WO2024154997A1 - 배선용 차단기의 순시 트립 장치 - Google Patents

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WO2024154997A1
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김영환
김지형
김하수
오기환
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LS Electric Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an instantaneous tripping device for a molded circuit breaker, and more specifically, to an instantaneous tripping device for a molded case circuit breaker with improved blocking performance due to increased magnetic attraction.
  • a molded case circuit breaker In general, a molded case circuit breaker (MCCB) is an electrical device that protects circuits and loads by automatically blocking the circuit in the event of an electrical overload or short circuit. Molded case circuit breakers are usually used in low-voltage systems.
  • Molded case circuit breakers are largely divided into a terminal part that can be connected to the power side or a load side, a contact part that includes a fixed contactor and a movable contactor that connects or disconnects the circuit by contacting or separating it, and an opening and closing part that provides the power necessary to open and close the circuit by moving the movable contactor. It consists of a trip part that detects overcurrent or short-circuit current flowing in the mechanism and circuit and induces a trip operation of the opening/closing mechanism, and an arc extinguishing part to extinguish the arc that occurs when abnormal current is blocked.
  • Fault current can be divided into various ways. Usually, a current exceeding 130% of the rated current is called an overcurrent, and a sudden current exceeding 10 times the rated current is called an instantaneous fault current. Additionally, sudden large currents, including instantaneous currents, are called short-circuit currents.
  • a method of tripping a circuit breaker using a bimetal element is commonly used, and an instantaneous current of about 10 times the rated current is set on the conductor (heater) between the magnet and the armature.
  • an instantaneous current of about 10 times the rated current is set on the conductor (heater) between the magnet and the armature.
  • the molded circuit breaker includes an overcurrent trip device corresponding to the rated overcurrent and an instantaneous trip device corresponding to the instantaneous current.
  • FIG. 1 shows a molded circuit breaker 1 according to the prior art
  • FIG. 2 shows a trip unit (trip device) 10.
  • a trip unit 10 is provided inside the enclosure 2 to detect abnormal current flowing in the circuit and trip the opening/closing mechanism.
  • the trip unit 10 is usually provided on the load side.
  • the trip unit 10 includes a heater 11 connected to the load side terminal 9, a bimetal (not shown) that is coupled to the heater 11 to detect heat and is curved according to the amount of heat, and a magnet installed around the heater 11. (13) and the armature 14, the crossbar 15 installed to rotate by contact with the bimetal or armature 14, and the nail of the opening and closing mechanism 20 that is restrained or released by the rotation of the crossbar 15 It may include a shooter (16) that restrains or releases (18).
  • the crossbar 15 rotates to operate the opening/closing mechanism, and when a large current is instantaneously cut off, the bimetal is bent by the heat generated in the heater 11. As the armature 14 is sucked in, the crossbar 15 rotates to operate the opening and closing mechanism 20.
  • Figures 3 and 4 show the operation of the instantaneous tripping device.
  • a large fault current such as a short circuit current occurs on a circuit in which the molded circuit breaker (1) is installed
  • an induced current is generated in the magnet (13)
  • the armature (14) is drawn due to the attractive force caused by the magnetic field of the magnet (13). It is pulled and rotates by pushing the crossbar 15, and as a result, the shooter 16 rotates and the opening/closing mechanism 20 trips.
  • the magnetic attraction force of the magnet 13 becomes greater than the tension of the instantaneous spring 12, so the armature 14 operates and operates the mechanical part to perform a tripping effect.
  • the size of the magnet must be increased to increase the instantaneous attractive force, but due to space constraints, there is a limit to the size of the magnet that can be increased, thereby limiting the attractive force.
  • Figure 5 shows a perspective view of a heater according to the prior art. The direction of the current flowing in the heater 11 and the direction of the magnetic field are shown. A magnetic field is formed according to the right-hand screw law centered on the current flowing in the heater.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an instantaneous tripping device for a molded circuit breaker that increases the instantaneous attraction force and allows the tripping operation of the armature to occur easily even at low ratings.
  • An instantaneous tripping device for a molded circuit breaker includes a heater connected to a circuit; A magnet installed adjacent to the heater; and an armature that is rotatably installed and is attracted to the magnet when the magnet is magnetized, wherein a magnetic force groove is formed in the center of the heater, and the magnet is provided with a protrusion that is inserted into the magnetic force groove and protrudes toward the armature. do.
  • the heater includes a power-side heater part connected to a power source side, a load-side heater part partially overlapping with the power-side heater part, and an insulating member interposed between the power-side heater part and the load-side heater part.
  • the power supply side heater unit includes a power supply side connection terminal connected to the power supply side, a power supply side first vertical plate portion connected to the power supply side connection terminal and extending downward, a power supply side middle portion extending horizontally from the power supply side first vertical plate portion, and the power supply side. It includes a power-side coupling part connected to the middle part.
  • the load-side heater unit includes a load-side coupling portion coupled to the power-side coupling portion, a load-side first vertical plate portion extending upward from the load-side coupling portion, a load-side middle portion extending laterally from the load-side first vertical plate portion, and It includes a load-side second vertical plate portion extending downward from the load-side middle portion and disposed in parallel with the load-side first vertical plate portion, a load-side flat plate portion bent and extending from the load-side second vertical plate portion, and a load-side terminal portion connected to the load-side flat plate portion.
  • the width of the first vertical plate portion on the power source side is formed to be less than 1/2 of the width of the connection terminal on the power source side.
  • the width of the load-side first vertical plate portion and the load-side second vertical plate portion is formed to be less than 1/2 of the width of the load-side flat plate portion.
  • load-side second vertical plate portion and the power-side first vertical plate portion are arranged to overlap with the insulating member interposed therebetween.
  • the magnetic force groove is formed between the first vertical plate portion on the load side and the second vertical plate portion on the load side.
  • the insulating member includes an insulating vertical plate portion and an insulating horizontal plate portion.
  • the magnet includes a fixing plate part fixed to the trip unit case and a protrusion that protrudes in a perpendicular direction from the fixing plate part and is inserted into the magnetic force groove.
  • the heater is formed in a solenoid shape to generate a circular current. Therefore, the instantaneous suction force is strengthened by matching the direction of the magnetic field formed in the magnet with the direction in which the armature operates.
  • the magnetic attraction force is increased by the protrusion of the magnet that matches the operating direction of the armature.
  • the armature is allowed to operate within the instantaneous standard range even at low rated current.
  • the heater is composed of a double plate of a power-side heater unit and a load-side heater unit coupled thereto, forming a circular current.
  • An insulating member is interposed between the power-side heater unit and the load-side heater unit to ensure smooth flow of current between the double plates.
  • Figure 1 shows a molded circuit breaker according to the prior art.
  • Figure 2 shows a trip unit of a molded circuit breaker according to the prior art.
  • Figures 3 and 4 are diagrams showing the operation of the instantaneous trip mechanism in the trip unit of a molded circuit breaker according to the prior art, with Figure 3 showing an energized state and Figure 4 showing a tripped state.
  • Figure 5 shows a perspective view of a heater according to the prior art.
  • Figure 6 shows a perspective view of a heater and magnet according to the prior art.
  • Figure 7 is an internal cross-sectional view of a molded circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 8 and 9 are perspective views of a trip unit applied to a molded circuit breaker according to an embodiment of the present invention, viewed from different directions.
  • Figure 10 is a perspective view of a heater and a magnet applied to the trip unit of a molded circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is an exploded perspective view of Figure 10.
  • Figure 12 is an exploded perspective view of the heater in Figure 10.
  • Figure 7 shows an internal cross-sectional view of a molded circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the instantaneous trip device of the molded circuit breaker 100 includes a trip unit case 280; A heater 210 installed in the trip unit case 280 and connected to a circuit; A magnet 250 installed adjacent to the heater 210; an armature 260 that is rotatably installed on the heater 210 and is attracted when the magnet 250 is magnetized; and a crossbar 270 that rotates under the action of the armature 260 to trip the opening/closing mechanism 125; Includes, a magnetic force groove 213 is formed in the center of the heater 210, and the magnet 250 is provided with a protrusion 254 that is inserted into the through groove and protrudes toward the armature 260.
  • Enclosure 101 accommodates and supports the components of the molded circuit breaker.
  • the enclosure 101 is roughly shaped like a box.
  • a handle 127 is exposed on the upper surface of the enclosure 101.
  • the handle 127 operates the opening and closing mechanism 125 by the user's manual manipulation force.
  • Terminal portions 108 and 218 that can be connected to a power source or a load are provided on the front and rear sides of the enclosure 101. Terminal portions 108 and 218 are provided for each phase (or each pole). For example, in the case of a three-phase, four-pole molded circuit breaker, four terminal units may be provided on each of the power and load sides.
  • the terminal portions 108 and 218 are composed of a power supply side terminal portion 108 and a load side terminal portion 218.
  • a base assembly 102 is inserted and installed into the enclosure 101.
  • the base assembly 102 has a built-in contact portion and an arc extinguishing portion.
  • a base assembly 102 is provided for each phase. For example, in the case of three phases, it consists of R phase, S phase, and T phase.
  • an opening and closing mechanism 125 is installed in the S-phase base assembly 102.
  • Fixed contacts (120, 121) are fixedly installed inside the enclosure (101). Fixed contacts (120, 121) are connected to terminal portions (108, 218).
  • fixed contacts 120 and 121 are provided on the power source side and the load side, respectively. That is, a power-side fixed contactor 120 and a load-side fixed contactor 121 are provided. At this time, the power-side fixed contactor 120 may be directly connected to the power-side terminal portion 108 or may be formed integrally with it.
  • the load side fixed contact 121 may be connected to the load side terminal portion 218 through a trip mechanism (particularly the heater 210).
  • An arc extinguishing unit (arc. extinguishing device) 105 is provided near the contact portion (fixed contactor and movable contactor) to extinguish the arc generated during interruption.
  • the arc extinguishing unit 105 is provided on the power source side and the load side, respectively.
  • the arc extinguishing unit 105 may be composed of a pair of side walls and a plurality of grids coupled to the side walls at predetermined intervals. The arc that occurs at the contact point is divided by a plurality of grids.
  • a trip unit 200 is provided in a part of the enclosure 101 to detect abnormal current flowing in the circuit and trip the opening/closing mechanism.
  • the trip unit 200 is usually provided on the load side.
  • the trip unit 200 is installed around the heater 210 connected to the load side terminal 218, the bimetal 240 that is coupled to the heater 210 and curved according to the amount of heat, and the heater 210 to generate fault current.
  • the magnet 250 that forms a magnetic field
  • the armature 260 that is rotatably installed on the heater 210 and is attracted by the magnetic force of the magnet 250, rotates by contact with the bimetal 240 or the armature 260.
  • It may include a crossbar 270 installed so as to be able to do so, and a shooter 275 that is restrained or released by rotation of the crossbar 270 to restrain or release the nail 118 of the opening and closing mechanism 125.
  • the bimetal 240 is curved by the heat generated in the heater 210 and the crossbar 270 rotates to operate the opening/closing mechanism 125, and when a large current is instantaneously cut off, the magnet 250 is used.
  • the armature 260 is attracted by the magnetic force excited to rotate the crossbar 270 to operate the opening and closing mechanism 125.
  • the user's operating force is transmitted to the opening and closing mechanism 125 through the handle 127.
  • a pair of rotating pins 104 are installed in the opening and closing mechanism 125.
  • the rotating pin 104 is formed to have a length that crosses all phases and is installed on the shaft assembly (or mover assembly) 130.
  • a shaft assembly 130 is provided.
  • a rotating pin 104 is installed through the shaft assembly 130.
  • the shaft assembly 130 rotates by receiving the opening and closing power of the opening and closing mechanism 125 through the rotation pin 104.
  • the movable contact 140 also rotates to contact or separate from the fixed contacts 120 and 121.
  • the shaft assembly 130 includes a shaft body 131, a movable contact 140, a shaft pin 165, and a spring 160.
  • the movable contact 140 is inserted and installed into the opening 133 of the shaft body 131.
  • the movable contactor 140 rotates counterclockwise or clockwise together with or independently of the shaft body 131 and contacts or separates from the fixed contactors 120 and 121 to energize or block the line.
  • Both ends of the movable contact 140 are provided with movable contact points 141 that can be contacted with the fixed contact points 122 and 123 of the fixed contacts 120 and 121, respectively.
  • the movable contact 141 may be made of a material with excellent conductivity and durability, such as chrome-copper (Cr-Cu) alloy.
  • a fixing protrusion 142 on which one end of the spring 160 can be fastened is formed to protrude on the side of the movable contact 140.
  • One end of the spring 160 is fixed to the fixing protrusion 142, so that the movable contact 140 receives a force that rotates counterclockwise in the drawing. Accordingly, the movable contact 140 remains inserted into the shaft body 131 by the elastic force of the spring 160 unless an external force acts.
  • the movable contactor 140 rotates together with the shaft body 131 in a general low-current or large-current blocking situation, but when the current is blocked, the movable contactor 140 rotates independently due to a rapid electromagnetic repulsion force. In this case, the movable contact 140 comes into contact with the shaft pin 165 of the opening and stops rotating.
  • a locking groove (not shown) that can be in contact with the shaft pin 165 may be formed on the back of the movable contact 140.
  • the rotation of the movable contactor 140 can be divided into three cases.
  • the first case when the user operates the handle 127 and the opening and closing mechanism 125 connected to the handle 127 rotates the shaft assembly 130, the movable contact 140 rotates together with the shaft body 131. am. That is, the movable contact 140 is restrained by the force of the spring 160 and moves together with the shaft body 131.
  • the shaft assembly 130 includes the movable contact 140 and the shaft body 131 moving as one body.
  • the restraint on the opening/closing mechanism 125 is released due to the operation of the trip unit 200 according to detection of the fault current, and the shaft assembly 130 rotates and the movable contactor 140 also rotates. Even at this time, the movable contact 140 is restrained by the force of the spring 160 and moves together with the shaft body 131.
  • the third case is a case where the movable contactor 140 is separated from the fixed contactors 120 and 121 and rotates due to electromagnetic repulsion when a large fault current such as a short circuit current occurs (so-called current limiting blocking).
  • the movable contact 140 rotates independently from the shaft body 131.
  • the movable contact 140 moves within the opening 133 of the shaft body 131.
  • the movable contact 140 overcomes the elastic force of the spring 160 due to a strong electromagnetic repulsion force and moves clockwise, the movable contact 140 is separated from the fixed contacts 120 and 121.
  • the movable contact 140 is separated from the fixed contacts 120 and 121 and fixed with the movable contact 140 in contact with the shaft pin 165. That is, in this case (current-limiting blocking), the shaft assembly 130 moves only the movable contact 140 independently while the shaft body 131 does not rotate.
  • Figures 8 and 9 are perspective views of a trip unit applied to a molded circuit breaker according to an embodiment of the present invention as seen from different directions
  • Figure 10 is a perspective view of a heater and a magnet applied to the trip unit
  • Figure 11 is an exploded view of the heater and magnet.
  • Perspective view Figure 12 is an exploded perspective view of the heater.
  • a trip unit 200 is provided in a part of the enclosure 101 to detect abnormal current flowing in the circuit and trip the opening/closing mechanism.
  • the trip unit 200 is usually provided on the load side.
  • the trip unit 200 includes a trip unit case 280 that accommodates the trip unit components, a heater 210 connected to a part of the circuit, and a bimetal that is coupled to the heater 210 to sense heat and curves according to the amount of heat generated. (240), a magnet 250 and an armature 260 installed around the heater 210, a crossbar 270 installed to rotate by contact with the bimetal 240 or the armature 260, and a crossbar 270 ) includes a shooter 275 that is restrained or released by rotation of the nail 118 of the opening/closing mechanism 125.
  • a trip unit case 280 is provided.
  • the trip unit case 280 accommodates and supports the components of the trip unit 200.
  • the trip unit case 280 may be made of synthetic resin for insulation.
  • a contact protection unit 282 is protruding from the front of the trip unit case 280.
  • the contact protection unit 282 surrounds, protects, and insulates the fixed contactor 121 on the load side.
  • the trip unit case 280 is provided with an inter-phase partition 284 inside to separate each phase.
  • the interphase partition 284 may be provided as a double wall.
  • the rear of the trip unit case 280 is open and the terminal part is connected or insulated by the enclosure 101.
  • the heater 210 is provided in a part of the circuit to generate heat or induced current.
  • Heater 210 is made of a conductor.
  • the heater 210 is connected to a circuit and energized.
  • the upper end of the heater 210 is connected to the load-side fixed contact 121, and the lower end of the heater 210 is connected to the load-side terminal 218 to allow current to pass through.
  • the heater 210 serves to send a signal to the trip unit when overcurrent or large current flows. That is, when an overcurrent flows through the heater 210, heat is generated and transferred to the bimetal 240. Additionally, when a large current flows through the heater 210, a magnetic field is formed by the induced current, thereby generating a magnetic attraction force in the magnet 250.
  • the heater 210 is configured to generate an induced current in a form that can enhance the magnetic attraction force of the magnet 250.
  • the heater 210 forms a coil-shaped circular current like a solenoid. Accordingly, it is formed to generate a circular current in the form of a coil so that a magnetic field is formed in a form that penetrates the center of the circular current. It is the application of a magnetic field caused by a current flowing in a circular conductor.
  • the heater 210 may be composed of a power source heater unit 220, a load side heater unit 211, and an insulating member 230 disposed between them.
  • the power-side heater unit 220 and the load-side heater unit 211 form a double plate that partially overlaps to implement a coil shape.
  • the power supply side heater unit 220 includes a power supply side connection terminal 221, a power supply side first vertical plate part 223, a power supply side middle part 225, and a power supply side coupling part 227.
  • the current applied from the power supply unit that is, the current coming through the fixed contactor 121 on the load side, flows through the power supply side connection terminal 221, the power supply side first vertical plate part 223, the power supply side middle part 225, and the power supply side coupling part 227. move
  • the power-side connection terminal 221 is coupled to the load-side fixed contact 121. That is, the power-side connection terminal 221 functions as a terminal or connection part. Therefore, the power-side connection terminal 221 is connected to a circuit and receives power from the power source. Current flows in.
  • the power supply side middle portion 225 extends in the horizontal direction from the lower end of the power supply side first vertical plate portion 223.
  • the power supply side middle portion 225 connects the power supply side first vertical plate portion 223 and the power supply side coupling portion 227.
  • the power-side coupling portion 227 is a portion where the power-side heater portion 220 is coupled to the load-side heater portion 211.
  • the power supply side coupling portion 227 is arranged side by side with the power supply side first vertical plate portion 223.
  • the power supply side coupling portion 227 has a predetermined distance from the power supply side first vertical plate portion 223. This gap is connected by the power supply side middle portion 225.
  • the load-side heater unit 211 includes a load-side coupling part 212, a load-side first vertical plate part 214, a load-side middle part 215, a load-side second vertical plate part 216, a load-side flat plate part 217, and a load-side terminal part 218. ) includes.
  • the current coming from the power-side heater unit 220 is connected to the load-side coupling part 212, the load-side first vertical plate part 214, the load-side middle part 215, the load-side second vertical plate part 216, the load-side flat plate part 217, and the load-side Move to the terminal section (218).
  • the load-side coupling portion 212 is coupled to the power-side coupling portion 227 of the power-side heater unit 220.
  • the power-side heater unit 220 and the load-side heater unit 211 are directly coupled only to the power-side coupling unit 227 and the load-side coupling unit 212.
  • other components of the power-side heater unit 220 and other components of the load-side heater unit 211 are not directly connected to each other.
  • the load-side first vertical plate portion 214 extends upward from the load-side coupling portion 212. In the first vertical plate part 214 on the load side, the current flowing from the heater part 220 on the power source side moves upward.
  • the load-side middle portion 215 extends in the horizontal direction from the top of the load-side first vertical plate portion 214.
  • the load-side middle portion 215 connects the load-side first vertical plate portion 214 and the load-side second vertical plate portion 216.
  • the second vertical plate portion 216 on the load side extends downward from the middle portion 215 on the load side.
  • the load-side second vertical plate portion 216 is arranged side by side with the load-side first vertical plate portion 214.
  • the load-side second vertical plate portion 216 moves the current flowing from the load-side first vertical plate portion 214 and the load-side middle portion downward.
  • the load-side second vertical plate portion 216 is disposed at a predetermined distance from the load-side first vertical plate portion 214. That is, a magnetic force groove 213 is formed between the first vertical plate portion 214 on the load side and the second vertical plate portion 216 on the load side. This magnetic force groove 213 provides a space into which the protrusion 254 of the magnet 250 is inserted.
  • the load-side second vertical plate portion 216 overlaps the power-side first vertical plate portion 223. That is, it is arranged to form a double plate. However, the load-side second vertical plate portion 216 and the power-side first vertical plate portion 223 are arranged to have a predetermined gap from each other by the insulating member 230. Therefore, the current does not flow directly from the first vertical plate part 223 on the power source side to the second vertical plate part 216 on the load side.
  • the load-side flat plate portion 217 is bent and extended from the load-side second vertical plate portion 216.
  • the load-side flat plate portion 217 is connected to the load-side terminal portion 218.
  • the width of the load-side first vertical plate portion 214 and the load-side second vertical plate portion 216 is formed to be less than 1/2 of the width of the load-side flat plate portion 217.
  • the width of the load-side first vertical plate portion 214 and the load-side second vertical plate portion 216 is formed to be less than 1/2 of the width of the power supply side connection terminal 221.
  • the load side terminal portion 218 extends from the load side flat plate portion 217.
  • the load side terminal portion 218 forms a terminal portion to which the load is connected.
  • the current applied to the heater 210 from the power source is transmitted to the load through the load side terminal portion 218.
  • a support portion 219 may be provided on the lower surface of the load side terminal portion 219.
  • the insulating member 230 is interposed between the power supply side heater unit 220 and the load side heater unit 211.
  • the insulating member 230 may be composed of insulating paper. Specifically, the insulating member 230 may be formed in an 'L' shape. That is, the insulating member 230 may be composed of an insulating vertical plate portion 231 and an insulating horizontal plate portion 232.
  • the insulating member 230 prevents the power supply side heater unit 220 and the load side heater unit 211 from being directly connected to each other except at the coupling portion.
  • the insulating vertical plate portion 231 is interposed between the first vertical plate portion 223 on the power source side and the second vertical plate portion 216 on the load side.
  • the insulating horizontal plate portion 232 is interposed between the upper end of the first vertical plate portion 223 on the power supply side (or one side of the power supply side connection terminal 221) and the middle portion 215 on the load side.
  • the bimetal 240 is formed by combining two metal plates with different thermal conductivities and is curved when heat is generated.
  • the bimetal 240 is in contact with the heater 210 and is curved when heat is transferred to rotate the crossbar 270.
  • the bimetal 240 functions as an overcurrent trip.
  • Armature 260 is installed in heater 210. Specifically, the armature 260 is installed on the load-side plate portion 217 of the load-side heater portion 211. The armature is shown in Figures 7 and 9.
  • Armature 260 is installed by armature support 262 and return spring 264.
  • the armature 260 is made of a magnetic material, and when the magnetic force of the magnet 250 is stronger than the elastic resistance force of the return spring 264, it overcomes it and is attracted (rotates) in the direction of the magnet 250.
  • the magnet 250 is installed behind the heater 210. When a sudden change in current occurs in the heater 210, the magnetic attraction of the magnet 250 is increased by a magnetic field caused by the induced current.
  • the magnet is clearly shown in Figures 10 and 11.
  • the magnet 250 may be formed in a 'T' shape when viewed from above.
  • a fixing groove 252 is formed in the fixing plate part 251 and is fixedly installed in the trip unit case 280.
  • the fixing plate portion 251 is disposed on the rear surface (contact portion direction) of the heater 210.
  • the protrusion 254 protrudes in a direction perpendicular to the fixing plate portion 251.
  • the protrusion 254 is inserted into the magnetic force groove 213 of the heater 210. That is, the protrusion 254 penetrates between the power-side first vertical plate portion of the power-side heater portion 220 and the load-side first vertical plate portion of the load-side heater portion 211. Additionally, the protrusion 254 is inserted into the gap between the first vertical plate portion on the load side and the second vertical plate portion on the load side.
  • the crossbar 270 is rotated by the bimetal 240 or the armature 260 to release the restraint on the shooter 275 and operate the opening/closing mechanism 125.
  • the crossbar 270 is provided with an adjustment screw 272 to adjust the distance between it and the bimetal 240.
  • the armature is allowed to operate within the instantaneous standard range even at low rated current.
  • the heater is composed of a double plate of a power-side heater unit and a load-side heater unit coupled thereto, forming a circular current.
  • An insulating member is interposed between the power-side heater unit and the load-side heater unit to facilitate the flow of current between the double plates.

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Abstract

본 발명은 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 흡인력이 증대하여 차단 성능이 향상된 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 의하면 히터가 솔레노이드 형태로 형성되어 원형 전류를 만든다. 따라서, 마그넷에 형성되는 자기장의 방향을 아마추어가 동작하는 방향과 일치시켜 순시 흡입력이 강화된다.

Description

배선용 차단기의 순시 트립 장치
본 발명은 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 흡인력이 증대하여 차단 성능이 향상된 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배선용 차단기(MCCB:Molded Case Circuit Breaker)는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 배선용 차단기는 보통 저압 계통에 많이 사용된다.
배선용 차단기는 크게 전원측 또는 부하측에 연결될 수 있는 단자부, 고정접촉자와 이에 접촉 또는 분리되어 회로를 연결 또는 분리하는 가동접촉자를 포함하는 접점부, 상기 가동접촉자를 움직여 회로의 개폐에 필요한 동력을 제공하는 개폐 기구, 회로 상에 흐르는 과전류 또는 단락전류를 감지하여 개폐 기구의 트립(trip) 동작을 유도하는 트립부, 이상전류의 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위한 소호부 등으로 구성되어 있다.
사고 전류는 여러가지로 나눌 수 있는데, 보통 정격 전류의 130% 이상의 전류를 과전류라고 하고 정격 전류의 10배 이상이 되는 급격한 전류를 순시 사고 전류하고 한다. 또한 순시 전류를 포함한 급격한 대전류를 단락 전류라고 한다.
과전류 영역에서는 통상 바이메탈 소자를 이용하여 차단기를 트립시키는 방법이 주로 이용되고 있으며, 정격전류의 10배 정도의 순시 전류는 전도체(히터)를 마그넷(Magnet)과 아마추어(Armature) 사이에 두고 전도체에 설정 전류 이상의 전류가 흐르게 되면, 자로(Magnetic Path)가 형성되어 아마추어가 마그넷에 흡인되면서 차단기를 트립시키는 방법이 이용된다.
이와 같이 배선용 차단기는 정격 과전류에 대응하는 과전류 트립 장치와 순시 전류에 대응하는 순시 트립 장치를 포함하고 있다.
도 1에 종래기술에 따른 배선용 차단기(1)가 도시되어 있고, 도 2에는 트립부(트립장치)(10)가 도시되어 있다.
회로에 흐르는 이상전류를 검출하고 개폐기구를 트립시키기 위한 트립부(10)가 외함(2) 내부에 마련된다. 트립부(10)는 부하측에 마련되는 것이 보통이다. 트립부(10)는 부하측 단자부(9)에 연결되는 히터(11), 히터(11)에 결합되어 열을 감지하고 열량에 따라 만곡되는 바이메탈(미도시), 히터(11) 주변에 설치되는 마그넷(13)과 아마추어(14), 상기 바이메탈 또는 아마추어(14)의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 설치되는 크로스바(15), 크로스바(15)의 회전에 의해 구속 또는 해제되어 개폐기구(20)의 네일(18)을 구속 또는 해제하는 슈터(16)를 포함할 수 있다.
통상적으로 소전류 지연 차단시에는 히터(11)에 발생하는 열에 의해 바이메탈이 만곡하여 크로스바(15)가 회전하여 개폐기구를 작동시키게 되고, 대전류 순시 차단시에는 마그넷(13)에 여자되는 자력에 의해 아마추어(14)가 흡인되면서 크로스바(15)를 회전시켜 개폐기구(20)가 작동하게 된다.
도 3 및 도 4에 순시트립장치의 작용도가 도시되어 있다. 배선용 차단기(1)가 설치된 회로 상에 단락전류 등과 같은 큰 사고전류가 발생될 경우 마그넷(13)에 유도 전류가 발생하게 되고, 이때 마그넷(13)의 자기장에 의한 흡인력에 의해 아마추어(14)가 끌어당겨져 크로스바(15)를 밀어 회전시키고 이에 따라 슈터(16)가 회전하면서 개폐기구(20)가 트립된다.
트립부에서는 사고전류 발생시 전류가 흐르는 히터(11) 주변에 발생하는 자기장으로 인하여 마그넷(13)에 흡인력이 작용하게 되고 아마추어(14)를 당기게 된다.
정상 전류 통전시 이 흡인력은 아마추어(14)의 순시스프링(12)의 장력보다 약하여 아마추어(14)를 당기지 못하지만, 사고전류 발생시 커진 자기장의 힘에 의해 마그넷(13)의 흡인력이 순시 스프링(12)의 장력보다 세지게 되어 아마추어(14)를 흡입할 수 있게 된다.
즉, 정상전류 통전시에는 순시스프링(12)의 장력보다 마그넷(13)의 자기 흡인력이 작아서 아마추어(14)는 동작을 안한다.
그러나 사고전류 통전시에는 순시스프링(12)의 장력보다 마그넷(13)의 자기 흡인력이 커져서 아마추어(14)가 동작을 하고, 기구부를 작동시켜 트립 작용을 한다.
그런데, 저정격의 차단기 경우, 전류의 크기가 작기 때문에 사고전류 발생시 마그넷의 자기 흡인력이 충분하지 못하여 순시 기준범위 내에서 아마추어가 동작을 하지 못하는 경우가 있다.
따라서 순시 흡인력을 높이기 위해 마그넷의 크기를 키워야 하는데 공간상의 제약으로 인해 키울 수 있는 마그넷의 크기에 한계가 있고 따라서 흡인력의 제한이 생긴다.
도 5에 종래기술에 따른 히터의 사시도가 도시되어 있다. 히터(11)에 흐르는 전류 방향과 자기장의 방향이 도시되어 있다. 히터에 흐르는 전류를 중심으로 오른 나사 법칙에 따른 자기장이 형성된다.
도 6에는 종래기술에 따른 히터와 마그넷의 사시도가 도시되어 있다. 히터(11)에 흐르는 전류에 의해 마그넷(13) 주변에 형성되는 자기장이 도시되어 있다. 마그넷은 히터를 감싸는 형태, 즉 'ㄷ'자 형태로 형성된다. 따라서, 마그넷의 일측면으로는 후방으로 향하는 자기장이 형성되고 마그넷의 타측면으로는 전방으로 향하는 자기장이 형성된다. 그런데, 이러한 자기장의 방향은 아마추어(14)의 동작 방향에 비껴나 있어서 자기 흡인력 증대 효과가 크지 않다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 순시 흡인력을 증대하여 저정격에서도 아마추어의 트립동작이 잘 일어나도록 하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 순시 트립 장치는, 회로에 연결되는 히터; 상기 히터에 인접하게 설치되는 마그넷; 및 회동 가능하게 설치되어 상기 마그넷이 자화되면 상기 마그넷에 흡인되는 아마추어를 포함하고, 상기 히터의 중앙부에는 자기력홈이 형성되고, 상기 마그넷에는 상기 자기력홈에 삽입되어 상기 아마추어를 향하여 돌출되는 돌출부가 마련된다.
여기서, 상기 히터는, 전원측에 연결되는 전원측 히터부와, 일부가 상기 전원측 히터부에 중첩 배치되는 부하측 히터부 및 전원측 히터부와 부하측 히터부 사이에 개재되는 절연부재를 포함한다.
또한, 상기 전원측 히터부는, 전원측에 연결되는 전원측 연결단자, 상기 전원측 연결단자에 연결되고 하방으로 연장되는 전원측 제1 세로판부, 상기 전원측 제1 세로판부로부터 가로 방향으로 연장되는 전원측 중간부, 상기 전원측 중간부에 연결되는 전원측 결합부를 포함한다.
또한, 상기 부하측 히터부는, 상기 전원측 결합부에 결합되는 부하측 결합부, 상기 부하측 결합부에서 상방으로 연장되는 부하측 제1 세로판부, 상기 부하측 제1 세로판부로부터 가로 방향으로 연장되는 부하측 중간부, 상기 부하측 중간부로부터 하방으로 연장되고 상기 부하측 제1 세로판부에 나란히 배치되는 부하측 제2 세로판부, 부하측 제2 세로판부로부터 절곡 연장되는 부하측 평판부 및 상기 부하측 평판부에 연결되는 부하측 단자부를 포함한다.
또한, 상기 전원측 제1 세로판부의 폭은 상기 전원측 연결단자의 폭의 1/2 미만으로 형성된다.
또한, 상기 부하측 제1 세로판부 및 부하측 제2 세로판부의 폭은 상기 부하측 평판부의 폭의 1/2 미만으로 형성된다.
또한, 상기 부하측 제2 세로판부와 전원측 제1 세로판부는 상기 절연부재를 사이에 두고 중첩 배치된다.
또한, 상기 부하측 제1 세로판부와 부하측 제2 세로판부 사이에는 상기 자기력홈이 형성된다.
또한, 상기 절연부재는 절연 세로판부와 절연 가로판부를 포함한다.
또한, 상기 마그넷은, 트립부 케이스에 고정 설치되는 고정판부 및 상기 고정판부로부터 직교 방향으로 돌출되어 상기 자기력홈에 삽입되는 돌출부를 포함한다.
그리고, 상기 고정판부에는 상기 트립부 케이스에 고정 설치하기 위한 고정홈이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 의하면 히터가 솔레노이드 형태로 형성되어 원형 전류를 만든다. 따라서, 마그넷에 형성되는 자기장의 방향을 아마추어가 동작하는 방향과 일치시켜 순시 흡입력이 강화된다.
더불어, 마그넷이 아마추어의 동작 방향과 일치하는 돌출부에 의해 자기흡인력이 증대된다.
이에 따라 저정격 전류에서도 아마추어가 순시 기준 범위 내에서 동작하도록 한다.
히터는 전원측 히터부와 이에 결합되는 부하측 히터부의 이중판으로 구성되어 원형 전류를 형성한다.
전원측 히터부와 부하측 히터부 사이에는 절연 부재가 개재되어 이중판 사이의 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다.
도 1은 종래기술에 따른 배선용 차단기가 도시되어 있다.
도 2는 종래기술에 따른 배선용 차단기의 트립부가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 배선용 차단기의 트립부에서 순시 트립 기구의 작용도로서, 도 3은 통전 상태, 도 4는 트립 상태를 나타낸다.
도 5에 종래기술에 따른 히터의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에는 종래기술에 따른 히터와 마그넷의 사시도가 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 내부 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기에 적용되는 트립부를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 트립부에 적용되는 히터와 마그넷의 사시도이다.
도 11은 도 10의 분해 사시도이다.
도 12는 도 10에서 히터의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이들 도면에 의하여 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명에서 구성요소를 지칭하기 위하여 사용된 "부재" 또는 "부"라는 용어는 어떤 한정적 목적을 위하여 사용된 것이 아니며, 생략하여도 무방하다.
도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 7에 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 내부 단면도가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기(100)의 순시 트립 장치는, 트립부 케이스(280); 상기 트립부 케이스(280)에 설치되고 회로에 연결되는 히터(210); 상기 히터(210)에 인접하게 설치되는 마그넷(250); 상기 히터(210)에 회동 가능하게 설치되어 상기 마그넷(250)이 자화되면 흡인되는 아마추어(260); 및 상기 아마추어(260)의 작용에 의해 회동하여 개폐기구(125)를 트립시키는 크로스바(270); 를 포함하고, 상기 히터(210)의 중앙부에는 자기력홈(213)이 형성되고, 상기 마그넷(250)에는 상기 관통홈에 삽입되어 상기 아마추어(260)를 향하여 돌출되는 돌출부(254)가 마련된다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기(100)를 살펴보기로 한다.
외함(101)은 배선용 차단기의 구성요소들을 수용하고 지지한다. 외함(101)은 개략적으로 상자형으로 형성된다. 외함(101)의 상면에는 핸들(127)이 노출된다. 핸들(127)은 사용자의 수동적인 조작력에 의해 개폐기구(125)를 동작시킨다.
외함(101)의 전,후면에는 전원 또는 부하와 연결될 수 있는 단자부(108,218)가 마련된다. 단자부(108,218)는 각 상별로 (또는 각 극별로) 마련된다. 예를 들어, 3상 4극 배선용 차단기의 경우에는 전원측 및 부하측에 각 4개의 단자부가 마련될 수 있다. 단자부(108,218)는 전원측 단자부(108)와 부하측 단자부(218)로 구성된다.
외함(101) 내에는 베이스 어셈블리(102)가 삽입 설치된다. 베이스 어셈블리(102)는 접점부와 소호부를 내장한다. 베이스 어셈블리(102)는 각 상마다 마련된다. 예를 들어 3상의 경우 R상, S상, T상으로 구성된다. 여기서 S상 베이스 어셈블리(102)에는 개폐기구부(125)가 설치된다.
고정접촉자(120,121)가 외함(101) 내부에 고정 설치된다. 고정접촉자(120,121)는 단자부(108,218)에 연결된다. 쌍접점형 배선용 차단기의 경우, 고정접촉자(120,121)는 전원측 및 부하측에 각각 마련된다. 즉, 전원측 고정접촉자(120)와 부하측 고정접촉자(121)가 구비된다. 이때, 전원측 고정접촉자(120)는 전원측 단자부(108)에 직접 연결되거나 일체로 형성될 수 있다. 부하측 고정접촉자(121)는 트립기구(특히 히터(210))를 통해 부하측 단자부(218)에 연결될 수 있다.
접점부(고정접촉자와 가동접촉자) 인근에는 차단시 발생하는 아크를 소호하기 위하여 소호부(소호장치)(105)가 마련된다. 쌍접점형 배선용 차단기(double circuit breaker)의 경우 소호부(105)는 전원측 및 부하측에 각각 마련된다. 소호부(105)는 한 쌍의 측벽과 상기 측벽에 소정 간격으로 결합되는 복수 개의 그리드로 구성될 수 있다. 접점부에 발생하는 아크는 복수 개의 그리드에 의해 분할된다.
회로에 흐르는 이상전류를 검출하고 개폐기구를 트립시키기 위한 트립부(200)가 외함(101)의 일부에 마련된다. 트립부(200)는 부하측에 마련되는 것이 보통이다. 트립부(200)는 부하측 단자부(218)에 연결되는 히터(210), 히터(210)에 결합되어 열을 감지하고 열량에 따라 만곡되는 바이메탈(240), 히터(210) 주변에 설치되어 사고 전류시 자기장을 형성하는 마그넷(250), 히터(210)에 회동 가능하게 설치되어 마그넷(250)의 자기력에 의해 흡인되는 아마추어(260), 상기 바이메탈(240) 또는 아마추어(260)의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 설치되는 크로스바(270), 크로스바(270)의 회전에 의해 구속 또는 해제되어 개폐기구(125)의 네일(118)을 구속 또는 해제하는 슈터(275)를 포함할 수 있다.
통상적으로 소전류 지연 차단시에는 히터(210)에 발생하는 열에 의해 바이메탈(240)이 만곡하여 크로스바(270)가 회전하여 개폐기구(125)를 작동시키게 되고, 대전류 순시 차단시에는 마그넷(250)에 여자되는 자력에 의해 아마추어(260)가 흡인되면서 크로스바(270)를 회전시켜 개폐기구(125)가 작동하게 된다.
사용자의 조작력은 핸들(127)을 통해 개폐기구(125)에 전달된다. 개폐기구(125)의 동력을 각 상에 전달하기 위하여 개폐기구(125)에는 한 쌍의 회전핀(104)이 설치된다. 회전핀(104)은 모든 상을 가로지르는 길이로 형성되어 샤프트 어셈블리(또는 가동자 어셈블리)(130)에 설치된다.
샤프트 어셈블리(130)가 마련된다. 샤프트 어셈블리(130)에는 회전핀(104)이 관통 설치된다. 샤프트 어셈블리(130)는 회전핀(104)에 의해 개폐기구(125)의 개폐 동력을 전달받아 회전한다. 샤프트 어셈블리(130)가 회전함에 따라 가동접촉자(140)도 회전하여 고정접촉자(120,121)에 접촉되거나 분리된다.
샤프트 어셈블리(130)는 샤프트 바디(131), 가동접촉자(140), 샤프트 핀(165), 스프링(160)을 포함하여 구성된다.
가동접촉자(140)는 샤프트 바디(131)의 개구부(133)에 삽입 설치된다. 가동접촉자(140)는 샤프트 바디(131)와 함께 또는 독자적으로 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전하면서 고정접촉자(120,121)에 접촉 또는 분리되어 선로를 통전시키거나 차단시킨다.
가동접촉자(140)의 양단부에는 고정접촉자(120,121)의 고정접점(122,123)에 접촉될 수 있는 가동접점(141)이 각각 구비된다. 가동접점(141)은 크롬-동(Cr-Cu) 합금 등 전도성 및 내구성이 우수한 재질로 제작될 수 있다.
가동접촉자(140)의 측면에는 스프링(160)의 일단을 걸 수 있는 고정돌기(142)가 돌출 형성된다. 스프링(160)의 일단이 고정돌기(142)에 고정되어, 가동접촉자(140)는 도면에서 반시계 방향으로 회전하는 힘을 받게 된다. 이에 따라, 가동접촉자(140)는 외력이 작용하지 않는 한, 스프링(160)의 탄성력에 의해 샤프트 바디(131)에 삽입된 상태를 유지하게 된다.
가동접촉자(140)는 일반적인 소전류나 대전류 차단 상황에서는 샤프트 바디(131)와 함께 회전하지만, 한류 차단시에는 급격한 전자반발력에 의해 가동접촉자(140)가 독자적으로 회전한다. 이 경우, 가동접촉자(140)는 개구부의 샤프트 핀(165)에 접하여 회전이 멈추게 된다. 가동접촉자(140)의 배면에는 샤프트 핀(165)에 접할 수 있는 걸림홈(미도시)이 형성될 수 있다.
가동접촉자(140)가 회전하는 것은 3가지 경우로 구분될 수 있다. 첫번째 경우는 사용자가 핸들(127)을 조작하여 핸들(127)과 접속되어 있는 개폐 기구(125)가 샤프트 어셈블리(130)를 회동시켜 가동접촉자(140)가 샤프트 바디(131)와 함께 회전하는 경우이다. 즉, 가동접촉자(140)는 스프링(160)의 힘에 의해 구속되어 샤프트 바디(131)와 함께 움직인다. 다시 말하면, 이 경우 샤프트 어셈블리(130)는 가동접촉자(140)와 샤프트 바디(131)가 일체로 움직인다.
두번째 경우는 트립부(200)의 사고전류 검출에 따른 동작에 의해 개폐 기구(125)에 대한 구속이 해제되어 샤프트 어셈블리(130)가 회전하면서 가동접촉자(140)도 회전하는 경우이다. 이때에도 가동접촉자(140)는 스프링(160)의 힘에 의해 구속되어 샤프트 바디(131)와 함께 움직인다.
세번째 경우는 단락전류와 같은 큰 사고전류의 발생시 전자반발력에 의해 가동접촉자(140)가 고정접촉자(120,121)로부터 분리되어 회전하는 경우이다(소위 한류차단). 이때 가동접촉자(140)는 샤프트 바디(131)와는 별개로 독립적으로 회전하게 된다. 가동접촉자(140)는 샤프트 바디(131)의 개구부(133) 내에서 움직인다. 가동접촉자(140)가 강한 전자반발력에 의하여 스프링(160)의 탄성력을 이기고 시계 방향으로 움직이는 경우, 가동접촉자(140)는 고정접촉자(120,121)로부터 분리된다. 가동접촉자(140)는 고정접촉자(120,121)로부터 분리되어 가동접촉자(140)가 샤프트 핀(165)에 접한 상태로 고정된다. 즉, 이 경우(한류 차단의 경우)에는 샤프트 어셈블리(130)는 샤프트 바디(131)가 회전하지 않는 상태에서 가동접촉자(140)만 독자적으로 움직인다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기에 적용되는 트립부를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도, 도 10은 트립부에 적용되는 히터와 마그넷의 사시도, 도 11은 히터와 마그넷의 분해 사시도, 도 12는 히터의 분해 사시도이다.
회로에 흐르는 이상전류를 검출하고 개폐기구를 트립시키기 위한 트립부(200)가 외함(101)의 일부에 마련된다. 트립부(200)는 부하측에 마련되는 것이 보통이다.
트립부(200)는 트립부 구성요소들을 수용하는 트립부 케이스(280), 회로의 일부에 연결되는 히터(210), 히터(210)에 결합되어 열을 감지하고 발생하는 열량에 따라 만곡되는 바이메탈(240), 히터(210) 주변에 설치되는 마그넷(250)과 아마추어(260), 상기 바이메탈(240) 또는 아마추어(260)의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 설치되는 크로스바(270), 크로스바(270)의 회전에 의해 구속 또는 해제되어 개폐기구(125)의 네일(118)을 구속 또는 해제하는 슈터(275)를 포함한다.
트립부 케이스(280)가 마련된다. 트립부 케이스(280)는 트립부(200)의 구성요소들을 수용하고 지지한다. 트립부 케이스(280)는 절연을 위하여 합성수지물로 형성될 수 있다.
트립부 케이스(280)의 전면부에는 접촉자 보호부(282)가 돌출 형성된다. 접촉자 보호부(282)는 부하측 고정접촉자(121)를 감싸서 보호하고 절연한다.
트립부 케이스(280)에는 내부에 각 상을 분리하기 위한 상간 격벽(284)이 마련된다. 상간 격벽(284)은 이중벽으로 마련될 수 있다.
트립부 케이스(280)의 후면은 개방되어 단자부가 연결되거나 외함(101)에 의해 절연된다.
히터(210)는 회로의 일부에 구비되어 열을 발생시키거나 유도 전류를 발생시킨다. 히터(210)는 전도체로 구성된다. 히터(210)는 회로에 연결되어 통전된다. 히터(210)의 상단부는 부하측 고정접촉자(121)에 연결되고 히터(210)의 하단부는 부하측 단자부(218)에 연결되어 전류가 통전되도록 한다. 히터(210)는 과전류 및 대전류가 흐르는 경우 트립부에 시그널을 보내는 역할을 한다. 즉, 히터(210)에 과전류가 흐르는 경우 열이 발생하여 바이메탈(240)에 열을 전달한다. 또한, 히터(210)에 대전류가 흐르는 경우 유도 전류에 의한 자기장을 형성하여 마그넷(250)에 자기 흡인력이 발생되도록 한다.
히터(210)는 마그넷(250)의 자기 흡인력을 증진시킬 수 있는 형태로 유도 전류가 발생되도록 구성된다. 즉, 히터(210)는 솔레노이드처럼 코일 형태의 원형 전류를 형성하도록 한다. 이에 따라 원형 전류 중심을 관통하는 형태로 자기장이 형성되도록 코일 형태의 원형 전류를 일으키도록 형성된다. 원형 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장을 응용하는 것이다.
이를 위해 히터(210)는 전원측 히터부(220)와 부하측 히터부(211) 및 이들 사이에 배치되는 절연부재(230)로 구성될 수 있다. 전원측 히터부(220)와 부하측 히터부(211)가 일부 중첩되는 이중판을 형성하여 코일 형태를 구현하도록 한다.
전원측 히터부(220)는 전원측 연결단자(221), 전원측 제1 세로판부(223), 전원측 중간부(225), 전원측 결합부(227)를 포함한다. 전원부에서 인가된 전류, 즉, 부하측 고정접촉자(121)를 통해 들어온 전류는 전원측 연결단자(221), 전원측 제1 세로판부(223), 전원측 중간부(225), 전원측 결합부(227) 순으로 이동한다.
전원측 연결단자(221)는 부하측 고정접촉자(121에 결합된다. 즉, 전원측 연결단자(221)는 단자부 또는 연결부 기능을 한다. 따라서, 전원측 연결단자(221)는 회로에 연결되어 되어 전원으로부터 인가되는 전류가 흘러들어온다.
전원측 제1 세로판부(223)는 전원측 연결단자(221)에 연결되고 하방으로 연장되어 세로 방향으로 길게 형성된다. 전원측 제1 세로판부(223)는 폭이 전원측 연결단자(221)의 폭의 1/2 미만으로 형성된다. 그리고, 전원측 제1 세로판부(223)는 전원측 연결단자(221)의 일측에 연결된다.
전원측 중간부(225)는 전원측 제1 세로판부(223)의 하단에서 가로 방향으로 연장된다. 전원측 중간부(225)는 전원측 제1 세로판부(223)와 전원측 결합부(227)를 연결한다.
전원측 결합부(227)는 전원측 히터부(220)가 부하측 히터부(211)와 결합되는 부분이다. 전원측 결합부(227)는 전원측 제1 세로판부(223)에 나란히 배치된다. 전원측 결합부(227)는 전원측 제1 세로판부(223)와 소정의 간격을 갖는다. 이 간격은 전원측 중간부(225)에 의해 연결되는 부분이다.
전원측 결합부(227)와 부하측 결합부(212)는 서로 결합된다. 전원측 결합부(227)와 부하측 결합부(212)는 볼트나 핀에 의해 결합될 수 있다. 전원측 결합부(227)와 부하측 결합부(212)는 볼트나 핀이 삽입돌 수 있는 결합홀(212a, 227a)이 각각 형성된다.
부하측 히터부(211)는 부하측 결합부(212), 부하측 제1 세로판부(214), 부하측 중간부(215), 부하측 제2 세로판부(216), 부하측 평판부(217), 부하측 단자부(218)를 포함한다. 전원측 히터부(220)로부터 들어온 전류는 부하측 결합부(212), 부하측 제1 세로판부(214), 부하측 중간부(215), 부하측 제2 세로판부(216), 부하측 평판부(217), 부하측 단자부(218) 순으로 이동한다.
부하측 결합부(212)는 전원측 히터부(220)의 전원측 결합부(227)에 결합된다. 전원측 히터부(220)와 부하측 히터부(211)는 전원측 결합부(227)와 부하측 결합부(212)에서만 직접 결합된다. 이외에 전원측 히터부(220)의 다른 구성 부분과 부하측 히터부(211)의 다른 구성 부분은 서로 직접 연결되지 않는다.
부하측 제1 세로판부(214)는 부하측 결합부(212)로부터 상방으로 연장된다. 부하측 제1 세로판부(214)에서는 전원측 히터부(220)에서 흘러온 전류가 상방으로 이동한다.
부하측 중간부(215)는 부하측 제1 세로판부(214)의 상단에서 가로 방향으로 연장된다. 부하측 중간부(215)는 부하측 제1 세로판부(214)와 부하측 제2 세로판부(216)를 연결한다.
부하측 제2 세로판부(216)는 부하측 중간부(215)로부터 하방으로 연장된다. 부하측 제2 세로판부(216)는 부하측 제1 세로판부(214)에 나란히 배치된다. 부하측 제2 세로판부(216)는 부하측 제1 세로판부(214) 및 부하측 중간부로부터 흘러온 전류가 하방으로 이동한다.
부하측 제2 세로판부(216)는 부하측 제1 세로판부(214)와 소정의 간격을 갖고 배치된다. 즉, 부하측 제1 세로판부(214)와 부하측 제2 세로판부(216) 사이에는 자기력홈(213)이 형성된다. 이 자기력홈(213)은 마그넷(250)의 돌출부(254)가 삽입되는 공간을 제공한다.
부하측 제2 세로판부(216)는 전원측 제1 세로판부(223)와 중첩된다. 즉, 이중판을 형성하도록 배치된다. 다만, 부하측 제2 세로판부(216)와 전원측 제1 세로판부(223)는 절연부재(230)에 의해서 서로 소정 간극을 갖도록 배치된다. 따라서, 전류는 전원측 제1 세로판부(223)로부터 부하측 제2 세로판부(216)로 바로 흐르지는 않는다.
부하측 평판부(217)는 부하측 제2 세로판부(216)로부터 절곡 연장된다. 부하측 평판부(217)는 부하측 단자부(218)에 연결된다.
부하측 제1 세로판부(214) 및 부하측 제2 세로판부(216)의 폭은 부하측 평판부(217)의 폭의 1/2 미만으로 형성된다. 또한, 부하측 제1 세로판부(214) 및 부하측 제2 세로판부(216)의 폭은 전원측 연결단자(221)의 폭의 1/2 미만으로 형성된다.
부하측 단자부(218)는 부하측 평판부(217)로부터 연장된다. 부하측 단자부(218)는 부하가 연결되는 단자부를 이룬다. 전원으로부터 히터(210)에 인가된 전류는 부하측 단자부(218)를 통해 부하에 전달된다.
부하측 단자부(219)의 하면에는 지지부(219)가 구비될 수 있다.
절연부재(230)는 전원측 히터부(220)와 부하측 히터부(211) 사이에 개재된다. 절연부재(230)는 절연지로 구성될 수 있다. 구체적으로는, 절연부재(230)는 'ㄱ'자 형태로 형성될 수 있다. 즉, 절연부재(230)는 절연 세로판부(231)와 절연 가로판부(232)로 구성될 수 있다. 절연부재(230)는 전원측 히터부(220)와 부하측 히터부(211)가 결합부외에는 서로 직접적으로 연결되지 않도록 한다. 절연 세로판부(231)는 전원측 제1 세로판부(223)와 부하측 제2 세로판부(216) 사이에 개재된다. 절연 가로판부(232)는 전원측 제1 세로판부(223)의 상단부(또는 전원측 연결단자(221)의 일측면)와 부하측 중간부(215) 사이에 개재된다.
전류는 전원측 히터부(220)로부터 부하측 히터부(211)를 거치는 동안 타원형으로 2회전 가까이 돌게 되어 원형 전류를 형성한다. 이에 따라, 이 원형 전류를 관통하는 자기장이 발생한다. 이 자기장은 자기력홈(213)을 통과한다. 도 10 및 도 12에 히터를 흐르는 전류의 방향이 도시되어 있다.
바이메탈(240)은 열전도율이 서로 다른 2개의 금속판이 결합되어 열 발생시 만곡된다. 바이메탈(240)은 히터(210)에 접촉되어 있어서 열이 전달되면 만곡되어 크로스바(270)를 회전시킨다. 바이메탈(240)은 과전류 트립 작용을 한다.
아마추어(260)는 히터(210)에 설치된다. 구체적으로 아마추어(260)는 부하측 히터부(211)의 부하측 평판부(217)에 설치된다. 도 7 및 도 9에 아마추어가 도시되어 있다.
아마추어(260)는 아마추어 지지부(262)와 복귀 스프링(264)에 의해 설치된다. 아마추어(260)는 자성체로 형성되어 마그넷(250)의 자기력이 복귀 스프링(264)의 탄성저항력보다 강하게 형성되면 이를 이기고 마그넷(250) 방향으로 흡인된다(회동한다).
마그넷(250)은 히터(210)의 배후에 설치된다. 마그넷(250)은 히터(210)에 급격한 전류의 변화가 발생하면 유도 전류에 의한 자기장에 의해 자기 흡인력이 증대된다. 도 10 및 도 11에 마그넷이 잘 나타나 있다.
마그넷(250)은 위에서 볼때 'T'자 형태로 형성될 수 있다.
마그넷(250)은 고정판부(251)와 돌출부(254)로 구성될 수 있다.
고정판부(251)에는 고정홈(252)이 형성되어 트립부 케이스(280)에 고정 설치된다. 고정판부(251)는 히터(210)의 배후면(접점부 방향)에 배치된다.
돌출부(254)는 고정판부(251)로부터 직교하는 방향으로 돌출된다. 돌출부(254)는 히터(210)의 자기력홈(213)에 삽입된다. 즉, 돌출부(254)는 전원측 히터부(220)의 전원측 제1 세로판부와 부하측 히터부(211)의 부하측 제1 세로판부 사이로 관통된다. 또한, 돌출부(254)는 부하측 제1 세로판부와 부하측 제2 세로판부 사이의 간격으로 삽입된다.
크로스바(270)는 바이메탈(240)이나 아마추어(260)에 의해 회동하여 슈터(275)의 구속을 해제하여 개폐기구(125)를 작동시킨다. 크로스바(270)에는 바이메탈(240)과의 간격 조절을 위한 조절나사(272)가 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 순시 트립 장치에 의하면 히터가 솔레노이드 형태로 형성되어 원형 전류를 만든다. 따라서, 마그넷에 형성되는 자기장의 방향이 아마추어가 동작하는 방향과 일치되어 순시 흡입력이 강화된다.
이에 따라 저정격 전류에서도 아마추어가 순시 기준 범위 내에서 동작하도록 한다.
히터는 전원측 히터부와 이에 결합되는 부하측 히터부의 이중판으로 구성되어 원형 전류를 형성한다.
전원측 히터부와 부하측 히터부 사이에는 절연 부재가 개재되어 이중판 사이의 전류의 흐름이 원활이 이루어진다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하기 위한 최선의 실시 상태를 예시하고 있는 것들로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 이들 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것들에 지나지 않는다. 그러므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니라는 사실을 이해하여야 한다. 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.
(부호의 설명)
100 배선용 차단기
101 외함
108 전원측 단자부
218 부하측 단자부
120,121 고정접촉자
125 개폐기구
130 샤프트 어셈블리
140 가동접촉자
200 트립부
210 히터
211 전원측 히터부
220 부하측 히터부
230 절연부재
240 바이메탈
250 마그넷
251 고정판부
254 돌출부
260 아마추어
270 크로스바
275 슈터
280 트립부 케이스

Claims (11)

  1. 회로에 연결되는 히터;
    상기 히터에 인접하게 설치되는 마그넷; 및
    회동 가능하게 설치되어 상기 마그넷이 자화되면 상기 마그넷의 방향으로 흡인되는 아마추어를 포함하고,
    상기 히터의 중앙부에는 자기력홈이 형성되고, 상기 마그넷에는 상기 자기력홈에 삽입되어 상기 아마추어를 향하여 돌출되는 돌출부가 마련되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히터는,
    전원측에 연결되는 전원측 히터부와,
    일부가 상기 전원측 히터부에 중첩 배치되는 부하측 히터부 및
    전원측 히터부와 부하측 히터부 사이에 개재되는 절연부재를 포함하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전원측 히터부는,
    전원측에 연결되는 전원측 연결단자,
    상기 전원측 연결단자에 연결되고 하방으로 연장되는 전원측 제1 세로판부,
    상기 전원측 제1 세로판부로부터 가로 방향으로 연장되는 전원측 중간부,
    상기 전원측 중간부에 연결되는 전원측 결합부를 포함하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부하측 히터부는,
    상기 전원측 결합부에 결합되는 부하측 결합부,
    상기 부하측 결합부에서 상방으로 연장되는 부하측 제1 세로판부,
    상기 부하측 제1 세로판부로부터 가로 방향으로 연장되는 부하측 중간부,
    상기 부하측 중간부로부터 하방으로 연장되고 상기 부하측 제1 세로판부에 나란히 배치되는 부하측 제2 세로판부,
    부하측 제2 세로판부로부터 절곡 연장되는 부하측 평판부 및
    상기 부하측 평판부에 연결되는 부하측 단자부를 포함하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전원측 제1 세로판부의 폭은 상기 전원측 연결단자의 폭의 1/2 미만으로 형성되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 부하측 제1 세로판부 및 부하측 제2 세로판부의 폭은 상기 부하측 평판부의 폭의 1/2 미만으로 형성되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 부하측 제2 세로판부와 전원측 제1 세로판부는 상기 절연부재를 사이에 두고 중첩 배치되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 부하측 제1 세로판부와 부하측 제2 세로판부 사이에는 상기 자기력홈이 형성되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 절연부재는 절연 세로판부와 절연 가로판부를 포함하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 마그넷은,
    트립부 케이스에 고정 설치되는 고정판부 및
    상기 고정판부로부터 직교 방향으로 돌출되어 상기 자기력홈에 삽입되는 돌출부를 포함하는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고정판부에는 상기 트립부 케이스에 고정 설치하기 위한 고정홈이 형성되는 배선용 차단기의 순시 트립 장치.
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