KR102494983B1 - 순시 트립 기능을 갖춘 전원 차단기 - Google Patents

Abstract

이 발명은 전원의 입력측 단자와 출력측 단자, 출력측 단자와 전기적으로 연결되고 입력측 단자에 선택적으로 접촉하여 입력측 단자로 인가되는 전류를 출력측 단자로 전달하는 가동 접촉자, 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉 및 해제 동작을 제어하는 개폐 기구 및 개폐 기구가 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉을 해제하도록 동작하는 트립 기구를 포함하는 전원 차단기에 관한 것으로서, 누설 전류를 검출하는 영상 변류기, 영상 변류기에서 생성되는 전류가 입력되어 누설 전류의 발생을 감지하는 제어기, 누설 전류의 발생 시에 제어기에 의한 제어에 의해 트립 기구를 가동하는 트립 코일, 및 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름 경로에 배치되는 순시 코일을 더 포함하며, 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름에 의해 순시 코일에서 발생하는 이차 전압은 제어기로 입력되어, 제어기가 순시 코일로부터의 이차 전압이 소정값을 초과하면 과전류로 판정하여 트립 코일을 작동시켜 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류를 차단하는 것이다.

Description

순시 트립 기능을 갖춘 전원 차단기{Circuit Breaker having a function of Trip in a moment}

이 발명은 순시 트립 기능을 갖춘 전원 차단기에 관한 것으로서, 구체적으로는 누전을 차단하는 트립 기능과 과전류에 대한 순시 트립 기능을 함께 갖춘 전원 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 전원 차단기는 정상적인 부하 전류를 차단 또는 접속하는 개폐 기능을 갖추고, 입력되는 전원이나 회로의 이상으로 이상 전류가 흐를 때에 전원을 차단하는 기능을 갖추고 있다.

이상 전류로서는 누전 전류와 과전류 및 단락 전류를 들 수 있고, 이상 전류의 유형에 따라 서로 다른 방식의 검출 기구 및 트립 기구가 이용된다.

누전 전류에 대해서는 영상 변류기를 이용하여 누전 전류를 검출하고 누전 전류가 검출되면 트립 코일에 전류를 인가하여 플런저에 의해 트립 기구를 가동하여 개폐 기구가 전류 차단 측으로 작동하게 한다.

과전류에 대해서는, 과전류에 의해 바이메탈이 가열되어 굴곡되는 특성을 이용하여 트립 기구를 작동시킨다.

단락 전류에 대해서는 전류가 공급되는 주전선 둘레에 코일을 배치하고 과전류에 의해 코일에 발생하는 유도 전류에 의해 솔레노이드를 가동하여 전류 개폐 기구를 작동시키는 방식이 이용된다.

전기의 사용이 늘어남에 따라 전기 사고가 증가하는 추세이고, 그에 따라 차단기의 사양에 대한 기준이 엄격하게 되고 있다. 특히 주택 등에서 사용되는 소형 차단기의 경우에도 요구 조건이 엄격해지고 각종의 이상 전류에 대한 차단 기능을 갖출 것이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0523628호(문헌 1)에서는 '과부하 및 단락 보호 겸용 소형 누전 차단기'라는 명칭의 발명을 개시하고, 대한민국 등록특허공보 제10-1938619호(문헌 2)에서는 '회로 차단기의 트립바용 구동코일 조립체'라는 명칭의 발명을 개시한다.

이들 발명은 과전류에 대한 차단 기능을 구현하는 구조를 개시하는데, 전류의 각 상의 주전선에 코일을 권취하여 플런저가 작동하도록 하는 것이다. 그러나, 소형 차단기의 경우에는 차단기의 협소한 공간으로 인하여 솔레노이드 코일을 작게 구성하는 경우에는 안정적인 동작을 얻을 수 없다.

대한민국 등록특허공보 제10-1989604호(문헌 3)에서는 '피시비형 순시 검출 기능을 가지는 차단기'라는 명칭의 발명을 개시한다.

문헌 3의 발명에서는 과전류를 검출하는 전류 변환기의 소형화를 목적으로 다중기판을 사용한 전류 변환기에 과전류가 발생하면 출력 전압을 검출하고 별도의 검출부 회로에 의해 전류를 차단하는 구성을 제시한다.

그러나, 문헌 3의 발명에 따른 구성에서는 전류 변환기가 주변의 자기장에 영향을 많이 받아 오류 가능성이 높고 회로가 복잡하고 조립상태에 따라 특성이 수시로 변하는 불안정한 성능으로 인하여 제품화가 어렵다.

대한민국 등록특허공보 제10-1895264호(문헌 4)에서는 '차단기'라는 명칭의 발명을 개시한다. 문헌 4의 발명에서는 주전선에 발생되는 자기장에 반응하는 스프링의 탄력을 이용해 누전 트립 코일에 전원을 공급하여 차단기를 동작시키는 구성을 제시한다.

그러나, 문헌 4의 발명에서는 스프링의 탄성력이 일정하지 않아 동작 전류의 변화의 폭이 매우 크고 성능이 불안정하며 별도의 전자 회로가 필요하다는 문제가 있다.

문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-0523628호 문헌 2: 대한민국 등록특허공보 제10-1938619호 문헌 3: 대한민국 등록특허공보 제10-1989604호 문헌 4: 대한민국 등록특허공보 제10-1895264호

이 발명은 누전 차단 트립 기능과 과전류에 대한 순시 트립 기능을 함께 갖춘 전원 차단기를 제공하려는 것이다.

특히, 이 발명은 제한된 전원 차단기의 공간 내에 누전 차단 트립 기능을 구현하는 구성과 과전류에 대한 순시 트립 기능을 구현하는 구성이 컴팩트하게 마련되고 전기 안전 규격이 요구하는 성능으로 안정적으로 작동하는 전원 차단기를 제공하려는 것이다.

부가적으로, 이 발명은 누전 차단 트립 기능과 순시 트립 기능에 더하여 단락에 대한 트립 기능도 갖춘 전원 차단기를 제공하려는 것이다.

전술한 이 발명이 해결하고자 하는 과제는,

전원의 입력측 단자와 출력측 단자, 출력측 단자와 전기적으로 연결되고 입력측 단자에 선택적으로 접촉하여 입력측 단자로 인가되는 전류를 출력측 단자로 전달하는 가동 접촉자, 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉 및 해제 동작을 제어하는 개폐 기구 및 개폐 기구가 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉을 해제하도록 동작하는 트립 기구를 포함하는 것인 이 발명의 전원 차단기에 의해 달성된다.

이 발명의 전원 차단기는,

누설 전류를 검출하는 영상 변류기, 영상 변류기에서 생성되는 전압이 입력되어 누설 전류의 발생을 감지하는 제어기, 누설 전류의 발생 시에 제어기에 의한 제어에 의해 트립 기구를 가동하는 트립 코일, 및 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름 경로에 배치되는 순시 코일을 더 포함하며,

입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름에 의해 순시 코일에서 발생하는 이차 전압은 제어기로 입력되어, 제어기가 순시 코일로부터의 이차 전압이 소정값을 초과하면 과전류로 판정하여 트립 코일을 작동시켜 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류를 차단하는 것이다.

이 발명에서는 누설 전류를 검출하고 검출된 누설 전류를 차단하도록 트립 기구를 가동하는 구성과 과전류를 검출하고 검출된 과전류를 차단하도록 트립 기구를 가동하는 구성이 하나의 전원 차단기에 구현된다.

특히, 이상 전류를 판정하고 트립 기구를 작동하는 제어기와 트립 코일의 구성이 누설 전류 검출에 따른 작동과 과전류 검출에 따른 작동을 모두 하게 되므로 전체적으로 장치의 크기가 컴팩트하게 되고 제조 원가가 저렴하게 된다.

이 발명의 실시 양태로서, 이 발명의 전원 차단기에서,

개폐 기구는 가동 접촉자를 입력측 단자를 향하여 압박하도록 구성되는 가압 부재를 포함하고, 가동 접촉자는 가압 부재에 의한 가압이 해제되면 탄성적인 복원력에 의해 입력측 단자와의 접촉이 해제되도록 구성되며,

트립 기구는, 가압 부재를 가압하는 트립판 및 트립판이 가동 접촉자의 복원력에 의해 해제 위치로 복귀하지 않도록 트립판을 지지하며 트립 코일에 의해 가동되어 트립판에 대한 지지가 해제되도록 구성되는 작동 부재를 포함하여 구성된다.

이 발명의 부가적 특징으로서, 이 발명의 전원 차단기에서,

트립 기구는, 가동 접촉자와 출력측 단자 사이에서 전기적으로 연결되어 가동 접촉자로부터의 전류를 출력측 단자에 전달하고 전류에 의해 가열되어 일 방향으로 만곡되어 작동 부재에 가압력을 인가하는 것인 바이메탈을 더 포함하고,

순시 코일은 바이메탈의 둘레에 설치되는 순시 트립 요크에 설치되어 바이메탈을 흐르는 전류에 의한 전자기장에 의해 이차 전압을 생성하는 것으로 구성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 트립 기구를 작동하는 요소로서 바이메탈이 마련되어 과전류에 대한 차단 작용을 하게 되고, 이 바이메탈에 과전류에 대한 순시 트립 작용을 위한 순시 코일과 순시 트립 요크가 설치된다.

따라서, 이러한 구성의 전원 차단기는 순시 트립 작용과 단락 트립 작용을 동시에 갖추면서도 장치가 컴팩트하게 되고 제조 원가가 저렴하게 된다.

특히, 순시 트립 작용을 위한 작동판을 직접 구동하는 솔레노이드 방식의 복잡하고 과대한 크기의 코일로 구동되는 종래 기술의 순시 트립 장치에 비하여, 이 발명에 따른 전원 차단기는 코일에 발생하는 이차 전압을 감지하여 트립 코일을 구동하므로 장치가 간단하고 컴팩트하게 구성될 수 있다.

또한, 각종 안전 규격에 순시 전류 동작형 차단기 규격이 마련되어 있는데, 이들 규격에서는 차단기가 정격 전류의 다양한 배수의 전류에 대해 제한된 시간 내에 동작되도록 규정하고 있으나, 종래 기술의 차단기는 공간적 및 기능적 제한으로 인하여 규격에서 요구하는 성능에 대응하지 못한다.

그러나, 이 발명에서는 순시 코일의 세밀한 조정이 가능하여 다양한 배수의 과전류에 대해 규정된 시간 내의 동작이 가능하게 된다.

또한, 이러한 부가적 특징을 갖춘 전원 차단기에서,

입력측 단자, 출력측 단자, 가동 접촉자 및 바이메탈은 전류의 각 상에 대해 마련되고, 순시 코일은 어느 하나 또는 하나 이상의 바이메탈의 둘레에 설치되는 순시 트립 요크에 설치되는 것으로 구성할 수 있다.

또한, 순시 트립 요크는 전원 차단기의 프레임에 삽입되는 고정부를 갖추고, 프레임을 덮는 커버에는 순시 트립 요크의 상단에 맞닿는 리브가 마련되어, 커버를 프레임에 결합함으로써 순시 트립 요크가 제 위치에 고정되는 것으로 구성할 수 있다.

따라서, 순시 트립 요크와 순시 코일을 설치하기 위한 부가의 요소를 마련하는 일이 없이 전원 차단기에 기본적으로 갖추어지는 프레임과 커버를 약간 변형하여 순시 트립 요크와 순시 코일을 설치할 수 있다.

이 발명의 추가의 특징으로서, 이 발명의 전원 차단기에서,

다른 하나의 바이메탈의 둘레에는 바이메탈을 흐르는 전류에 의한 자기장에 의해 자화되어 상호간 자기적 인력이 작용하도록 구성되는 제1 및 제2 자화 부재가 더 마련되고,

제1 자화 부재는 고정되고, 제2 자화 부재는 자기적 인력에 의해 가동되게 구성되어, 소정값을 초과하는 전류에 의한 자기적 인력에 의해 가동되어 작동 부재를 가압함으로써 트립 기구를 작동시켜 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류를 차단하는 것으로 구성할 수 있다.

이와 같은 구성에서는, 종래로부터 이용되어 오는 바이메탈을 갖춘 전원 차단기의 구조를 변경하는 일이 없이 단락 전류에 대한 차단 기구와 순시 트립 작용을 위한 과전류의 검출을 위한 순시 코일 및 순시 트립 요크가 설치될 수 있다.

도 1 및 도 2는 이 발명의 실시예의 전원 차단기의 전체적인 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 이 발명의 실시예의 전원 차단기의 전체적인 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3의 선 A-A 및 선 B-B에 따른 종단면도이다.
도 6는 이 발명의 실시예의 전원 차단기에서 차단 기구, 순시 트립 요크, 트립 코일 및 영상 변류기가 설치된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7 및 도 8은 각각 이 발명의 실시예의 전원 차단기에서 차단 기구의 구성을 보여주는 사시도 및 분해 사시도이다.
도 9은 이 발명의 실시예의 전원 차단기에서 순시 코일이 설치되는 구성을 보여주는 사시도이다.
도 10은 이 발명의 실시예의 전원 차단기의 폭방향 종단면도로서, 프레임과 커버에 의해 차단 기구와 순시 트립 요크가 고정되는 상태를 보여주는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 이 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작동을 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 이 실시예의 전원 차단기의 전체적인 구성을 설명한다.

전원 차단기는 프레임(11)의 일측에 전원의 입력측 단자(12)가 마련되고 반대측에 출력측 단자(13)가 마련되어 있으며, 프레임에 고정되어 있는 지점을 중심으로 탄성적으로 회동하여 그 자유 단부의 접점이 입력측 단자(12)에 접촉 또는 분리되는 가동 접촉자(14)가 마련되어 있다. 입력측 단자(12)를 통하여 입력되는 전류는 가동 접촉자(14), 바이메탈(33) 및 도선(도 4와 도 5의 15)를 통하여 출력측 단자(13)로 흐른다.

이 실시예의 전원 차단기는 가동 접촉자(14)가 입력측 단자(12)와 접촉 또는 분리됨으로써 입력측 단자(12)로부터 출력측 단자(13)로의 전류가 흐르거나 차단된다.

이 실시예의 전원 차단기에는 전류의 흐름을 차단하는 개폐 기능 및 누전 전류, 과전류 및 단락 전류의 흐름을 검출하고 검출 즉시 차단하는 순시 트립 기능을 하는 구성이 마련되어 있다.

먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 개폐 기능에 관련된 구성 및 작동에 대해 설명한다.

대체로 가동 접촉자(14)의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 이동이 가이드되는 크로스 바아(21)가 마련되어 있다.

크로스 바아(21)는 사람이 조작 가능한 핸들(22)의 회전에 따른 가압력으로 가동 접촉자(14)를 압박하여 입력측 단자(12)에 접촉시키고, 그러한 가압력이 제거되면 가동 접촉자(14)는 스프링(16)이 인가하는 탄성적인 복원력에 의해 입력측 단자(12)로부터 분리되어 전원이 차단된다.

크로스 바아(21)를 가동 접촉자(14)에 대해 가압하는 가압력은 크로스 바아(21)와 함께 개폐 기구를 구성하는 핸들(22)에 의해 부여된다. 프레임(11)에는 회전축(221)을 중심으로 회동 가능하게 핸들(22)이 배치되어 있다.

핸들(22)과 크로스 바아(21) 사이에는 'ㄷ'자 형태의 링크(23)와 트립 기구를 이루는 트립판(31)이 배치되어 있다. 트립판(31)은 가동 접촉자(14)와 나란하게 배치되어 있는데, 길이 방향 일측은 크로스 바아(21)의 상단, 즉 가동 접촉자(14)와 맞닿은 하단의 반대측 단부에 접촉한 상태이고, 그 길이 방향 반대측 단부는 후술하는 작동 부재로서의 작동판(32)의 걸림턱(321)에 걸리게 되어 있다.

다음으로 도 5을 참조하여 단락 전류에 대한 차단 기능이 구현된 바이메탈(33)을 포함한 트립 기구를 설명한다.

가동 접촉자(14)의 고정된 단부는 고정 나사(142)에 의해 베이스 프레임에 고정되어 있는데, 바이메탈(33)의 고정 단부는 여기에 고정 나사(142)로 고정되어 대체로 가동 접촉자(14)의 연장 방향에 수직한 방향으로 핸들(22)쪽으로 연장되어 있다.

바이메탈(33)의 고정 단부와 자유 단부 사이의 길이 방향 중간에는 출력측 단자(13)와 바이메탈(33)을 전기적으로 연결하는 도선(15)이 결합되어 있어서, 가동 접촉자(14)가 입력측 단자(12)에 가압되어 접촉하면, 전원은 입력측 단자(12)로부터 가동 접촉자(14)를 통하여 바이메탈(33)로 흐르고 바이메탈의 중간 부분에서 도선(15)을 통하여 출력측 단자로 공급된다.

바이메탈(33)에 대해 출력측 단자(13)의 방향으로는 작동판(32)이 배치되어 있다.

작동판(32)은 일 단부가 프레임(11)에 결합되고 타 단부는 자유 단부로 형성되어 있는데, 프레임(11)에 대하여 회전 가능하게 결합되고 프레임에 장착된 부분에서 도시하지 않은 스프링에 의해 바이메탈(33) 및 트립판(31)이 배치된 쪽으로 가압력을 받게 되어 있다.

작동판(32)의 자유 단부에는 바이메탈(33)의 자유 단부와의 거리를 조절하는 조정 나사(323)가 나사 결합되어 있다.

이상 설명한 구성에 따른 트립 동작을 설명한다.

전류가 흐르는 상태에서 가동 접촉자(14)는 크로스 바아(21)에 의해 압박되어 입력측 단자(12)에 접촉되어 있다. 이 상태는 핸들(22)에 결합된 링크(23)가 가동 접촉자(14)쪽으로 이동된 것인데, 링크의 일단이 결합된 트립판(31)도 링크(23)에 의해 가동 접촉자(14)쪽으로 압박되어, 트립판(31)이 일측에서 크로스 바아(21)를 가동 접촉자(14)에 대해 압박하고, 타단부에서는 작동판의 걸림턱(311)에 걸려 있다.

이 상태에서 전원에 연결되는 입력측 단자(12)로부터 전류가 가동 접촉자(14), 바이메탈(33), 도선(15)을 거쳐 출력측 단자(13)로 흐르게 된다.

과전류에 의해 입력측 단자(12)에 과부하 전류가 흐르게 되면, 바이메탈(33)은 고정 단부와 도선(15)이 연결된 부분에서 발생하는 주울열에 의해 가열되어 작동판(32)의 방향으로 만곡된다.

바이메탈(33)의 만곡에 의해 바이메탈의 자유 단부가 작동판의 볼트(323)를 밀어 작동판(32)이 트립판(31)으로부터 멀어지는 방향으로 회전하게 된다.

이러한 회전에 의해 작동판의 걸림턱(321)도 트립판(31)으로부터 후퇴하고, 걸림턱에 의한 트립판(31)의 일 단부에 대한 지지 상태가 해제된다. 크로스 바아(21)를 압박하고 있던 트립판(31)의 반대쪽 단부에는 가동 접촉자(14)의 탄성적 복원력이 작용하므로, 트립판(31)은 링크(23)가 결합된 결합부(311)를 중심으로 회전하여 크로스 바아(21)에 대한 압박 상태가 해제된다.

이에 따라, 가동 접촉자(14)는 그 탄성 복원력에 의해 입력측 단자(12)와 분리되어 전류가 차단된다.

이와 같이, 이 실시예의 전원 차단기는 단락 전류 등의 과부하에 의해 바이메탈이 가열되어 만곡되고, 그러한 바이메탈의 만곡에 의해 트립 기구가 작동하여 전원이 차단된다.

다음으로, 단락 전류와 같은 과대 전류에 의한 바이메탈의 만곡에 의한 트립 작동과 마찬가지로 과대 전류에 의한 트립 작용을 하는 차단 기구의 구성과 작동에 대해 설명한다.

이 실시예에 따른 전원 차단기에는 이 발명에 따른 고유한 구성을 갖는 차단 기구(50)가 부가되어 있다. 이러한 차단 기구(50)에 대해 도 6 내지 도 8을 추가로 참조하여 설명한다.

가동 접촉자(14)의 고정 단부가 고정된 위치에는 바이메탈(33)의 고정 단부가 고정 나사(142)에 의해 고정되어 있고, 바이메탈(33)은 가동 접촉자(14)의 연장 방향에 대체로 수직한 방향으로 상향 연장되어 있다. 바이메탈(33)의 둘레에는 차단 기구(50)가 배치되어 있다.

도 8의 차단 기구(50)의 분해 사시도를 참조하여 차단 기구(50)를 이루는 요소들의 세부적인 구성을 설명한다.

차단 기구(50)는 바이메탈(33)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되어 바이메탈에 흐르는 전류에 의한 자기장에 의해 자화되어 서로 자기적 인력이 작용하도록 구성되는 제1 및 제2 자화 부재(51, 52)와 제2 자화 부재에 자기적 인력에 대한 탄성적인 저항력을 인가하고 제2 자화 부재(52)가 장착되는 탄성 장착 부재(53)로 구성되어 있다.

제1 자화 부재(51)는 바이메탈(33)의 일측 표면과 대향하는 제1 부분(511) 및 제1 부분(511)의 폭방향 양단으로부터 수직으로 연장되며 바이메탈의 양 측면과 대향하는 제2 및 제3 부분(512, 513) 및 제2 부분(512)으로부터 하향 연장되어 프레임(11) 내부로 연장되어 삽입되는 고정부(514)으로 이루어져 있다.

제1 자화 부재(51)의 제1 내지 제3 부분(51 ~ 53)은 바이메탈(33)을 둘러싸도록 구성되어 바이메탈(33)을 흐르는 전류에 의해 자화되어 요크로서 기능한다.

탄성 장착 부재(53)는 탄성을 갖는 스프링강의 패널로 구성되며, 패널을 절곡하여 각 부분이 형성되어 있다.

탄성 장착 부재(53)는, 제1 자화 부재의 제2 및 제3 부분(512, 513)과 각각 맞닿으며 서로 대향하게 배치되는 2개소의 결합부(531), 결합부(531)의 하단 사이에서 연장되어 결합부(531)을 서로 연결하는 연결부(532), 연결부(532)로부터 수직으로 상향 연장되어 형성되고 결합부(531)와는 연결되지 않으며 결합부(531)와 수직으로 배치되는 탄성부(533) 및 각 결합부(531)의 상단으로부터 'ㄷ'자로 연장되는 고정부(534)로 이루어져 있다.

제2 자화 부재(52)는 요크로서 기능하는 제1 자화 부재(51)의 전자기력에 의한 인력을 받는 아마추어로서 마련되는 것이고, 탄성 장착 부재의 탄성부(533)에 맞닿아 결합되는 패널 형태로 구성되고, 상단 일측이 대각선 방향으로 돌출되어 작동 부재로서의 작동판(32)를 가압하는 가압부(521)가 형성되어 있다.

제1 자화 부재(51)와 제2 자화 부재(52)는 모두 바이메탈(33)을 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장에 의해 자화되는 철합금 소재로 형성되어 있다.

제1 자화 부재의 제2 부분(512, 513)에는 각각 외측 표면으로부터 돌출되는 고정 돌기(515)가 형성되어 있고, 탄성 장착 부재의 결합부(531)에는 고정 돌기(515)가 관통하여 돌출되는 관통홀(535)가 형성되어 있어서, 고정 돌기(515)가 관통홀(535)을 관통하여 돌출된다.

제1 자화 부재의 고정 돌기(515)가 탄성 장착 부재의 관통홀(535)을 관통하여 끼워지고, 제1 자화 부재의 제2 및 제3 부분(512, 513)의 상단이 각각 탄성 장착 부재의 고정부(534)에 끼워짐으로써, 탄성 장착 부재(53)가 제1 자화 부재(51)에 결합되어 고정된다.

탄성 장착 부재의 탄성부(533)에는 2개의 관통홀(536)이 형성되어 있고, 제2 자화 부재(52)에는 표면으로부터 수직으로 돌출하는 돌기(522)가 마련되어 탄성 장착 부재의 관통홀(536)에 끼워짐으로써 제2 자화 부재(52)가 탄성 장착 부재(53)에 결합되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 차단 기구(50)는 구성 요소들이 서로 결합되어 하나의 모듈을 구성하며 바이메탈(33)을 둘러싸고 배치된다.

바이메탈(33)은 프레임(11)에 고정되도록 절곡된 저면(322)을 갖고 관통홀(322)을 통하여 가동 접촉자(14)의 고정 단부가 고정된 위치에 고정 나사(도 5의 142)에 의해 고정되어 있다.

도 6에는 작동판(32)과 차단 기구(50)의 상호 관계가 도시되어 있다.

작동판(32)은 하단이 프레임(11)에 회동 가능하게 장착되어 있고, 상향 연장되어 'Y'자형으로 분지된다.

작동판(32)의 하측에는 트립판(31)의 일단이 지지되는 걸림턱이 마련되어 있고, 분지된 부분의 상단에는 바이메탈(33)이 접촉하여 트립 작용을 하는 나사(323)이 장착되어 있다.

작동판(32)의 분지된 부분의 하단에는 차단 기구(50)에 트립 작용을 하도록 돌출 형성된 작동 돌기(324)가 형성되어 있다. 작동 돌기(324)는 제2 자화 부재(52)의 가압부(521)가 향하여 돌출 형성되어 차단 기구(50)의 작동에 따라 가압부(521)에 의한 가압력을 받게 된다.

차단 기구(50)의 작동에 대해 설명한다.

입력측 단자(12)로부터 단락 전류와 같은 급격한 대전류가 입력되면 바이메탈(33)에도 대전류가 흐르게 되고, 이에 의해 형성되는 강한 자기장에 의해 제2 자화 부재(53)와 제1 자화 부재(51) 사이에 강한 자기적 인력이 작용하게 된다.

제2 자화 부재(53)는 탄성 장착 부재(53)의 탄성부(533)에 결합되어 있고, 탄성 장착 부재(53)는 탄성이 큰 스프링강으로 형성되어 있어서, 탄성부(533)에 겨합된 제2 자화 부재(52)가 제1 자화 부재(51)로부터의 전자기적 인력을 받아도 탄성 장착 부재의 탄성부(533)가 약간의 변위로만 탄성 변형된다.

그러나, 단락 전류와 같은 대전류가 바이메탈(33)을 통하여 흐르면, 제1 및 제2 자화 부재(51, 52) 사이의 전자기적 인력이 증대되어 탄성 장착 부재의 탄성부(533)가 큰 변위로 굴곡되면서 제2 자화 부재(52)의 가압부(521)가 작동판(32)의 작동 돌기(324)에 접촉하여 작동 돌기(324)를 밀어서 작동판(32)이 해제 위치로 회전하게 된다.

이에 따라, 트립판(31)이 작동판(32)의 걸림턱(321)으로부터 이탈하여 차단 기구(50)에 트립 작동이 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시예의 전원 차단기의 구성 및 작동에 따르면, 단락 전류와 같은 과전류에 의해 트립 작용을 하는 차단 기구(50)가 마련되고, 이러한 차단 기구는 종래로부터 사용되어 온 바이메탈을 이용한 트립 기구를 갖춘 전원 차단기의 구성 중에서 프레임의 일부의 구성을 변경하여 쉽게 적용될 수 있다.

특히, 이 실시예의 차단 기구(50)는 종래 기술에서 사용하던 차단 기구와 달리 바이메탈과 함께 나사에 의해 장착되지 않으므로 바이메탈로부터의 열전달과 같은 악영향을 받지 않고 장착 시에 비틀어짐이 없다.

또한, 후술하겠지만, 이 실시예의 차단 기구(50)는 별도의 장착을 위한 기구없이 단지 프레임(11)과 커버(19) 사이에 끼워서 장착되므로, 구조가 단순하고 기존의 전원 차단기의 구조를 크게 변경하는 일이 없이 이용될 수 있다.

다음으로, 이 실시예의 전원 차단기에서 누설 전류의 감지에 따른 트립 작용을 하는 구성 및 과전류의 감지와 그에 따른 트립 작용을 하는 구성에 대해 설명한다.

이 실시예의 전원 차단기에는 제어기로서 기능하는 제어 회로가 마련된 PCB 기판(60)이 마련되어 있고, 기판(60)의 하측에는 영상 변류기(80)가 장착되어 있고, 상측에는 제어 회로로부터 입력되는 신호에 의해 작동하는 트립 코일(90)이 마련되어 있다.

트립 코일(90)은 제어 회로로부터 공급되는 전류에 의해 선단의 플런저(91)를 당기도록 구성되어 있다.

플런저(91)는 작동판(32)에서 선단이 분지되는 사이에 걸려 있고, 플런저(91)의 수축 작동에 따라 작동판(32)이 당겨지고, 이에 따라 가동 접촉자(14)가 입력측 단자(12)로부터 분리되어 트립 작용이 일어난다.

기판(60)의 제어 회로에는 영상 변류기(80)로부터의 입력 신호 외에도 후술하는 순시 코일(76)로부터의 신호가 입력된다.

기판(60)의 제어 회로는 영상 변류기(80)로부터의 입력 신호 또는 순시 코일(76)로부터 입력되는 전압이 소정값을 초과하는 경우에, 트립 코일(90)에 구동 신호를 송신하고 이에 따라 트립 코일(90)이 구동되어 플런저(91)를 당겨 트립 작동이 개시된다.

도 6 및 도 9를 참조하여 순시 코일(76)이 장착되는 구성과 작동에 대해 설명한다.

이 실시예의 전원 차단기에는 한 쌍의 입력측 단자, 출력측 단자, 가동 접촉자 및 바이메탈이 마련되고, 1개조의 개폐 기구 및 트립 기구가 각각의 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름을 연결하거나 차단한다.

작동판(32)은 회전축의 반대측 선단이 'Y'자형으로 분지되고 분지된 가지 각각의 선단에 조정 나사(323)가 결합되어 각각의 가동 접점(14)에 결합된 바이메탈(33)과 마주하고 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 일측의 바이메탈(33)의 둘레에는 앞서 설명한 바와 같은 차단 기구(50)가 마련되어 있어서 단락 전류에 대한 트립 작용을 하며, 타측의 바이메탈의 둘레에는 과전류에 대한 감지 기능을 하는 순시 코일(76)이 배치되어 있다.

전체적으로 'ㄷ'자형으로 형성되는 순시 트립 요크(70)가 마련되어 있다. 요크의 제1 부분(71)의 폭방향 양단으로부터 제2 및 제3 부분(72, 73)이 굴곡되어 연장되며, 제1 부분(71)의 하측은 프레임(11)의 측면에 마련되는 홈(111)에 삽입되는 고정부(74)가 편평하게 연장 형성되어 있다.

순시 트립 요크의 제3 부분(73)에는 보빈(75)이 끼워지고 보빈에 순시 코일(76)이 권취되며, 권취되는 코일의 사양은 순시 전류 동작형 차단기의 각종 규격에 정하는 다양한 시험 규격에 적합한 이차 전압이 출력되도록 다양하게 조절된다.

이러한 구성에 따라 바이메탈(33)에 전류가 흐르면, 둘레에 형성되는 자기장에 의해 보빈에 권취되어 있는 순시 코일(76)에 이차 전압이 출력되며, 출력된 이차 전압은 PCB 기판(60)의 제어 회로에 입력된다.

제어 회로에서는 순시 코일(76)로부터 입력되는 이차 전압의 크기가 소정값을 초과하면 과전류로 판정하고 트립 코일(90)을 작동시켜서 작동판(32)을 가동하여 전류를 차단한다.

이상과 같이, 이 실시예의 전원 차단기는 PCB 기판(60)에 마련되는 제어 회로가 영상 변류기(80)로부터 누전 전류를 검출하거나 순시 코일(76)로부터 입력되는 이차 전압에서 과전류를 검출하는 경우에 트립 코일(90)을 작동하여 작동판(32)을 가동하여 입력측 단자(12)로부터 출력측 단자(13)로의 전류를 차단한다.

또한, 이 실시예의 전원 차단기는 가동 접점(14)과 함께 고정되어 전류의 흐름 경로가 되는 바이메탈이 과전류에 의해 굴곡되어 작동판을 가동하여 전류를 차단하며, 일측의 바이메탈의 둘레에 설치되는 차단 기구(50)의 전자기적 작동에 의해 작동판(32)이 가동된다.

또한, 타측의 바이메탈의 둘레에는 순시 코일(76)이 마련되어 바이메탈에 흐르는 전류에 의해 과전류의 검출을 위한 이차 전압이 출력된다.

이와 같이, 이 실시예의 전원 차단기는 과전류를 검출하기 위한 순시 코일을 포함한 장치가 종래로부터 사용되어 온 바이메탈에 의한 과전류를 차단하는 기구에 마련되고, 순시 코일의 과전류 검출에 따른 전류의 차단 작동이, 별도의 기구가 마련되는 일이 없이, 누설 전류를 차단하기 위한 트립 코일(90)을 이용하여 이루어진다.

도 10을 참조하여, 차단 기구(50)와 순시 트립 요크(70)가 이 실시예의 전원 차단기에 장착되어 고정되는 구성을 설명한다.

프레임(11)의 폭방향 내측 양 단부에는 홈(111)이 형성되어 있고, 여기에 차단 기구의 제1 자화 부재(51)의 고정부(514)와 순시 트립 요크의 고정부(74)가 각각 삽입된다.

전원 차단기에서 프레임(11)의 상부에는 커버(19)가 놓여 프레임(11)과 결합되어 전원 차단기의 내부에 놓이는 요소들을 보호한다. 커버(19)의 폭방향 내측 양 단부면에는 리브(191)가 마련되어 있다.

일측의 리브(191)는 프레임의 홈(111)에 상응하는 위치에 제1 자화 부재(51)의 폭방향 외측에 놓이는 제2 부분(512)의 상단에 놓이는 탄성 장착 부재의 고정부(534)에 맞닿는 리브(191)가 상부로부터 하측으로 커버의 측면을 따라 연장되어 형성되어 있다.

타측의 리브(191)는 요크의 고정부(74) 상측의 제1 부분(71)의 상단과 맞닿아서 요크(70)가 프레임의 홈(111)으로부터 이탈하지 않게 된다.

이에 따라, 프레임(11)에 차단 기구(50)와 순시 트립 요크(70)를 삽입하고 커버(19)를 프레임(11)에 결합하면 차단 기구(50)와 요크(70)가 제 위치에 고정된 상태를 유지하게 된다.

이상, 이 발명의 실시예를 설명하였는바, 이 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가해지거나 구성 요소가 부가될 수 있으며, 그러한 수정 또는 변경이 이루어진 전원 차단기 및 구성 요소가 부가된 전원 차단기는 모두 이 발명의 권리범위에 속하는 것임은 자명하다.

11; 프레임 12: 입력측 단자
13: 출력측 단자 14: 가동 접촉자
19: 커버 22: 핸들
31: 트립판 32: 작동판
33: 바이메탈 50: 차단 기구
60: PCB 기판 70: 요크
80: 영상 변류기 90: 트립 코일

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전원의 입력측 단자와 출력측 단자, 출력측 단자와 전기적으로 연결되고 입력측 단자에 선택적으로 접촉하여 입력측 단자로 인가되는 전류를 출력측 단자로 전달하는 가동 접촉자, 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉 및 해제 동작을 제어하는 개폐 기구 및 개폐 기구가 가동 접촉자의 입력측 단자와의 접촉을 해제하도록 동작하는 트립 기구를 포함하는 전원 차단기로서,
   누설 전류를 검출하는 영상 변류기, 영상 변류기에서 생성되는 전압이 입력되어 누설 전류의 발생을 감지하는 제어기, 누설 전류의 발생 시에 제어기에 의한 제어에 의해 트립 기구를 가동하는 트립 코일 및 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름 경로에 배치되는 순시 코일을 더 포함하며,
   입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류의 흐름에 의해 순시 코일에서 발생하는 이차 전압은 제어기로 입력되어, 제어기가 순시 코일로부터의 이차 전압이 소정값을 초과하면 과전류로 판정하여 트립 코일을 작동시켜 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류를 차단하고,
   트립 기구는, 가동 접촉자와 출력측 단자 사이에서 전기적으로 연결되어 가동 접촉자로부터의 전류를 출력측 단자에 전달하고 전류에 의해 가열되어 일 방향으로 만곡되어 작동 부재에 가압력을 인가하는 것인 바이메탈을 더 포함하고,
   개폐 기구는 가동 접촉자를 입력측 단자를 향하여 압박하도록 구성되는 가압 부재를 포함하고, 가동 접촉자는 가압 부재에 의한 가압이 해제되면 탄성적인 복원력에 의해 입력측 단자와의 접촉이 해제되도록 구성되며,
   트립 기구는, 가압 부재를 가압하는 트립판 및 트립판이 가동 접촉자의 복원력에 의해 해제 위치로 복귀하지 않도록 트립판을 지지하며 트립 코일에 의해 가동되어 트립판에 대한 지지가 해제되도록 구성되는 작동 부재를 포함하고,
   순시 코일은 바이메탈의 둘레에 설치되는 순시 트립 요크에 설치되어 바이메탈을 흐르는 전류에 의한 전자기장에 의해 이차 전압을 생성하는 것인, 전원 차단기.
4. 청구항 3에 있어서,
   입력측 단자, 출력측 단자, 가동 접촉자 및 바이메탈은 전류의 각 상에 대해 마련되고, 순시 코일은 어느 하나 또는 그 이상의 바이메탈의 둘레에 설치되는 순시 트립 요크에 설치되는 것인, 전원 차단기.
5. 청구항 4에 있어서,
   순시 트립 요크는 전원 차단기의 프레임에 삽입되는 고정부를 갖추고, 프레임을 덮는 커버에는 순시 트립 요크의 상단에 맞닿는 리브가 마련되어, 커버를 프레임에 결합함으로써 순시 트립 요크가 제 위치에 고정되는 것인, 전원 차단기.
6. 청구항 4에 있어서,
   전류의 각 상에 대해 마련되는 바이메탈 중에서 둘레에 순시 트립 요크가 설치되지 않는 하나의 바이메탈의 둘레에는 바이메탈을 흐르는 전류에 의한 자기장에 의해 자화되어 상호간 자기적 인력이 작용하도록 구성되는 제1 및 제2 자화 부재가 더 마련되고,
   제1 자화 부재는 고정되고, 제2 자화 부재는 자기적 인력에 의해 가동되게 구성되어, 소정값을 초과하는 전류에 의한 자기적 인력에 의해 가동되어 작동 부재를 가압함으로써 트립 기구를 작동시켜 입력측 단자로부터 출력측 단자로의 전류를 차단하는 것인, 전원 차단기.

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