KR20160116921A - 배선용 차단기의 트립 장치 - Google Patents

Abstract

바이메탈과 트립 샤프트의 사이 간격을 자유롭게 설정하여 사고전류 특성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 배선용 차단기의 트립 장치가 개시된다. 상기 배선용 차단기의 트립장치는, 배선용 차단기의 개폐기구에 접촉하는 트립 샤프트와, 사고전류 발생 시 열을 히터에서 제공되는 열에 의해 상기 트립 샤프트 측으로 만곡 접촉되어 사고전류 신호를 제공하는 바이메탈에 결합되며, 상기 바이메탈이 만곡되기 시작하여 상기 트립 샤프트에 접촉하기까지의 간격을 조절을 통해 사고전류 감지 범위를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

배선용 차단기의 트립 장치 {TRIP DEVICE OF MOLDED-CASE CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 배선용 차단기의 트립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정격별 바이메탈과 트립 샤프트의 사이 간격을 설정할 수 있는 배선용 차단기의 트립장치에 관한 것이다.

배선용 차단기는 송, 변전이나 전기회로 등에서 부하를 개폐하거나 접지 또

는 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단시키는 장치를 말한다. 배선용 차단기는 사용자의 조작에 의해 전기 선로를 개로 또는 폐로 상태로 전환시킨다.

이러한 배선용 차단기는 선로에 과부하 및 단락사고가 발생하였을 때 회로를 차단하여 부하기기 및 선로를 보호하게 된다.

이 중에서 회로차단을 중심으로 살펴보면, 일반적으로 사용되는 배선용 차단기는 한시트립특성과 순시트립특성을 가진다. 한시트립특성은 사고전류치에 반비례한 동작시간을 가지는 사고전류 트립특성을 말한다.

이때, 한시트립특성은 바이메탈(bi-metal) 등의 열적 요소를 이용하는 열동전자형과, ODP(Oil Dash Pot)의 제동 작용을 이용하는 완전전자형이 있다.

순시트립특성은 단락전류 등 비교적 큰 사고전류에 의해 빠르게 차단기를 트립하고, 한시트립특성은 정격전류 이상의 사고전류가 흐르면 전선이 줄(joule) 열에 의해 온도가 위험한 상태에 이르기 전에 차단기를 트립한다.

여기서 한시트립특성을 살펴보면, 보호의 측면에서 차단기가 재빨리 동작하는 것이 좋겠지만, 전로에는 정상적인 부하전류 이외에 전동기의 시동전류와 같은 과도적인 사고전류가 흐른다.

이에 차단기가 이와같은 사고전류에 의해 동작되지 않도록 전로의 온도가 허용온도를 넘지 않는 범위 내에서 시간지연을 가지고 동작하는 것이 좋다. 그러한 의미에서 시연동작특성이라고도 한다.

시연동작특성에 있어서 시간지연을 결정하는 것은 사고전류가 흘러 바이메탈이 만곡 되기 시작하면서부터 트립 샤프트의 회전에 의해 개폐기구가 작동되기전까지의 시간에 해당된다.

이러한 지연시간은 바이메탈과 트립 샤프트의 초기 설정간격(gap), 바이메탈이 트립 샤프트와 접촉한 시점에서부터 트립 샤프트가 회전하여 개폐기구가 작동되기 시작하는 시점까지의 트립 샤프트의 회전거리를 중요한 요인으로 하여 결정된다.

한편, 기존에는 바이메탈과 트립 샤프트 간의 간격은 고정되어 있어 설정된 간격대로 사용해야 한다. 그러나 상황에 따라 바이메탈이 사고전류에 의해 만곡되어 트립 샤프트에 접촉하기까지의 시간을 조절해야 할 경우가 발생한다. 그러나 기존 배선용 차단기는 이러한 기능이 없어 배선용 차단기를 교체하거나 사용자가 임의대로 개조해 사고가 발생한다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0050999호 (발명의 명칭 : 회로차단기의 전압 트립 부속장치)

본 발명의 목적은 바이메탈과 트립 샤프트의 사이 간격을 자유롭게 설정하여 사고전류 특성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 배선용 차단기의 트립 장치를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립장치는, 배선용 차단기에 전류 차단신호를 제공하는 트립 샤프트와, 사고전류 발생 시 열을 히터에서 제공되는 열에 의해 상기 트립 샤프트 측으로 만곡 접촉되어 사고전류 신호를 제공하는 바이메탈에 결합되며, 상기 바이메탈이 만곡되기 시작하여 상기 트립 샤프트에 접촉하기까지의 간격을 조절을 통해 사고전류 감지 범위를 제어하는 제어부를 포함한다.

일예를 들면, 상기 제어부는, 본체와, 상기 본체에 형성되는 지지부와, 상기 지지부에 대응되도록 형성되며 상기 트립 샤프트와 접촉하는 가변부 및, 상기 지지부 체결되어 길이 방향으로 이동되며 상기 가변부와 상기 트립 샤프트 간의 간격을 설정하는 조절부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 가변부는 탄성체로 형성되며 외력의 제공 여부에 따라 변형되거나 복원될 수 도 있다.

그리고, 상기 본체는 상기 바이메탈과 결합할 수 있도록 상기 본체에 형성되는 체결홈을 포함하고, 상기 지지부는 상기 조절부를 수용할 수 있는 홀을 포함하며, 상기 조절부는 상기 홈과 나사결합을 통해 길이 방향으로 이동될 수 있다.

상술한바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 배선용 차단기의 트립장치는 바이메탈과 트립 샤프트 간의 간격을 조절할 수 있는 제어부를 통해 사고전류가 인가됨에 따라 배선용 차단기가 작동되는 시간을 제어할 수 있어 부하장비의 특징에 따라 알맞게 설정하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이로 인해 불필요하게 배선용 차단기를 교체할 필요가 없어 추가적인 생산비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다. 더불어, 사용자가 임의대로 배선용 차단기의 바이메탈을 개조해 사용할 필요가 없어 사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치를 개략적으로 나타낸 부분사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치 중 바이메탈과 제어부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치의 작동관계를 개략적으로 나타낸 예시도.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치를 개략적으로 나타낸 부분사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치 중 바이메탈과 제어부를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립 장치의 작동관계를 개략적으로 나타낸 예시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 배선용 차단기의 트립 장치는 히터(10), 바이메탈(20), 트립 샤프트(30) 및 제어부(100)를 포함한다.

배선용 차단기(1)는 회로의 고장으로 사고전류나 단락전류와 같은 정격전류보다 높은 전류로부터 부하 설비를 보호할 수 있다. 구체적으로 상기 배선용 차단기(1)는 정격전류 대비 수십 퍼센트 내지 수백 퍼센트의 매우 높은 사고전류로부터 부하 설비를 보호할 수 있다. 이때, 사고전류는 과부하 전류와 단락전류로 구분될 수 있다. 상기 배선용 차단기(1)에 사고전류가 감지되면 상기 배선용 차단기(1)는 선로를 개방(차단)하게 된다.

상기 히터(10)는, 상기 배선용 차단기(1)에 설치되며 금속재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(10)는 일정한 두께의 금속판을 가공해 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(10)는 금속판을 절곡하거나 일부를 절삭해 형성할 수 있다.

상기 히터(10)는, 상기 배선용 차단기(1)에 사고전류가 인가되면 열을 발생할 수 있다. 상기 히터(10)는 사고전류의 크기에 따라 발생하는 열의 양이나 온도가 변화할 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(10)는 사고전류의 크기가 높을수록 상기 히터(10)에 발생되는 열의 양이나 온도도 높아질 수 있다.

상기 바이메탈(20)은, 상기 히터(10)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 바이메탈(20)은 상기 히터(10)에 부착되거나 체결구에 의해 고정될 수 있다.

상기 바이메탈(20)은 상기 히터(10)에서 제공되는 열을 전달받을 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 바이메탈(20)과 상기 히터(10)는 일부분이 서로 맞닿도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 바이메탈(20)은 온도의 변화에 따라 팽창 또는 수축하는 정도가 다른 두 종류의 금속을 결합해 형성할 수 있다. 환언하면, 열팽창계수가 서로 다른 두 개의 금속을 결합해 형성할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 바이메탈(20)은 상기 히터(10)로부터 발생하는 열이 전도되면 열팽창계수가 큰 금속이 더 많이 팽창하며 그 반대쪽으로 만곡될 수 있다. 반대로, 상기 바이메탈(20)을 상기 히터(10)로부터 제공되던 열이 낮아지면 열팽창계수가 큰 금속이 다시 수축하며 만곡되었던 상기 바이메탈(20)이 원상태로 돌아올 수 있다.

상기 트립 샤프트(30)는, 상기 바이메탈(20)에 인접하도록 상기 배선용 차단기(1)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 트립 샤프트(30)는 상기 바이메탈(20)이 열에 의해 만곡되는 범위 내에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 트립 샤프트(30)는, 상기 바이메탈(20)이 상기 히터(10)에서 제공되는 열에 의해 만곡되어 상기 트립 샤프트(30)에 접촉하게 되면 상기 트립 샤프트(30)는 상기 배선용 차단기(1)에 전류 차단신호를 제공한다. 예를 들면, 상기 트립 샤프트(30)는 상기 바이메탈(20)의 만곡될 때 발생하는 외력에 의해 회전하고 일정 위치까지 회전하면 상기 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구가 구동되며 전류를 차단할 수 있다.

전술한 방법 외에도 다양한 방법을 통해 상기 트립 샤프트(30)가 상기 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구에 신호를 보내거나 구동시킬 수 있다.

상기 제어부(100)는, 사고전류 발생 시 열을 히터(10)에서 제공되는 열에 의해 상기 트립 샤프트(30) 측으로 만곡 접촉되어 사고전류 신호를 제공하는 바이메탈(20)에 결합되며, 상기 바이메탈(20)이 만곡되기 시작하여 상기 트립 샤프트(30)에 접촉되기까지의 간격을 조절을 통해 사고전류 감지 범위를 제어할 수 있다.

상기 제어부(100)는 본체(110), 지지부(120), 가변부(130), 조절부(140)를 포함할 수 있다.

상기 본체(110)는, 절연성 물체로 형성될 수 있으며, 상기 바이메탈(20)에 결합될 수 있다. 구체적으로 상기 본체(110)는 상기 바이메탈(20)의 상부에 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 본체(110)는 상기 바이메탈(20)의 상부에 끼워져 결합될 수 있다. 이를 위해 상기 본체(110)의 하부에는 체결홈(111)이 형성될 수 있다. 도시되지 않지만 상기 체결홈(111)에는 상기 바이메탈(20)과의 결합력을 높일 수 있도록 내부에 돌기 또는 테이퍼가 형성될 수 있다. 또는, 상기 체결홈(111)과 상기 바이메탈(20)을 체결구에 의해 고정될 수 있다.

상기 지지부(120)는, 상기 본체(110)에 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 지지부(120)는 본체(110)의 상부에 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 지지부(120)는 상기 가변부(130)와 대응되도록 배치된다. 상기 지지부(120)는 상기 조절부(140)를 수용할 수 있는 홀을 포함할 수 있다. 상기 홀의 내부에는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 지지부(120)는 상기 조절부(140)에 의해 상기 가변부(130)가 변경될 때 상기 가변부(130)가 변형하는 방향의 반대쪽으로 작용하는 반력이 가해진다. 상기 지지부(120)는 상기 가변부(130)에 의해 제공되는 반력에 변형되지 않는 것이 바람직하다. 도 5를 참조하면 상기 지지부(120)는 마치 지팡이의 형상과 같이 일부가 꺽여서 형성됨으로써 보강대의 역할을 수행할 수 있다. 이는, 상기 지지부(120)가 상기 가변부(130)에 의해 제공되는 반력에 지속적으로 노출되기 때문에 피로하중에 의해 상기 지지부(120)의 일단에 크랙 등의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 특징적인 효과가 발생한다. 즉, 상기 지지부(120)의 보강대 구조를 통해 상기 가변부(130)에 의해 제공되는 반력에 의해 파손되어 설정된 간격과 달라지면 사고전류가 상기 배선용 차단기(1)에 인가되어도 배선용 차단기(1)가 적절한 시점에 사고전류를 차단할 수 없게 되므로 부하 설비의 파손을 초래할 있다는 문제점을 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다.

상기 가변부(130)는, 상기 지지부(120)에 대응되도록 형성되며 상기 트립 샤프트(30)와 접촉할 수 있다. 예를 들면, 상기 가변부(130)는 상기 지지부(120)의 일단에서 인출되어 형성될 수 있다. 상기 가변부(130)는 탄성력을 갖도록 형성될 수 있으며 외력의 제공 여부에 따라 변형되거나 복원될 수 있다. 상기 가변부(130)는 상기 조절에 의해 트립 샤프트(30)와의 간격이 가까워지거나 멀어질 수 있다.

한편, 상기 가변부(130)의 일측에는 경사면이 형성될 수 있다. 상기 가변부(130)의 경사면은 상기 바이메탈(20)이 만곡될 때 발생하는 외력을 통해 상기 트립 샤프트(30)가 상기가변부(130)에 형성된 경사면을 따라 슬라이딩되며 트립 샤프트(30)의 길이방향으로 이송시켜 상기 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구를 구동할 수 있다. 즉, 상기 가변부(130)의 경사면은 상기 바이메탈(20)의 만곡방향의 수직방향으로 상기 트립 샤프트(30)를 이송하여 상기 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구를 구동할 수 있다. 전술한 방법 외에도 다양한 방법을 통해 상기 트립 샤프트(30)가 상기 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구에 신호를 보내거나 구동시킬 수 있다.

상기 조절부(140)는 상기 지지부(120)에 결합되어 상기 가변부(130)를 변형할 할 수 있도록 제어한다. 구체적으로 상기 조절부(140)는 상기 지지부(120)에 형성된 홈과 나사결합을 통해 체결될 수 있다. 상기 조절부(140)는 상기 홈에 형성된 나사산을 따라 회전하며 길이방향으로 전진 또는 후진 할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 상기 조절부(140)는 상기 가변부(130)와 상기 트립 샤프트(30)간의 간격을 조절할 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 배선용 차단기의 트립장치에 대한 작동과정에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 배선용 차단기의 트립장치는 배선용 차단기(1)에 사고전류가 인가되면 이로 인해 히터(10)가 열을 발생한다. 히터(10)에서 발생하는 열은 히터(10)와 결합되어 있는 바이메탈(20)로 전도된다. 일정 수준 이상의 열이 바이메탈(20)에 가해지면 바이메탈(20)은 열팽창계수에 따라 트립 샤프트(30) 측으로 만곡되며 접근한다. 그 다음, 히터(10)에서 제공되는 열에 의해 바이메탈(20)이 트립 샤프트(30)의 일측을 가압하기 시작한다. 이때, 트립 샤프트(30)는 바이메탈(20)에 의해 가압되며 회전하거나 바이메탈(20)이 가압하는 방향의 수직으로 이동하기 시작하여 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구를 작동한다. 배선용 차단기(1)에 구비된 개폐기구가 작동하면 배선용 차단기는 부하 설비에 제공되는 전류를 차단한다.

한편, 상기 제어부(100)를 이용해 트립 샤프트(30)와의 간격을 조절하는 과정을 설명한다. 우선 상기 제어부(100)의 본체(110)에 형성된 체결홈(111)과 바이메탈(20)을 결합한다. 그 다음, 지지부(120)에 형성된 홀에 조절부(140)를 체결한다. 그리고, 조절부(140)를 조작하여 가변부(130)를 변형시킨다. 이때 조절부(140)와 지지부(120)에 형성된 홀은 나사체결 되어 있으므로 조절부(140)의 일단을 파지한 후 회전시켜 조절부(140)를 전진 또는 후진한다. 이후의 과정은 전술한 내용과 동일 유사하므로 생략하기로 한다.

이와 같이 상기 바이메탈(20)과 트립 샤프트(30) 간의 간격을 조절할 수 있는 제어부(100)를 통해 사고전류가 인가됨에 따라 상기 배선용 차단기(1)가 작동되는 시간을 제어할 수 있어 부하장비의 특징에 따라 알맞게 설정하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이로 인해 불필요하게 배선용 차단기(1)를 교체할 필요가 없어 추가적인 생산비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다. 더불어, 사용자가 임의대로 배선용 차단기(1)의 바이메탈(20)을 개조해 사용할 필요가 없어 사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

(1) : 배선용 차단기 (10) : 히터
(20) : 바이메탈 (30) : 트립 샤프트
(100) : 제어부 (110) : 본체
(120) : 지지부 (130) : 가변부
(140) : 조절부

Claims (4)

1. 배선용 차단기의 개폐기구에 접촉하는 트립 샤프트 및;
   사고전류 발생 시 히터에서 제공되는 열에 의해 상기 트립 샤프트 측으로 만곡 접촉되는 바이메탈에 결합되며, 상기 바이메탈이 만곡되기 시작하여 상기 트립 샤프트에 접촉되기까지의 간격을 조절을 통해 사고전류 감지 범위를 제어하는 제어부를 포함하는 배선용 차단기의 트립장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   본체;
   상기 본체에 형성되는 지지부;
   상기 지지부에 대응되도록 형성되며 상기 트립 샤프트와 접촉하는 가변부 및;
   상기 지지부 체결되어 길이 방향으로 이동되며 상기 가변부와 상기 트립 샤프트 간의 간격을 설정하는 조절부를 포함하는 배선용 차단기의 트립장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 가변부는,
   탄성체로 형성되며 외력의 제공 여부에 따라 변형되거나 복원될 수 있는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 본체는,
   상기 바이메탈과 결합할 수 있도록 상기 본체에 형성되는 체결홈을 포함하며,
   상기 지지부는,
   상기 조절부를 수용할 수 있는 홀을 포함하고,
   상기 조절부는,
   상기 홈과 나사결합을 통해 길이 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립장치.

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