KR102159006B1

KR102159006B1 - 공용 순시 트립 장치가 구비된 차단기

Info

Publication number: KR102159006B1
Application number: KR1020200024879A
Authority: KR
Inventors: 안평기; 김중섭
Original assignee: 상도전기통신 주식회사
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-09-23

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 사고 전류를 차단하는 차단기에 있어서, 상기 사고 전류가 흐르면 자기 흡인력을 발생시키는, 마그넷부; 부하; 제1 및 제2 극; 상기 제1 극의 가동 접촉자 및 상기 제2 극의 가동 접촉자; 상기 제1 극의 가동 접촉자와 상기 부하 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제1 전선부; 및 상기 부하와 상기 제2 극의 가동 접촉자 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제2 전선부; 를 포함하되, 상기 제1 및 제2 전선부는 상기 마그넷부 내부를 나란하게 이웃하여 관통하되, 상기 마그넷부와는 전기적으로 절연되며, 상기 마그넷부 내부에서 상기 제1 및 제2 전선부에 흐르는 전류의 방향은 동일하게 형성될 수 있다.

Description

공용 순시 트립 장치가 구비된 차단기{A BREAKER INCLUDING A COMMON INSTANTANEOUS TRIP APPARATUS}

본 명세서에서는, 종래의 차단기와는 달리 고정 마그넷과 내부 전선이 전기적으로 절연된 구조의 2극 차단기를 제안한다. 또한, 각 극별로 고정 마그넷을 사용함에 따라 2개의 고정 마그넷을 사용하던 종래의 2극 차단기와는 달리, 내부 배선 방향을 조정하여 공통된 하나의 고정 마그넷을 사용하도록 함으로써 부품을 절감하되 각 극 순시 트립 동작이 가능한 2극 차단기를 제안한다. 또한, 고정 마그넷에 추가적인 보조 코일을 권선함으로써 다양한 보조 기능(기설정된 환경(예를 들어, 과전류, 누전, 아크, 온도, 압력 등) 센싱 시 트립 동작을 수행하는 트립코일 로서의 기능)에 따른 트립 동작, 트립을 수행할 수 있는 2극 차단기를 제안한다.

전기를 사용하는 전기 배선 회로에서 발생되는 대표적인 사고로는 누전, 감전 사고와 과부하, 단락 사고로 나눌 수 있다.

첫 번째로 차단기는 전기 배선회로에서 고장 전류(예를 들어, 과부하, 단락) 발생 시, 이를 자동으로 감지하여 신속하게 전로를 차단함으로써 전기 배선 회로에서 발생하는 사고 및 2차 파급 사고를 방지하기 위해 고안된 안전 장치이다. 퓨즈와는 동일한 기능을 가지지만 퓨즈의 경우 1회 자동 차단 이후 교체를 하는 불편이 있지만, 차단기의 경우 자체 고장이나 소손이 아닌 경우 계속 반복적으로 사용 가능하다는 장점이 있다. 이러한 차단기를 특별히 배선차단기라고 한다.

두 번째로 누전 차단기는 전기 배선 회로에서 누전 고장(예를 들어, 누전, 지락, 감전) 발생 시, 이를 자동으로 감지하여 신속하게 전로를 차단하여 누전으로 인한 사고를 방지하기 위해 고안된 안전 장치이다. 일반적으로 차단기는 기구를 이용한 전기(電氣), 자기(磁氣)적 동작을 기반으로 기계적으로 동작 되는 것이 대부분이고, 누전 차단기의 누전 감지 기능은 수 mA의 전류를 감지하여 동작시키기 위해 전자(電子) 회로를 기반으로 기계적으로 동작되는 것이 대부분이다. 즉, 차단기의 경우 사용 전압 이하에서는 어떤 전압으로도 사용 가능하며, 특히 전압의 크기보다 전류의 크기에 동작 여부가 결정되지만, 누전 차단기의 경우 반드시 일정 전압(예를 들어, AC 220V - 전자 회로를 구동시키기 위해 정격 사용 전압이 반드시 필요-전압 의존형 누전차단기인 경우)이 유지된 상태에서 기준이 되는 누전 전류가 검출되면 설정해둔 값 이상일 때 자동 차단 동작한다.

국내 누전 차단기는 누전 보호 기능과 차단기의 주기능인 과부하(과전류), 단락 보호 기능을 겸한 겸용 누전 차단기만 사용하도록 규정되어 있어서, 누전 차단기라고 하면 반드시 배선 겸용 누전 차단기를 말하며, 전술한 누전 검출을 위한 전자 회로를 반드시 포함하게 된다.

이와 같은 차단기는 전기 배선 회로 내에서 정격 전류(통상 차단기 케이스나 개폐 기구부에 표시됨)가 흐를 경우에는 개폐 기구부는 ON 위치에 있고, 반면 회로 내에 과전류 등이 흐르면 트립 장치가 작동하여 개폐 기구부를 OFF 위치로 트립시켜 회로를 차단한다.

여기서 트립이란, 차단기 내에 비정상 전류가 발생하였을 때 차단기가 이를 감지하여 자동으로 전원을 차단하는 동작을 의미한다. 트립 동작으로는, 통상적으로 차단기를 트립시키는 방식에 따라 바이메탈의 만곡 특성을 이용한 열동식(熱動式)과 열동식 기능에 추가하여 고정 및 가동 철심을 이용하는 열동 전자식(熱動電磁式), 실리콘 오일의 점도를 이용하는 완전전자식(完全電磁式), 변류기나 전류 검출용 센서로 검출 후 전자 회로를 이용하는 전자식(電子式) 등이 알려져 있다.

이 중 열동 전자식 차단기에 대해서 설명하면, 일반적으로, 개폐기구, 고정 접촉자, 고정 접촉자에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동 접촉자, 개폐 기구에 연결되어 개폐 기구를 트립시킬 수 있는 트립 바, 가동 접촉자에 결합되어 회로에 과전류가 흐를 경우 만곡되어 트립 바를 움직이게 하는 바이메탈, 바이메탈이나 차단기내부의 전로에 흐르는 전류에 의해 발생된 전자기력을 모아 자화되는 고정 마그넷을 포함하여 구성된다.

이와 같은 순시 트립 장치를 구비하는 차단기는 회로 내에 과전류가 흐를 경우 고정 마그넷의 자속 밀도를 증대시켜 자석으로서의 역할을 하게 되며, 주변의 금속을 끌어당기게 된다. 그리고 바이메탈의 만곡에 의한 트립 바를 미는 힘과 순시 트립 장치에 의한 트립 바를 미는 힘을 통해 트립 바에 구속되어 있던 레버를 해제하게 되고, 가동 접촉자는 고정 접촉자로부터 분리되며 개폐기구가 OFF 위치에 가게 됨으로써 열동식 차단기에 비해 차단 속도가 훨씬 빠르고 확실하게 차단하게 된다.

다시 말해, 개폐 기구가 OFF 위치일 때에는 고정 접촉자와 가동 접촉자가 접촉되지 않은 상태로서 부하 측을 통해 전기를 사용할 수 없는 반면, 개폐기구가 ON 위치일 때에는 고정 접촉자와 가동 접촉자가 접촉하여 전류가 전원 측에서 부하 측으로 흐르게 된다. 흐르는 전류에 대응하여 만곡되는 바이메탈은 차단기의 정격전류 이하에서는 만곡되는 정도가 작은 상태로 트립바를 밀어서 ON 상태의 개폐 기구를 트립시킬 수 없다. 왜냐하면 개폐기구가 ON 위치에 있을 때, 트립바에 레버가 구속되어 트립바를 부하측 방향으로 밀어 구속을 해제하지 못하기 때문에 개폐 기구 ON 상태를 지속하게 된다.

도 1은 개별극 순시 트립 장치가 구비된 종래의 차단기를 예시한 도면이다.

차단기, 스위치, 개폐기 등은 하나의 케이스에 수납된 전로의 수에 따라 1극(1P , 1Pole), 2극(2P, 2Pole), 3극(3P, 3Pole), 4극(4P, 4Pole)….으로 구분되어 사용된다.

차단기의 경우, 예를 들어, 하나의 케이스에 하나의 전로만 있으면 1극 차단기, 하나의 케이스에 2개의 전로가 수납되어 있으면 2극 차단기 ... 와 같이 구분될 수 있다.

스위치의 경우는 1극 스위치가 보통 사용되지만, 국내에서 차단기의 경우 1극 차단기는 사용할 수 없는 상태이며, 기본적으로 2극 차단기를 사용해야 하고, 2극 차단기의 경우 반드시 과전류를 검출하는 과전류 소자(예를 들어, 바이메탈)가 각 전로에 1개씩 총 2개를 사용하도록 규정되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 차단기(100)는 고정 마그넷 및/또는 가동 마그넷(110, 170-1, 120, 170-2)의 일부가 차단기 내부의 전로(150->130->110->170-1->190으로 이어져 연결된 1개의 전로 및 160->140->120->170-2->180으로 이어져 연결된 1개 전로)와 연결된 구조를 갖는다.

경우에 따라서, 순간적인 고장 전류가 흐르면 고정 마그넷 및/또는 가동 마그넷(110, 170-1, 120, 170-2) 상호간 또는 인접한 바이메탈(192, 182)간 아크나, 전류 흐름에 의한 용접으로 고착되는 현상인 융착이 발생되어 순시 트립 기능 및 차단기로서의 기능이 상실되는 경우가 발생한다.

또한, 종래의 차단기(100)는 각 극 개별적으로 순시 트립 동작이 수행될 수 있도록, 2개의 순시 트립 장치(110, 120)를 구비한다. 즉, 종래의 차단기(100)는 좌측극에 대한 순시 트립 동작을 위한 좌측극 순시 트립 장치(110) 및 우측극에 대한 순시 트립 동작을 위한 우측극 순시 트립 장치(120)를 포함한다.

본 도면의 case 1 내지 3은 순시 트립 장치(110, 120)의 순시 동작 시 전류의 흐름(즉, 순시 트립 동작)을 예시한다. case 1은 좌측극에만 전류를 흘리는 경우 좌측극 순시 트립 장치(110)의 순시 트립 동작을, case 2은 우측극에만 전류를 흘리는 경우 우측극 순시 트립 장치(120)의 순시 트립 동작을, case 3은 좌측극 및 우측극 모두에 전류를 흘리는 경우 좌측극 및 우측극 순시 트립 장치(110, 120)의 순시 트립 동작을 각각 예시한다. 특히, Case 3의 순시 동작이 종래의 차단기(100)의 실제 순시 트립 동작에 해당한다(즉, 2개의 순시 트립 장치들(110, 120)을 모두 이용하여 순시 트립 동작 수행).

이러한 순시 트립 장치(110, 120)는 권수가 늘어날수록 자력이 강해지고 그에 따른 순시 트립 효과(또는 사고 전류 차단 효과) 역시 함께 증가할 수 있는데, 종래의 배선 장치의 경우 앞서 상술한 바와 같이 고정 마그넷(170-1)과 가동 접촉자(130, 140)가 접속되어 있는 관계로 권수를 늘리는 데에 한계가 존재한다. 그 결과 종래 차단기(100)의 경우 통전 전류가 낮은 조건에서 순시 트립 효과(또는 사고 전류 차단 효과)를 개선하는 데 구조/설계상 한계가 존재한다.

앞서 상술한 바와 같이 종래의 차단기는 고정 마그넷과 가동 접촉자가 일부 접속/접촉되어 있어 절연 상태에 따라 내부에서 자체 융착이 유발될 수 있으며, 순시 트립 효과(또는 사고 전류 차단 효과)를 개선하는 데 한계가 존재한다. 또한, 종래의 차단기는 극별로 순시 트립 동작이 수행되기 때문에 복수개의 순시 트립 장치가 필요하여 제조 비용 및 구조 복잡도가 증가한다는 문제점이 존재한다.

이에, 본 발명은 상술한 종래의 차단기의 문제점들을 모두 해결하기 위한 효율적인 차단기의 구조를 새롭게 제안하고자 함이 목적이다.

또한, 상기 마그넷부는, 상기 차단기 내에서 위치가 고정되는, 고정 마그넷; 및 상기 고정 마그넷의 일측에 위치하며 상기 고정 마그넷의 자속 밀도에 따라 상기 고정 마그넷과 접촉되는, 가동 마그넷; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 사고 전류가 상기 마그넷부 내부에 흐르는 경우, 상기 고정 마그넷의 상기 자속 밀도가 증가하여 상기 가동 마그넷이 상기 고정 마그넷과 접촉됨에 따라 가동 마그넷의 동작에 영향을 받는 트립바의 구속을 해제하여 차단기가 ON에서 OFF 상태로 전환되어 상기 사고 전류가 차단될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 전선부의 외부는 절연 재료로 커버되어 상기 마그넷부와 전기적으로 절연될 수 있다.

또한, 상기 마그넷부는 상기 제1 및 제2 극의 가동 접촉자와 상기 부하 사이에 위치하며, 상기 제1 전선부는 상기 제1 극의 가동 접촉자로부터 상기 마그넷부의 입구 및 출구를 순서대로 통과하여 상기 제1 극의 부하 단자로 연장되며, 상기 제2 전선부는 상기 제2 극의 부하 단자로부터 상기 마그넷부의 입구 및 출구를 순서대로 통과하여 상기 제2 극의 가동 접촉자로 연장될 수 있다.

또한, 상기 제2 전선부의 길이는 상기 제1 전선부보다 길 수 있다.

또한, 상기 차단기는, 주위 환경을 센싱하는 센서부; 및 상기 센서부의 기설정된 센싱 동작에 대응하여 전류가 흐름으로써 트립 동작을 수행하는, 트립 코일; 을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부는, 과전류 감지센서, 누전 감지 센서, 아크 감지 센서, 온도 감지 센서 및/또는 압력 감지 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정 마그넷 및/또는 가동 마그넷이 전선과 분리/절연되어 내부 자체 쇼트를 일으킬 위험성이 없으며, 권수 확장의 자유도가 높아져 차단기의 순시 트립 능력(또는 사고 전류 차단 능력)을 자유롭게 향상/조절할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 순시 트립 장치만을 사용하므로, 제조 비용 및 구조/설계 복잡도가 줄어든다는 효과를 갖는다.

도 1은 개별극 순시 트립 장치가 구비된 종래의 차단기를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 내부 구조도를 예시한 도면이다.
도 3은 도 2의 상측에서 내려다 본 공용 순시 트립 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2의 차단기를 A 방향에서 바라 본 공용 순시 트립 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 내부 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 측면 사시도이다.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 내부 구조도를 예시한 도면, 도 3은 도 2의 상측에서 내려다 본 공용 순시 트립 장치의 평면도, 도 4는 도 2의 차단기를 A 방향에서 바라 본 공용 순시 트립 장치의 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(200)는 두 선들(220, 230)이 모두 하나의 마그넷부(240)를 공통적으로 통과하는 ‘공용 순시 트립 장치(210)’ 구조를 개시한다. 종래의 차단기는, 앞서 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 두 선들(130, 140)이 각각 서로 다른 마그넷부(170-1, 170-2)를 개별적으로 통과하는 ‘개별극 순시 트립 장치(110, 120)’ 구조를 갖는다. 이러한 공용 순시 트립 장치(210) 구조에 대해 이하에서 보다 상세히 후술한다.

본 발명의 차단기(200)는 사고 전류가 흐르면 자기 흡인력을 발생시키는 마그넷부(240), 제1 극(또는 좌측극), 제1 극의 가동 접촉자(제1 극 또는 좌측극)(260), 제1 극에서 제1 극의 가동 접촉자(260)를 통해 흘러나온 전류를 수용하는 제2 극, 제2 극의 가동 접촉자(250), 제1 극(또는 제1 가동 접촉자(260))와 부하 (단자) 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제1 전선부(또는 전선/전로)(220) 및 부하 단자와 제2 극(또는 제2 극 가동 접촉자(250)) 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제2 전선부(또는 전선/전로)(230)를 포함할 수 있다.

마그넷부(240)는 사고 전류가 흐르면 자기 흡인력을 발생시키는 기능을 수행하는 유닛으로서 고정 마그넷과 가동 마그넷을 통칭(또는 포함)하는 개념이며, 가동 접촉자(260, 250)와 부하 (단자) 사이에 위치할 수 있다. 도 2에는 고정 마그넷만이 도시되어 있고 가동 마그넷은 생략되었으며, 가동 마그넷은 도 5 및 6에 도시되어 있다. 고정 마그넷은 차단기(200) 내에서 위치가 고정되며 사고 전류 발생 시 자속 밀도가 증가할 수 있다. 가동 마그넷은 차단기(200) 내에서 고정 마그넷을 기준으로 고정 마그넷의 자속 밀도에 따라 위치가 가변할 수 있다. 보다 상세하게는, 가동 마그넷은 가동 마그넷을 일정한 위치에 고정시키기 위한 탄성 재료(예를 들어, 스프링류)와 지지대를 이용하여 고정되고, 고정 마그넷과는 일정한 간격을 유지하게 된다. 이때 자속 흡인력으로 인해 고정 마그넷의 자속 밀도가 증가하는 경우 고정 마그넷에 접촉되며, 자속 밀도가 감소하는 경우 고정 마그넷과 분리되어 원위치로 복귀한다. 사고 전류가 흐르는 기간 동안 이러한 가동 마그넷의 이동/복귀 동작이 반복되며, 트립바로 구속된 조작 기구 동작 부분이 가동 마그넷의 타격으로 인해 해제되면 최종적으로 가동 접촉자와 고정 접촉자는 접촉 상태로 되며, 이후 복귀 스프링으로 인해 가동 접촉자는 초기 위치로 복귀한다. 차단기 조작 기구 동작부 해제로 인해 차단기는 접촉 상태가 ON에서 OFF로 전환되며, 부하로 흐르는 전류가 차단되므로, 사고 전류 역시 차단되게 된다.

가동 마그넷은 가동 마그넷을 지지하는 탄성 재료(예를 들어, 코일 스프링, 판 스프링(도 6의 복귀판 스프링 참조) 또는 플라스틱을 이용한 탄성 장치 등)와 연결되어 고정 마그넷으로부터 일정한 거리에 위치하게 되며, 가동 마그넷이 자화되어 이동한 후 비자화되어 복귀되더라도 일정 거리만을 왕복하도록 스토퍼를 두어 연속되는 동작의 신뢰도가 높게 제작된다.

제1 및 제2 전선부(220, 230)는 공통된 하나의 마그넷부(240) 내부를 동일한 방향으로 나란하게 이웃하여 관통하도록 설치될 수 있다. 구체적으로, 도 3(a) 및 4(a)를 참조하면, 제1 전선부(220)는 제1 극 가동 접촉자(260)로부터 마그넷부(240)의 입구 및 출구를 순차적으로 통과하여 제1 극(또는 좌측극)의 부하 단자로 연장(또는 연결)될 수 있다. 제2 전선부(230)의 경우 제2 극(또는 우측극)의 부하 단자로부터 마그넷부(240)의 입구 방향으로 연장될 수 있으며, 제1 전선부(220)와 동일하게 마그넷부(240)의 입구 및 출구를 순차적으로 통과하여 제2 극 가동 접촉자(250)으로 연장(또는 연결)될 수 있다. 즉, 제2 전선부(230)는 마그넷부(240) 외부에서 마그넷부(240)의 입구 방향으로 한 번 우회한 후 마그넷부(240)에 삽입되므로, 제2 전선부(230)의 길이는 제1 전선부(220)보다 길 수 있다.

이렇듯 제1 및 제2 전선부(220, 230)가 ‘동일한 방향’으로 마그넷부(240)를 관통하도록 설치되는 이유는, 종래의 배선 장치에 포함되었던 2개의 순시 트립 장치를 하나의 순시 트립 장치(210)로 줄임과 동시에, 마그넷부(240)의 권수를 증가시키기 위함이다.

보다 상세하게는, 도 3(b)를 참조하면, 종래의 차단기의 경우 순시 트립 동작을 위해, 2개의 개별극 순시 트립 장치가 필요했으며, 이는 제조 비용 및 차단기의 구조/설계 복잡도를 증가시키는 원인이 된다(도 1 설명 참조). 또한, 도 4(b)를 참조하면, 종래의 차단기는 2개의 마그넷부에 각각 하나의 전선만이 통과되므로, 권선 1회의 효과만이 발휘되어 작은 통전 전류도 사고 전류로 판단하여 순시 트립 동작을 해야 하는 사이즈가 작은 저전류 차단기(예를 들어, 10A 이하)의 경우 순시 트립 동작 구현에 어려움이 있었다.

이에 반해, 도 3(a) 및 4(a)를 참조하면, 본 발명은, 종래의 순시 트립 장치와 다르게, 상기 2개의 전선부(220, 230)가 하나의 공통된 마그넷부(240)를 ‘동일한 방향으로’ 관통되도록 구비함으로써 마그넷부(240)의 권수를 증가시켜 차단기(200)의 사고 전류 차단 성능을 향상시킨다. 여기서 ‘동일한 방향’은, 마그넷부(240) 내부에서 제1 및 제2 전선부(220, 230)를 통해 흐르는 ‘전류의 방향’이 동일함을 의미한다. 마그넷부(240) 내부에서 동일한 방향으로 흐르는 전류는 마그넷부(240)의 자속 밀도를 향상시키며, 그에 따라 작은 통전 전류에 대한 순시 트립 동작을 요구하는 저전류 차단기의 순시 동작 구현이 쉬워진다.

따라서, 차단기(200) 제조 업자는 제2 전선부(230)의 길이를 길게 설정하여 고정 마그넷부를 관통하는 횟수를 증가(예를 들어, 고정 마그넷부의 한쪽 기둥을 중심으로 제2 전선부(230)를 복수회 감아줌)시킴으로써 차단기(200)의 사고 전류 차단 성능(또는 순시 트립 기능)을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 및 제2 전선부(220, 230)는 마그넷부(240)와 전기적으로 완전히 절연될 수 있도록 외부가 절연 물질/재료로 (완전히) 커버될 수 있다. 앞서 도 1에서 상술한 바와 같이, 종래의 차단기에서 제1 및 제2 전선부(220, 230)는 마그넷부(240)와 일부 접촉/접속되어 있어 융착이 발생할 위험이 존재하였다. 그러나, 본 발명의 차단기(200)의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 전선부(220, 230)의 외부가 절연 물질/재료로 완전히 피복되어 있기 때문에 마그넷부(240)와 완전히 전기적/물리적으로 분리되어 융착이 발생할 위험이 없다. 나아가, 융착의 위험이 있기 때문에 종래의 차단기에서는 마그넷부의 권수를 늘리는 데 한계가 있으나, 본 발명의 경우 융착의 위험이 없기 때문에 마그넷부의 권수를 제약 없이 늘릴 수 있다.

나아가, 차단기의 경우 정격 전류의 배수에 따라 차단기의 타입이 아래와 같이 구분되는데, 본 발명의 차단기(200)의 경우 권수 제약이 없으므로 타입에 따른 차단기를 자유롭게 제조할 수 있다는 효과를 갖는다.

- 정격 전류(In)의 3~5배의 전류가 0.1초 내 차단될 경우: B형 차단기

- 정격 전류의 6~10배의 전류가 0.1초 내 차단될 경우: C형 차단기

- 정격 전류의 11~20배의 전류가 0.1초 내 차단될 경우 D형 차단기

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 내부 구조도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 측면 사시도이다. 특히, 도 5의 좌측 도면은 차단기를 좌측 방향에서 바라본 구조도이며, 우측 도면은 차단기를 정면 방향에서 바라본 구조도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 앞서 상술한 공용 순시 트립 장치를 포함한 차단기의 좌측 및 우측 전로(즉, 제1 및 제2 극의 전로)는 다음과 같이 형성될 수 있다:

- 좌측 전로: 전원 단자(좌측극/제1 극)-가동 접촉자(좌측극/제1 극)(260)-제1 전선부(좌측극/제1 극)-바이메탈(좌측극/제1 극)-제1 전선부(좌측극/제1 극)(220)-부하 단자(좌측극/제1 극)

- 우측 전로: 전원 단자(우측극/제2 극)-가동 접촉자(우측극/제2 극)(250)-연결 전선1(우측극/제2 극)-바이메탈(우측극/제2 극)-제2 전선부(우측극/제2 극)(230)-부하 단자(우측극/제2 극)

제1 및 제2 전선부(220, 230)는 하나의 공통된 마그넷부를 통과하며, 특히, 제2 전선부(230)는 마그넷부 외부에서 한 번 우회한 후 마그넷부에 삽입되므로 마그넷부 내부에서 제1 및 제2 전선부(220, 230)를 통해 흐르는 전류의 방향은 동일함은 앞서 상술한 바와 같다.

나아가, 본 발명의 차단기는 특정 센서의 주변 환경 센싱 동작에 대응하여 트립 동작을 수행하기 위한 액추에이터인 트립 코일을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 트립 코일은 마그넷부와 결합되어 구비되며, 센서의 센싱 동작에 대응하여 전류가 흐름으로써 트립 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 6에 도시한 바와 같이, 고정 마그넷에 누전 트립 코일(500)이 설치될 수 있으며, 누전 센서가 누전을 센싱하면, 이에 대응하여 누전 트립 코일에 전류를 흘려 트립 동작을 수행할 수 있다. 또는, 고정 마그넷에 과열 트립 코일이 설치될 수 있으며, 온도 센서가 기설정된 온도보다 높은 온도를 센싱하면, 이에 대응하여 과열 트립 코일에 전류를 흘려 트립 동작을 수행될 수 있다.

즉, 차단기 제조 업자는 차단하고자 하는 위험 환경을 센싱하는 센서(예를 들어, 온도/압력/누전/과전류/아크 감지 센서 등)를 차단기에 설치하고, 센싱 동작에 대응하여 트립 동작을 수행하는 트립 코일을 마그넷부에 설치함으로써 자신이 원하는 환경에서 전류가 차단되는 차단기를 직접 제조/설계할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

200: 차단기
210: 공용 순시 트립 장치
220: 제1 전선부
230: 제2 전선부
240: 마그넷부
250: 제2 극 가동 접촉자
260: 제1 극 가동 접촉자

Claims

사고 전류를 차단하는 차단기에 있어서,
상기 사고 전류가 흐르면 자기 흡인력을 발생시키는, 마그넷부;
부하;
제1 및 제2 극;
상기 제1 극의 가동 접촉자 및 상기 제2 극의 가동 접촉자;
상기 제1 극의 가동 접촉자와 상기 부하 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제1 전선부; 및
상기 부하와 상기 제2 극의 가동 접촉자 사이에 연결되어 전류가 흐르는 전로를 형성하는 제2 전선부; 를 포함하되,
상기 제1 및 제2 전선부는 상기 마그넷부 내부를 나란하게 이웃하여 관통하되, 상기 마그넷부와는 전기적으로 절연되며,
상기 마그넷부는 상기 제1 및 제2 극의 가동 접촉자와 상기 부하 사이에 위치하며,
상기 제1 전선부는 상기 제1 극의 가동 접촉자로부터 상기 마그넷부의 입구 및 출구를 순서대로 통과하여 상기 제1 극의 부하 단자로 연장되며, 상기 제2 전선부는 상기 제2 극의 부하 단자로부터 상기 마그넷부의 입구 및 출구를 순서대로 통과하여 상기 제2 극의 가동 접촉자로 연장되어, 상기 마그넷부 내부에서 상기 제1 및 제2 전선부에 흐르는 전류의 방향은 동일하게 형성되는, 차단기.
제 1 항에 있어서,
상기 마그넷부는,
상기 차단기 내에서 위치가 고정되는, 고정 마그넷; 및
상기 고정 마그넷의 일측에 위치하며 상기 고정 마그넷의 자속 밀도에 따라 상기 고정 마그넷과 접촉되는, 가동 마그넷; 을 포함하는, 차단기.
제 2 항에 있어서,
상기 사고 전류가 상기 마그넷부 내부에 흐르는 경우, 상기 고정 마그넷의 상기 자속 밀도가 증가하여 상기 가동 마그넷이 상기 고정 마그넷과 접촉됨에 따라 상기 사고 전류가 차단되는, 차단기.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전선부의 외부는 절연 재료로 커버되어 상기 마그넷부와 전기적으로 절연되는, 차단기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제2 전선부의 길이는 상기 제1 전선부보다 긴, 차단기.
제 1 항에 있어서,
주위 환경을 센싱하는 센서부; 및
상기 센서부의 기설정된 센싱 동작에 대응하여 전류가 흐름으로써 트립 동작을 수행하는, 트립 코일; 을 더 포함하는, 차단기.
제 7 항에 있어서,
상기 센서부는, 과전류 감지센서, 누전 감지 센서, 아크 감지 센서, 온도 감지 센서 및/또는 압력 감지 센서를 포함하는, 차단기.