KR20170003817U - 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 고안은 히터로부터 전자석 부로 전도되는 열전도 경로를 차단하여 바이메탈 판의 열동 속도 지연을 방지하고 만곡 동작이 일정하게 수행되도록 하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리를 제공하려는 것으로서, 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리는, 바이메탈 판; 바이메탈 판과 근접하게 설치되며 전력 회로와 전기적으로 접속되어 전력 회로의 과전류 발생시 발열하는 히터; 상기 히터 에 근 배치되며, 통전하는 전류에 비례하는 자기 흡인력을 발생시키는 전자석 부;및 전자석 부와 히터의 사이에 배치되어 히터의 발열이 상기 전자석 부에 전도되는 것을 차단하는 단열 판(THEMAL BARRIER);을 포함한다.

Description

배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리{TRIP MECHANISM ASSEMBLY FOR MOLDED CASE CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 배선용 차단기에 관한 것으로, 특히 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 관한 것이다.

배선용 차단기는 수백 볼트 이하의 비교적 저전압의 전력회로(이하 회로로 약칭함) 상에 설치되어 회로 상에 발생하는 과전류나 단락전류와 같은 사고전류가 발생시 이를 감지하여 자동적으로 회로를 차단시킴으로써 배선용 차단기 설치 후단에 설치된 회로와 부하 기기 및 인체를 사고전류로부터 보호하는 전력기기이다.

이러한 사고전류 감지 및 보호 동작을 위해서 배선용 차단기는 고정접점으로부터 가동접점을 분리하여 회로를 차단 구동하는 기구로서 개폐기구(switching mechanism)와, 회로에서 사고전류의 발생을 감지하여 해당 개폐기구를 자동 회로차단{트립(trip)이라고 통칭함) 위치로 동작하도록 트리거(trigger)하는 트립 기구(trip mechanism)를 포함한다.

이러한 트립 기구는 정격전류의 120%정도의 과전류가 회로 상에 흐를 때 이를 감지하여 상기 개폐기구를 트립 위치로 동작하도록 트리거하는 열동식 트립기구(thermal trip mechanism)와, 단락전류와 같이 정격전류의 수배 내지 수십배의 전류가 회로 상에 흐를 때 이를 감지하여 상기 개폐기구를 트립 위치로 동작하도록 트리거하는 순시 트립기구(instant trip mechanism)를 포함할 수 있다.

본 고안은 이러한 열동식 트립기구와 순시 트립기구의 복합 어셈블리(복합 조립체)에 관한 것으로서, 이러한 트립 기구 어셈블리의 종래기술에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서 종래기술에 따른 트립기구 어셈블리(100)는 열동식 트립기구의 일 부인 바이메탈 판(bimetal plate) (10) 및 히터(heater)(20)와, 순시 트립기구(100)의 복합 조립체를 보여주고 있다.

바이메탈 판(10)은 하 단 부가 히터(20)에 밀착하게 접속되어, 회로 상 과전류가 흐를 때 히터(20)의 발열에 의해 만곡한다.

만곡하는 바이메탈 판(10)은 미 도시의 기구를 통해 상기 개폐기구를 트립 위치로 동작하도록 트리거한다.

히터(20)는 회로에 전기적으로 접속되어 회로 상에서 과전류가 발생했을 때 발열하여 바이메탈 판(10)을 만곡 동작 시킨다.

종래기술에 따른 트립기구 어셈블리(100)에 포함되는 순시 트립기구는 아마추어(armature)(60), 조정 스프링(61), 지지 판(62), 조정 나사(63), 전자석 부(40) 및 고정 나사(50)를 포함하게 구성된다.

아마추어(60)는 전자석 부(40) 쪽으로 근접하는 위치와 전자석 부(40)로부터 멀어지는 위치로 이동가능한 부재로서 전자석 부(40)를 마주보게 설치된다.

전자석 부(40) 쪽으로 전자석 부(40)로부터의 자기력에 의해 흡인되어 회동했을 때, 아마추어(60)는 상단부가 상기 개폐기구(미 도시)를 트립 위치로 동작하도록 상기 개폐기구의 구성부품 중 대응하는 부품에 압력을 부과하는 최종 트리거 작동 부로서 기능을 수행한다.

조정 스프링(61)은 인장 스프링으로 구성되고, 조정 스프링(61)의 일 단은 아마추어(60)의 상단 부에 지지되고 타 단은 조정 나사(63)에 의해 지지된다.

조정 스프링(61)의 근본적 기능은 아마추어(60)에 전자석 부(40)로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 부과하는 것이다.

조정 나사(63)를 시계방향 또는 반 시계방향으로 회동시켜 조정함에 따라서 상기 타 단(하 단)의 위치가 변동함에 따라 조정 스프링(61)과 아마추어(60) 사이의 각도가 변화한다. 따라서 조정 스프링(61)이 아마추어(60)에 전자석 부(40)로부터 멀어지는 방향으로 부과하는 탄성력도 작아지거나 커지게 변화한다.

전자석 부(40)는 히터(20)를 통해 회로와 전기적으로 접속되어 회로 상에서 단락전류와 같은 사고전류 발생시 해당 사고전류의 크기에 비례한 자기 흡인력을 발생시켜서 마주보게 설치된 아마추어(60)를 전자석 부(40) 쪽으로 끌어당긴다.

그러면 아마추어(60)가 전자석 부(40) 쪽으로 접근하게 회동하면서 아마추어(60)의 상 단 부는 미 도시한 상기 개폐기구를 트립 위치로 동작하도록 트리거하게 된다.

회로 상 정상 전류가 통전 시, 전자석 부(40)에 아마추어(60)를 끌어당기는 자기 흡인력이 조정 스프링(61)이 아마추어(60)에 전자석 부(40)로부터 멀어지는 방향으로 부과하는 탄성력 보다 훨씬 작아서, 아마추어(60)는 전자석 부(40)로부터 분리된 위치에 위치한다.

고정 나사(50)는 전자석 부(40)와 히터(20)를 전기적 및 기계적으로 접속시킬 수 있다.

그러나 종래기술에 따른 트립기구 어셈블리(100)는 히터(20)로부터의 발열이 바이메탈 판(10)뿐 아니라 전자석 부(40)에까지 열전도되는 구조를 가진다.

이러한 구조적 문제는 바이메탈 판(10)의 만곡 동작이 지연되거나 바이메탈 판(10)의 만곡 동작이 일정하게 수행되지 못하는 문제점을 야기한다.

따라서 본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서 본 고안의 목적은 히터로부터 전자석 부로 전도되는 열전도 경로를 차단하여 바이메탈 판의 열동 속도 지연을 방지하고 만곡 동작이 일정하게 수행되도록 하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 본 고안의 목적은, 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 있어서,

열동 변형되어 만곡 가능한 바이메탈 판;

상기 바이메탈 판과 근접하게 설치되며 전력 회로와 전기적으로 접속되어 상기 전력 회로의 과전류 발생시 발열하는 히터(HEATER);

상기 히터에 근접하게 배치되며, 통전하는 전류에 비례하는 자기 흡인력을 발생시키는 전자석 부;및

상기 전자석 부와 상기 히터의 사이에 배치되어 상기 히터의 발열이 상기 전자석 부에 전도되는 것을 차단하는 단열 판(THEMAL BARRIER);을 포함하는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리를 제공함에 의해서 달성될 수 있다.

본 고안의 바람직한 일 양상에 따라서 상기 단열 판은 메타 아라미드(META-ARAMID) 재(材) 판으로 구성된다.

본 고안의 바람직한 다른 일 양상에 따라서 상기 단열 판은 상기 고정 나사의 관통을 허용하는 관통 구 부가 하부에 구비되고, 상기 트립 기구 어셈블리는 상기 전자석 부, 상기 단열 판, 상기 히터 및 상기 바이메탈 판을 관통 연장하여 서로 밀착하게 위치 고정시키는 고정 나사를 더 포함한다

본 고안의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서 상기 단열 판은 하단 부에 횡 방향 요동을 방지하기 위한 고정 홈 부를 구비하고, 상기 히터 또는 상기 전자석 부는 상기 고정 홈 부에 끼워지는 고정 돌 부를 구비한다.

본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리는 전자석 부와 히터 사이에 배치되어 히터의 발열이 전자석 부에 전도되는 것을 차단하는 단열 판을 포함하므로, 히터의 발열이 바이메탈 판으로 효과적으로 집중될 수 있어서 과전류에 응답한 바이메탈 판의 만곡 속도가 빨라질 수 있으며 일정하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 있어서 내열성이 우수하고 열 열화가 적으며 난연성을 가진 메타 아라미드 재 판으로 구성되므로, 히터의 발열이 전자석 부에 전도되는 것을 효과적으로 차단할 수 있고 따라서 히터의 발열이 바이메탈 판으로 효과적으로 집중될 수 있어서 과전류에 응답한 바이메탈 판의 만곡 속도가 빨라지고 일정하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 있어서 상기 단열 판은 상기 고정 나사의 관통을 허용하는 관통 구 부가 하부에 구비되므로, 해당 관통 구 부를 통해 고정 나사를 관통시켜 단열 판을 히터와 전자석 부 사이에 위치 고정시킬 수 있다.

본 고안에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 있어서 상기 단열 판은 하단 부에 횡 방향 요동을 방지하기 위한 고정 홈 부를 구비하고, 상기 히터 또는 상기 전자석 부는 상기 고정 홈 부에 끼워지는 고정 돌 부를 구비하므로, 상기 고정 돌 부를 상기 단열 판의 고정 홈 부에 끼워넣음으로써 상기 단열 판이 횡방향으로 요동하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 고안의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서 단열 판의 길이는 적어도 전자석 부의 길이와 같으므로, 단열 판이 전자석 부를 빠짐없이 히터와 사이에서 차폐해서 열전도를 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리의 구성을 보여주는 측면 도이고,
도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리의 구성을 보여주기 위해서 전자석 부 측을 세로방향으로 잘라 보여주는 종 단면도이며,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 정면과 측면을 보여주는 정면도 및 측면도이고,
도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 고정 홈 부에 대응되는 히터의 고정 돌 부를 보여주는 사시 도이며,
도 5는 본 고안의 바람직한 다른 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 고정 홈 부에 대응되는 전자석 부의 고정 돌 부를 보여주는 사시 도이다.

상술한 본 고안의 목적과 이를 달성하는 본 고안의 구성과 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리의 구성을 보여주기 위해서 전자석 부 측을 세로방향으로 잘라 보여주는 종 단면도이며, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 정면과 측면을 보여주는 정면도 및 측면도이고, 도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 고정 홈 부에 대응되는 히터의 고정 돌 부를 보여주는 사시 도이며, 도 5는 본 고안의 바람직한 다른 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리 중 단열 판의 고정 홈 부에 대응되는 전자석 부의 고정 돌 부를 보여주는 사시 도이다.

도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리(100)는 바이메탈 판(10), 히터(HEATER)(20), 전자석 부(40), 단열 판(THEMAL BARRIER)(30) 및 고정 나사(50)를 포함한다.

바이메탈 판(10)은 히터(20)에 적어도 부분적으로 접촉하게 접속되어 있어서 회로 상 과전류가 흐를 때 히터(20)의 발열에 의해 열동 변형되어 만곡한다.

만곡하는 바이메탈 판(10)은 미 도시의 기구를 통해 배선용 차단기의 개폐기구(미 도시)를 트립 위치로 동작하도록 트리거(trigger)한다.

히터(20)는 상기 바이메탈 판과 근접하게 설치되며 회로와 전기적으로 접속되어 상기 회로의 과전류 발생시 발열한다.

전자석 부(40)는 상기 히터(20)에 근접하게 상기 히터(20) 중 상기 바이메탈 판(10)을 마주보는 면의 반대 면을 마주보게 배치되며, 통전하는 전류에 비례하는 자기 흡인력을 발생시킨다.

단열 판(30)은 상기 전자석 부(40)와 상기 히터(20)의 사이에 배치되어 상기 히터(20)의 발열이 상기 전자석 부(40)에 전도되는 것을 차단하는 부재이다.

본 고안의 바람직한 일 양상에 따라서 상기 단열 판(30)은 메타 아라미드(META-ARAMID) 재(材) 판으로 구성된다.

메타 아라미드 재는 방화복의 재료로 이용될 만큼 내열성이 우수하고 열 열화가 적으며 난연성을 가진다. 이러한 메타 아라미드 재 판으로 구성되므로, 단열 판(30)은 히터(20)의 발열이 전자석 부(40)에 전도되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

따라서 히터(20)의 발열이 바이메탈 판(10)으로 효과적으로 집중될 수 있어서 과전류에 응답한 바이메탈 판(10)의 만곡 속도가 빨라지고 일정하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 히터(20)가 발생하는 발열의 주 발원지는 단열 판이 닿는 면이므로, 히터(20)의 열 발원지 면과 전자석 부가 접촉 될 경우 많은 열 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 단열 판(30)은 히터(20)와 전자석 부(40)가 접촉되는 것을 차단할 수 있으므로 열 손실을 효과적으로 줄일 수 있다.

도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 상기 단열 판(30)은 상기 고정 나사(50)의 관통을 허용하는 관통 구 부(31)가 하부에 구비된다.

상기 관통 구 부(31)를 통해 고정 나사(50)를 관통시키고 또한 히터(20)와 전자석 부(40)를 관통시키고 너트 등의 수단으로 체결함으로써 단열 판(30)을 히터(20)와 전자석 부(40) 사이에 위치 고정시킬 수 있다.

또한 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 단열 판은 하단 부에 횡 방향 요동을 방지하기 위한 고정 홈 부(32)를 구비한다.

상대적으로 본 고안에 바람직한 일 실시 예에 따라서 상기 히터(20)는 상기 고정 홈 부(32)에 끼워지는 고정 돌 부(20a)를 구비한다.

고정 돌 부(20a)는 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이 히터(20)의 하부에서 해당 부분의 상부 및 측부를 자른 뒤 가압하여 직각 절곡함으로써 형성될 수 있다.

또한 상대적으로 본 고안에 바람직한 다른 실시 예에 따라서 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 상기 전자석 부(40)는 단열 판(30)의 고정 홈 부(32)에 끼워지는 고정 돌 부(40a)를 구비할 수 있다.

또한 본 고안의 바람직한 또 다른 일 양상에 따라서 단열 판(30)의 길이는 적어도 전자석 부(40)의 길이와 같으므로, 단열 판(30)이 히터(20)와 사이에서 전자석 부(40)를 빠짐없이 차폐해서 열전도를 차단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

고정 나사(50)는 상기 전자석 부(40), 상기 단열 판(30), 상기 히터(20) 및 상기 바이메탈 판(10)을 관통 연장하여 예컨대 너트로 체결함에 의해서 상기 전자석 부(40), 상기 단열 판(30), 상기 히터(20) 및 상기 바이메탈 판(10)을 서로 밀착하게 위치고정시킬 수 있다.

또한 본 고안의 바람직한 일 양상에 따라서 고정 나사(50)는 상기 히터(20)와 상기 전자석 부(40) 간 통전 경로를 제공하도록 도전 재(conductive material)로 형성된다.

트립 기구에 포함되며 상술하고 도 2 내지 도 5에 도시한 본 고안에 따른 트립 기구 어셈블리(100)를 제외한 아마추어와 조정 스프링, 조정 나사와 같은 그 주변의 구성요소들은 도 1에 도시한 종래기술의 구성과 같으므로 그 도시와 기술은 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리(100)의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 배선용 차단기가 접속된 회로 상에서 과전류가 발생하면, 히터(20)가 이에 따라 발열한다.

그러면 도 2에 있어서 도면상 히터(20)의 좌측면에 마주보게 배치되고 하부가 밀착 접촉하게 설치된 바이메탈 판(10)과, 히터(20)의 우측면에 마주보게 배치되고 히터(20)와 전자석 부(40) 사이에 설치된 단열 판(30)에, 히터(20)로부터의 열이 전달된다.

이때 히터(20)로부터의 열은 단열 판(30)에 의해 차단되어 전자석 부(40) 측으로는 전도되지 않고, 바이메탈 판(10) 측으로 집중되게 전도된다.

따라서 히터(20)의 발열이 바이메탈 판(10)으로 효과적으로 집중될 수 있어서 과전류에 응답한 바이메탈 판(10)의 만곡 속도가 빨라질 수 있으며 일정하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

여타 트립을 위한 트리거 동작에 대해서는 종래기술에 대해서 전술한 바와 같으므로 중복을 피하기 위해서 기술을 생략하기로 한다.

10: 바이메탈 판 20: 히터
20a: 고정 돌 부
30: 단열 판 31: 관통 구 부
32: 고정 홈 부
40: 전자석 부 40a: 고정 돌 부
50: 고정 나사 60: 아마추어
61: 조정 스프링 62: 지지 판
63: 조정 나사 100: 트립 기구 어셈블리

Claims (4)

1. 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리에 있어서,
   열동 변형되어 만곡 가능한 바이메탈 판;
   상기 바이메탈 판과 근접하게 설치되며 전력 회로와 전기적으로 접속되어 상기 전력 회로의 과전류 발생시 발열하는 히터(HEATER);
   상기 히터에 근접하게 배치되며, 통전하는 전류에 비례하는 자기 흡인력을 발생시키는 전자석 부;및
   상기 전자석 부와 상기 히터의 사이에 배치되어 상기 히터의 발열이 상기 전자석 부에 전도되는 것을 차단하는 단열 판(THEMAL BARRIER);을 포함하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단열 판은 메타 아라미드(META-ARAMID) 재(材) 판으로 구성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단열 판은 상기 고정 나사의 관통을 허용하는 관통 구 부가 하부에 구비되고,
   상기 전자석 부, 상기 단열 판, 상기 히터 및 상기 바이메탈 판을 관통 연장하여 서로 밀착하게 위치 고정시키는 고정 나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,
   상기 단열 판은 하단 부에 횡 방향 요동을 방지하기 위한 고정 홈 부를 구비하고,
   상기 히터 또는 상기 전자석 부는 상기 고정 홈 부에 끼워지는 고정 돌 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 트립 기구 어셈블리.

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