KR20130000093U - 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이상 상태인 단락 전류 발생 고정접촉자와 가동접촉자 사이의 전자반발력을 증대시켜 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시키는 배선용 차단기에 관한 것으로, 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되는 고정접촉자; 상기 케이스 내부에서 상기 고정접촉자와 접촉 또는 분리되도록 회동 가능하게 구비되는 가동접촉자; 상기 고정접촉자의 둘레에 구비되는 소호장치부;를 포함하고, 상기 소호장치부는 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 상호 작용되는 자기장의 세기를 증폭시킬 수 있는 자로를 형성하는 자성체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

배선용 차단기{A CIRCUIT BRAKER}

본 고안은 이상 상태인 단락 전류 발생 고정접촉자와 가동접촉자 사이의 전자반발력을 증대시켜 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시키는 배선용 차단기에 관한 것이다.

배선용 차단기는 일반적으로 전기회로에 있어서 사고전류(과부하, 단락)에 의해 부하기기 및 선로가 손상되는 것을 방지하여 회로를 보호하기 위해 설치되는 전기 보호기기이다.

이러한 차단기는 가동접촉자, 고정접촉자, 소호장치 등을 구비하는 것이 일반적이다. 이들은 사고전류 발생시에 고정접촉자로부터 가동접촉자를 분리시켜 회로를 차단(trip)하여 회로를 보호하게 된다.

배선용 차단기가 단락전류를 일정전류 이하의 전류로 제한하여 전류를 차단하는 것을 한류차단이라고 한다. 회로가 차단될 때, 고정접촉자로부터 가동접촉자가 개리된다. 여기서, 개리시에 전류에 의해 공기중의 절연이 파괴되어 고온의 플라즈마 상태인 아크가 발생하게 된다. 또한 아크에 의해 주변의 절연물이 용융되어 가스가 발생하고 아크 압력이 발생하게 된다. 이러한 아크를 분할하고 냉각시켜 아크 압력을 밖으로 배출하는 기능을 하는 것이 소호장치 또는 아크챔버다.

한편, 배선용 차단기는 회로의 차단을 위해 전자반발력을 이용하여 고정접촉자에 구비되는 고정접점과 가동접촉자에 구비되는 가동접점간의 분리가 신속하게 이루어지도록 한다. 이를 위해 고정접촉자와 가동접촉자의 형상을 서로 대향하는 도체로 형성하고, 상호 전류의 방향이 반대가 되도록 한다.

여기서, 가동접촉자는 고정접촉자와의 접촉을 유지되어야 하며, 그러한 접촉 유지를 위한 접압을 형성하는 스프링이 가동접촉자에 연결되어 있다. 따라서, 정상적인 전류가 흐를 때는 상기 스프링에 의한 접압이 전자반발력을 상회하여 접점간의 접촉이 유지된다. 하지만, 이상전류가 흐르는 경우에는 전자반발력이 상기 스프링의 접압을 상회하여 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리되어 회동된다. 그에 따라 사고전류는 차단되고 회로는 보호될 수 있다.

여기서, 배선용 차단기의 접점간의 전자반발력이 충분하지 못하면, 차단기의 차단시간이 늘어나고, 발생되는 아크에 의해 차단기가 손상될 수 있는 문제점을 가진다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정접촉자와 가동접촉자 사이의 전자반발력을 증대시켜 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시키는 배선용 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 고안의 배선용 차단기의 일 실시예는, 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되는 고정접촉자; 상기 케이스 내부에서 상기 고정접촉자와 접촉 또는 분리되도록 회동 가능하게 구비되는 가동접촉자; 상기 고정접촉자의 둘레에 구비되는 소호장치부;를 포함한다.

여기서, 상기 소호장치부는 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 상호 작용되는 자기장의 세기를 증폭시킬 수 있는 자로를 형성하는 자성체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 측면은, 도체 주변에 형성되는 자기장에 의해 발생되는 전자반발력을 증대시켜 고정접촉자와 가동접촉자 간의 분리가 신속하게 이루어지도록 하여 차단기의 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시킨다.

한편, 상기 소호장치부는 일정간격으로 배열되는 복수개의 그리드; 상기 복수개의 그리드의 양측면이 결합되어 상기 그리드들을 고정시키는 한 쌍의 절연성 측벽;을 포함하고, 상기 가동접촉자의 회동 궤도는 상기 그리드와 한 쌍의 측벽에 의해 형성되는 공간인 아크챔버 내에 위치하고, 상기 자성체는 상기 한 쌍의 측벽 내부에 각각 장착된다.

상기 한 쌍의 측벽에는 상기 자성체가 수용될 수 있는 수용홈이 각각 형성되어 있다.

상기 자성체는 서로 마주보는 사각 금속판 형상으로 형성되되, 상기 그리드와는 이격되어 있다. 여기서, 상기 자성체는 상기 그리드의 양측단부로부터 이격되어 상기 측벽을 따라 연장되도록 장착된다.

한편 본 고안의 배선용 차단기의 소호장치의 일 실시예는, 고정접촉자와 가동접촉자의 접촉 또는 분리에 의해 회로를 차폐하는 배선용 차단기의 소호장치에 있어서, 일정간격으로 배열되는 복수개의 그리드; 상기 복수개의 그리드의 양측면이 결합되어 상기 그리드들을 고정시키는 한 쌍의 절연성 측벽; 상기 한 쌍의 측벽 내부에 각각 장착되는 자성체;를 포함하여 구성된다.

본 고안은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 고안은 도체인 가동접촉자의 회동 궤도 주변에 자성체를 구비하여, 도체 주변에 형성되는 자기장에 의해 발생되는 전자반발력을 증대시켜 고정접촉자와 가동접촉자 간의 분리가 신속하게 이루어지도록 하여 차단기의 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 본 고안의 배선용 차단기의 일 실시예의 구조를 보여주는 개략도.
도 2는 도 1에서 소호장치부와 가동접촉자 및 고정접촉자의 구성을 보여주는 개략도.
도 3은 소호장치부에 자성체가 결합되기 위한 배치를 보여주는 분해 사시도.
도 4는 소호장치부에 자성체가 결합된 상태를 보여주는 결합 사시도.
도 5는 자성체와 가동접촉자 및 고정접촉자 간의 배치를 보여주는 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 통해 본 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다. 다만, 일반적인 구성으로 공지된 부분에 대한 설명에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안의 배선용 차단기의 일 실시예의 구조를 보여주는 개략도이다. 도 1을 참고하면, 배선용 차단기(100)는 부품을 수납하는 절연성 케이스(10)를 구비한다. 상기 케이스(10)는 절연물로 몰드되어 내부를 외부와 절연시켜준다. 이러한 구조는 일반적인 것으로 보다 상세한 설명은 생략한다.

상기 케이스(10)의 내측에는 전로를 기구적으로 온/오프시키는 개폐기구부(20), 전원 및 부하가 연결되는 고정접촉자(51)와 가동접촉자(52)를 포함하는 단자부(50), 과전류와 같은 이상전류 및 사고전류를 검출하는 검출기구부(30), 차단시 가동접촉자(52)와 고정접촉자(51)의 접점 간에 발생하는 아크(arc)를 소멸시켜주는 소호장치부(40) 등이 구비된다.

상기 단자부(50)는 입력측 전원에 연결되며 케이스(10)에 고정되어 있는 고정접촉자(51)와, 부하측에 연결되어 상기 고정접촉자와 분리 또는 접촉이 되도록 상기 케이스(10)에 대해 회동가능하게 장착되는 가동접촉자(52)를 포함한다.

상기 가동접촉자(52)는 개폐기구부(20)에 기구적으로 연결되어 있으며, 레버에 의해 수동으로 가동되거나, 후술할 검출기구부(30)에 의해 동작이 격발된 개폐기구부(20)에 의해 가동된다.

한편, 사고전류 발생시에 고정접촉자(51)로부터 가동접촉자(52)를 분리시켜 회로를 차단(trip)하여 회로를 보호할 때, 접점들 사이의 전류에 의해 공기중의 절연이 파괴되어 고온의 플라즈마 상태인 아크가 발생하게 된다. 또한 아크에 의해 주변의 절연물 등이 용융되어 가스가 발생하여 아크 압력이 발생할 수도 있다. 이러한 아크를 분할하고 냉각시키고, 아크 압력을 밖으로 배출하는 기능을 하는 것이 소호장치부(40)다.

상기 검출기구부(30)는 정격전류를 초과하는 과전류가 검출되는 경우 회로를 차단하는 시연동작특성을 구현하는 구성을 포함한다. 상기 검출기구부(30)는 이상전류에 의해 가열된 바이메탈이 만곡되어 크로스바를 회동시켜 작동되며, 상기 개폐기구부(20)는 상기 크로스바의 회동에 의해 작동되어 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리되도록 회동시킨다. 또한, 상기 개폐기구부(20)에는 수동으로 가동접촉자를 회동시킬 수 있는 레버 등이 구비되어 있다.

한편, 상기 가동접촉자(52)는 부하측 단자에 전기적으로 연결되며 케이스(10)에 회동가능하게 장착되는데, 여기서 상기 가동접촉자(52)는 회전축이 되며 고정접촉자와의 접압을 부여하는 스프링(미도시)이 구비된 샤프트부(53)에 일단이 연결되어 있다.

도 2는 도 1에서 소호장치부와 가동접촉자 및 고정접촉자의 구성을 보다 상세하게 보여주는 개략도이다.

도 2를 참고하면, 상기 고정접촉자(51)에는 고정접점(51a)가 구비되어 있고, 상기 가동접촉자(52)에는 가동접점(51b)가 구비되어 있다. 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 접촉 또는 분리는 상기 고정접점(51a)와 가동접점(51b)의 접촉 또는 분리에 의해 이루어진다.

상기 소호장치부(40)는 상기 고정접촉자의 둘레에 구비된다. 상기 소호장치부(40)는 일정간격으로 배열되는 복수개의 그리드(41)와, 상기 복수개의 그리드의 양측면이 결합되어 상기 그리드들을 고정시키는 한 쌍의 절연성 측벽(42)을 포함한다. 여기서, 상기 가동접촉자(52)의 회동 궤도는 상기 그리드와 한 쌍의 측벽에 의해 형성되는 공간인 아크챔버(45) 내에 위치하게 된다.

도 3과 도 4를 참고하면, 상기 소호장치부(40)는 상기 한 쌍의 측벽(42a,42b) 내부에 각각 장착되는 자성체(43a,43b)를 구비한다. 그에 따라 상기 한 쌍의 측벽(42a,42b)에는 상기 자성체가 수용될 수 있는 수용홈(44a.44b)이 각각 형성되어 있다. 도 3에서는 상기 수용홈에 상기 자성체가 수용되기 전의 상태를 보여주며, 도 4에서는 상기 수용홈에 자성체가 수용된 후의 상태를 보여준다.

도 3을 참고하면, 상기 자성체(43a,43b)는 사각 금속판 형상으로 형성되어 있다. 그에 따라, 도 4와 같이 상기 자성체가 상기 수용홈(44a,44b)에 수용되면, 상기 각각의 측벽에 수용된 자성체들은 서로 이격되어 마주보는 상태로 장착된다.

한편, 상기 측벽(42a,43b)에 수용된 상태의 자성체들은 상기 그리드와는 이격되어 있다. 즉, 상기 자성체는 상기 그리드의 양측단부로부터 이격되어 상기 측벽을 따라 연장되도록 장착된다. 이는, 상기 자성체가 상기 그리드와는 접촉되지 않는 상태를 유지하도록 하여, 접점간의 분리시에 발생하는 아크가 상기 그리드에 의해 소호될 때 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.

도 4와 같이 장착된 상기 자성체는 도 5와 같이 가동접촉자와 고정접촉자의 측면에 위치하게 된다. 즉, 도 5의 점선과 같이 가동접촉자(52)와 고정접촉자(51)와 자성체(43a,43b)에 의해 하나의 회로가 형성될 수 있는 것이다.

도 5와 같이 자성체가 위치하는 경우, 상기 자성체(43a,43b)는 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 상호 작용되는 자기장의 세기를 증폭시키게 된다.

보다 상세하게 설명하면, 전류가 흐르는 도체의 주위에는 자기장이 형성된다. 한편, 자기장 내의 운동전하는 자기장에 의해 힘을 받는다. 그에 따라 두 개의 평행도선에 전류가 흐르면 각각의 도선에 형성되는 자기장에 의해 상호 힘을 받게 되고, 서로 반대방향의 전류가 흐르는 경우 상호 배척하는 척력을 받게 된다.

도 2를 참고하면, 상기 가동접촉자(52)와 고정접촉자(51)에 전류가 흐를 때, 상기 고정접촉자의 형상은 좌측으로 연장되어 전류가 좌측으로 흐르도록 형성되어 있으며, 상기 가동접촉자는 우측으로 연장되어 전류가 우측으로 흐르도록 형성된다. 즉, 서로 반대방향의 전류가 흐르게 되어 척력을 받게 되는 것이다.

한편, 자기장에 의해 받는 힘은 자기장의 세기에 비례하게 되며, 상기 가동접촉자와 고정접촉자 사이의 전자반발력인 척력을 증가시키려면 자기장의 세기를 강화시키면 된다.

상기 자성체(43a,43b)는 도 5와 같이 평행 도선의 측면에 위치한다. 즉, 가동접촉자와 고정접촉자에 의해 형성되는 자기력선의 경로상에 위치하는 것이다. 이러한 자기력선의 경로상에 자성체가 있으면, 공기중에서보다 자기장의 세기가 강해진다. 즉, 상기 자성체(43a,43b)는 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 상호 작용되는 자기장의 세기를 증폭시켜 전자반발력인 척력을 증가시키는 것이다.

따라서, 본 고안은 소호장치부에 구비되는 자성체에 의해 가동접촉자와 고정접촉자 간의 전자반발력을 증대시켜 고정접촉자와 가동접촉자 간의 분리가 신속하게 이루어지도록 하여, 배선용 차단기의 차단시간 및 피크 전압을 줄여 차단기의 손상을 방지하고 한류차단 성능을 향상시키는 효과를 가진다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 고안의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 고안의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 실용신안등록청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 실용신안등록청구범위에 기재되어 있는 고안의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 고안의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

10 : 케이스 20 : 개폐기구부
30 : 검출기구부 40 : 소호장치부
41 : 그리드 42 : 측벽
43 : 자성체 44 : 수용홈
45 : 아크챔버 50 : 단자부
51 : 고정접촉자 51a : 고정접점
52 : 가동접촉자 52a : 가동접점
53 : 샤프트부 100 : 배선용 차단기

Claims (6)

1. 케이스;
   상기 케이스 내부에 구비되는 고정접촉자;
   상기 케이스 내부에서 상기 고정접촉자와 접촉 또는 분리되도록 회동 가능하게 구비되는 가동접촉자;
   상기 고정접촉자의 둘레에 구비되는 소호장치부;를 포함하고,
   상기 소호장치부는 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 상호 작용되는 자기장의 세기를 증폭시킬 수 있는 자로를 형성하는 자성체를 구비하는 것을 특징으로 하는, 배선용 차단기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 소호장치부는,
   일정간격으로 배열되는 복수개의 그리드;
   상기 복수개의 그리드의 양측면이 결합되어 상기 그리드들을 고정시키는 한 쌍의 절연성 측벽;을 포함하고,
   상기 가동접촉자의 회동 궤도는 상기 그리드와 한 쌍의 측벽에 의해 형성되는 공간인 아크챔버 내에 위치하고,
   상기 자성체는 상기 한 쌍의 측벽 내부에 각각 장착되는,
   배선용 차단기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 측벽에는 상기 자성체가 수용될 수 있는 수용홈이 각각 형성되어 있는, 배선용 차단기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 자성체는 서로 마주보는 사각 금속판 형상으로 형성되되, 상기 그리드와는 이격되어 있는, 배선용 차단기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 자성체는 상기 그리드의 양측단부로부터 이격되어 상기 측벽을 따라 연장되도록 장착되는, 배선용 차단기.
   
6. 고정접촉자와 가동접촉자의 접촉 또는 분리에 의해 회로를 차폐하는 배선용 차단기의 소호장치에 있어서,
   일정간격으로 배열되는 복수개의 그리드;
   상기 복수개의 그리드의 양측면이 결합되어 상기 그리드들을 고정시키는 한 쌍의 절연성 측벽;
   상기 한 쌍의 측벽 내부에 각각 장착되는 자성체;를 포함하는,
   배선용 차단기의 소호장치.
   

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