KR200393291Y1 - 배선용 차단기의 트립 메카니즘 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선용 차단기의 트립 메카니즘에 있어서 사고전류발생시 아마추어의 회동방향과 반대방향으로 아마추어에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링의 탄성 바이어스력을 조정가능하여 다수의 상별 트립 메카니즘의 동작감도를 일정하게 조정할 수 있는 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 제공하기 위한 것으로서, 전원측 또는 부하측의 전로에 각각 접속되는 단자부와, 상기 단자부에 접촉하여 회로를 폐로하는 위치와 상기 단자부로부터 분리되어 회로를 개로하는 위치로 변위가능한 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 개로 또는 폐로 위치로 구동하는 개폐기구부를 구비하는 배선용 차단기에 있어서, 상기 회로에 연결되는 단자부상에 전기적으로 접속되게 설치되어 상기 이상 전류상태 시 소정의 전자기력을 발생시키는 전자석과; 상기 전자석을 대향하게 설치되고, 상기 전자기력에 의하여 하측 회전지지부를 중심으로 상기 전자석을 향해 흡인 회동하여 상기 개폐기구부를 트립위치로 구동 가능한 아마추어와; 상기 아마추어를 회동하게 지지하는 아마추어 지지대와;

상기 아마추어에 일단부가 지지되며, 상기 전자석을 향하는 회전 모멘트에 반대방향으로 상기 아마추어에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링과;

상기 스프링의 타단부를 지지하며, 상기 스프링에 의해 상기 아마추어에 제공되는 상기 탄성 바이어스력을 조정할 수 있는 순시가 조정부와;를 포함하여 구성된다.

Description

배선용 차단기의 트립 메카니즘{A TRIP MECHANISM FOR MOLDED CASED CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 배선용 차단기에 구비되어 배선용 차단기가 설치되는 회로상 전기적인 과부하 및 순시전류 상태 또는 단락상태와 같은 이상 전류상태 시 자동으로 상기 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호할 수 있고 이상 동작전류값을 조정할 수 있는 배선용 차단기의 순시가 조정 가능한 트립 메카니즘에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 전기적으로 과부하 상태 시 또는 단락 시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기로서 그 구조는 크게 전원측 또는 부하측을 연결하는 단자부와, 배선용 차단기 내의 고정자와 가동자의 접촉이 이루어지도록 개폐시키는 개폐기구부와, 전원측에서 과전류나 순시전류 및 단락전류 발생 시 이를 감지하여 상기 개폐 기구부가 트립위치로 동작하게 구동하는 트립 메카니즘으로 구성된다.

이상전류 발생 시 인위적인 개폐와는 상관없이 배선용 차단기 내에서 이를 인지하여 자동으로 전류를 차단시켜 주게 되는데 이를 통상의 트립이라 지칭한다. 순시전류 통과 시 발생되는 트립은 배선용 차단기에 인가되는 전류가 순간적으로 정격전류의 일정 배율로 인가될 때 이를 감지하여 일정 배율에 적당한 시간에 트립을 시켜주는 것을 말하며 이러한 기능을 순시 트립기능이라 한다.

도 1 내지 도 2는 종래의 배선용 차단기 및 트립 메카니즘의 구조를 도시한 것으로서, 도 1은 종래의 배선용 차단기의 주요 구성부를 보여주는 단면도이고, 도 2는 종래의 배선용 차단기에 구비되는 트립 메카니즘부를 절개하여 보여주는 사시도 및 트립 메카니즘의 요부 구성을 원내에 확대하여 보여주는 부분 확대 사시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 배선용 차단기(100)는 크게 외함을 형성하는 케이스(110)와, 전원측 또는 부하측을 연결하는 단자부(미도시)와, 전원측 또는 부하측과 연결되는 고정 접촉자(미도시)와, 상기 고정 접촉자(미도시)와 접촉(ON 시) 및 분리(OFF 또는 TRIP 시)되는 위치로 회동 가능한 가동 접촉자(미도시), 그리고 상기 가동 접촉자(미도시)를 전술한 접촉위치 또는 분리 위치로 이동시켜 회로를 개폐시키는 개폐기구부(130)와, 상기 개폐기구부(130)와 연결되어 상기 개폐기구부(130)를 수동으로 조작하기 위한 핸들이 구비되어 있다.

그리고 상기 전원측에서 전기적인 과부하 및 순시전류 상태 또는 단락상태와 같은 이상 전류상태가 발생할 시 이를 감지하여 상기 개폐기구부(130)를 트립위치로 구동하는 트립 메카니즘(140) 및 상기 회로가 차단될 때 발생하는 아크를 소멸시키는 소호부(150)로 구성되어 있다.

여기서 상기 단자부는 배선용 차단기의 외부로 노출되어 배선용 차단기가 설치된 회로와 배선용 차단기의 내부 장치를 접속시키는 역할을 하며, 상기 소호부(150)는 가동접촉자(미도시)와 고정접촉자(미도시)의 개리 시 발생하는 아크를 신속히 소멸시켜 접점 및 배선용 차단기의 내부 기기를 보호하는 역할을 담당한다.

또한 상기 개폐기구부(130)는 크로스 바(Cross Bar)와 트립바(Trip Bar), 네일(Nail, 일명 Latch Holder), 래치(latch), 상하부 링크, 트립 스프링, 가동접촉자를 지지하는 샤프프등으로 구성되며 이들 구성과 작용은 잘알려져 있는 바와 같으므로 도시 및 그에 따른 상세 설명은 생략하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 트립 메카니즘(140)은 케이스(110) 내부에 설치되어 이상전류 발생 시 전자기 흡인력을 발생시키는 전자석 (141)와, 전자석 (141)을 대향하게 설치되며 상기 전자기 흡인력에 의해 전자석 (141)을 향해서 회동될 수 있는 아마추어(142)와, 상기 아마추어(142)에 상기 흡인력에 의한 회동방향과 반대방향으로 탄성 바이어스 력을 제공하는 스프링(142b)이 구비된다.

여기서 상기 아마추어(142)에 탄성 바이어스 력을 제공하는 상기 스프링(142b)은 비틀림 스프링으로서, 상기 아마추어(142)를 지지하는 아마추어 지지대(148)에 마련된 아마추어 회전축(142a)에 상기 아마추어(142)와 함께 설치되어, 그 일단부는 아마추어 지지대(148)에 탄성력을 작용하게 설치되고 타단부는 아마추어(142)에 상기 흡인력에 의한 회동방향과 반대방향으로 탄성 바이어스 력을 제공하게 설치되어 있다.

상기 배선용 차단기(100)가 설치된 회로 상에 단락전류 등과 같은 이상전류가 발생될 경우, 상기 단자부를 통해 회로와 연결된 전자석(141)이 자화되어 전자기 흡인력이 발생하게 되고, 이때 전자석(141)의 전자기 흡인력에 의해 아마추어(142)가 끌어당겨지며 시계 반대방향으로 회전되며 전자석(141)에 접하게 된다.

이에 따라 상기 아마추어(142)의 상단이 상기 개폐기구부의 크로스바의 하단부를 가압하며 크로스바를 회동시키고, 이에 따라 트립바, 네일이 연동하여 래치가 해방되고, 래치의 해방에 따라 축세되어있던 트립스프링이 방세되면서 이 방세 탄성력에 의해 상하부 링크가 펴진상태로부터 접힌상태로 되고 그에 따라 하부링크에 접속된 가동자의 회전지지부인 샤프트가 회동하여 가동자가 고정자로부터 분리됨으로써 트립이 이루어 진다.

그런데 상기 전자석(141)에서 발생되는 전자기 흡인력으로 인해 상기 아마추어(142)가 회동하기 위해서는 상기 전자석(141)에서 발생되는 상기 전자기 흡인력이 상기 아마추어(142)에 상기 전자기 흡인력과 반대방향으로 탄성 바이어스력(elastic bias energy)을 제공하는 스프링(142b)의 탄성 바이어스력 보다 커야한다. 종래의 배선용 차단기(100)의 트립 메카니즘에 구비되는 스프링(142b)은 상별로 대응되게 구비되는 아마추어(142)의 개수만큼 구비되며 또한 그 탄성력이 각각 틀림으로 인해 상기 배선용 차단기(100)에 구비되는 각각의 아마추어(142)에 작용하는 탄성 바이어스력이 각각 달라 아마추어(142)를 회동시키기 위한 회동 모멘트 값이 틀려진다. 이는 다시말해 감응하여 상별 트립 메카니즘이 동작하는 이상전류값이 각각 다르게 됨을 의미한다.

그로 인해 상기 배선용 차단기에서 이상 전류상태가 발생될 시 회로를 트립시키기 위해 순시적으로 응동해서 개폐기구부를 구동해야 하는 트립 메카니즘의 순시 동작이 원활하지 못하게 되고, 결과적으로 배선용 차단기가 설치되는 회로를 신뢰도 있게 보호하지 못할 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은, 배선용 차단기의 트립 메카니즘에 있어서 사고전류발생시 아마추어의 회동방향과 반대방향으로 아마추어에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링의 탄성 바이어스력을 조정가능하여 다수의 상별 트립 메카니즘의 동작감도를 일정하게 조정할 수 있는 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 제공함에 있다.

상기 본 고안의 목적은, 전원 또는 부하측의 전로에 각각 접속되는 단자부와, 상기 단자부에 접촉하여 회로를 폐로하는 위치와 상기 단자부로부터 분리되어 회로를 개로하는 위치로 변위가능한 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 개로 또는 폐로 위치로 구동하는 개폐기구부를 구비하는 배선용 차단기에 있어서,

상기 회로에 연결되는 단자부상에 전기적으로 접속되게 설치되어 상기 이상 전류상태 시 소정의 전자기력을 발생시키는 전자석과;

상기 전자석을 대향하게 설치되고, 상기 전자기력에 의하여 하측 회전지지부를 중심으로 상기 전자석을 향해 흡인 회동하여 상기 개폐기구부를 트립위치로 구동 가능한 아마추어와;

상기 아마추어를 회동하게 지지하는 아마추어 지지대와;

상기 아마추어에 일단부가 지지되며, 상기 전자석을 향하는 회전 모멘트에 반대방향으로 상기 아마추어에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링과;

상기 스프링의 타단부를 지지하며, 상기 스프링에 의해 상기 아마추어에 제공되는 상기 탄성 바이어스력을 조정할 수 있는 순시가 조정부와;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 고안의 목적과 그 달성수단의 구성 및 작용효과는 첨부 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 이하의 상세한 설명으로 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6은 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 도시한 것으로서, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 3상용 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 도시한 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘(140)은 전원측 또는 부하측의 전로에 각각 접속되는 단자부(121)와, 상기 단자부(121)에 접촉하여 회로를 폐로하는 위치와 상기 단자부로부터 분리되어 회로를 개로하는 위치로 변위가능한 가동 접촉자(미도시)와, 상기 가동 접촉자를 개로 또는 폐로 위치로 구동하는 개폐기구부(도1의 130 참조)를 구비하는 배선용 차단기에 있어서,

상기 회로에 연결되는 단자부(121)상에 전기적으로 접속되게 설치되어 상기 이상 전류상태 시 소정의 전자기력을 발생시키는 전자석(141)과;

전자석(141)을 대향하게 설치되고, 상기 전자기력에 의하여 하측 회전지지부(148a)를 중심으로 전자석(141)을 향해 흡인 회동하여 상기 개폐기구부를 트립위치로 구동 가능한 아마추어(142)와;

아마추어(142)를 회동하게 지지하는 아마추어 지지대(148)와;

아마추어(142)에 일단부(도면상 상단부)가 지지되며, 전자석(141)을 향하는 회전 모멘트에 반대방향으로 아마추어(142)에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링(142b)과;

스프링(142b)의 타단부를 지지하며, 스프링(142b)에 의해 아마추어(142)에 제공되는 상기 탄성 바이어스력을 조정할 수 있는 순시가 조정부와;를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 순시가 조정부는, 아마추어(142)와 스프링(142b)이 이루는 각도를 조정하여 상기 탄성 바이어스력을 조절할 수 있도록, 아마추어(142)에 대한 상기 스프링(142b) 타단부의 상대위치를 변화시킬 수 있게 상기 스프링의 타단부를 지지하는 동시에 아마추어 지지대(148)에 지지되어 수평방향으로 이동가능한 나사(200)이다.

도 3에서 미설명 부호 142a는 스프링(142b) 상기 일단부를 고정하여 지지하는 동시에 상기 개폐기구부중 미도시의 크로스 바를 회동하게 가압할 수 있는 스프링 지지 및 트립작용부이다.

상기 크로스 바가 회동하면 연동하여 트립바, 네일이 회동되고 그에 따라 래치가 해방되어, 탄성에너지를 축세하였던 트립스프링이 방세되면서 순간적으로 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리되는 트립이 이루어진다. 이들 크로스 바(Cross Bar), 트립 바(Trip Bar), 네일(nail), 래치(latch)등의 개폐기구부의 구성과 동작은 이미 잘 알려져 있으므로 별도의 도시와 구성 및 동작설명은 생략하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 순시가 조정용의 나사(200)는 일단부가 단자부의 일측 상부의 배선용 차단기의 외부로 노출된 구조이므로, 사용자가 손으로 쉽게 회전시켜 스프링(142b)의 탄성바이어스 력의 조정 즉, 트립되는 사고전류의 크기가 조정될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘중 아마추어와 스프링 및 아마추어 지지대와 순시가 조정부의 동작상태를 보여주는 것으로서, 도 4는 순시트립 동작전류가 작게 조정된 상태를 보여주고 도 5는 순시트립 동작전류가 크게 조정된 상태를 보여주는 동작상태도이다.

이들 도 4와 5를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘중 아마추어와 스프링 및 아마추어 지지대와 순시가 조정부의 순시가 조정동작을 설명하기로 한다.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 배선용 차단기(100)의 트립 메카니즘(140)은 배선용 차단기(100)가 설치된 회로 상에 단락전류 등과 같은 큰 이상전류가 발생될 경우 전자석(141)에 전자기 흡인력이 발생하게 되고, 이때 전자석(141)의 전자기 흡인력에 의해 아마추어(142)가 끌어당겨져 도면상 반시계 방향으로 회동되어 전자석(141)에 접하게 된다.

그러나 아마추어(142)는 전술한 바와 같이 소정의 탄성력을 가지는 스프링(142b)에 의해 상기 전자석(141)쪽으로 근접하게 회동하는 방향의 반대방향으로 탄성 바이어스 력(F1' , F2')을 받고 있기 때문에, 이 탄성 바이어스 력(F1' , F2') 보다 아마추어(142)의 회전 모멘트(Mo1, Mo2)로서 작용하는 상기 전자기 흡인력이 크지 않으면, 전술한 아마추어(142)의 도면상 반시계 방향 회동은 이루어지지 않는다.

도 4는 순시트립 동작전류가 작게 조정된 상태를 보여주는 도면으로서, 도시된 바와 같이 나사(200)을 회전시켜 스프링(142b)의 타단부가 아마추어(142)에 근접하게 화살표 A방향으로 조정하면, 스프링(142b)의 탄성 바이어스 력은 스프링(142b)의 탄성력(F1)에 아마추어(142)와 스프링(142b)가 이루는 각도의 탄젠트(tangent)값을 곱한 값으로 결정되므로, 도 4와 같이 아마추어(142)와 스프링(142b)가 이루는 각도가 작을 수록 스프링(142b)의 탄성 바이어스 력(F1')은 작아진다.

도 5는 순시트립 동작전류가 크게 조정된 상태를 보여주는 도면으로서, 도시된 바와 같이 나사(200)을 회전시켜 스프링(142b)의 타단부가 아마추어(142)로부터 멀어지게 화살표 B방향으로 조정하면, 스프링(142b)의 탄성 바이어스 력은 스프링(142b)의 탄성력(F2)에 아마추어(142)와 스프링(142b)이 이루는 변경된 각도의 탄젠트(tangent)값을 곱한 값으로 결정되고, 도 4와 같이 아마추어(142)와 스프링(142b)가 이루는 각도가 도 4의 예보다 커졌으므로 스프링(142b)의 탄성 바이어스 력(F2')은 도 4의 탄성 바이어스 력(F1') 보다 커진다. 이때 트립동작되는 사고전류의 크기도 따라서 커지게 된다. 여기서 탄성력 (F1)과 탄성력 (F2)는 스프링(142b)이 동일한 것이라면 동일한 값이다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니고 실용신안청구범위와 고안의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 고안의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 트립 메카니즘에 의해서, 각 상별 트립 메카니즘에 있어서, 스프링의 탄성계수가 달라 탄성 바이어스 력이 다른 경우에도 탄성 바이어스 력을 조정하여 일치시킬 수 있어 사고전류에 대해 신뢰성 있는 트립동작이 가능하고, 또한 트립동작을 개시하는 트립 메카니즘의 동작전류를 조정할 수 있으므로, 현장에 따라 트립 동작전류 값을 미세조정 가능하게 된다.

도 1 내지 도 4는 종래의 배선용 차단기의 구조를 도시한 것으로서,

도 1은 종래의 배선용 차단기의 주요 구성부를 보여주는 단면도이다.

도 2는 종래의 배선용 차단기에 구비되는 트립 메카니즘부를 절개하여 보여주는 사시도 및 트립 메카니즘의 요부 구성을 원내에 확대하여 보여주는 부분 확대 사시도이다.

도 3내지 도 6은 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 도시한 것으로서,

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 3상용 배선용 차단기의 트립 메카니즘을 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 메카니즘 중 아마추어와 스프링 및 아마추어 지지대와 순시가 조정부의 동작상태를 보여주는 것으로서, 도 4는 순시트립 동작전류가 작게 조정된 상태를 보여주고 도 5는 순시트립 동작전류가 크게 조정된 상태를 보여주는 동작상태도이다.

도 6은 본 고안에 따른 배선용 차단기의 순시가 조정부가 장착된 외관을 보여주는 사시도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 배선용 차단기 120, 121 : 단자부

110 : 케이스 130 : 개폐기구부

140 : 트립부 141 : 마그네트

142 : 아마추어 142a : 아마추어 회전축

142b : 스프링 143 : 크로스바

148 : 아마추어 지지대 148a : 아마추어 회전축

200 : 조정나사 Mo1 : 제1 회전 모멘트

Mo2 : 제2 회전 모멘트 F1 : 제1 탄성력

F1' : 제1 탄성바이어스 력 F2 : 제2 탄성력

F2' : 제2 탄성바이어스 력

Claims (2)

1. 전원측 또는 부하측의 전로에 각각 접속되는 단자부와, 상기 단자부에 접촉하여 회로를 폐로하는 위치와 상기 단자부로부터 분리되어 회로를 개로하는 위치로 변위가능한 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 개로 또는 폐로 위치로 구동하는 개폐기구부를 구비하는 배선용 차단기에 있어서,

   상기 회로에 연결되는 단자부상에 전기적으로 접속되게 설치되어 상기 이상 전류상태 시 소정의 전자기력을 발생시키는 전자석과;

   상기 전자석을 대향하게 설치되고, 상기 전자기력에 의하여 하측 회전지지부를 중심으로 상기 전자석을 향해 흡인 회동하여 상기 개폐기구부를 트립위치로 구동 가능한 아마추어와;

   상기 아마추어를 회동하게 지지하는 아마추어 지지대와;

   상기 아마추어에 일단부가 지지되며, 상기 전자석을 향하는 회전 모멘트에 반대방향으로 상기 아마추어에 탄성 바이어스력을 제공하는 스프링과;

   상기 스프링의 타단부를 지지하며, 상기 스프링에 의해 상기 아마추어에 제공되는 상기 탄성 바이어스력을 조정할 수 있는 순시가 조정부와;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립 메카니즘.
2. 제1항에 있어서,

   상기 아마추어와 상기 스프링이 이루는 각도를 조정하여 상기 탄성 바이어스력을 조절할 수 있도록, 상기 순시가 조정부는 상기 아마추어에 대한 상기 스프링 타단부의 상대위치를 변화시킬 수 있게 상기 스프링의 타단부를 지지하는 동시에 상기 아마추어 지지대에 지지되어 수평방향으로 이동가능한 나사인 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립 메카니즘.