KR20170123092A - 회로차단기의 직접식 트립 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로차단기의 직접식 트립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박판의 컨덕터를 활용하여 저항을 조절하고 리베팅 결합 방식을 이용하여 제품의 생산성과 안정성을 향상시킨 회로차단기의 직접식 트립 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치는 검출기구부의 일측에 구비되는 브래킷에 하단부가 고정 결합되는 바이메탈;과 단자부에 구비되는 터미널 플레이트;가 구비되는 회로차단기의 직접식 트립 장치에 있어서, 일단이 상기 바이메탈의 상단부에 고정 결합되고, 타단이 상기 터미널 플레이트에 결합되는 컨덕터;를 포함하되, 상기 컨덕터는 박판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

회로차단기의 직접식 트립 장치{Direct Trip Device for Circuit Breaker}

본 발명은 회로차단기의 직접식 트립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박판의 컨덕터를 활용하여 저항을 조절하고 리베팅 결합 방식을 이용하여 제품의 생산성과 안정성을 향상시킨 회로차단기의 직접식 트립 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소형 차단기 또는 배선용 차단기(Molded Case Circuit Breaker)는 핸들(handle)을 사용하여 전기회로를 수동으로 개폐하거나, 단락전류 등 사고전류 발생 시 이를 감지하여 자동으로 회로를 차단해 부하 기기 및 회로를 보호하는 전기기기의 일종이다.

도 1 및 도 2는 종래의 회로차단기를 보인 단면도이다. 여기서, 도 1은 간접식 트립장치(indirect trip device)가 적용된 회로차단기이고, 도 2는 직접식 트립장치(direct trip device)가 적용된 회로차단기이다. 또한, 도 3에는 도 2의 검출기구부에 적용된 직접식 트립장치를 보인 사시도이다.

도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 회로차단기는 케이스(case)(1), 상기 케이스(1)에 고정 배치되는 고정접촉자(2), 상기 고정접촉자(2)에 대해 접촉 및 분리될 수 있게 배치되는 가동접촉자(3), 상기 가동접촉자(3)를 개폐하는 개폐기구(4) 및 단락전류 등 사고전류 발생시 이를 감지하여 자동으로 상기 개폐기구(4)가 트립하는 위치로 동작하도록 트리거하는 검출기구부(5)를 포함한다.

여기서, 검출기구부(5)에는 트립장치가 구비되어 회로상에 과전류가 발생시 바이메탈(7)의 만곡에 의해 바이메탈(7)의 상단에 결합된 레버(10)가 크로스바(11)를 회동시켜 개폐기구(4)의 래치(12)에 대한 구속을 해제하여 트립시키게 된다.

일반적으로, 트립장치는 바이메탈에 전류가 흘러 직접 발열되는 직접식(도 2 참조)과 별도의 발열부재인 히터(heater)를 통해 가열되는 간접식(도 1 참조)이 있다.

회로상에 전류가 흐르면 배선(line)이 주울열(Joule's Heat)에 의해 온도가 상승하게 되는데, 허용전류 이하에서의 온도 상승은 문제가 없지만 허용전류 이상의 과전류가 지속적으로 흐르면 배선의 온도가 허용온도 이상으로 상승하여 검출기구부(5)가 작동하여 과전류를 차단하게 된다.

간접식 트립장치의 경우, 회로상에 과전류가 흐르면 히터(6)에 열이 발생하게 되고 이때 발생한 열이 바이메탈(7)에 전도되어 바이메탈(7)을 만곡시켜 전술한 바와 같이 개폐기구(4)의 구속을 해지하여 회로를 개로상태로 전환시키는 것이다. 이러한 간접식의 경우 히터(6)의 발열을 통한 바이메탈(7)의 만곡을 유도하는 것으로 바이메탈(7)이 안정적으로 작동할 수 있도록 하는 장점이 있으나, 저정격(저압, 저전류) 사양의 차단기에 있어서는 정격전류값이 낮아 히터(6)의 발열량이 충분하지 않아 정상적인 작동을 기대하기 어렵다. 이를 보완하기 위하여, 직접식 트립장치는 히터를 배제하고 리드와이어(Lead Wire)(8)를 통해 바이메탈(7)에 직접 전류를 흘려 만곡시간을 단축시키도록 한 것이다.

직접식 트립장치에서는 바이메탈(7)의 하단부가 브래킷(13)에 고정 설치되고, 리드와이어(8)는 일단이 터미널(9)에 연결되고 타단이 바이메탈(7)에 직접 연결되어 회로상에 흐르는 과전류로 인해 발생하는 열을 직접 바이메탈(7)에 전달하도록 되어 있다.

그런데, 직접식 트립장치의 경우 리드와이어(8)를 이용해 바이메탈(7)에 직접 전류를 흐르게 하여 만곡시키는 구조로 차단기의 통과 에너지가 클 경우 바이메탈(7)에 손상을 일으키는 문제를 가지고 있다. 또한 바이메탈(7)와 리드와이어(8)간 접합 방식이 용접으로 양산 제작 단계에서부터 손상을 입게 된다.

본 발명과 관련된 선행기술로 대한민국 실용신안 20-0455960호 '누전 차단기의 트립 장치'를 참조할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 저정격 사양의 회로 차단기 검출 기구부에서 바이메탈의 손상을 줄여 단락사고 등 큰 에너지의 사고 전류 시 단선을 방지하고 제품의 용량에 용이하게 대응할 수 있는 회로차단기의 직접식 트립 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치는 검출기구부의 일측에 구비되는 브래킷에 하단부가 고정 결합되는 바이메탈;과 단자부에 구비되는 터미널 플레이트;가 구비되는 회로차단기의 직접식 트립 장치에 있어서, 일단이 상기 바이메탈의 상단부에 고정 결합되고, 타단이 상기 터미널 플레이트에 결합되는 컨덕터;를 포함하되, 상기 컨덕터는 박판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컨덕터는 상단결합부와 몸체부 및 하단결합부로 구성되어, 상기 상단결합부가 상기 바이메탈에 결합되고, 상기 하단결합부가 상기 터미널 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단결합부에는 지지력을 보강하기 위하여 서포트 플레이트가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단결합부는 상기 바이메탈에 리벳 결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단결합부는 평판으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체부는 일부가 절곡 형성되어 수평부와 수직부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이메탈의 중간부에는 길이방향을 따라 장공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨덕터는 복수 개로 구비되고 포개는 방식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치에 의하면 저정격 사양의 회로 차단기 검출 기구부에 박판형 컨덕터를 사용하여 바이메탈의 손상을 줄여 단락사고 등 큰 에너지의 사고 전류 시 단선(용단)을 방지하여 안정적으로 동작하도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 박판형 컨덕터는 복수 개로 겹쳐 사용할 수 있으므로 정격사양에 맞게 저항을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 회로차단기의 종단면도이다. 여기서, 검출기구부에 간접식 트립장치가 적용되었다.
도 2는 종래기술에 따른 회로차단기의 종단면도이다. 여기서, 검출기구부에 직접식 트립장치가 적용되었다.
도 3은 종래기술에 따른 회로차단기의 직접식 트립장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립장치의 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 박판형 컨덕터의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립장치의 사시도이고, 도 5는 도 4의 분해사시도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 종래기술과 같은 부분에 대해서는 종래기술의 도면 및 도면부호를 그대로 사용하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치는 검출기구부(5)의 일측에 구비되는 브래킷(50)에 하단부가 고정 결합되는 바이메탈(20);과 단자부에 구비되는 터미널 플레이트(30);가 구비되는 회로차단기의 직접식 트립 장치에 있어서, 일단이 상기 바이메탈(20)의 상단부에 고정 결합되고, 타단이 상기 터미널 플레이트(30)에 결합되는 컨덕터(40);를 포함하되, 상기 컨덕터(40)는 박판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

브래킷(50)은 고정 지지부로서 검출기구부(5)의 하부에 설치된다. 브래킷(50)은 철 등의 재질로 구성되어 통전경로를 형성한다. 브래킷(50)의 일단은 절곡 형성되어 제1결합부(51)를 이룬다. 제1결합부(51)에는 바이메탈(20)의 결합될 수 있는 제1체결홀(52)이 복수 개 형성될 수 있다.

브래킷(50)의 타단은 가동접촉자(3)에 연결될 수 있다.

바이메탈(20)은 평판으로 형성될 수 있다. 바이메탈(20)의 하단부에는 제2체결홀(21)이 형성되고 상기 제2체결홀(21) 및 제1체결홀(52)을 관통하는 리벳(15)에 의해 바이메탈(20)은 브래킷(50)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 바이메탈(20)의 하단부는 고정되고 상단부는 열전달에 따른 만곡이 일어나게 된다.

바이메탈(20)의 중간부에는 만곡이 유연하게 일어날 수 있도록 길이방향을 따라 장공(22)이 형성될 수 있다.

바이메탈(20)의 상단부에는 컨덕터(40)가 결합될 수 있는 제3체결홀(23)이 복수 개 형성될 수 있다.

컨덕터(40)는 동판 등의 전도성 높은 재질로 구성될 수 있다. 컨덕터(40)는 박판(thin plate)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 복수 개의 컨덕터 플레이트를 나란히 이어붙여 컨덕터(40)를 구성할 수 있다.

컨덕터(40)는 상단결합부(42)와 몸체부(43) 및 하단결합부(44)로 구성될 수 있다. 상단결합부(42)에는 제4체결홀(45)이 복수 개 형성될 수 있다. 제4체결홀(45) 및 제3체결홀(23)에 관통되는 리벳(16)에 의해 컨덕터(40)는 바이메탈(20)에 결합된다. 컨덕터(40)는 바이메탈(20)에 리벳(16)에 의해 체결되므로 용접 결합시의 손상이 방지된다. 또한, 안정적인 전류의 흐름이 이루어진다. 또한, 상단결합부(42)는 평판형으로 형성되어 바이메탈(20)과의 결합 및 지지가 안정적으로 이루어지고 통전시 전류가 종래기술과 같이 도선에 의해 일점에 집중하여 흐르지 않으므로 바이메탈(20)에 가해지는 손상이 방지된다.

몸체부(43)는 일부가 절곡 형성된다. 대략적으로 직각으로 절곡 형성되는 경우 수평부(43a)와 수직부(43b)로 구성될 수 있다. 이때 수평부(43a)의 길이는 대체로 바이메탈(20)로부터 터미널 플레이트(30)에 이르는 거리에 해당할 수 있다. 몸체부(43)는 절곡면으로 이루어져 바이메탈(20)의 만곡시 유연하게 대응할 수 있다. 즉, 수평부(43a)가 바이메탈(20)의 만곡 방향으로 이동하면서 수평부(43a)와 수직부(43b)가 이루는 각이 커지게 된다.

하단결합부(44)는 몸체부(43)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 하단결합부(44)는 터미널 플레이트(30)에 결합된다. 이때, 용접 방식 등에 의해 결합될 수 있다.

바이메탈(20)과 컨덕터(40)의 결합을 보조하기 위하여 서포트 플레이트(46)가 마련될 수 있다. 서포트 플레이트(46)는 상단결합부(42)에 결합되어 상단결합부(42)가 리벳 결합에 의해 물러질 수 있는 것을 보강하여 준다.

터미널 플레이트(30)는 전원 또는 부하측 단자가 연결되는 부분이다. 터미널 플레이트(30)의 하부에는 컨덕터(40)의 하단결합부(44)가 결합된다. 이때, 용접 방식 등에 의해 결합될 수 있다.

여기서, 컨덕터(40)는 일종의 저항의 역할을 하게 되고 회로상에 흐르는 전류에 따라 발열이 일어나게 된다. 검출기구부의 특성상 과전류 기능을 수행하기 위해서는 저항에 의한 일정한 발열이 필요한데 이때 저항은 R=p(I/A) (R: 저항, p: 고유저항계수, I:길이, A: 단면적)로 계산될 수 있다. 즉, 저항(R)은 단면적(A)에 반비례하게 된다. 다시 말하면, 컨덕터(40)의 단면적이 클수록 저항이 작아지고 발열량이 감소하며, 컨덕터(40)의 단면적이 클수록 저항이 커지고 발열량이 증가하게 된다. 이때, 컨덕터(40)의 단면적은 폭과 두께로 구성되므로 두께를 조절함에 따라서 저항 및 발열량을 조절하여 제품의 정격에 맞추도록 할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컨덕터(140)의 사시도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 컨덕터(140)는 복수 개의 컨덕터(40)가 겹쳐지는 방식으로 결합 구성되어 있다. 즉, 이전 실시예에서 사용된 컨덕터(40)를 단순히 포개어 결합시킴으로써 저항 및 발열량을 조절할 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 제품의 정격사양에 맞게 저항 및 발열량을 조절하여 단락사고 전류 등의 큰 사고전류에서 저항이 큰 부분에 에너지가 집중되어 발생할 수 있는 용단을 방지하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로차단기의 직접식 트립 장치에 의하면 저정격 사양의 회로 차단기 검출 기구부에 박판형 컨덕터를 사용하여 바이메탈의 손상을 줄여 단락사고 등 큰 에너지의 사고 전류 시 단선(용단)을 방지하여 안정적으로 동작하도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 박판형 컨덕터는 복수 개로 겹쳐 사용할 수 있으므로 정격사양에 맞게 저항을 조절할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

15,16 리벳 20 바이메탈
21 제2체결홀 22 장공
23 제3체결홀 30 터미널 플레이트
40 컨덕터 42 상단결합부
43 몸체부 43a 수평부
43b 수직부 44 하단결합부
45 제4체결홀 46 서포트 플레이트
50 브래킷 51 제1결합부
52 제1체결홀

Claims (8)

1. 검출기구부의 일측에 구비되는 브래킷에 하단부가 고정 결합되는 바이메탈;과 단자부에 구비되는 터미널 플레이트;가 구비되는 회로차단기의 직접식 트립 장치에 있어서,
   일단이 상기 바이메탈의 상단부에 고정 결합되고, 타단이 상기 터미널 플레이트에 결합되는 컨덕터;를 포함하되, 상기 컨덕터는 박판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨덕터는 상단결합부와 몸체부 및 하단결합부로 구성되어, 상기 상단결합부가 상기 바이메탈에 결합되고, 상기 하단결합부가 상기 터미널 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 상단결합부에는 지지력을 보강하기 위하여 서포트 플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 상단결합부는 상기 바이메탈에 리벳 결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 상단결합부는 평판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 몸체부는 일부가 절곡 형성되어 수평부와 수직부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 바이메탈의 중간부에는 길이방향을 따라 장공이 형성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 컨덕터는 복수 개로 구비되고 포개는 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 회로차단기의 직접식 트립 장치.

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