 트립바(140) 방향으로 회동하여 트립바(140)를 구동한다.
그리고, 고정부(191)는 아마추어(193)가 결합된 고정프레임(192)을 차단기 본체에 고정시키기 위한 것이다.
바이메탈(170)은 열팽창계수가 서로 다른 두 종류의 금속판이 접합된 형태로 이루어져 과전류 발생시 트립바(140)에 결합된 조절볼트(145) 측으로 휘어져 트립바(140)를 회동시킴으로써 레버(350)의 언로킹에 의해 트립 동작을 수행하기 위한 구성으로, 바이메탈(170)에는 과전류에 의한 트립 동작 후 복원력을 향상시키기 위한 순시기구(190)와 결합 구성된다.
이러한 바이메탈(170)은 고정부(191)의 후방 하부에 일측이 고정된다. 고정부(191)와 바이메탈(170) 및 가동접촉자(180)는 각각에 형성된 관통공을 관통하는 고정스크류(미도시)에 의해 베이스(10)에 고정된다.
그리고 바이메탈(170)의 상측에서 일단이 접합되는 히터(110)가 형성된다.
도 3의 (a), (b), (c) 및 (d)는 바이메탈(170)에 합착되는 히터(110)를 나타내는 도면으로서, 각각 전면과 배면, 측면 그리고 위에서 바라본 것을 나타내는 도면들이다.
도면을 참조하면, 제1 실시 예에 의한 히터(110)는 요곡부(110a) 및 연장부(110b)를 포함한다.
히터(110)는 바이메탈(170)의 배면 상단에 장착되어, 바이메탈()의 상부에서 하부로 다수의 요곡부(110a)를 형성하면서 길게 연장 형성될 수 있다. 이러한 요곡부(110a)는 바이메탈(170)의 일측에서 바이메탈(170)의 전면과 배면을 감싸면서 상부에서 하부로 연장되도록 절곡된 형상을 갖는다. 그리고 히터(110)의 연장부(110b)는 히터(110)의 길이를 더 연장하기 위한 것으로, 요곡이 부하측 방향으로 더 형성되는 형태로 구현될 수 있다.
이러한 히터(110)는 바이메탈(170)의 전기적 저항을 높이기 위한 것으로, 저항이 큰 물질을 이용하여 형성한다. 일례로 히터(110)는 스테인레스 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이와 같이, 저항값이 큰 히터(110)는 바이메탈(170)과 연결되어서 바이메탈(170)의 저항을 높게 한다. 즉, 히터(110)는 바이메탈(170)에 높은 전류값의 과전류가 흐를 경우에도 바이메탈(170)이 쉽게 파손되지 않도록 한다. 따라서, 바이메탈(170)은 정격전류보다 수십~수백 배에 이르는 높은 과전류 또는 단락전류를 감지할 경우에도 열적 스트레스로 인해서 끊어지는 경우가 발생하지 않는다.
즉, 주택용과 같은 100A이하의 소형 차단기에 있어서 정격전류가 낮은 경우에는 전류의 절대적 크기가 크지 않은 경우에도 바이메탈(170)이 끊어지는 경우가 발생하는데, 본 발명에 의한 히터(110)가 합착되는 바이메탈(170)은 이러한 현상을 개선할 수 있다.
도 4은 본 발명에 의한 트립장치(100)를 포함하는 소형 차단기를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 소형 차단기는 베이스(10), 전원측 단자부(400), 부하측 단자부(500), 고정접촉자(112), 가동접촉자(180), 핸들(320) 및 트립장치(100)를 포함할 수 있다.
베이스(10)는 각각의 구성을 탑재하며 보호하는 것으로, 절연성의 수지계열을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 베이스(10)의 양측에는 각각 전원측 단자부(400)와 부하측 단자부(500)가 형성된다.
고정접촉자(112)는 전원측 단자부(400)와 전기적으로 접속되는 판 형태의 도전체이다. 그리고, 가동접촉자(180)는 일 단이 와이어(미도시)를 통해서 바이메탈(170)과 전기적으로 접속되며, 타 단은 고정접촉자(112)와 개폐동작이 가능하도록 형성된다. 그리고, 트립동작에 의해서 가동접촉자(180)는 고정접촉자(112)와 접촉하거나 이격됨으로써 개폐동작을 수행한다.
트립작동부(300)는 과전류 또는 단락전류가 인가되는 경우에 가동접촉자(380)의 가동접점과 고정접촉자(112)의 고정접점을 개폐시킴으로써 과전류 또는 단락전류 등에 의한 사고를 단속하는 기능을 수행한다.
이를 위해서, 트립작동부(300)는 핸들(320), 트립바(140), 레버(350), 바이메탈(170), 가동접촉자(180) 및 순시기구(190) 등이 결합되어 구성된다.
핸들(320)은 프레임(310)에 회동가능하도록 결합된다. 그리고, 트립바(140)의 동작에 의해서 핸들(320)은 회동한다. 이처럼 핸들(320)의 회동에 의해서 가동접촉자(180)와 고정접촉자(112) 간의 개폐 동작이 수행된다. 이러한 핸들(320)의 동작과 이로 인한 가동접촉자(180) 및 고정접촉자(112) 간의 개폐 동작은 잘 알려진 구성이며, 공지된 어떠한 것을 이용하여도 무방하기에 자세한 설명은 생략한다.
상술함 바와 같이, 본 발명에 의한 트립장치(100)는 바이메탈(170)의 일측에 저항이 높은 물질을 합착함으로써 바이메탈(170)의 열적 스트레스에 대한 내구성을 강화시킬 수 있다. 따라서 바이메탈(170)이 정격전압에 대비한 높은 과전류를 감지할 경우에도 열적 스트레스로 인해서 끊어지는 현상을 방지할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 트립장치(100)에서 바이메탈(170)의 저항을 높이기 위한 히터(700)는 다음의 도 5의 (a) 및 (b)와 같은 형태로 구현될 수도 있다.
즉, 다른 실시 예에 의한 히터(100')는 판 형태를 갖는 바이메탈(170)의 상측 끝단에서 접합된다. 그리고, 히터(100')는 바이메탈(170)과 이격된 상태에서 바이메탈(170)의 양면을 감싸면서 형성되는 나선부(100a') 및 연장부(100b')를 포함한다.
이와 같이 다른 실시 예에 의한 히터(100)는 나선부(100a')가 바이메탈(170)의 둘레를 둘러싸도록 형성함에 따라서 전체적인 길이를 길게 할 수 있다. 따라서, 제2 실시 예에 의한 히터(100)는 바이메탈(170)의 저항을 더욱 크게 할 수 있다.
위에서 몇몇의 실시 예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
100 : 트립장치 110 : 히터
140 : 트립바 170 : 바이메탈
310 : 프레임 320 : 핸들
400 : 전원측 단자부 500 : 부하측 단자부

Claims (5)

  1. 가동접촉자와 고정접촉자를 분리하여 전원이 차단되도록 트립작동을 하는 핸들을 포함하는 소형 배선용 차단기의 트립장치에 있어서,
    상기 핸들을 트립시켜 전원을 차단하는 트립바;
    과전류 인가시 상기 트립바를 구동하기 위한 바이메탈;
    상기 바이메탈의 후방에 장착되어 순시 대전류 인가시 상기 트립바를 구동하기 위한 아마추어; 및
    상기 바이메탈의 상측 끝단에서 접합되며, 스테인레스 재질로 형성되는 히터;를 포함하며,

    상기 히터는,
    상기 바이메탈의 배면 상단에 장착되어 상부에서 하부로 다수의 요곡부를 형성하되,
    상기 요곡부는 상기 바이메탈의 일측에서 상기 바이메탈의 전면과 배면을 감싸면서 상부에서 하부로 연장되도록 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 배선용 차단기의 트립장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터의 하단에는 히터의 길이를 더 연장하기 위해 하나 이상의 요곡이 부하측 방향으로 더 형성되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 배선용 차단기의 트립장치.
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