KR101465124B1 - 회로차단기의 고속 순시 트립 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순시 차단 기능을 더욱 강화하여 과대전류의 발생 시 고속으로 트립시킬 수 있도록 한 회로 차단기의 고속 순시 트립 장치를 개시한다. 본 발명은 트립바의 상부 일측을 가동접촉자 방향으로 연장하여서 된 연장편과, 상기 바이메탈의 전면(全面)과 대향되며 기립된 상태로 자화대와, 상기 자화대가 상기 연장편에 고정되도록 하기 위한 리벳과 돌기 및 요홈으로 구성된 체결요소를 구비하여서 된 것이다.
이에 따라, 본 발명은 과대 전류의 발생시 자력선이 발생하는 바이메탈의 전면에 대향되는 자화대가 전면(全面)에 걸쳐 효과적으로 자화되어 대단히 신속하게 전류를 차단할 수 있게 되므로 차단기에 연결된 각종의 기기나 인명을 보호하고 가동접촉자 접점 등을 보호하여 차단기의 손상을 최소화할 수 있게 되어 수명 연장에도 기여할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

회로차단기의 고속 순시 트립 장치{ High Speed Instant Trip Apparatus for Circuit Breaker }

본 발명은 주로 소형 차단기의 트립 장치에 관한 것으로 특히 단락전류 등과 같은 대전류에 의하여 발생되는 자기장을 이용하여 트립바를 직접 구동하는 회로 차단기의 고속 순시 트립 장치에 관한 것이다.

종래에도 대한민국 특허 등록 제 1012046호(발명의 명칭: 소형 차단기의 순시 트립 장치; 이하 '인용발명'이라 함)에 의하여 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 개폐기구부와(30); 상기 개폐기구부를 트립시키는 트립바와(60); 이상전류에 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 트립 장치에 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 되어 바이메탈(40)에 과전류가 흘러 형성되는 자계에 의해 자화되는 상기 자성체(50)와 함께 자화되어 자력에 의해 트립바(60)를 직접 후퇴시켜 가동접촉자 접점(22)을 차단하는 트립바(60)의 절곡편(61)일부에 자성편(62)을 끼워 고정하여서 되는 것으로 이에 따라 발열에 의한 바이메탈(40)의 변형이 이루어지기 전에 자계에 의한 강한 자력으로 신속하고 정확한 차단이 가능하여 이상 과대 전류를 효과적으로 차단하는 것이 가능하도록 하였다.

그러므로 이러한 인용발명은 과대 전류(A)가 흐르는 경우 자성체가 트립바에 조립된 트립바자성편(62)을 흡인하여 줌으로써 바이메탈(40)의 변형이 이루어지기 전에 자계(B)에 의한 강한 자력으로 신속하고 정확한 차단이 가능하여 이상 전류를 차단하는 효과가 기대되는 것이다.

반면에 이러한 인용발명에 의하면 트립바의 제한된 면적에 조립된 자성편을 자화시켜 흡인하는 것이므로 자성편의 자화력이 부족한 면이 있다.

또한, 이러한 인용발명의 트립바 절곡편에 억지 끼움하는 트립바자성편은 치수 관리가 부정확하거나 경년(經年)에 의한 변형으로 쉽게 이탈되는 문제점을 안고 있는 것이다.

대한민국 특허 등록 제 1012046호(발명의 명칭: 소형 차단기의 순시 트립 장치)

본 발명의 제1목적은 이러한 인용발명에 의한 순시 차단 기능을 더욱 강화하여 과대전류의 발생시 차단 속도를 크게 향상시켜 고속으로 회로 차단기를 트립시킬 수 있도록 함으로써 차단기에 연결된 부하는 물론 차단기 자체의 보호에도 만전을 기할 수 있도록 하여서 된 회로 차단기의 고속 순시 트립 장치를 제안한다.

본 발명의 제2목적은 인용발명에서와 같이 자화력으로 트립바를 구동하기 위한 자화대를 설치하되, 견고하고 간결한 상태로 조립할 수 있도록 하여서 된 회로 차단기의 고속 순시 트립 장치를 제안한다.

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 회로 차단기의 순시 트립장치에 있어서,

상기 트립바의 상부 내측에서 레버와 바이메탈 사이를 통해 가동접촉자 방향으로 연장된 연장편과, 상기 바이메탈의 전면(全面)과 대향되며 기립된 상태로 설치되는 자화대의 상부가 상기 연장편에 고정되고, 상기 자화대의 폭(c)이 바이메탈의 폭(a)보다 넓으며, 상기 연장편과 자화대가 접촉되는 면의 폭(b)은 바이메탈의 폭(a)보다 좁게 형성된 것이다.

아울러, 본 발명은 연장편의 전면(前面) 노출폭을 줄여 트립바의 중량을 최소화하고 자화대의 폭은 확장폭에 의하여 광폭으로 하며, 그 길이는 바이메탈과 같게 함으로써 자기 저항을 줄여 자화력을 강화할 수 있도록 하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 트립바의 일부를 가동접촉자 방향으로 단순 연장하여서 된 연장편에 자화대를 리벳 등의 체결요소로 체결하여 주는 간단한 구조에 의하여 과대 전류의 발생시 자력선이 발생하는 바이메탈의 전면에 대향되는 자화대가 전면(全面)에 걸쳐 효과적으로 자화되어 대단히 신속하게 전류를 차단할 수 있게 되므로 차단기에 연결된 각종의 기기나 인명을 보호하고 가동접촉자 접점 등을 보호하여 차단기의 손상을 최소화할 수 있게 되어 수명 연장에도 기여할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 트립바의 일부를 가동접촉자 방향으로 단순히 연장시키는 연장편에 자화대가 고정되는 구조이므로 협소한 공간에서 다른 요소들과 간섭을 일으킬 염려가 없으며 트립바의 제작이 용이하고 추가적인 제조비용이 불필요하게 되는 효과가 있다.

도1은 종래의 소형 차단기의 순시 트립 장치를 보인 사시도.
도2는 종래의 순시 트립 장치 작동을 보인 설명도.
도3은 본 발명을 적용한 회로차단기 내부의 전체적인 구성을 보인 사시도.
도4는 본 발명의 요부를 보인 것으로 자성체와 바이메탈, 자화대가 배치된 상태를 보이는 사시도.
도5는 본 발명의 요부 조립 상태를 보이는 분리사시도.
도6은 본 발명 요부의 작동 상태를 보이는 부분 사시도.
도7은 본 발명 요부의 작동 상태를 보이는 평면도.
도8은 본 발명을 구체적으로 예시한 구조 설명도.

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 발명을 적용한 회로차단기의 전체적인 구성을 도3으로 도시하였으며, 본 발명의 요부 구성을 도4,5로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 베이스(100)의 내부에 입력측 단자(200)와 부하측 단자(201)를 접속시키는 가동접촉자 접점(202)과; 상기 가동접촉자 접점(202)을 차단 또는 접속시키는 개폐기구부(300)와; 상기 개폐기구부(300)를 트립시키는 트립바(600)와; 이상전류에 의한 열로 만곡 되어 상기 트립바(600)를 후퇴시키는 바이메탈(400)과; 상기 바이메탈(400)의 일면에 인접하여 트립바(600) 방향으로 설치된 자성체(500)로 구성된 회로 차단기의 순시 트립장치에 있어서,

상기 트립바(600)의 상부 일측을 가동접촉자 방향으로 연장하여서 된 연장편(601)과, 상기 바이메탈(400)의 전면(全面)과 대향되며 기립된 상태로 설치되는 자화대(700)와,

상기 자화대(700)가 상기 트립바(600)의 상부 일측에 설치된 연장편(601)에 고정되도록 하기 위한 리벳(801)과 돌기(803) 및 요홈(802)으로 구성된 체결요소(800)를 구비하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 평상시에는 도6으로 보인 바와 같이 가동접촉자 접점(202)이 "ON"되어 있음에 따라, 입력측 단자(200)에서 가동접촉자 접점(202), 바이메탈(400)을 거쳐 부하측 단자(201)로 전류가 흐르게 되며, 이러한 과정에서 이상 과대 전류의 발생시 바이메탈(400)이 과대 전류에 의하여 열변형되면서 트립바(600)를 밀어 줌으로써 개폐기구부(300)가 작동되어 가동접촉자 접점(202)이 "OFF"됨으로 전류의 흐름이 차단되도록 하는 것이다.

반면에 이상과 같이 이상 과대 전류의 발생으로 바이메탈(400)이 열변형을 일으키는데에는 상당한 시간이 소요되며, 이 시간 이후에 전류의 흐름을 차단시키는 것은 많은 경우에 부하 회로망의 손상 및 차단기의 접점 자체의 손상이 심대하게 될 수 있다.

그러므로 본 발명에서는 도6,7로 보인 바와 같이 이상 과대 전류(A)의 발생 시 바이메탈(400)의 변형 전에 바이메탈(400)에 흐르는 전류에 의한 자계에 의하여 인접한 자성체(500)와 자화대(700)가 자계(B)에 의해 동시에 자화되어 자로를 형성하게 되고, 이에 따라 강력한 자력이 형성되면, 고정된 자성체(500)에 비하여 상대적으로 이동이 자유로운 자화대(700)가 자성체(500) 측으로 이동하게 되므로 도7로 보인 도면상 우측 화살표측으로 연장편(601)이 밀리는 힘을 받게 되어 트립바(600)가 토글(Toggle)될 수 있어서 신속하게 이상 전류(A)를 차단할 수 있는 것이다.

즉, 바이메탈(400)에 과전류가 흘러 형성되는 자계에 의해 자화되는 상기 자성체(500)와 트립바(600)에 고정된 자화대(700)가 동시에 자화되는 바,

특히, 본 발명에서는 상기 바이메탈(400)의 자계가 발생되는 전면(全面)에서 발생되는 자계에 의한 자력선이 모두 길이가 길고 폭이 넓은 자화대(700) 전체의 넓은 면적에 걸쳐 흐르게 되므로, 자성체(500)와 함께 자력선에 의한 강한 자계가 형성되어 흡인력이 매우 강하게 발생되어 신속하게 이동하면서 트립바(600) 상단을 밀어 내므로 더욱 신속하게 트립바(600)가 작동되어 고속 순시 트립이 가능하게 되는 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 본 발명에서는 트립바(600)의 작동 기민성을 유지하는 동시에 트립바(600)의 중량을 줄이기 위해 연장편(601)의 전방으로 향한 폭(b)을 바이메탈(400)의 폭(a)보다 좁게 하는 한편 자화대(700)에 확장폭(d)을 두어 표면적을 넓게 하여 자로 저항을 최소화되도록 함으로써 강력한 자계가 형성되어 동작 속도의 향상을 도모하였다.

즉, 본 발명은 자기회로에서 자속(

)는 자기저항(Magnetic Reluctance;

)에 반비례하고, 자기저항(

)=

이므로, 트립바(600)의 연장편(601)의 폭(b)이 바이메탈(400)의 전방으로 최소한 연장되도록 하여 트립바(600)의 중량은 최소화함으로써 동작 속도를 높이고,

반면에, 바이메탈(400)의 폭(a)보다 자화대(700)의 폭(c)이 더 넓게 되도록 하기 위하여 자화대(700)의 중, 하부에 확장폭(d)을 둠으로써 상기 자성체(500)의 양단폭 이상으로 되도록 하는 한편 자화대(700)의 상, 하 길이도 바이메탈(400)의 상, 하 길이로 되도록 함으로써 폭이 최대로 되고, 이와 같이 길이가 긴 자화대(700)가 설치되도록 하여 자기저항을 최소화함으로써 자속을 증가시켜 자화력을 향상시키고 작동 속도를 가일층 빠르게 할 수 있게 되었다.

또한 상기 자화대(700)는 바이메탈(400)을 감싸고 있는 자성체(500)에 근접되도록 자성체(500) 방향으로 굴곡진 것이어서 자계 형성과 동시에 자성체(500) 방향으로 신속히 이동되도록 구성됨에 따라 고속 순시 트립이 가능하게 되는 것이다.

아울러 이와 같이 자화대(700)가 자계 형성 시 트립바(600)와 함께 신속하고 고속으로 자성체(500) 방향으로만 이동되고 다른 방향으로 회동되지 않도록 하기 위하여 상기 자화대(700)는 트립바(600)의 연장편(601)에 리벳(801)으로만 고정되는 것이 아니라 연장편(601)에 돌출된 돌기(803)가 수용되는 요홈(802)이 형성되어 상기 요홈(802)에 돌기(803)가 체결될 수 있어서 리벳(801)으로 고정된 부분을 중심으로 자화대(700)가 회동되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이고, 상기 연장편(601)에 자화대(700)를 조립할 때에도 리벳(801)으로 완전히 고정되기 전에 먼저 연장편(601)의 돌기(803)와 자화대(700)의 요홈(802)이 결합되어 고정위치를 잡아줄 수 있어서 조립의 편의성을 증대시킬 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

100: 베이스 200: 입력측 단자 201: 부하측 단자
202: 가동접촉자 접점 300: 개폐기구부 301: 레버
400: 바이메탈 500: 자성체 600: 트립바
601: 연장편 700: 자화대 800: 체결요소
801: 리벳 802: 요홈 803: 돌기
a: 바이메탈의 폭 b: 연장편의 폭 c: 자화대의 폭
d: 확장폭

Claims (5)

1. 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 회로 차단기의 순시 트립 장치에 있어서,
   상기 트립바와 일체이며, 트립바의 상부 내측에서 레버와 바이메탈 사이를 통해 가동접촉자 방향으로 연장된 연장편과,
   상기 바이메탈의 전면(全面)과 대향되며 기립된 상태로 설치되는 자화대의 상부가 상기 연장편에 고정되고,
   상기 자화대의 폭(c)이 바이메탈의 폭(a)보다 넓으며, 상기 연장편과 자화대가 접촉되는 면의 폭(b)은 바이메탈의 폭(a)보다 좁게 형성됨을 특징으로 하는 회로차단기의 고속 순시 트립 장치.
   
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