KR200389981Y1

KR200389981Y1 - 과전류 차단장치

Info

Publication number: KR200389981Y1
Application number: KR20-2005-0009443U
Authority: KR
Inventors: 김동림
Original assignee: 김동림
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2005-07-14

Abstract

본 고안은 교류저압 배선계통의 순간단락을 포함한 과전류의 고속차단에 관한 것으로,

교류전원 입력단자(T1)에서 차단접점(P1)과 코일(L2)을 통하여 전원 출력단자(T3) 로 흐를때 코일(L2)에서 발생하는 자속으로 reed-swich(P2)를 ON되게 하는 전류형 계전기를 구성하고 접점(P2)에 의하여 SCR을 turn on 시켜. 출력 제어용 계전기(L1, P1)가 OFF 되도록 하여 입력단자(T1)에서 출력단자(T3)로 흐르는 회로를 차단하는 것이며, 입력단자(T1)와 출력단자(T3)사이에 폴리스위치(poly-switch)를 삽입하여 접점(P1) 양단에서 발생하는 아크(Arc) 억제기능을 포함한다.

Description

과전류 차단장치{over current circuit breaker}

본 고안은 교류저압 배선계통의 합선, 순간단락, 트래킹현상의 스파크/아크 등으로 인한 전기화재를 예방하기 위한 고속 차단장치에 관한 것이다.

저압 배선계통의 차단장치는 대체로 열동형의 차단구조의 ELB, NFB, Fuse 등이 주로 사용되나 이들은 공통적으로 줄열(Joule heat)에 의한 차단구조이므로 전류의 실효치에 의하여 차단동작이 된다.

현실적으로 순간단락, 트래킹, 스파크아크 등은 전류파형의 불안정 관계로 순시치 전류는 크지만 실효치 전류가 매우 작은 것이 특징이다.

따라서 실효치 전류가 낮은 관계로 단위시간의 발열량( H〓I²Rt)이 작으므로 차단동작이 안되는 것이 정상이다.

즉, 실효치전류"I²"가 작은점과 차단속도는 " t "에 해당하므로, " t "값이 작은 빠른시간 일수록 차단이 안된다.

이러한 차단특성은 장시간(시간 단위)의 정격전류에 기준하므로 장시간의 과전류에는 대체로 양호한 특성이 있다.

그러나 전기화재의 사고예방은 배선의 가열되어 인화되는 시간관계로 차단속도의 고속화가 요구된다.

일반 NFB의 경우 차단기정격의 20배, 휴즈의 경우 10배에서 100ms가 표준이다.

이 경우 NFB 30A형의 경우 600A, 휴즈 30A의 경우 300A가 100ms간 흘러야 차단이 되는 것이다.

문제는 부하측까지 접속되는 배선의 종합적인 직렬 저항값 관계로 600A가 흐르지 못하는 경우가 많으므로 100ms를 보장하지 못하는 것이다.

또한 트래킹 또는 순간단락의 스파크아크는 전류의 실효치가 낮은 관계로 수초이상 흘러도 차단이 안된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본고안에서는 단락전류에 버금가는 전류가 단위시간 이상 흐를 경우 고속으로 차단되도록 하며, 또한 차단기 차체에도 손상이 없도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 차단장치는 차단접점(P1)의 손상없이 고속차단을 하고자 함이며 T1, T2가 전원 입력단자이고, T3, T4가 전원 출력단자이다.

차단 제어회로에 공급하는 직류전원회로를 구성하기 위하여 도 1의 C1, V1, D1, D2, D3, D4, C2로 구성된다.

콘덴서 C1은 C2의 충전전압을 공급하기 위한 콘덴서로 교류전원 60Hz에 대한 임피던스 값에 의하여 정전류가 흐르게 되며 60Hz 외의 써지/노이즈에 의하여 전류가 증가할수 있으므로 바리스터(MOV) V1이 필요이상의 전압 부분은 방전(by-pass) 시킨다.

다이오드 D1∼D4는 V1양단의 전압을 정류하여 콘덴서 C2에 충전한다.

콘덴서 C2에 충전된 전압은 저항기 R2, R1을 통하여 트랜지스터를 ON시키며, 동작표시 LED(D5)의 점등 및 제어용계전기(L1, P1)의 코일에 전류가 흘러, 출력차단용 접점(P1)이 ON 되는 것이다.

접점(P1)이 접속되어 부하측으로 흐르는 전류는 리드계전기(L2, P2)의 코일 L2을 통하여 흐르게 되는데, 지정된 규격이상의 전류가 흐를 경우, 이 전류에 해당하는 자속에 의하여 리드접점(P2)이 ON되는 것이며, 따라서 SCR은 turn on을 유지하게 되는 것이다.

또한 SCR이 turn off 상태에서는 R1 통하여 TR이 ON되었지만 SCR이 turn on된 경우에는 R2의 전류를 SCR이 흘리므로 트랜지스터는 OFF상태가 되는 것이다.

제어용계전기(L1, P1)의 차단동작에 의하여 P1, L2를 통하는 전류는 차단되고, 부하측으로 흐르는 전류는 폴리스위치(PS)를 통하여 흐르게되며 폴리스위치가 가열되면 폴리스위치도 차단동작을 하게된다.

폴리스위치(PS)의 동작속도는 부하측으로 흐르는 전류에따라 약간의 차는 있지만 접점 P1이 ON상태에서 OFF상태까지, 가동접점이 이동하는 순간만 흘리면 접점 P1 양단에서 발생하는 아크는 최소화 될 수 있는 것이다.

이 경우 폴리스위치가 없을 경우 접접(P1)의 손상은 필연적이다.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명 되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 고안의 기술사상과 아래 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 고안은 기존의 과부하를 중점으로 된 차단구조의 문제점을 보완하는 것으로, 주로 배선계통의 합선, 선간의 절연불량으로 인한 트래킹, 순간단락 등에 효과적인 것으로 일반적으로 우연히 발생했다는 전기계통의 화재사고 예방에 필수적인 것이다.

T1, T2 : 교류전원 입력단자

T3, T4 : 교류전원 출력단자

C1 : 회로 동작전원 공급용 콘덴서

(60Hz에 대한 임피던스에 의하여 공급전류의 제한특성)

V1 : 써지/노이즈 방전용 바리스터

(교류전원 파형의 써지/노이즈에 따른 C1의 전류 증가분의 방전)

D1∼D4 : 제어회로용 전원 정류 다이오드

(C1을 통과한, V1 양단의 전압을 정류)

C2 : 평활용 콘덴서

(D1∼D4에서 정류된 맥류를 평활)

L1, P1 : 교류전원 출력제어용 계전기

(TR에 의하여 동작하며 코일에 전류가 흐를 때 접점이 ON된다)

D5 : 동작표시 LED

(교류전원 출력동작 표시 LED 및 TR의 스위칭특성 보상)

R1 : TR의 베이스전류 공급 및 보호저항

R2 : SCR 부하저항

(M1의 저항값과 유사한 값으로 SCR이 OFF시에 TR의 베이스 전류를 공급한다)

SCR : 리스위치(P2)에 의하여 turn on되는 SCR

(SCR이 Turn on 되면 애노드 전압이 낮아지므로 R1으로 흐르는 전류차단)

S1 : SCR이 턴온되어 출력이 차단된 경우 turn off 시키는 reset스위치

R3 : 노이즈에 의한 SCR의 오동작을 방지한다

L2, P2 : 출력전류 감지용 리드릴레이

(부하측으로 흐르는 전류에 의하여 접점 P2의 ON 동작으로 SCR을 트리거)

PS : poly-switch

(정특성의 써미스터와 같은 특성으로 상온에서 수Ω에 불과하나 전류가 흘러 발열되면 수백 kΩ으로 저항값이 커지는 특성)

1. 정전후 입전시(P1이 ON되기 전)부하측으로 흐르는 전류를 우선통과 시켜 리드릴레이의 오동작 방지

2. 단락 등의 과전류로 P1이 OFF시 부하측으로 전류를 일시적으로 흘려 P1 양단의 아크(전리현상)방지

Claims

교류전원 입력단자(T1)에서 차단접점(P1)과 코일(L2)을 통하여 전원 출력단자(T3)로 흐를때 코일(L2)에서 발생하는 자속에 의하여 reed-swich(P2)를 ON되게 하는 전류형 계전기를 구성하고, 접점(P2)에 의하여 SCR을 turn on 시켜. 출력제어용 계전기(L1, P1)로 하여금 교류전원의 출력을 차단하도록 하는 차단장치.
제 1항에 있어서 입력단자(T1)와 출력단자(T3)사이에 폴리스위치(poly-switch)를 접속하여 접점(P1)이 OFF되는 순간 접점(P1) 양단에서 발생하는 아크(Arc) 억제기능을 포함한 차단장치.