JPH0127250Y2 - - Google Patents

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JPH0127250Y2
JPH0127250Y2 JP1979141498U JP14149879U JPH0127250Y2 JP H0127250 Y2 JPH0127250 Y2 JP H0127250Y2 JP 1979141498 U JP1979141498 U JP 1979141498U JP 14149879 U JP14149879 U JP 14149879U JP H0127250 Y2 JPH0127250 Y2 JP H0127250Y2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2454Electromagnetic mechanisms characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • HELECTRICITY
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    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2472Electromagnetic mechanisms with rotatable armatures

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は限流遮断器に関するものであり、特
に電磁トリツプ能力を持つ限流遮断器に関するも
のである。
遮断器は、産業、住居および商業用の設備に広
く用いられて、過電流状態に基づく損傷に対する
保護を行う。電気エネルギーの使用の増加に伴つ
て、この電気エネルギー供給源の容量も増してき
た。従つてもし短絡事故が発生すると、配電回路
に極めて大きい電流の流れる可能性がある。かよ
うな事態になると、普通の遮断器ではその遮断器
から下流につながれている装置の受ける苛酷な損
傷が防ぎきれなくなる。
非常に大きい事故電流を供給することのある電
源に接続された回路に必要な保護を与えるものと
して限流遮断器が開発された。ある型の遮断器で
は、短絡状態の続く間に極めて急速に接点を分離
させて限流作用を行なう。この作用により、接点
間にアーク電圧が発生し、この電圧が系統の電圧
に急速に近づき、そこで接点間の電流が制限され
ることになる。従来のこの型の限流遮断器の性能
は、ある場合には有効なものであつたが、より大
きな限流作用を持つ遮断器を得ることは望ましい
ことであり、このためには、厳しい事故時あるい
は短絡時に回路しや断器が経験する初期ピーク電
流に対して引外し装置をより速く応答させること
のできる改善された応答特性を有する電磁トリツ
プ装置が必要である。
この考案の目的は、特に限流型高速応答回路し
や断器に用いるのに適し、上述のような改善され
た高速電磁トリツプ装置を有する限流遮断器を得
ることである。
従つてこの考案は、協働する接点と、外部回路
に前記接点を接続するための導体装置と、前記接
点の自動開離を行うように釈放加能な操作機構
と、過電流状態の現れたとき作動して、前記操作
機構を釈放し、前記接点を開離させるトリツプ装
置とを備え、前記トリツプ装置は、(a)自由端に磁
極面が形成された略々平行な離間した一対の脚を
有し、前記脚の先端近くで前記脚の間の空間を通
つて前記導体装置の導体が延びてなる略々U字形
の磁化可能磁極片と、(b)前記操作機構に機械的に
結合され、前記磁極片に磁気的に結合された接極
子とを備え、前記接極子は、前記磁極片の前記磁
極面と協働し得、平らな面を前記脚の長手方向に
略々直角に配置された磁気積層体を備えたクラツ
パ部分を有し、前記クラツパ部分は前記脚間の距
離よりも小さくない幅を有しかつ前記磁極片の磁
化可能断面積よりも実質的に大きい磁化可能断面
積を有してなり、前記導体を流れる電流により、
前記磁極片と前記クラツパー部分との間に電流の
大きさに応じて前記磁極片が飽和する点まで増大
する磁気吸引力を発生させ、かつ前記導体と前記
積層体との間に前記飽和点を越えても電流の増大
と共に増大する付加的な磁気吸引力を発生させる
ように構成されてなる限流遮断器に在る。
この付加的な磁気吸引力は、磁極片が飽和した
後、導体と接極子のクラツパー部分との間に作用
して速い引外し作用をする。従来の電磁トリツプ
装置に於いては、飽和点を越えると、電流がそれ
以上に増えても接極子を磁極片の磁極面に向かつ
て吸引する電磁力をより大きくすることはなく、
磁極片の飽和点により引外し速度が限られてしま
うために、上述の引外し作用は、大きな過電流状
態時に従来の電磁トリツプ装置により得られるも
のよりもずつと速い。このように引外し装置の応
答特性が本考案により改善され、引外し装置が限
流遮断器に用いるのに特に適したものとなる。
次にこの考案の好ましい実施例を図面について
説明する。第1図に、絶縁ハウジング5とこのハ
ウジング5に収められた高速遮断機構7とを備え
た3極遮断器3が示されている。ハウジング5
は、全体として平板状の背面を持つ絶縁ベース9
と、このベースに固定された絶縁フロント・カバ
ー11と、ハウジング内部を並設された3つの隣
接極単位に区画する絶縁障壁とから成つている。
遮断機構7は、中央の極単位に設けられた単一
の操作機構13と単一のラツチ機構15とを備え
ている。遮断機構7は、3個の極単位に別々の熱
動トリツプ装置16と高速電磁トリツプ装置17
とを備えている。
遮断器の極単位のそれぞれには、回動可能な上
側と下側の接点アーム20と22に取り付けられ
た1対の共働する接点19と21とが設けられて
いる。それぞれの極単位に消弧ユニツト23も設
けられている。導電材料で作られた上側接点アー
ム20を介して、上側接点19が可撓導体24に
電気的に接続され、この可撓導体24は導電スト
リツプ25と熱動および電磁トリツプ装置16と
17とを介して、端子コネクタ26につながれて
いる。下側接点21は、同じく導電材料で作られ
た下側接点アーム22を介して、さらに可撓導体
27と導電ストリツプ28を介して、同様の端子
コネクタ29に接続されている。従つて、遮断器
3が閉路状態にあるとき、端子コネクタ26から
導電ストリツプ25、可撓導体24、上側接点ア
ーム20、上側接点19、下側接点21、下側接
点アーム22、可撓導体27および導電ストリツ
プ28を通つて端子コネクタ29に至る電気回路
が形成される。
絶縁連結棒35にU字形金具34で固定された
回動可能なキヤリツジ32に、点30で、上側接
点アーム20が軸結合されている。キヤリツジ3
2に取り付けられたブラケツト37と上側接点ア
ーム20の左端との間に設けられた引張バネ36
によつて、上側接点アーム20がキヤリツジ32
に対して第1図に示される位置に保持される。従
つて、遮断器3に流れる電流が正常電流レベルに
あるとき、上側接点アーム20とキヤリツジ32
とは連結棒(クロスバー)35と共に一体に回動
する。
単一の操作機構13は、3極遮断器の中央の極
単位に設けられ、ベース9に固定された1対の隔
てられた金属性の剛性の支持板41に支持されて
いる。これらの支持板41には、逆U字形の操作
レバー43が回動可能に支持され、この操作レバ
ー43の脚の端が支持板41のV字形の切り込み
の中に置かれている。
滑り板46の孔にはめ込まれた部材44がU字
形操作レバー43に設けられている。この滑り板
46は、支持板47により滑り移動可能にカバー
11に取付けられ、モールドされたハンドル49
の中に置かれた部材48を備えている。
上側トグル・リンク53と下側トグル・リンク
55とから成るトグルにより、中央極単位の上側
接点アーム20が釈放可能なクレードル57に連
結され、このクレードル57はピン59により支
持板41に軸結合されている。トグル・リンク5
3と55とはピボツトピン61により連結されて
いる。さらに、トグル・リンク55は、ピン65
により中央極単位のキヤリツジ32に連結され、
またトグル・リンク53は、ピン63により釈放
可能なクレードル57に連結されている。操作レ
バー43の上端付近とピボツトピン61との間
に、オーバセンタ操作バネ67が引張りの与えら
れた状態で設けられている。下側接点アーム22
はピン18によりベース9に結合されている。
このピン18を中心として左回りに回るよう
に、下側接点アーム22にバネ31の力が働き、
そのアーム22の左回りがピン40で制限され
る。このピン40は接触子腕上にあり、後に説明
する磁気駆動装置110上のストツパと共働す
る。遮断器が閉路状態にあるときの上側アーム2
0に働く右回りの力は、下側アーム22に働く左
回りの力より大きいので、二つのアームの最初の
接触点からいくらかの行過ぎが与えられて、充分
な閉路位置に達する。このことにより、接点の摩
耗が相殺される。
第1図に示すオン位置からオフ位置まで、左へ
ハンドル49を移動させることにより、接点19
と21が手で開かれる。このハンドルの移動によ
り、滑り板46が操作レバー43を左回りに回転
させる。この操作レバーの回転により、オーバセ
ンタ操作バネ67の力の作用線が左へ移動し、ト
グル・リンク53,55が左へ折れ、連結棒35
が左回りに回転し、三つの極単位のそれぞれの上
側接点アーム20が同時に回転して接点開位置と
なる。
ハンドル49を逆にオフ位置からオン位置へ移
動させると接点が手で閉じられる。すなわち、こ
の移動により、オーバセンタ操作バネ67の作用
線が第1図で右へ戻り、トグル・リンク53,5
5を真直にさせる。これにより、連結棒35が右
回りに回転して、三つの極単位の上側接点アーム
20を閉路位置まで移動させる。
釈放可能なクレードル57は、ラツチ機構15
により、第1図に示される位置でラツチされる。
ラツチ機構15は、主ラツチ部材71と支持板4
1上の点70で枢着された絶縁トリツプバー73
とで構成される。主ラツチ部材71は、全体とし
てU字形のラツチレバー75と、このラツチレバ
ー75の両脚に設けられた1対のスロツトの中で
制限された移動のできるように支持されたローラ
77で構成される。ねじりバネ81により、ロー
ラ77がスロツトの一方の端へ押される。主ラツ
チ部材71は、ピン83により、支持板41に軸
結合される。クレードル57の自由端がレバー7
5のスロツト78の中を移動する。支持板41に
軸結合された、モールドで作られた絶縁部材であ
るトリツプバー73に第2のラツチ部材89が設
けられ、これが主ラツチ部材71のラツチレバー
75のU字の底に係合して主ラツチ部材71が第
1図に示される位置でラツチされる。釈放可能な
クレードル57にフツク58が設けられ、このフ
ツク58がクレードル57を第1図の位置でラツ
チするためのローラ77と共働する主ラツチ面と
して働く。
主ラツチ部材71とトリツプ・バー73との間
の圧縮バネ72は、主ラツチ部材71をそのピボ
ツト点83を中心として右回りに偏倚する。第2
のラツチ部材89を持ち上げてこれをラツチレバ
ー75の上端から外すようにトリツプ・バー73
が左回りに回転させられると、主ラツチ部材71
が圧縮バネ72により右回りに回転させられ、ク
レードル57がローラ77から釈放される。
それぞれの極単位には、第1図に示されるよう
な別々の高速電磁トリツプ装置17がある。電磁
トリツプ装置17は、それぞれ、大体U字形の磁
極片95から成り、この磁極片の脚で導電ストリ
ツプ25が囲まれていて導電ストリツプ25が、
第3図に最も良く示されている如く、磁極片の脚
の先端近くで脚の間の空間を通つて延びている。
従つて、この導電ストリツプ25がU字形磁極片
95の谷底を廻る1ターンを形成しており、各電
磁トリツプ装置はハウジング5に軸結合された接
極子97を有し、接極子97は積層された磁気ク
ラツパ101と作動部材103を有している。磁
極片95に最も近い積層体の厚さは磁極片95の
厚さに大体等しい。
極単位のそれぞれには別々の熱動トリツプ装置
16も設けられている。熱動トリツプ装置16に
は、導電ストリツプ25に熔接されたバイメタル
要素105がある。バイメタル要素105の上端
に調整ネジ107が設けられている。
遮断器がラツチされた位置にあるとき、オーバ
センタ操作バネ67は、トグルリンク53とピン
63とを介して、クレードル57にピン59を中
心とする右廻りの力を与える。クレードル57の
右廻りの動きは、主ラツチ部材71のローラ77
の下にあるフツク58のラツチ面との係合により
通常拘束され、クレードル57がオーバセンタ操
作バネ67の作用により主ラツチ部材71をピボ
ツト点83を中心として右廻りに引張ることにな
る。主ラツチ部材71のピボツト点83を中心と
する右廻りの動きは、トリツプバー73の第2の
ラツチ部材89との係合により拘束される。トリ
ツプバー73の第2のラツチ部材89に働く主ラ
ツチ部材71の力は、トリツプバー73のピボツ
ト軸を介して、主ラツチ部材71の右廻りの動き
がトリツプバー73によつて拘束され、トリツプ
バー73をその軸を中心として動かすことのない
ように働く。
この遮断器が閉路状態にあるとき、極単位のど
れかに定められた値を越える高い過負荷電流が現
れると、磁気クラツパ101がこれと組合わされ
た磁極片95に向つて引かれ、そこで接極子97
が右廻りに回つて、磁極片95と磁気クラツパ1
01との間のエアギヤツプが閉じられ、磁極片9
5の両脚が橋絡される。この接極子97の右廻り
の運動の間に、接極子作動部材103がトリツプ
バー73の一部79に当たり、トリツプバー73
を左廻りに回動させ、第2のラツチ部材89がラ
ツチレバー75から離脱する。ローラ77に働く
クレードル57の上向きの力により、主ラツチ部
材71が右廻りに回され、クレードル57のフツ
ク58がローラー77から離れてクレードル57
をオーバセンタ操作バネ67の作用下に釈放す
る。オーバセンタ操作バネ67はこのときピン6
1、トグルリンク53および枢着点63を介して
クレードル57をピン59を中心として右廻りに
回動させ、上側のピン63がオーバセンタ操作バ
ネ67の作用線の右へ移されて、トグルリンク5
3および55を崩壊させ、先に手動操作について
説明したのと同様に三つの極単位の接点アーム2
0を同時に接点開動作させる。この間に、よく知
られているように、ハンドル49がオフ位置とオ
ン位置の間のトリツプ位置へ移動して、遮断器が
トリツプされたことを表示する。
伝統的に磁気トリツプの動作範囲と考えられて
いる定格電流の10〜16倍の範囲内での過負荷電流
に対しては、クラツパ101に働く吸引力は電流
の増加に伴つて増大する。第2図に示す如き従来
の電磁トリツプ装置を備える遮断器に於ては、磁
気トリツプ範囲の上限近くで磁極片95が飽和さ
せられる。過負荷電流がこのレベル以上になつて
も磁気クラツパ101に働く吸引力は増加しな
い。従つて、電磁トリツプ装置の磁極片の飽和レ
ベルを超えていかに過負荷電流が増大しても、操
作機構を釈放して接点開動作を行わせる速度は磁
極片の飽和点で制限されていた。
この考案により、動作速度が磁極片の飽和によ
つて制限されない電磁トリツプ装置が得られる。
磁極片の飽和レベル以上の過負荷電流において
は、導電ストリツプ25に流れる電流により、磁
気クラツパ101の外側積層体に誘起される磁束
の電気力学的作用で、磁気クラツパ101に追加
の吸引力が作用する。従つて接極子は磁極片に吸
引されると共に導電部材へも直接に吸引される。
図に示されるこの実施例では3枚の板の積層体
から成る磁気クラツパが用いられているが、より
多くの数の板から成るものを使うことができる。
しかし、本考案に関しては、磁気クラツパの全厚
が、磁極片の全体の厚さよりも、またもしこれに
付加されたコア部材があればその厚さを加えたも
のよりもかなり大きくなければならないことがわ
かつた。磁気クラツパの厚さは磁極片の厚さの少
くとも2倍であることが好ましい。これらの積層
体を形成する板は、互いに電気的に絶縁する必要
はないが、ハンダ着けまたはロウ着けにより電気
的に接着されるべきではなく、スポツト熔接、リ
ベツト着けまたは絶縁性のボンドで接着されるべ
きであり、ハンダ着けまたはロウ着けでは高い過
負荷電流レベルでの性能がかなり落ちることがわ
かつた。
自動トリツプ動作の行われた後に、手による遮
断器の操作を可能にするには、その機構をリセツ
トし、ラツチしなければならない。このリセツト
はハンドル49を中央のトリツプ位置から端のオ
フ位置まで移動させることにより行われる。この
移動の間に、滑り板46が操作レバー43の部材
44に作用して、操作レバー43を左廻りに回転
させ、操作レバー43の延長部分45がクレード
ル57の表面と係合して、クレードル57をピン
59を中心として左廻りに回転させる。
クレードル57のこの動きの間に、クレードル
57のフツク58が主ラツチ部材71のラツチレ
バー75の中間部のスロツトの中を下り、ローラ
77と接触し、ローラ77をスロツト78の中で
バネ81に抗して右へ移動させ、ローラ77上を
こすつて通り越す。クレードル57のフツク58
がローラ77を通り過ぎると、ローラ77はバネ
81により第1図に示すフツク58と係合する位
置まで押し戻される。このようなクレードル57
の反時計方向への運動中に、フツク58は主ラツ
チ部材71にも作用してこれをバネ72に抗して
第1図に示す位置に戻す。主ラツチ部材71が第
1図の位置まで来ると、主ラツチ部材71のラツ
チ部分がトリツプバー73の第2ラツチ部材89
のフツク部を越え、そこでバネ72により第2ラ
ツチ部材89が主ラツチ部材71のラツチ部分と
ラツチ係合させられ、主ラツチ部材71は第1図
の位置にラツチされる。このリセツト操作後オペ
レータがハンドル49を放すと、オーバセンタ操
作バネ67がトグル・リンク53を介してクレー
ドル57を右廻りに押し、フツク58が第1図の
ラツチ位置でローラ77と係合して保持されるま
で移動させる。その後、ハンドル49は接点を閉
じあるいは開くためにオン位置とオフ位置の間を
手で移動させることができる。
遮断器が第1図に示す如き閉じられラツチされ
た状態にあるとき、いずれかの極単位に低電流過
負荷状態が現われると、発熱により、その極単位
のバイメタル要素105の上端が第1図で右へ曲
り、調整ネジ107がトリツプバー73の一部7
9に当りトリツプバー73を反時計方向に回動さ
せてクレードル57を釈放する。このことにより
前に磁気トリツプ動作について述べたように三つ
の極単位のすべての接点の自動的開離が行われ
る。
第1図に示す如く、遮断器は又スロツトを持つ
磁気駆動装置110を備えている。この磁気駆動
装置110は、絶縁ハウジング112内に挿入さ
れた略々U字形の磁気積層板の積層体を有し、こ
の積層体がスロツトを形成している。このスロツ
ト内には上側と下側の接点アーム20と22とが
その中で可動であるように延びている。
限流動作時に上側の接点アーム20の動きを制
限するためにバンパ120が設けられている。バ
ンパ120はポリウレタン又はブチルプラスチツ
クの様な衝撃吸収材料で作られている。この材料
は非常に大きい機械的ヒステレシス・ループを持
ち、最大量のエネルギーを吸収してはね返りを小
さくする。下側接点アーム22のためには同じ様
なバンパ121がベース9に取付けられている。
短絡状態では遮断器3には極めて高いレベルの
過負荷電流が流れる。導電ストリツプ28と下側
接点アーム22に流れる電流により、スロツトを
持つ磁気駆動装置110に大量の磁束が発生す
る。この磁束と下側接点アーム22を流れる電流
とにより大きな電気力学的力が下側接点アーム2
2に働き、この接点アーム22を第1図で実線で
示される閉じた位置からスロツト118の底に向
けて移動させようとする。加えて、二つの接点ア
ーム20と22とに互いに逆向きに流れる電流が
それらのアームの間に大きな電気力学的反撥力を
発生する。この力は短絡状態が現れると極めて速
かに立上り完了して、第1図で実線で示される閉
じた位置から鎖線で示される限流位置まで、引張
バネ36の張力に抗して、上側接点アーム20を
ピン30を中心として左廻りに回転させる。そこ
で上側接点アーム20が大きな力で駆動されてバ
ンパ120に当る。バンパ120は上側接点アー
ム20のはね返りを最小にする。このはね返り
は、もし大きいと、開離した接点間に発生して消
弧ユニツト23により消弧されたアークの再点弧
を起こすことがあるので望ましいものではない。
同様にアークの再点弧を防止するために、高速磁
気トリツプ装置は、接点アーム20と22とが再
び動く前に操作機構13が釈放されるようにラツ
チ機構15を働かせるようにされている。限流動
作後の再発弧距離内では、操作機構13は釈放さ
れるとキヤリツジ32を左廻りに回転して、上側
接点アーム20がキヤリツジ32に対する元の位
置までバネ36により戻される前に、接点アーム
20のピボツト点30を引上げる。
ここで開示された高速電磁トリツプ装置17は
特に限流遮断器での使用に適しているが、どの型
の遮断器であつても極めて速い接点開離が要求さ
れるものに利用できる。たとえば、市販されてい
る150アンペアのモールドケース形遮断器の電
磁トリツプ・ユニツトをこの考案の高速トリツプ
装置にかえることにより、接点の開く時間が5ミ
リ秒から3ミリ秒まで短縮された。
以上で述べたことから、この考案により、性能
の実質的に高められた高速電磁トリツプ装置を備
える限流遮断器の得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の実施例の多極限流遮断器を
接点の開かれた位置で示す側面断面図、第2図は
従来の電磁トリツプ装置の頂面断面図、第3図は
この考案による電磁トリツプ装置の第1図の線
−に沿つた頂面断面図である。 13……操作機構、15……ラツチ機構、17
……電磁トリツプ装置、19,21……接点、2
0,22……接点アーム、25……導電ストリツ
プ(導体装置)、95……磁極片、97……接極
子、101……磁気クラツパ、103……作動部
材。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 協働する接点と、外部回路に前記接点を接続
    するための導体装置と、前記接点の自動開離を
    行うように釈放可能な操作機構と、過電流状態
    の現れたとき作動して、前記操作機構を釈放
    し、前記接点を開離させるトリツプ装置とを備
    え、 前記トリツプ装置は、(a)自由端に磁極面が形
    成された略々平行な離間した一対の脚を有し、
    前記脚の先端近くで前記脚の間の空間を通つて
    前記導体装置の導体が延びてなる略々U字形の
    磁化可能磁極片と、(b)前記操作機構に機械的に
    結合され、前記磁極片に磁気的に結合された接
    極子とを備え、 前記接極子は、前記磁極片の前記磁極面と協
    働し得、平らな面を前記脚の長手方向に略々直
    角に配置された磁気積層体を備えたクラツパ部
    分を有し、前記クラツパ部分は前記脚間の距離
    よりも小さくない幅を有しかつ前記磁極片の磁
    化可能断面積よりも実質的に大きい磁化可能断
    面積を有してなり、 前記導体を流れる電流により、前記磁極片と
    前記クラツパー部分との間に電流の大きさに応
    じて前記磁極片が飽和する点まで増大する磁気
    吸引力を発生させ、かつ前記導体と前記積層体
    との間に前記飽和点を越えても電流の増大と共
    に増大する付加的な磁気吸引力を発生させるよ
    うに構成されてなる限流遮断器 (2) 前記導体装置は前記磁極片のU字の底を巡る
    1ターンを形成し、前記接極子は前記導体装置
    を通る電流路に垂直な軸を中心として回動でき
    るよう支持され、前記接極子は前記磁極片の2
    つの脚を橋絡して前記磁極片と磁気回路を形成
    するように可動である実用新案登録請求の範囲
    第1項記載の限流遮断器。 (3) 前記クラツパー部分が少なくとも3層の積層
    体である実用新案登録請求の範囲第1項記載の
    限流遮断器。 (4) 前記クラツパー部分の厚さが前記磁極片の厚
    さの少なくとも2倍である実用新案登録請求の
    範囲第3項記載の限流遮断器。 (5) 前記積層体の前記磁極片に最も近い層の厚さ
    が前記磁極片の厚さに略々等しい実用新案登録
    請求の範囲第4項記載の限流遮断器。
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