KR200257997Y1

KR200257997Y1 - 다기능 차단기

Info

Publication number: KR200257997Y1
Application number: KR2020010028390U
Authority: KR
Inventors: 김태경
Original assignee: 두원정밀 주식회사
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2001-12-28

Abstract

본 고안은 다기능 차단기에 관한 것으로서, 원주면을 따라 트립 코일이 나선형으로 감겨지며, 상면이 개방된 원형관 형상의 실린더; 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐를 때 발생되는 전자력에 의해 상기 실린더 내에서 이동 가능하게 설치된 플런저; 상기 실린더를 밀폐시키며, 전자력에 의해 상기 플런저가 흡인될 수 있도록 상기 실린더의 상면에 설치된 자극편; 상기 플런저를 탄성바이어스시킬 수 있도록 상기 플런저와 자극편 사이에 설치된 압축스프링; 및 상기 실린더 내에서 이동하는 상기 플런저에 소정 제동력을 제공하고, 상기 플런저를 저속 또는 중저속 또는 중속 또는 고속의 동작 특성에 각각 선택적으로 대응되는 점도를 가지며, 상기 실린더 내에 충전된 실리콘 오일을 구비한다.

Description

다기능 차단기 {Multi-functional breaker}

본 고안은 다기능 차단기에 관한 것으로서, 상세하게는 과전류, 단락, 누설 전류에 의한 사고 방지는 물론 기기 및 장비의 회로 보호에 요구되는 고유한 과전류 트립 동작 특성을 만족시킬 수 있는 다기능 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 전기에너지는 가정이나 공장 등에서 편리하게 사용되는 만큼 취급 부주의나 과전류, 단락, 누전 등의 원인으로 대형화재나 감전 등의 안전사고를 유발시켜 인명과 재산의 막대한 손실을 발생시키는 바, 이러한 안전사고를 미연에 방지하기 위해 배선용 차단기 및 누전 차단기를 설치해 왔다.

배선용 차단기는 교류 460V 이하의 저압회로에 있어서 전기 선로 상에 과전류나 단락 등으로 인해 이상전류가 발생할 때, 이를 감지하여 회로를 자동적으로 차단함으로써 부하기기 및 회로의 손상 등을 방지하기 위해 사용되며, 누전 차단기는 과전류 보호 뿐만 아니라, 누설 전류 발생시 누전에 의한 인명 피해 및 화재를 동시에 방지하는데 사용된다.

최근 들어, 배선용 차단기는 별도의 누전 차단 회로기판을 채용하여 누전 차단을 겸용할 수 있게 개발된 바 있다.

이와 같이 누전 차단의 겸용이 가능한 배선용 차단기는 이상 전류의 발생시 차단기의 인위적인 개폐와는 상관 없이 차단기 내에서 이를 감지하여 자동으로 전류를 차단시켜 주는데, 이를 통상의 트립이라고 한다.

이러한 과전류 트립 장치로는 바이메탈을 이용한 열동식 트립 기구와, 오일 대쉬 포트(ODP: oil dash pot)를 이용한 전자식 트립 기구로 구분된다.

이 중에서, 오일 대쉬 포트를 이용한 전자식 트립기구는 플레밍의 오른손 법칙 원리에 의한 유도 기자력을 발생시켜 그 유도 기자력에 의해 전원측과 부하측 간의 전류 통로를 차단시키는 구조를 가진다.

그런데, 종래의 누전 차단 겸용 배선용 차단기는 대략 60초의 동작 시간을 가지는 저속형 동작 특성을 갖고 있기 때문에, 전선 선로 및 누전 보호용으로만 사용 되고 있을 뿐, 빠른 동작 특성 예컨대, 중속형, 중저속형, 고속형 등의 동작 특성을 요구하는 고정밀도 기기 및 회로를 보호할 수 없는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 누전 차단이 가능한 배선용 차단기를 설치한 상태에서, 동작 특성이 다양한 휴우즈 대용기기 이른바 회로 보호기(CP: circuit protector)를 별도로 구입하여 각각의 동작 특성에 상응하는 기기 및 장비에 설치해야 하는 문제점이 있다.

또한, 회로 보호기는 동작 특성이 다양하나, 외형이 상용화되어 있지 않은 관계로 차단용량이 높은 기기나 장비 보호에는 사용할 수 없으며, 누전 차단 회로기판을 채용할 수 없어 인명 피해 방지를 위한 별도의 누전 차단기를 설치해야 하는 문제점이 있다.

본 고안은 상기 문제점을 감안하여 착상된 것으로, 별도의 회로 보호기를 설치하지 않고도 차단기 자체로서 과전류, 단락, 누설 전류에 의한 사고 방지는 물론 기기 및 장비의 회로 보호에 요구되는 각각의 고유한 과전류 트립 동작 특성을 만족시킬 수 있는 다기능 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 다기능 차단기의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도.

도 2는 도 1의 트립부의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도.

도 3은 트립 코일에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐를 때, 트립부의 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면 구성도.

도 4는 단락 사고시 트립부의 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10... 개폐기구부 11... 고정자

12... 가동자 20... 트립부

21... 아마튜어 23... 트립 코일

40... 오일 대쉬 포트 41... 실린더

42... 플런저 43... 자극편

44... 압축스프링 45... 실리콘 오일

50... 누전 차단 회로부 S... 스위치

T1,T2... 단자부

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 원주면을 따라 트립 코일이 나선형으로 감겨지며, 상면이 개방된 원형관 형상의 실린더; 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐를 때 발생되는 전자력에 의해 상기 실린더 내에서 이동 가능하게 설치된 플런저; 상기 실린더를 밀폐시키며, 전자력에 의해 상기 플런저가 흡인될 수 있도록 상기 실린더의 상면에 설치된 자극편; 상기 플런저를 탄성바이어스시킬 수 있도록 상기 플런저와 자극편 사이에 설치된 압축스프링; 및 상기 실린더 내에서 이동하는 상기 플런저에 소정 제동력을 제공하고, 상기 플런저를 저속 또는 중저속 또는 중속 또는 고속의 동작 특성에 각각 선택적으로 대응되는 점도를 가지며, 상기 실린더 내에 충전된 실리콘 오일을 구비한다.

본 고안에 따른 다기능 차단기에 있어서, 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 40∼120초의 저속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 500∼1300c/s의 점도를 구비한다.

본 고안에 따른 다기능 차단기에 있어서, 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 15∼50초의 중,저속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 250∼650c/s의 점도를 구비한다.

본 고안에 따른 다기능 차단기에 있어서, 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 2.5∼20초의 중속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 50∼200c/s의 점도를 구비한다.

본 고안에 따른 다기능 차단기에 있어서, 상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 0.12∼2.0초의 고속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 3∼30c/s의 점도를 구비한다.

따라서, 본 고안은 누전 차단 겸용이 가능한 배선용 차단기의 구조를 변경하지 않고, 단순히 실리콘 오일의 점도를 조절함으로써 보호 대상 부하의 기기 및 회로에 요구되는 각각의 과전류 트립 동작 특성을 만족시킬 수 있으므로, 별도의 회로 보호기를 각각의 기기 및 회로에 설치할 필요가 없다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다기능 차단기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 다기능 차단기의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 다기능 차단기(100)는 전체적인 구성이 누전 차단이 가능한 종래의 전자식 배선용 차단기와 동일하나, 과전류, 단락, 누전 사고 발생시 이를 검출하여 전류를 차단시키기 위한 오일 대쉬 포트(40)의 구성요소 중 실리콘 오일(45)의 점도를 달리하여 각각의 보호 대상 부하에 상응하는 과전류 트립 동작 특성을 만족시킬 수 있는 점이 다르다.

상기 다기능 차단기(100)는 인위적으로 고정자(11)와 가동자(12)의 접점을 온-오프시키기 위한 스위치(S)와, 전원측과 부하측을 각각 연결하는 3개 또는 4개의 단자부(T1,T2)와, 전원측과 부하측을 잇는 전류의 통로를 선택적으로 차단시켜 고정자(11)와 가동자(12)의 접점을 온-오프시키는 개폐기구부(10)와, 과전류, 단락, 누전 사고 발생시 이를 검출하고 개폐기구부(10)를 연동시켜 전원측과 부하측 각각으로 통하는 전류를 자동으로 차단시키는 전자식 트립부(20)로 구성된다. 참조부호 50은 누전에 의한 누설 전류를 검출하여 전원측과 부하측 간의 전류 통로를 차단하기 위한 누전 차단 회로부를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 트립부(20)는 개폐기구부(10:도 1) 측으로 회동 가능하게 설치되며 개폐기구부(10:도 1)를 선택적으로 연동시킴으로써 전원측과 부하측 간을 잇는 전류의 통로를 차단시키는 아마튜어(21)와, 아마튜어(21)에 탄성력을 부여하는 스프링(22)과, 아마튜어(21)의 회동 중심점 외측에 설치되어 과전류에 의해 발생되는 전자력에 의해 아마튜어(21)를 선택적으로 회동시키기 위한 오일 대쉬 포트(40)와, 오일 대쉬 포트(40)의 원주면에 나선형으로 감겨진 형태로 설치되고 전원측과 부하측 간의 전류 통로와 전기적으로 연결된 트립 코일(23)을 구비한다.

상기 오일 대쉬 포트(40)는 동합금과 같은 비자성 물질로 이루어지며 상면이 개방된 원형관 형상의 실린더(41)와, 트립 코일(23)에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐를 때 발생되는 전자력에 의해 실린더(41) 내에서 이동 가능하게 설치된 플런저(42)와, 실린더(41)를 밀폐시키며 전자력에 의해 플런저(42)가 흡인될 수 있도록 실린더(41)의 상면에 설치된 자극편(43)과, 플런저(42)를 탄성바이어스시킬 수 있도록 플런저(42)와 자극편(43) 사이에 설치된 압축스프링(44)과, 플런저(42)에 소정 제동력을 제공할 수 있도록 실린더(41) 내에 충전된 실리콘 오일(silicon oil:45)을 구비한다.

상기 실리콘 오일(45)은 그 매질의 점도에 의해 자극편(43) 측으로 이동하는 플런저(42)에 소정 제동력을 제공하게 되는 바, 전류가 트립 코일(23)로 흐르는 시간과 트립 코일(23)의 전류에 의해 플런저(42)가 이동하여 자극편(43)에 흡인됨과 동시에 전류 통로를 차단시키는 시간 사이의 지연시간을 발생시킨다. 즉, 상기 실리콘 오일(45)은 매질의 점도에 의해 발생되는 상기 지연시간에 따라 저속, 중저속, 중속 및 고속형의 동작 특성을 선택적으로 결정한다.

상기 실리콘 오일(45)의 점도에 따른 각각의 동작 특성 및 동작 시간은 다음 표와 같다.

동작특성	동작시간(초)	실리콘오일 점도(c/s)
저속	40-120	500-1300
중저속	15-50	250-650
중속	2.5-20	50-200
고속	0.12-2.0	3-30

여기서, 상기 동작시간은 트립 코일(23)에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 때, 전류가 트립 코일(23)로 흐르는 시간과 트립 코일(23)의 전류에 의해 플런저(42)가 이동하여 자극편(43)에 흡인됨과 동시에 전류가 차단되는 시간 사이의 지연시간을 나타낸다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 다기능 차단기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 트립 코일(23)에 최대 부동작 전류치 이하의 전류가 흐르는 정상 부하 상태일 경우, 플런저(42)는 그 전류에 의해 전자력이 발생되어 소정 흡인력을 수반하지만, 그 흡인력은 압축스프링(44)의 압축력을 극복하지 못해 자극편(43) 측으로 이동되지 않는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 트립 코일(23)에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐르는 과부하 상태일 경우, 먼저, 플런저(42)는 트립 코일(23)로 흐르는 과전류에 의해 전자력이 발생되고, 상기 전자력에 의해 자극편(43)측으로 이동됨과 동시에, 자극편(43)에 흡인된다.

이어서, 플런저(42)가 자극편(43)에 접촉되면, 아마튜어(21)가 플런저(42)의 전자력에 의해 자극편(43)에 달라 붙게 되고, 이와 동시에 아마튜어(21)는 도 1에 도시된 개폐기구부(10:도 1)를 연동시켜 전원으로부터 부하측으로 통하는 전류를 차단시키게 된다. 이 때, 플런저(42)가 이동되어 자극편(43)에 흡인됨과 동시에, 아마튜어(21)가 자극편(43)에 흡인되어 개폐기구부(10:도 1)를 연동시켜 전원측과 부하측 간의 전류를 차단하는 동작 시간은 실리콘 오일(45)의 점도에 따라 상기 <표 1>과 같은 저속, 중저속, 중속, 고속의 동작 특성을 가지게 된다.

따라서, 본 고안의 다기능 차단기는 과전류, 단락 및 누전에 의한 본래의 차단 기능은 물론 실리콘 오일(45)의 점도를 조절함으로써, 각각의 보호 대상 부하의 회로 보호에 요구되는 과전류 트립 특성을 만족시킬 수 있게 된다. 즉, 저속형 동작 특성을 갖는 차단기는 전선 선로를 보호하기 위해 사용되며, 중저속형 동작 특성을 갖는 차단기는 솔레노이드 밸브, 히터, 모터 등의 부하를 보호하기 위해 사용되고, 중속형 동작 특성을 갖는 차단기는 일반 시퀀스 회로의 부하를 보호하기 위해 사용되며, 고속형 동작 특성을 갖는 차단기는 반도체 회로의 부하를 보호하기 위해 사용된다. 또한, 본 고안의 다기능 차단기는, 종래의 회로 보호기와 달리, 과전류 및 누전 차단이 가능하여 차단용량이 높은 기기나 장비 보호에 사용될 수 있다. 즉, 종래의 누전 차단이 가능한 배선용 차단기에 회로 보호기가 가진 다양한 차단 특성을 공유시킴으로써 배선용 차단기, 누전 차단기, 회로 보호기 각각의 단점을 보완할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 전선이 단락된 경우, 단락시 트립 코일(23)로 통하는 순간적인 과전류에 의해 플런저(42)가 자극편(43) 쪽으로 이동하기 전, 자극편(43) 자체에 전자력을 발생시켜 아마튜어(21)가 자극편(43)에 달라 붙음으로써 전류를 차단시키게 된다.

대안적으로, 본 고안의 다기능 차단기는 실리콘 오일의 점도를 조절하는 대신 단순히 파이프에 종래 보다 길이가 연장된 자극편 만을 설치함으로써 0.007∼0.065초의 순시형 동작 특성을 갖게할 수도 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같은 단락시의 동작에 의해 전류를 차단할 수 있게 되며, 보호 대상 부하로는 반도체 회로, SCR, TRIAC를 예로 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 다기능 차단기의 효과는 다음과 같다.

첫째, 누전 차단 겸용이 가능한 배선용 차단기의 구조를 변경하지 않고, 단순히 실리콘 오일의 점도를 조절함으로써 보호 대상 부하의 기기 및 회로에 요구되는 과전류 트립 동작 특성을 만족시킬 수 있으므로, 별도의 회로 보호기를 각각의 기기 및 회로에 설치할 필요가 없다.

둘째, 하나의 차단기로 전선 선로 및 누전 보호 뿐만 아니라, 빠른 동작 특성이 요구되는 기기 및 회로를 과전류로부터 보호할 수 있으므로, 경제적인 면에서 상대적으로 경쟁적 우위를 확보할 수 있다.

셋째, 종래의 회로 보호기와 달리, 누전 차단이 가능하므로, 누전 차단기를 별도로 설치하지 않아도 된다.

Claims

누전 차단이 가능한 전자식 배선용 차단기 구조를 가진 다기능 차단기에 있어서,

원주면을 따라 트립 코일이 나선형으로 감겨지며, 상면이 개방된 원형관 형상의 실린더;

상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치 이상의 과전류가 흐를 때 발생되는 전자력에 의해 상기 실린더 내에서 이동 가능하게 설치된 플런저;

상기 실린더를 밀폐시키며, 전자력에 의해 상기 플런저가 흡인될 수 있도록 상기 실린더의 상면에 설치된 자극편;

상기 플런저를 탄성바이어스시킬 수 있도록 상기 플런저와 자극편 사이에 설치된 압축스프링; 및

상기 실린더 내에서 이동하는 상기 플런저에 소정 제동력을 제공하고, 상기 플런저를 저속 또는 중저속 또는 중속 또는 고속의 동작 특성에 각각 선택적으로 대응되는 점도를 가지며, 상기 실린더 내에 충전된 실리콘 오일을 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 차단기.
제1항에 있어서,

상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 40∼120초의 저속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 500∼1300c/s의 점도를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 차단기.
제1항에 있어서,

상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 15∼50초의 중,저속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 250∼650c/s의 점도를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 차단기.
제1항에 있어서,

상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 2.5∼20초의 중속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 50∼200c/s의 점도를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 차단기.
제1항에 있어서,

상기 트립 코일에 최대 부동작 전류치를 초과하는 200%의 과전류가 흐를 경우, 상기 플런저가 0.12∼2.0초의 고속 동작 특성을 갖도록, 상기 실리콘 오일은 3∼30c/s의 점도를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 차단기.