KR101153117B1

KR101153117B1 - 누전 차단기

Info

Publication number: KR101153117B1
Application number: KR1020110016865A
Authority: KR
Inventors: 함승진
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-06-04
Also published as: CN102651293B; US8643451B2; US20120218062A1; ES2478266T3; EP2492945B1; CN102651293A; EP2492945A1

Abstract

본 발명은 누전 차단기에 관한 것으로, 요크와, 상기 요크에 장착되고 영상 변류기(ZCT) 2차측과 직접 연결되는 트립 코일과, 상기 요크의 일측에 배치되어 차단기 기구부를 트립시키는 레버와, 상기 레버에 연결되어 상기 레버에 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 요크에 회전 가능하게 힌지 연결되는 영구자석을 포함하고, 상기 영구자석은 회전에 의해 자로방향을 변경하여 감도전류를 설정하도록 구성되어, 제품의 불량률을 최소화하고 작업이 간편하고, 작업시간을 현저하게 줄일 수 있다.

Description

누전 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 영구자석의 감도전류 설정을 쉽고 편리하게 할 수 있는 누전 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기는 선로 또는 선로에 접속된 기기의 절연 열화에 의한 누전과 부하 충전부의 인체 접촉에 의한 누전 전류가 일정크기 이상 흐를 경우 선로를 개방시켜 감전사고를 미연에 방지하기 위하여 주택, 공장 등의 배선 선로에 의무적으로 설치된다.

이러한 누전차단기는 누전검출용 전용 칩을 이용하여 동작하는 전자식 누전차단기와는 달리 영상 변류기(ZCT:Zero-phase Current Transformer)의 2차측 권선이 트립 코일과 직접 연결되어 있는 누전차단기가 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 측면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 사시도이다.

종래기술에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리는 영구자석(10)과, 이 영구자석(10)에 의해 형성되는 자장의 자로를 형성하는 요크(20)와, 요크(20)의 상측에 장착되어 영구자석(10)을 요크(20)에 고정시키는 브라켓(30)과, 요크(20)의 일측에 접촉되어 누전 차단기의 기구부를 연결을 해지하는 레버(40)와, 영상 변류기(ZCT) 2차측과 직접 연결되는 트립 코일(50)과, 브라켓(30)에 장착되고 레버(40)에 연결되어 레버(40)에 탄성력을 제공하는 스프링(60)을 포함한다.

이와 같은 종래 기술에 따른 누전 차단기의 작용을 살펴보면, 누전 발생시 영상 변류기(ZCT) 2차측과 연결된 트립 코일(50)에는 누설 전류량에 비례하는 전류가 흐르게 되고, 이때 발생하는 AC 자기장은 영구자석(10)에 의해 형성되는 자장을 상쇄시키고,상쇄되는 순간 레버(40)가 작동되어 기구부와 연결된 장치에 의해 차단기를 동작시킨다.

이러한 누전 차단기는 동작원리 특성상 누전 발생시 영상 변류기(ZCT) 2차측에 흐르게 되는 수십 mA의 전류를 이용하여, 영구자석(10)의 자장을 상쇄시키는 방법이므로, 영구자석(10)의 에너지는 극히 작다. 통상 영구자석의 힘 즉, 에너지는 영구자석(10)이 가지는 BH 특성인 보자력(Hc)과 잔류자속 밀도(Br)의 곱으로 얻어진다.

제품 제조시 각기 다른 감도 전류에 해당하는 제품을 양산할 경우, 예를 들면 감도전류가 30mA, 100mA, 300mA일 때 영구자석(10)의 에너지 세기는 일반적으로 300mA용 영구자석(10)이 30mA용 영구자석(10)에 비해 크다.

이들 영구자석(10)의 에너지 세기를 설정하는 방법으로 일반적으로 널리 사용되고 있는 방법은 탈자방식이 대표적이며, 탈자방식은 조립된 순전자식 누전차단기(RCCB)의 근처에 AC 전류가 흐르는 전자석을 접근시켜 순전자식 누전차단기(RCCB) 내에 조립되어 있는 영구자석의 세기를 감자시키는 방식이다.

하지만, 상기와 같이, 탈자방식은 한번의 공정에서 정확히 탈자되는 경우가 없기 때문에 수차례 반복하여 수행해야 원하는 감도전류 값을 얻을 수 있고, 작업자 실수로 과탈자된 제품은 증자공정을 다시 거쳐야되므로 작업이 번거롭고 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 트립 코일의 요크에 조립된 영구자석의 자로(착자) 방향을 변경시켜 영구자석의 감도설정을 수행할 수 있도록 하여 제품의 불량률을 최소화하고 작업이 간편하고, 작업시간을 현저하게 줄일 수 있는 누전 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 누전 차단기는 요크와, 상기 요크에 장착되고 영상 변류기(ZCT) 2차측과 직접 연결되는 트립 코일과, 상기 요크의 일측에 배치되어 차단기 기구부를 트립시키는 레버와, 상기 레버에 연결되어 상기 레버에 탄성력을 제공하는 스프링과, 상기 요크에 회전 가능하게 힌지 연결되는 영구자석을 포함하고, 상기 영구자석은 회전에 의해 자로방향을 변경하여 감도전류를 설정하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따른 영구자석은 요크의 측면에 회전 가능하게 힌지 연결되고, 영구자석을 회전시키기 위해 공구가 삽입되는 공구 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 누전 차단기는 영구자석을 요크에 회전 가능하게 설치하여 영구자석의 자로(착자) 방향을 변경시켜 영구자석의 감도설정을 수행할 수 있도록 하여 제품의 불량률을 최소화하고 작업이 간편하고, 작업시간을 현저하게 줄일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 측면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 일부 절개된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석, 요크, 레버를 단순화한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석의 착자 방향에 따른 자장 진행방향의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석의 착자 방향에 따른 요크와 레버에 흐르는 자기장의 세기 분포를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석의 착자 방향에 따른 레버의 힘의 세기 변화를 나타낸 표이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 내부를 부여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 일부 절개된 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누전 차단기의 트립 코일 어셈블리의 사시도이다.

일 실시예에 따른 누전 차단기는 영구자석(100)과, 이 영구자석(100)이 회전 가능하게 힌지 결합되고 영구자석(100)에 의해 형성되는 자장의 자로를 형성하는 요크(200)와, 요크(200)에 장착되고 영상 변류기(ZCT) 2차측과 직접 연결되는 트립 코일(300)과, 요크(200)의 일측에 배치되어 차단기 기구부를 작동시키는 레버(400)와, 레버(400)에 연결되어 레버(400)에 탄성력을 제공하는 스프링(500)을 포함한다.

영구자석(100)은 일정 두께를 갖는 원형으로 형성되어, 한쪽 측면은 요크(200)에 회전 운동이 가능하도록 힌지 결합되고 다른쪽 측면은 영구자석(100)의 착자방향(자로방향)을 변경시키기 위해 별도의 공구를 사용하여 영구자석(100)을 회전시킬 수 있도록 공구 삽입홈(110)이 형성된다.

공구 삽입홈(110)은 일자 형태로 형성되고, 공구는 일자 드라이버가 적용될 수 있으며, 일자 이외에 어떠한 형태도 적용이 가능하다.

요크(200)는 상면에 브라켓(210)이 리벳(220) 등을 이용하여 고정되어 있고, 측면에 영구자석(100)이 회전 가능하게 장착되며, 그 하측에는 트립 코일(300)이 장착되며, 영구자석(100)이 배치되는 측면의 반대쪽에는 레버(400)가 배치된다.

브라켓(210)은 그 일측에 스프링(500)의 한쪽 끝부분이 고정되고, 타측에 레버(400)가 선회 운동 가능하게 지지된다.

그리고, 레버(400)는 브라켓(210)에 선회 운동 가능하게 지지되어 트립 코일로 전류가 흐르게 되어 영구자석(100)에 의해 형성되는 자장을 상쇄시키면 스프링(500)의 탄성력에 의해 선회 운동되면서 차단기를 트립 동작시킨다.

요크(200)의 외측에는 내부로 이물질이나 먼지 등이 유입되는 것을 방지하기 위한 몰드몰 케이스(600)가 장착되고, 영구자석(100)이 위치되는 측면에는 케이스(600)에 고정되는 커버(610)가 영구자석을 감싸도록 배치된다.

커버(610)에는 영구자석(100)의 공구 삽입홈(110)으로 공구를 삽입할 수 있도록 하는 공구가 통과하는 공구 통로(620)가 마련된다.

본 실시예에 따른 누전 차단기는 영구자석(100)을 회전시켜 영구자석(100)의 착자방향(자로방향)을 변경하여 감도전류를 설정하여 영구자석(100)의 감도전류를 설정하는 작업시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 과탈자 또는 부족탈자로 인한 제품 불량을 방지할 수 있다.

다음에서, 영구자석의 회전에 따른 감도전류 설정방법을 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석, 요크, 레버를 단순화한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석의 착자 방향에 따른 자장 진행방향의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 영구자석(100)의 위치를 X축, Y축 및 Z축으로 설정한 상태에서, 영구자석의 착자 방향이 X축일 경우 θ는 90°가 되고, 영구자석의 착자방향이 Y축일 경우 θ는 0°가 된다.

영구자석의 자로 방향은 영구자석의 위치에 따라 달라진다.

즉, θ는 0°일 경우 영구자석의 자로 방향은 화살표 A와 같이, 분포되어 Y축과 수평을 이루고, 영구자석의 공구 삽입홀에 공구를 일정 정도 회전시켜 θ는 30°일 경우 영구자석의 자로 방향은 화살표 B와 같이, 분포되어 Y축과 30°의 각도를 이루게 되고, 영구자석을 회전시켜 θ는 45°일 경우 영구자석의 자로 방향은 화살표 C와 같이, 분포되어 Y축과 45°의 각도를 이루게 되고, 영구자석을 회전시켜 θ는 60°일 경우 영구자석의 자로 방향은 화살표 D와 같이, 분포되어 Y축과 60°의 각도를 이루게 되고, 영구자석을 회전시켜 θ는 90°일 경우 영구자석의 자로 방향은 화살표 E와 같이, 분포되어 Y축과 90°의 각도를 이루게 된다.

이와 같이, 영구자석의 회전 각도에 따라 영구자석의 자로방향이 각각 달라지게 되고, 영구자석의 자로 방향이 변경됨에 따라 레버에 작용하는 영구자석의 힘의 세기가 달라진다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, θ 값의 변화에 따라 레버에 작용하는 영구자석의 힘의 세기를 측정하면, 먼저, θ는 0°일 경우 요크와 레버에 흐르는 자기장이 가장 적게 분포되는 것을 알 수 있고, θ 값이 커짐에 따라 점차적으로 요크와 레버에 흐르는 자기장의 분포가 많아지고, θ 값이 커짐에 따라 점차적으로 요크와 레버에 흐르는 자기장의 분포가 많아지고, θ가 90°일 때, 요크와 레버에 흐르는 자기장의 분포가 최대가 되는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, θ 값의 변화에 따른 레버에 작용하는 힘의 세기를 측정하면, θ 값이 커짐에 따라 레버에 작용하는 힘의 세기가 점차적으로 커지는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 누전 차단기는 영구자석을 회전시켜 영구자석의 자로 방향을 변경함에 따라 영구자석의 감도전류 설정이 가능하기 때문에 작업이 쉽고 간편하며, 불량을 최소화할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 영구자석 110: 공구 삽입홈
200: 요크 210: 브라켓
300: 트립 코일 400: 레버
500: 스프링 600: 케이스
610: 커버 620: 공구 통로

Claims

요크;
상기 요크에 장착되고 영상 변류기(ZCT) 2차측과 직접 연결되는 트립 코일;
상기 요크의 일측에 배치되어 차단기 기구부를 트립시키는 레버;
상기 레버에 연결되어 상기 레버에 탄성력을 제공하는 스프링; 및
상기 요크에 회전 가능하게 힌지 연결되는 영구자석을 포함하고,
상기 요크는,
상면에 브라켓이 고정되고, 상기 브라켓은 상기 레버를 선회운동 가능하게 지지함과 아울러 스프링이 연결되며,
상기 영구자석은 회전에 의해 자로방향을 변경하여 감도전류를 설정하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 요크의 측면에 회전 가능하게 힌지 연결되고, 영구자석을 회전시키기 위해 공구가 삽입되는 공구 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 커버에 의해 감싸지고, 상기 커버에는 공구가 통과할 수 있는 공구 통로가 마련되는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 자로 방향인 θ가 커질수록 상기 요크와 레버에 흐르는 자기장의 세기 분포가 많아지는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
제5항에 있어서,
상기 영구자석은 자로 방향인 θ가 커질수록 레버의 힘의 세기가 커지는 것을 이용하여 감도 전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.