KR200196956Y1 - 배선용 차단기의 과부하 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선용 차단기의 과부하 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정격전류의 크기에 따라 바이메탈과 크로스 바 사이의 간격을 가변할 수 있도록 하여 기기에 변화된 정격전류가 인가되더라도 이에 대처할 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 고안은 소(小)전류가 인가되면 인가전류에 의해 케이스내에 설치된 히터가 발열하고, 이 발열온도에 의해 히터에 접속되어 있는 바이메탈이 크로스 바를 향해 만곡되며, 이 바이메탈의 만곡력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능과, 대(大)전류가 인가되면 인가전류에 의해 케이스내에 설치된 고정자가 자화되고, 이 자력에 의해 회전자는 크로스 바를 향해 회동되며, 이 회전자의 회동력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능을 가진 배선용 차단기에 있어서; 상기 크로스 바(9)와 이를 동작시키는 동작부 사이에 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 간격조절수단을 설치하여, 정격전류의 변화에 따라 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 한 것이다.

Description

배선용 차단기의 과부하 검출장치

본 고안은 배선용 차단기 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정격전류의 크기에 따라 바이메탈과 크로스 바 사이의 간격을 가변할 수 있도록 하여 기기에 변화된 정격전류가 인가되더라도 이에 대처할 수 있도록 한 배선용 차단기의 과부하 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 공장, 빌딩 등의 수배전 설비중에서 주로 배전반에 설치되어 무부하 상태에서는 부하측에 전원을 공급 또는 차단하는 개폐장치의 역할을 하고, 부하 사용중에는 부하 전로에 이상현상이 발생하여 부하전류를 초과하는 대전류가 흐를 경우 전로의 전선 및 부하측 기기를 보호하기 위하여 전원측으로부터 부하측으로 공급되는 전원을 차단하는 차단기의 역할을 한다.

과부하의 경우에는 열전도율이 다른 두 부재의 접합으로 이루어진 바이메탈(Bi-metal)을 이용하여 과부하를 검출하여 전로를 차단하며, 단락 또는 지락과 같은 대전류 통전시에는 이를 순간적으로 흡인하여 자계장을 형성하는 자석의 원리를 이용한 방식으로 전로를 차단하는 역할을 하게 된다.

이러한 배선용 차단기는 도 1에서와 같이 외형을 구성하고 있는 외부케이스(1)와, 상기 외부케이스의 일측을 덮고 있는 커버(2)와, 상기 외부케이스에 내장되어 전로로부터 전원을 공급받는 전원측 단자(3)와, 이를 부하측에 전달하기 위한 고정 및 가동접촉자(4)(5)와, 상기 가동접촉자(5)를 고정접촉자(4)와 개로 또는 폐로 상태로 동작시키기 위해 복수개의 링크가 연쇄적으로 연결되어 있는 링크부(6)로 크게 구성되어 있다.

또한, 배선용 차단기에는 기기의 과부하시 이상전류를 검출하여 전로를 폐로상태에서 개로상태로 전환하여 과부하 전류가 지속적으로 통전되는 것을 방지하기 위한 일종의 안전장치인 과전류 검출장치가 부설되어 있는데, 이 과전류 검출장치는 인가되는 과전류의 크기에 따라 각각 동작되는 소전류 검출장치와 대전류 검출장치로 나눌 수 있다.

상기 소전류 검출장치는 도 2a의 실선으로 도시한 부분과 같이 과전류중 소전류의 인가시 히팅되는 히터(7)와, 상기 히터와 접속되어 히터열이 전열되면 일방향으로 만곡되는 바이메탈(8)과, 링크부(6)의 개/폐로 상태를 유지가능하게 구속하는 크로스 바(9)로 이루어져 있다.

대전류 검출장치는 도 2b의 실선으로 도시한 부분과 같이 과전류중 대전류 인가시 자화되는 고정자(10)와, 상기 고정자의 자력발생에 의해 회동되는 회전자(11)와, 링크부(6)의 개/폐로 상태를 유지가능하게 구속하는 크로스 바(9)(상기 소전류 검출장치와 공통되는 부품임)로 이루어져 있다.

따라서, 폐로상태에 있던 배선용 차단기에 소전류가 인가되면, 고정접촉자(4)와 가동접촉자(5)를 통하여 부하열이 히터(7)에 전달되며, 히터에 전달된 부하열은 이 히터에 접속되어 있는 바이메탈(8)에 전열되고, 바이메탈은 전도된 열에 의해 크로스 바(9)를 향해 만곡되어 크로스 바를 회동시키게 된다.

이어서 크로스 바(9)의 회동에 의해 폐로상태로 구속받고 있던 링크부(6)가 크로스 바로부터 해지되면서 고정접촉자(4)와 가동접촉자(5)를 개리시켜 전로는 개로상태로 전환되어 과부하 전류가 지속적으로 통전되는 것을 막아주게 되므로 전로 및 부하기기를 과부하 전류로부터 보호하게 된다.

한편, 폐로상태로 있던 배선용 차단기에 대전류가 인가되면, 고정자(10)가 자화되고 그 자력에 의해 이에 인접 설치된 회전자(11)가 도면상 반시계방향으로 회전하여 크로스 바(9)를 회동시켜주므로써 전로를 개로시키게 된다.

상기의 대전류 검출장치는 바이메탈(8)의 만곡력에 의해 전로를 차단하는 소전류 검출장치에 비해 차단동작이 비교적 신속하게 이루어지므로 안전성 차원에서 거의 모든 배선용 차단기에 적용되고 있다.

그러나 종래의 과부하 검출장치는 과부하 전류의 인가시 그 전류가 대전류 이든 소전류이든 공통적으로 크로스 바(9)를 회동시켜 전로를 개로시키는 역할을 하게 되는데, 바이메탈(8)과 크로스 바(9) 간의 간격과 크로스 바(9)와 회전자(11)간의 간격을 조절할 수 없도록 설계되어 있으므로 정격전류의 변화에 대응한 사용이 불가능하였다.

즉, 기존의 배선용 차단기는 인가되는 정격전류가 일정해야만 사용이 가능했으며, 만약 다른 정격전류를 적용하기 위해서는 그에 맞는 배선용 차단기로 교환해야만 하였다.

이에 따라 기존의 배선용 차단기는 그 용량에 맞는 단일의 정격전류만을 사용해야 했으므로 기기의 사용범위가 제한적인 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 단일의 배선용 차단기로 여러 가지의 정격전류를 선택하여 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 소(小)전류가 인가되면 인가전류에 의해 외부케이스내에 설치된 히터가 발열하고, 이 발열온도에 의해 히터에 접속되어 있는 바이메탈이 크로스 바를 향해 만곡되며, 이 바이메탈의 만곡력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능과, 대(大)전류가 인가되면 인가전류에 의해 고정자가 자화되고, 이 자력에 의해 외부케이스내에 설치된 회전자는 크로스 바를 향해 회동되며, 이 회전자의 회동력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능을 가진 배선용 차단기에 있어서; 상기 크로스 바와 이를 동작시키는 동작부 사이에 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 간격조절수단을 설치하여, 정격전류의 변화에 따라 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 한 배선용 차단기의 과부하 검출장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 배선용 차단기를 도시한 종단면도

도 2는 종래 과부하 검출장치의 요부를 도시한 종단면도

도 3은 본 고안의 과부하 검출장치를 도시한 종단면도

도 4a는 본 고안 과부하 검출장치에 소전류가 인가되었을 때 전로가 차단된 상태를 도시한 종단면도

도 4b는 본 고안 과부하 검출장치에서 대전류가 인가되었을 때 전로가 차단된 상태를 도시한 종단면도

도 5는 본 고안 과부하 검출장치에서 크로스 바와 이를 동작시키는 동작부간의 간격을 조절하는 사용상태도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외부케이스 1a : 다단홈

1b : 돌출부 8 : 바이메탈

9 : 크로스 바 10 : 고정자

11 : 회전자 12 : 제 1 회전체

13 : 제 1 복귀스프링 14 : 제 2 회전체

15 : 제 2 복귀스프링 16 : 간격조절구

도 3은 본 고안의 과부하 검출장치를 도시한 종단면도이고, 도 4a는 본 고안 과부하 검출장치에 소전류가 인가되었을 때 전로가 차단된 상태를 도시한 종단면도이며, 도 4b는 본 고안 과부하 검출장치에서 대전류가 인가되었을 때 전로가 차단된 상태를 도시한 종단면도이고, 도 5는 본 고안 과부하 검출장치에서 크로스 바와 이를 동작시키는 동작부간의 간격을 조절하는 사용상태도로서, 이들 첨부도면을 참조하여 본 고안 배선용 차단기의 과부하 검출장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 과부하 검출장치는 크로스 바(9)와 이를 동작시키는 동작부 사이에 크로스 바와 동작부간의 간격(ℓ)을 조절할 수 있도록 간격조절수단을 설치하여, 정격전류의 변화에 따라 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 한 것이다.

상기 간격조절수단은 외부케이스(1)내에 설치되어 대전류 인가에 따라 자화되는 고정자(10)와, 상기 고정자의 자력발생에 따라 크로스 바(9)를 향해 회동되는 회전자(11)와, 상기 회전자와 크로스 바(9)사이에 설치되어 회전자의 회동력에 의해 연동하여 회전자와 동일방향으로 회동하는 제 1 회전체(12)와, 상기 제 1 회전체와 크로스 바(9)사이에 설치되어 제 1 회전체(12)의 회동력에 의해 전로를 개로시키는 크로스 바(9)로 구성되어 있다.

또한, 상기 제 1 회전체(12)는 대전류가 소멸되었을 경우 원래의 위치로 되돌아 올 수 있도록 제 1 복귀스프링(13)에 의해 외부케이스(1)에 탄력설치되어 있으며, 제 2 회전체(14)도 대전류가 소멸되었을 경우 원래의 위치로 되돌아 올 수 있도록 제 2 복귀스프링(15)에 의해 외부케이스(1)에 탄력 설치되어 있다.

이와 아울러 제 2 회전체(14)와 크로스 바(9)사이로 외부케이스(1)를 돌출성형하고 이 돌출부(1b)에는 다단홈(1a)을 형성하여 간격조절구(16)를 어느 한 홈에 끼워넣을 수 있도록 하였다.

이 때, 상기 제 2 복귀스프링(15)은 간격조절구(16)와 제 2 회전체(14)사이에 설치하여 간격조절구와 제 2 회전체가 상호 지지되도록 하였는데, 그 이유는 간격조절구(16)가 제 2 복귀스프링(15)의 탄성력에 의해 다단홈(1a)으로부터 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라 간격조절구(16)와 제 2 회전체(14)가 제 2 복귀스프링(15)의 탄성력에 의해 적정간격을 유지할 수 있도록 하기위한 것이다.

상기 간격조절구(16)는 다단홈(1a)중 일측홈으로부터 타측홈으로 위치를 이동시킴에 따라 제 2 회전체(14)와 크로스 바(9)사이의 간격을 조절할 수 있게 된다(상세한 작용은 후술함).

한편, 상기 제 1 회전체(12)와 제 2 회전체(14)의 사이에는 소전류가 인가됨에 따라 만곡되어 제 2 회전체(14)를 크로스 바(9)를 향해 회동시켜 전로를 개로시키는 바이메탈(8)이 설치되어 있다.

이 때, 상기 바이메탈(8)과 제 1 회전체(12)는 동작됨에 있어서 서로 간섭이 일어나지 않도록 설치되어야 한다.

왜냐하면 소전류와 대전류 인가에 따라 바이메탈(8)과 제 1 회전체(12)가 동작되는 시기가 각기 다르므로 동작이 가능하게 하기 위해서는 상호 간섭되는 범위를 벗어난 위치에 설치되어야 한다.

따라서, 기기에 대전류가 인가되면 고정자(10)가 자화되면서 자성을 띰에 따라 이 자력에 의해 회전자(11)의 하부가 고정자(10)에 흡착됨과 동시에 힌지축(O)을 기점으로 반시계방향으로 회전하게 된다.

상기 회전자(11)의 회전력에 의해 그 회전방향 상에 인접 설치된 제 1 회전체(12)를 회전자(11)의 회동방향과 동일방향으로 밀어주므로써 제 1 회전체는 제 1 복귀스프링(13)의 탄성력을 이기고 상기 회전자(11)와 동일방향으로 회동하게 된다.

또한, 상기 제 1 회전체(12)의 회전력에 의해 그 회전방향 상에 인접 설치된 제 2 회전체(14)도 역시 제 1 회전체(13)의 추력에 의해 제 2 복귀스프링(15)의 탄성력을 이기고 도면상 반시계방향으로 회전하게 된다.

또한, 상기 제 2 회전체(14)의 회전력에 의해 그 회전방향 상에 인접 설치된 크로스 바(9)는 제 2 회전체(14)의 추력에 의해 크로스 바를 도면상 반시계방향으로 회전시킴으로써 크로스 바에 의해 폐로상태로 구속받고 있던 링크부(6)가 크로스 바로부터 해지되면서 고정접촉자(4)와 가동접촉자(5)를 개리시켜 전로는 개로상태로 전환되어 과부하 전류가 지속적으로 통전되는 것을 막아주게 되므로 전로 및 부하기기를 과부하 전류, 특히 대전류로부터 보호할 수 있게 된다.

상기에서 제 2 회전체(14)는 회전자(11)의 회전력을 제 1 회전체(12)에 전달하는 매개역할을 하는 것이므로 제 1 회전체와 회전자의 거리를 좁힐 수 있다면 굳이 설치하지 않아도 무방하다.

한편, 상기 과부하 검출장치로 소전류가 인가되면 히터(7)가 발열되면서 이에 연결된 바이메탈(8)에 전열됨에 따라 바이메탈은 도면상 반시계방향으로 만곡되면서 제 2 회전체(14)를 반시계방향으로 회전시키게 되므로써 이 회전력에 의해 크로스 바(9)도 역시 도면상 반시계방향으로 회전되면서 상술하 바와 같이 전로를 개로시키게 된다.

한편, 기기에 인가되는 정격전류를 바꾸고자 할 때에는 제 2 회전체(14)와 크로스 바(9)간의 간격을 조절하면 되는데, 이를 위해 도 5에서와 같이 외부케이스(1)의 돌출부(1b)에 형성된 다단홈(1a)중에 정격전류의 용량에 알맞은 홈으로 간격조절구(16)를 삽입하므로써 먼저 삽입되어 있던 홈과 위치 이동된 홈과의 간격차 만큼 크로스 바(9)와 제 2 회전체(14)와의 간격을 조절할 수 있게 된다.

상기와 같이 제 2 회전체(14)와 크로스 바(9)간의 간격이 조절되면 결과적으로 바이메탈(8)과 크로스 바(9)간의 간격이 조절되는 셈이므로 대전류 또는 소전류인가시에 공통적으로 대처할 수 있게 된다.

상기 제 2 회전체(14)와 크로스 바(9)간의 간격은 정격전류값이 크면 클수록 그 간격을 크게 하며, 반대로 정격전류값이 작을수록 그 간격은 작게하여 정격전류에 따라 한 대의 배선용 차단기로도 호환 사용 할 수 있도록 하였다.

이상과 같은 본 고안은 하나의 차단기로 여러부하특성 및 사용목적에 따라 크로스 바와 동작부간의 간격을 적절히 조절하여 사용할 수 있으므로 제품의 사용범위를 넓힐 수 있으며, 바이메탈의 만곡력이 미약하더라도 그 만곡방향상에 제 2 회전체가 설치되어 있으므로 트립동작의 오류를 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킨 효과가 있다.

Claims (3)

1. 소(小)전류가 인가되면 인가전류에 의해 케이스내에 설치된 히터가 발열하고, 이 발열온도에 의해 히터에 접속되어 있는 바이메탈이 크로스 바를 향해 만곡되며, 이 바이메탈의 만곡력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능과,

   대(大)전류가 인가되면 인가전류에 의해 케이스내에 설치된 고정자가 자화되고, 이 자력에 의해 회전자는 크로스 바를 향해 회동되며, 이 회전자의 회동력에 의해 크로스 바가 회동하여 전로를 개로시키는 기능을 가진 배선용 차단기에 있어서;

   상기 크로스 바와 이를 동작시키는 동작부 사이에 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 간격조절수단을 설치하여, 정격전류의 변화에 따라 크로스 바와 동작부간의 간격을 조절할 수 있도록 한 배선용 차단기의 과부하 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   간격조절수단은,

   회전자와 크로스 바 사이에 설치되어 회전자의 회동력 또는 바이메탈의 만곡력에 의해 크로스 바를 회동시키며, 스프링에 의해 케이스에 탄력 지지된 회동체와,

   상기 케이스에서 회전체가 탄력 지지되는 부분에 형성된 다단홈과,

   상기 다단홈에 끼워지는 간격조절구로 구성하여, 정격전류의 크기에 따라 간격조절구를 다단홈의 일측홈에서 타측홈으로 옮겨 끼움에 따라 크로스 바와 회동체의 간격을 넓게 또는 좁게 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 과부하 검출장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   회전체와 회전자사이에 회전자의 회동력을 전달받아 상기 회동체를 회동시켜주는 또 하나의 회전체가 케이스에 탄력설치된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 과부하 검출장치.