JP2011048966A - Spring operating unit for circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力用遮断器において、エネルギー効率を高めて装置全体の小型化を図ったばね操作器に関する。 The present invention relates to a spring operating device in a power circuit breaker that increases energy efficiency and reduces the size of the entire apparatus.
従来、遮断器の動力手段にばねを用いた操作器では、固定接触子と可動接触子からなる遮断部接点の遮断動作の終端において、可動接触子を制動するために消費されエネルギーは、熱となって外部に放熱されていた。この捨てられる制動エネルギーを油圧力として蓄え、可動接触子の投入動作の補助力として利用することで、接点を閉路する際の投入ばねの最大力を低減し、操作器の小型化や軽量化を図る試みがなされている。 Conventionally, in an operating device using a spring as a power means of a circuit breaker, energy consumed for braking the movable contact at the end of the breaking operation of the breaker contact composed of the fixed contact and the movable contact is heat and It was radiated to the outside. By storing this abandoned braking energy as oil pressure and using it as an auxiliary force for the moving operation of the movable contact, the maximum force of the closing spring when closing the contact is reduced, reducing the size and weight of the actuator. Attempts have been made.
このような制動エネルギー蓄積手段として、例えば内部を油のような非圧縮性流体で充たしたシリンダと該シリンダ内を摺動可能なピストンを設けた構成においては、まず遮断ばねの放勢により、遮断ばねリンク機構と連結されたピストンが駆動され、シリンダ内の流体圧が上昇し、シリンダとアキュムレータを連結する流路に排出される。そして、高圧流体は流路に設けた絞りを通過して、アキュムレータに蓄積される。更に、アキュムレータに蓄積された高圧流体を、投入動作開始時に、逆止弁を介してシリンダ内に放出することによりピストンを駆動し、遮断部の閉路および遮断ばねの圧縮を補う構成となっている。これについては特開2002−313195号公報に記載されている。 As such braking energy storage means, for example, in a configuration in which a cylinder filled with an incompressible fluid such as oil and a piston slidable inside the cylinder are provided, first, the cutoff is performed by releasing the cutoff spring. The piston connected to the spring link mechanism is driven, the fluid pressure in the cylinder rises and is discharged to the flow path connecting the cylinder and the accumulator. The high-pressure fluid passes through a restriction provided in the flow path and is accumulated in the accumulator. Further, the high-pressure fluid accumulated in the accumulator is discharged into the cylinder through the check valve at the start of the charging operation, so that the piston is driven to compensate for the closing of the blocking portion and the compression of the blocking spring. . This is described in JP-A-2002-313195.
特許文献1に記載されたばね操作器では、非圧縮性流体を蓄積するためのアキュムレータや逆止弁、絞り、これらを連通する配管(流路)を設ける必要があるため構成部品が多くなり、ばね操作器全体が大型化してしまうという問題があった。また、従来技術で非圧縮性流体として広く使用されてきた油は外部に放出されると環境に悪影響を与えてしまうという欠点がある。 In the spring operating device described in Patent Document 1, it is necessary to provide an accumulator, a check valve, a throttle, and a pipe (flow path) that communicates these components for accumulating incompressible fluid. There was a problem that the entire operating device would become large. In addition, oil that has been widely used as an incompressible fluid in the prior art has a drawback in that it has an adverse effect on the environment when released to the outside.
本発明は、上述の課題に対し、制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器において、その構成要素の簡素化を図り、小型化され、且つ環境に配慮したばね操作器の提供を目的とする。 The present invention provides a spring operating device that uses the braking energy as an auxiliary force for the input spring energy, simplifies its constituent elements, is miniaturized, and is environmentally friendly. With the goal.
本発明のばね操作器は上記の目標を達成するために、固定接触子と可動接触子からなる接点を開閉することによって電力の遮断と投入を行う遮断部と、歪エネルギーを放勢することにより前記接点の開閉を行う遮断用ばね及び投入用ばねを設けた電力用遮断器のばね操作器において、遮断動作の終端で前記可動接触子を制動させる際に発生する制動エネルギーを蓄積する手段として、内部にガスを密封したシリンダと、前記遮断用ばねに機械的に連結され、前記シリンダ内を摺動するピストンを設け、遮断動作時に前記シリンダ内で発生する高圧ガスを投入動作開始時に放圧して、前記接点の閉路および遮断器用ばねの圧縮を補うように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-described goal, the spring actuator of the present invention opens and closes a contact made up of a fixed contact and a movable contact, and thereby interrupts and turns on power, and releases strain energy. As a means for accumulating braking energy generated when the movable contactor is braked at the end of a breaking operation in a spring actuator of a power breaker provided with a breaking spring for opening and closing the contact and a closing spring, A cylinder sealed with gas and a piston that is mechanically connected to the shut-off spring and slides in the cylinder are provided, and the high-pressure gas generated in the cylinder during the shut-off operation is released at the start of the charging operation. The contact point is closed and the circuit breaker spring is compressed.
更には、前記シリンダ内のガス圧力を調整するガス封入口と、封入したガスを気密に保持するバルブを設けたことを特徴とする。 Furthermore, a gas filling port for adjusting the gas pressure in the cylinder and a valve for holding the sealed gas in an airtight manner are provided.
本発明によるばね操作器は、上記のように制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器の動作媒体としてガスを用いることにより、従来の非圧縮性流体を用いたばね操作器の構成要素であるアキュムレータや逆止弁、絞り、これらを連通する配管(流路)といった補器を必要としないので、操作器の小型化及び簡素化を図ることが出来る。また、動作媒体として従来の油に代わり空気のようなガスを利用するため、外部に放出されても環境に悪影響を与えることが無い。 The spring operating device according to the present invention is a conventional spring operating device using an incompressible fluid by using a gas as an operating medium of the spring operating device that utilizes braking energy as an auxiliary force of the input spring energy as described above. Since auxiliary elements such as accumulators, check valves, throttles, and pipes (flow paths) that communicate these elements are not required, the operating device can be reduced in size and simplified. In addition, since a gas such as air is used as an operating medium instead of conventional oil, there is no adverse effect on the environment even if it is released to the outside.
更に、ガス封入口を設けることで、コンプレッサー等をガス封入口に接続し、コンプレッサーから一定圧力に圧縮されたガスをシリンダ内に取り込むことが出来るため、容易にシリンダ内の初期ガス圧力を調整することが可能となる。よって、シリンダ、ピストン等の構成要素を大型化することなく、より大きな制動エネルギーで遮断ばねの圧縮を補うので、その分投入ばねの最大力を低減出来る。 Furthermore, by providing a gas filling port, a compressor or the like can be connected to the gas filling port, and the gas compressed to a constant pressure from the compressor can be taken into the cylinder, so the initial gas pressure in the cylinder can be easily adjusted. It becomes possible. Therefore, since the compression of the cutoff spring is supplemented with a larger braking energy without increasing the size of the components such as the cylinder and the piston, the maximum force of the closing spring can be reduced accordingly.
これより、本発明を実施したばね操作器の構成を図に基づいて説明する。図1は遮断器の投入状態を示し、遮断ばね26、投入ばね28は共に圧縮コイルばねで構成され、両方共に圧縮状態となっている。ここで、遮断ばね26、投入ばね28は、他のばね要素、例えば皿ばね、渦巻きばね、板ばね等であっても良い。
Hereafter, the structure of the spring operating device which implemented this invention is demonstrated based on figures. FIG. 1 shows the closing state of the circuit breaker. Both the breaking
29は遮断部の固定接触子、32は可動接触子であり、図1は投入状態を示している。可動接触子32は、一端がレバー33に回転自在に接続されている。レバー33の他端は操作器の主軸4に接続されている。主軸4は筐体1に回転自在に支持され、主レバー5に接続される。なお、レバー33と可動接触子32との間に、可動接触子のストローク長を増幅するレバーやリンクを備えても良い。
続いて、投入動作時において遮断ばね26に歪エネルギーを蓄積する手段について説明する。主レバー5の一端にはばね受け34を介して遮断ばね26の荷重を伝える遮断ばねリンク25が接続される。遮断ばねリンク25の他端は、A部を所定圧力の空気で充たしたシリンダ37内を摺動可能なピストン36が連結される。また、ピストン36とシリンダ37との摺動部43はシールされているため、A部の空気はシリンダ37内に密封されているが、ピストン36の反対側のB部は常時大気に開放されている。
Next, means for accumulating strain energy in the
遮断器の投入状態における遮断ばね26に蓄積された歪エネルギーを、保持、および放勢する構成を説明する。主レバー5の回転は、ローラ7が第2遮断ラッチ8の斜面に係合することにより阻止されている。第2遮断ラッチ8の回転は、その他端に設けられたローラ10が遮断ラッチ11の斜面に係合することで阻止されている。さらに、遮断ラッチ11の回転は、他端に設けられたローラ13が遮断トリガ14に係合することで阻止されている。第2遮断ラッチ8、遮断ラッチ11、および遮断トリガ14には、それぞれ復帰ばね9、12、15が設けられ、常に弾性付勢されている。また、遮断ソレノイド17のプランジャが遮断トリガ14の他端部付近まで延在している。図1の状態では、遮断ばね26は、圧縮された状態にあって、遮断ばねリンク25を介して主レバー5を反時計方向に回転しようとしているが、ローラ7がラッチ8に係合して図示の状態を維持している。
A configuration for holding and releasing the strain energy accumulated in the breaking
次に投入ばね28に歪エネルギーを蓄積する手段について説明する。回転自在なカム軸2には、カム3と大歯車53とが固定され、大歯車53には図示しない電動機によって駆動される小歯車52が噛み合っている。カム3には投入ばねリンク27の一端が接続され、投入ばねリンク27の他端は、ばね受35を介して投入ばね28の歪エネルギーが弾性付勢されている。
Next, means for accumulating strain energy in the
上記構成により投入ばね28に蓄積された歪エネルギーを、保持、及び放勢する構成を説明する。カム3には、投入ばね28の歪エネルギーにより時計回りの回転力が与えられるが、カム3の一端に設けられたローラ18が投入ラッチ19の斜面と係合することにより回転を阻止されている。投入ラッチ19の回転は、他端に取り付けられたローラ21が投入トリガ22に係合することで回転が阻止されている。投入ラッチ19、投入トリガ22には、それぞれ復帰ばね20、23が設けられ、常に弾性付勢されている。
また、投入ソレノイド24のプランジャが投入トリガ22の他端部付近まで延在している。
A configuration for holding and releasing the strain energy accumulated in the
Further, the plunger of the
これより、ばね操作器の動作・作用の説明に移る。まず図1に示す遮断器の投入状態から、図2に示す遮断器の遮断状態に至るまでの遮断操作について説明する。図1において遮断指令が入力されると遮断ソレノイド17が励磁され、プランジャが突出して引外しトリガ14を押圧し、復帰ばね15の付勢力に対抗して遮断トリガ14を時計回りに回転させ、遮断トリガ14と遮断ラッチ11のローラ13との係合を解除する。
Now, the description will proceed to the operation and action of the spring operating device. First, the breaking operation from the circuit breaker application state shown in FIG. 1 to the circuit breaker interruption state shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 1, when a shut-off command is input, the shut-off
遮断ラッチ11は回転自由になるので、遮断ラッチ11と第2遮断ラッチ8のローラ10との係合が解除される。すると、第2遮断ラッチ8が回転自由になり、主レバー5からの接触力により回転し、主レバー5のローラ7と第2遮断ラッチ8との係合が解除される。主レバー5は、遮断ばね26の歪エネルギーが放勢されることにより主軸4を時計回りに回転する。この主レバー5の時計方向への回転でレバー33が図上左方向に移動することにより可動接触子32は、固定接触子29から離れ遮断状態となる。
Since the blocking
更に、遮断ばね26の駆動力はばね受け34、遮断ばねリンク25を介してピストン36を図上右側に移動させるので、シリンダ内A部の空気は加圧され高圧空気として蓄えられる。このように、遮断動作において可動接触子32を制動させる際に発生する制動エネルギーを、空気圧に変換し蓄積するため可動接触子制動時の衝撃が和らぐ構成となっている。特にシリンダ37内には、空気が封入されているので、ピストン36に作用する制動力は、遮断動作の初期には小さく、遮断動作終端で最も大きくなるので、緩衝装置として理想的な特性となる。すなわち、遮断の初期では制動力は小さいので、遮断バネのエネルギーは可動接触子32を駆動するために利用される。
遮断動作の終端近くでは制動力が大きくなっているので、可動接触子32に駆動力を伝達するレバー、リンクなどの可動部の慣性エネルギーを吸収することができる。
Further, since the driving force of the
Since the braking force is large near the end of the shut-off operation, the inertia energy of the movable part such as a lever or a link that transmits the driving force to the
遮断動作の終端では、主レバー5の一端に設けられたローラ6が、カム3の外表面にほぼ当接した状態で静止している。また、遮断ばね26は完全に放勢された状態であり、ばね受34がシリンダ37の左側端面50に当接し、図2に示す遮断器の遮断状態に至る。このときシリンダ内のA部の圧力は最も高くなっている。
At the end of the shut-off operation, the roller 6 provided at one end of the
次に図2に示す遮断器の遮断状態から図4に示す投入動作が終了した状態に至るまでの動作について説明する。図2において投入指令が入力されると、投入ソレノイド24が励磁され、プランジャが突出して投入トリガ22の一端を押圧する。すると投入トリガ22は復帰ばね23の付勢力に抗して、軸を回転中心として時計回りに回転し、投入トリガ22と投入レバー19のローラ21との係合が解除される。
Next, the operation from the breaking state of the circuit breaker shown in FIG. 2 to the state where the closing operation shown in FIG. 4 is completed will be described. When a closing command is input in FIG. 2, the closing
次に、カム3のローラ18からの接触力により投入ラッチ19が時計回りに回転して、投入ラッチ19とローラ18との係合が解除される。すると、投入ばね28の歪エネルギーの放勢によりカム3が時計回りに回転し、主レバー5のローラ6に当接して主レバー5を反時計回りに回転させ、図3に示す投入動作直後の状態に至る。
Next, the
続いてこの主レバー5の反時計回りの回転により、遮断ばね26が圧縮されるとともに、レバー33が図上右方向に移動して、可動接触子32と固定接触子29は投入状態となる。
Subsequently, the blocking
この時、遮断動作時にシリンダ内A部に蓄積された高圧空気は、遮断ばねの圧縮を補うエネルギーとなって放圧される。よってこの補助力分、投入ばねの最大力は低減されることになる。 At this time, the high-pressure air accumulated in the A portion in the cylinder during the shut-off operation is released as energy supplementing the compression of the shut-off spring. Therefore, the maximum force of the closing spring is reduced by this auxiliary force.
続いて投入動作の後半までにカム3は半回転して最大曲率半径部分で主レバー5のローラ6と当接して、主レバー5が投入保持状態の位置よりオーバーストロークするように構成しているので、まず第2遮断ラッチ8が復帰ばね9により元の位置に復帰する。次いで、遮断ラッチ11が復帰ばね12により元の位置に復帰する。最後に遮断トリガ14が復帰ばね15により元の位置に復帰する。ここで、投入トリガ22、投入ラッチ19も各々の復帰ばね23、20により元の位置に復帰し、図4に示す遮断器の投入動作が終了した状態に至る。
Subsequently, by the second half of the closing operation, the cam 3 is rotated halfway and comes into contact with the roller 6 of the
なお、投入動作が終了した後は、投入ばねを圧縮する必要がある。投入ばねの圧縮は、図示しない電動機を始動し、小歯車52を反時計回りに回転させ、小歯車52と噛み合う大歯車53およびカム3を時計回りに回転させて、投入ばね28の圧縮を行う。カム3が半回転すると電動機が止まり、投入ばね力が解放し始めるが、カムローラ18が投入ラッチ19に係合し、投入ラッチ19が投入トリガ22と係合して投入ばね力を保持することで、図1の遮断ばね26および投入ばね28が共に圧縮された、遮断器の投入状態となる。
Note that after the closing operation is completed, it is necessary to compress the closing spring. The closing spring is compressed by starting an electric motor (not shown), rotating the
以上のように本実施形態によれば、制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器の動作媒体として空気のようなガスを用いることにより、従来の非圧縮性流体を用いた構成要素であるアキュムレータや逆止弁、流路、絞りといった補器を必要としないので、操作器の小型化及び簡素化を図ることが出来る。また、動作媒体として従来の油に代わり空気を利用するため、外部に放出されても環境に悪影響を与えることが無い。 As described above, according to the present embodiment, a configuration using a conventional incompressible fluid by using a gas such as air as an operating medium of a spring operating device that utilizes braking energy as an auxiliary force of the input spring energy. Since auxiliary elements such as an accumulator, a check valve, a flow path, and a throttle, which are elements, are not required, the operating device can be reduced in size and simplified. In addition, since air is used instead of the conventional oil as the operating medium, it does not adversely affect the environment even if it is released to the outside.
実施例1における制動エネルギー蓄積手段の構造に変更を加えたものである。図5は本発明の実施例2における遮断器用ばね操作器の投入状態であり、46はガス封入口、47はバルブである。 This is a modification of the structure of the braking energy storage means in the first embodiment. FIG. 5 shows a state in which the circuit breaker spring operating device according to the second embodiment of the present invention is put in, 46 is a gas filling port and 47 is a valve.
シリンダ37にガス封入口46を設けたことで、図示しないコンプレッサー等をガス封入口46に接続し、コンプレッサーから一定圧力に圧縮されたガスをシリンダ内に取り込む事が出来る。また、バルブにより封入したガスは気密に保持される。
By providing the
このため、本実施例によれば容易にシリンダ内の初期ガス圧力を増幅することが可能となる。すなわち、シリンダ、ピストン等の構成要素を大型化することなく、より大きな制動エネルギーを蓄積し、遮断ばねの圧縮を補うので、その分投入ばねの最大力を低減し、操作器の小型化を図ることが出来る。 For this reason, according to this embodiment, the initial gas pressure in the cylinder can be easily amplified. That is, without increasing the size of components such as cylinders and pistons, more braking energy is accumulated and compression of the shut-off spring is compensated. Therefore, the maximum force of the closing spring is reduced correspondingly, and the operating device is reduced in size. I can do it.
3 カム
5 主レバー
8 第2遮断ラッチ
11 遮断ラッチ
14 遮断トリガ
17 遮断ソレノイド
19 投入ラッチ
22 投入トリガ
24 投入ソレノイド
25 遮断ばねリンク
26 遮断ばね
27 投入ばねリンク
28 投入ばね
29 固定接触子
32 可動接触子
36 ピストン
37 シリンダ
46 空気封入口
47 バルブ
3
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009195148A JP2011048966A (en) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Spring operating unit for circuit breaker |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103681085A (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-26 | 株式会社日立制作所 | Gas circuit breaker |
CN108682590A (en) * | 2018-06-07 | 2018-10-19 | 河南森源电气股份有限公司 | A kind of operating mechanism |
-
2009
- 2009-08-26 JP JP2009195148A patent/JP2011048966A/en active Pending
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