KR200300548Y1 - 저압 옥내배선의 과전류(過電流)를 누전차단기가작동하도록 하는보조장치. - Google Patents

Abstract

본 고안은 각형(角形) 변류기(CT)의 형상 및 그 기능의 변형으로 변류기를 통하여 전류가 흐를 때 철심이 자화(磁化) 되는 특성을 이용하여 릴레이의 구조와 같이 철심의 일부가 가동(可動)할 수 있도록 하고, 가동철심(2)에 의하여 작동하는 TACTILE 스위치(3)를 장착하여 지정된 전류 이상으로 흐를 때 TACTILE 스위치(3)가 ON되도록 하는 것으로, 저압 옥내배선회로의 단락전류를 검출하여 TACTILE 스위치(3)의 접점과 PTC(4)를 통하여 누전전류를 흘려 누전차단기로 하여금 차단되도록 한다

배선계통의 단락(합선)에 의한 전기화재를 예방하고자 하는 목적이며, TACTILE 스위치(3)의 특성상 작동개시 압력보다 유지압력이 낮으므로 스위치 접점의 안정된 동작이 가능하게 된다.

또한 배선으로 흐르는 전류로 작동하므로 별도의 구동코일이 없는, 즉 동작전원이 필요 없는 간단한 구조를 특징으로 하는 차단 보조장치에 관한 것이다.

Description

저압 옥내배선의 과전류(過電流)를 누전차단기가 작동하도록 하는 보조장치.{Auxiliary apparatus for operating leak-breaker the over current of low voltage house wiring.}

전기화재의 주종을 이루는 배선계통의 화재는 배선의 규격을 무시한 과부하로 인한 배선의 과열, 또는 단락(합선)의 사고가 대다수를 이루며 이는 전기에 대한 상식부족, 방심 또는 실수로 일어나는 사고로 근본적인 안전장치가 필요하며, 기존의 누전차단기, 배선용 차단기, 휴즈 등은 주로 열동형(熱動形)으로 정격이상의 전류가 장시간 흐르거나 누전이 되어야 차단이 되며 접속점의 접속불량, 전선의 규격미달 등의 사유로 차단기가 차단할 수 있는 충분한 전류가 흐르지 못하는 경우에는 차단기가 늦게 작동하거나 작동하지 않으므로 매우 위험한 것이 현실이다.

대용량 고급형의 경우 단락 시 차단이 가능한 단락전류의 차단구조가 되어 있으나 역시 계약전력이 큰 동력에서나 적용될 뿐이며 계약전력이 작은 일반 가정에서는 적용이 안 되고 있다.

즉, 계약전력이 작은 일반 가정에서는 의무적인 설치조건이 아니므로 안전에 더욱이 등한시하는 것 같으며 사실 전문가가 아니면 "차단기라는 것은 합선(단락)되면 무조건 차단되는 것" 이라고 믿고 있는 것이다.

여기서 고급형 차단기의 단락전류 차단방법을 간단히 설명하면 릴레이와 같이 고정철심에 부하전류가 흐르는 코일을 수회 감아 여기서 발생하는 자력으로 가동철심을 작동케 하여 스위치 레버가 복구되도록 하는 구조로 되어있으며 과부하의차단은 역시 열동형으로 부하측 전류를 바이메탈을 통하여 흐르게 하여 과부하 시 바이메탈의 저항값에 의하여 열(熱)이 발생하도록 하여 바이메탈이 열에 의한 변형으로 스위치 레버가 복구되도록 하는 방식이다

또 한가지 방식으로 EOCR(Electronic over current relay)이라고 하는 상품명으로 유통되고 있으나 역시 제조단가 및 설치방법상 간단하지 않은데 이는 변류기와 전류설정 증폭기, 시간설정 타이머, 및 릴레이로 구성되어 전자 접촉기 등과 함께 사용하여 동력에서 모터 등의 전기시설의 보호에 사용하지만 전기화재를 예방하고자하는 목적과는 다소 거리가 있다.

또 한가지 유사한 것으로 단상모터의 기동릴레이가 동작원리상 유사한 면이 있는데 이것도 전압으로 동작하는 릴레이와 같은 구조로 모터의 기동전류일 때 ON되고 운전전류일 때 OFF되는 것으로 대체로 지정된 전류에서만 사용이 가능하며 역시 기계적인 구조, ON/OFF특성, 사용방법, 및 사용목적도 일반적인 교류릴레이와 다른 점이 없다.

현재 과전류 또는 단락을 차단할 목적으로 주로 사용되는 열동형 차단기의 경우 정격전류의 10∼20배 이상 흘러야 0.1초 이내에 차단이 되는 것으로 되어있는데 이러한 배수는 바이메탈 자체의 가열되는 시간 때문에 차단될 수 있는 시간이 길거나 큰 전류가 흘러야 하는 문제점이 있으며 일반 가정용 30A형의 경우 300A∼600A의 전류가 흘러야 0.1초 이내에 차단이 된다는 것인데 배선의 굵기, 길이 및 접속저항 등의 직렬저항 관계로 차단기의 동작이 어려운 것이 현실이다.

즉, 차단기의 정격전류의 10∼20배 이상 흐를 수 있는 충분한 굵기의 배선을사용하여야하며 접속상태가 완벽해야 된다는 의미이며 어느 종단에서 단락 되더라도 충분한 단락전류가 흐를 수가 있으면 차단기가 작동하든지 단락부위 즉 접촉부위가 SPARK에 의해 순간용단(溶斷)이 되든지 할 것이지만 현실적으로 차단기의 정격에 충분한 배선규격으로 정합(整合)시킨다는 것은 어려운 것이다.

이러한 문제점을 해결할 방안으로 상용(常用)전류에 관계없이 단락전류에는 민감하게 동작할 수 있는 차단구조의 보완이 필요하며, 여기서 차단속도 0.1초라는 단위는 착화물(着火物)이 가열되어 점화될 수 있는 시간을 0.1초로 하였으나 착화물의 종류에 따라 다를 수도 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 고안으로 배선회로 종단에서 흐를 수 있는 최대치 전류 또는 상용전류의 최대치를 감안하여 단락 시에만 민감하게 동작할 수 있는 전류를 감지하여 차단할 수 있는 장치가 필요하게 되어 본 고안에서는 각형 변류기(CT)의 형상 및 기능을 변형하여 릴레이와 같은 구조로 철심의 일부가 가동(可動)할 수 있도록 하고, 가동철심(2)에 의하여 작동하는 TACTILE 스위치(3)를 장착하여 지정된 전류 이상이 흐를 때 스위치(3)가 작동하도록 하는 것으로 TACTILE 스위치(3)의 접점과 PTC(4)를 통하여 접지(G)로 누전전류를 흐르게 하여 누전차단기로 하여금 차단되도록 하는 방식으로 단락에 의한 전기화재를 예방하고자 하는 목적이다.

TACTILE 스위치(3)의 특성상 작동개시 압력보다 유지압력이 낮으므로 접점의 안정된 동작이 가능하며 또한 배선으로 흐르는 전류로 작동시키므로 별도의 구동코일이 없는 간단한 구조가 특징이며 설치기술도 간단하여 전기화재를 예방하는 방법으로 유용한 고안이다.

도 1은 본 고안의 동작을 설명하기 위한 구성도

도 2는 본 고안을 설명하기 위한 전개도

도 3은 본 고안을 설명하기 위한 조립도

도 4는 본 고안을 설명하기 위한 사시도

도 5는 본 고안을 설명하기 위한 절개도

< 도면의 주요 부호의 설명 >

H, N : 교류전원의 입력 측.

G : 접지

H', N' : 교류전원 부하 측

h, g : 전원과 접지로 접속하여 누전전류를 흐르게 하는 단자.

1 : 고정철심

2 : 가동철심

3 : TACTILE 스위치

4 : PTC (정특성의 써미스터)

5 : 스위치와 PTC의 회로기판

6 : 회로기판을 고정하는 홈

본 고안을 첨부된 도면에 따라 상술한다.

도 1은 본 고안의 동작을 설명하기 위한 구성도로 교류전원이 누전차단기를 통과하여 부하측으로 흐르는 배선에, 본 고안의 장치는 변류기를 장치하듯이 부하전류를 통과시키는 방식으로 부하전류에 상당하는 자계가 고정철심(1)과 가동철심(2)에 형성되어 인력(引力)이 작용하게 된다.

이러한 힘이 TACTILE 스위치(3)의 동작개시 압력 이상으로 작용하면 스위치(3)의 접점이 ON되어 부하측 전원(H)전류가 PTC(4)와 스위치의 접점을 통과하여 접지로 흐르게 된다.

이러한 경우 누전차단기는 누전으로 인식하여 30ms 이내에 차단을 하게된다.

PTC(4)는 정특성의 써미스터로 동작초기의 전류는 누전차단기가 충분히 인식할 수 있는 100mA 정도를 전류를 흘리고 시간이 경과하면 자체발열로 저항치가 커지므로 전류가 미량으로 감소되는 특징의 소자로 접지로 흐르는 전류의 안정, 접점의 보호 및 누전차단기가 고장일 때를 대비한 안전장치에 해당한다.

본 고안에서 TACTILE 스위치(3)의 특성을 활용함은 동작개시 압력(예: 150gf) 이상이 작용하면 스위치(3)가 ON되며 ON된 후 OFF되려고 하는 유지압력은 동작압력의 1/3정도(예: 50gf)에서 유지하므로 고정철심과 가동철심은 더욱 강력한 힘이 작용하게 되는데 TACTILE 스위치(3)가 가동철심을 밀어내는 힘이 100gf가 작아 지므로 따라서 TACTILE 스위치(3)가 ON된 후에 가동철심과 고정철심의 인력(引力)은 ON되기 전보다 100gf가 커지는 것이다.

기존의 교류 릴레이의 단점으로 동작개시 압력이 작고 유지압력이 크므로 구동전력이 부족할 시 가동철심의 진동이 심하여 접점의 접촉이 불안정하게 된다.

본 고안에서는 TACTILE 스위치(3)를 사용하므로 기존의 릴레이와 반대로 압력이 작용하므로 전자회로에서 슈미트 트리거(Schmitt trigger)와 같은 특성이 있어 ON과 OFF의 확실한 동작이 가능하게 된다.

즉, TACTILE 스위치(3)가 ON되기 직전의 150gf이상이 필요하고 ON이 되면 50gf이하로 낮아질 때까지 ON으로 계속 유지된다는 의미이다.

도 2는 본 고안의 설명하기 위한 전개도로 회로기판(5)에 스위치(3)와 PTC(4)를 조립하여 고정철심(1)의 회로기판을 고정하는 홈(6)에 끼워 고정 하며,

도 3은 도 2가 조립된 상태를 표시한다.

본 고안은 기존의 차단기와 배선의 부정합(不整合)에 의하여 단락(합선)시 차단기가 늦게 동작하거나 차단동작이 안 되는 경우가 있어 대다수 전기화재의 주원인으로 되고 있음에도 불구하고 차단기만 있으면 무조건 차단될 것으로 믿고 있는 것이 현실이다.

이러한 문제점을 해결하는 방법으로 과부하의 차단은 열동형 차단기, 누전은 누전차단기, 단락(합선)은 본 고안의 장치를 이용하여 누전차단기가 차단하도록 하여, 기존의 누전차단기가 설치되어 있는 배선회로에서 상용전류에 관계없이 단락전류에는 민감하게 동작되어 누전전류를 흐르게 하여 누전차단기로 하여금 차단되도록 하며 기존의 설비의 변경 없이 간단히 보완하여 전기화재를 예방할 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 변류기(CT)를 통하여 전류가 흐를 때 철심이 자화(磁化) 되는 특성을 이용, 철심의 일부를 가동(可動)할 수 있도록 하여, 고정철심(1)과 가동철심(2)의 인력(引力)에 의하여 작동하는 TACTILE 스위치(3)를 장착하고, 지정된 전류 이상이 흐를 때, TACTILE 스위치(3)를 통하여 누전전류를 흐르게 하여, 누전차단기로 하여금 해당배선의 전원공급이 차단되도록 하는, 전기화재 예방을 위한 차단 보조장치.
2. 제 1항에 있어서 고정철심(1)과 가동철심(2)에 의하여 작동하는 스위치(3)의 접점과 PTC(4)를 직렬로 구성하여 접점보호 및 접지전류의 안전장치 기능을 내장한 차단 보조장치.