KR0146699B1 - 저전류 자기 트립용의 가동 자기코어를 구비한 회로차단기 - Google Patents

Abstract

회로 차단기(1)는 자기 트립 기구가 작동되는 전류 레벨을 낮추기 위해 적용된 자기 트립 조립체(23)내에 제공된 이동가능 자기 코어(101)를 갖는다. 자기 트립 조립체는 또한 피봇가능하게 연결된 전기자(103)와, 전류 이송 도체(107)와, 고정 자기 요우크(100) 및 레칭가능 작동기구(21)를 포함한다. 1차 에어 갭(91)은 전기자와 고정 요우크(100) 사이에 존재한다. 이동가능 코어(101)는 여낭위치로 이동되도록 설계되고, 그것은 1차 에어 갭(G₁)을 감소시키고, 다음에는 자속 커플링을 증가시켜, 작동기구(21)을 언래치시키고 따라서 낮은 전류 레벨에서 회로 차단기를 트립시키기 위해 전기자(103)가 피봇 회전됨에 필요한 자력을 허용한다. 이러한 전류의 감소는 이 신규의 발명의 바람직한 효과이다.

Description

저전류 자기 트립용의 가동 자기코어를 구비한 회로차단기

제1도는 본 발명의 성형 케이스 회로차단기의 평면도이다.

제2도는 제1도의 2-2선을 따라서 본 제1도의 장치의 단면도이다.

제3도는 본 발명의 자기 코어를 포함하여 자기 서브조립체(sub-assembly)의 조립을 설명하는 분해도이다.

제4도는 본 발명의 이동 코어를 포함하는 자기 서브조립체의 수직 단면도이다.

제5도는 제4도의 5-5선을 따라서 취한 본 발명의 이동 코어를 포함하는 자기 조립체의 수평 단면도이다.

제6도는 본 발명의 이동 코어와 전기자를 포함하여 자기 트립 조립체의 소자에 의해 형성된 자기 회로의 개략도이다.

제7도는 개방위치에서의 예시적 다상 차단기의 한 상을 위한 전기 접점과 자기 트립 조립체를 도시하는 도면으로서, 제2도와 같은 선을 따라서 본 제1도의 회로 차단기의 일부분의 수직 단면도이다.

제8도는 트립 위치에서의 예시적 다상 차단기의 한 상을 위한 전기 접범과 자기 트립 조립체를 도시하는 도면으로서, 제2도와 같은 선을 따라서 본 제1도의 회로 차단기의 일부분의 수직 단면도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회로차단기 6 : 베이스

8 : 상부덮개 13 : 손잡이

21 : 작동기구 25,27 : 접점

본 발명은 일반적으로 이상 전류에 의해 유도된 자기장이 차단기를 트립시키기 위해 래치가능(latchable) 작동 기구를 언래치(unlatch)하는 자기 트립 조립체를 갖는 전류 차단기에 관한 것으로서, 특히, 자기 트립 조립체가 비교적 낮은 레벨의 과전류에서 차단기를 트립시키도록 허용하는 보조 자기 코어를 포함하는 자기 트립 조립체에 관한 것이다.

회로 차단기는 전류 과부하 및 단락 전류와 같은 전기 고장 상태로부터 전기 시스템을 보호한다. 전기시스템에서 이상 상태를 중단시키는데에 사용되는 일반적 형태의 회로 차단기는 낮은 레벨의 지속적 과전류에 응답하는 열동 트립 장치와 1초 미만의 시간내에 높은 레벨의 과전류에 응답하는 자기 트립 조립체를 갖는다. 그러한 회로 차단기의 예는 미합중국 특허 제 4,528,531호에 개시되었다. 그러한 회로 차단기에서는, 열 트립 장치는 바이메탈을 통과한 지속적 낮은 레벨의 과전류에 응답하여 래치가능 작동 기구를 언래치하기 위해 굽혀지는 바이메탈을 포함한다. 래치가능 작동 기구는 전류를 차단하는 전기 접점을 개방시키기 위해 스프링 작동된다. 자기 트립 조립체는 작동 기구를 래치하기 위해 스프링 편의된 전기자를 포함한다. 바이메탈을 통과한 전류는 특정 레벨의 과전류에서 작동 기구를 언래치하고 전기자를 끌어당기기 위해 자기 요우크(yoke)에 의해 집중되는 자기장을 발생시킨다. 이러한 회로차단기내에 바이메탈은 자기 트립 조립체용 일권선(one turn) 전자석으로서 작용한다.

그러한 회로 차단기는 여러해동안 사용되었고, 그 설계는 더욱 개발되어 대규모로 용이하고 경제적으로 생산될 수 있는 효과적이고 신뢰성있는 회로 차단기를 제공한다.

최근에는 낮은 레벨의 순간 과전류에서 작동하는 자기 트립 조립체를 갖는 회로 차단기의 시장이 성립되었다. 자기 트립이 작동하는 과전류의 레벨은, 스프링 작동 래치가능 작동 기구상에 작용하는 마찰력, 작동 기구를 래치하기 위해 전기자를 바이어스시키는 스프링의 스프링 상수, 과전류에 의해 발생된 자기장의 세기 및 자기장과 전기자의 커플링을 포함하여 여러 가지 인자의 함수이다.

종래 다지인에서는, 자기 트립 기구는 차단기 정격치의 대체로 15배의 값(15X)에서 작동하였다. 더욱 최근에는, 5X 내지 10X의 범위의 자기 트립 정격치를 갖는 차단기를 필요로 디자인에서 쉽게 적용될 장치는 개발되지 않았다.

예로서 5X 내지 10X의 정격치를 갖는 낮은 전류 레벨에서 작동하며, 그러나 단상 차단기에도 적용될 수 있는 다상 시스템용 자기 트립 조립체를 개량된 회로 차단기가 아직도 요구된다.

또한 경제적으로 생산될 수 있는 회로 차단기가 요구된다.

현존하는 단상 및 다상 회로 차단기 디자인에 수정을 거의 할 필요가 없는 낮은 자기 트립을 가진 회로 차단기가 요구된다.

이러한 필요성은 자기 트립 조립체의 감도를 보충 및 증가시키기 위해 고정 자기 요우크에 추가하여 사용되는 이동가능 자기 코어를 포함하는 자기 트립 조립체를 갖는 회로 차단기에 관한 본 발명에 의해 충족된다. 자기 트립 조립체는 폐쇄위치에서 전기 접점을 회로 차단기내에 수용된 상태로 유지하기 위해 래치가능 작동 기구를 래치하는 전기자를 포함한다. 전기자는 그 하단부에서 피봇 가능하게 연결되고, 고정 자기 요우크로부터 멀리 바이어스되는 자유단부를 갖는다. 에어 갭은 전기자와 고정 자기 요우크 사이에서 한정된다.

고정 자기 요우크는 도체 부재를 둘러싼다. 요우크는 U형이며, 도체 부재의 대향 측에서 에어 갭내로 외향 연장되는 레그부(leg)를 갖는다. 요우크는 자속을 전기자의 방향으로 집중시킨다.

자기 회로는 자기 요우크, 전기자 및 그 사이에 에어 갭을 통해서 전류 전송 도체 주위에 형성된다. 전기자를 요우크로 향해 당기는 자력은 에어 갭 길이의 제곱에 반비례한다. 자력은 전류의 제곱에 비례하므로, 이것은 다른 것보다 낮은 전류에서 작동하는 트립 기구를 제공한다.

본 발명은 에어 갭을 줄이고, 접속을 증가시켜, 전기자가 작동 기구를 언래치하는 낮은 전류 레벨에서 동일 자력을 발생시키는데에 주력하였다. 본 발명은 고정 요우크 부근에 위치되고, 자기 트립 조립체내에서 연장위치와 수축위치 사이에서 이동하도록 장착된 U형 이동 자기 코어를 제공한다. 연장위치에서는 U형 코어의 레그부는 고정 요우크의 레그부를 지나 에어 갭내로 연장되고, 그러므로써 에어 갭을 줄이고 또한 자속을 접속시키는데, 그것은 편의를 극복하고 전기자를 고정 요우크로 향해 언래치 위치로 끌어당기는데에 필요한 전류를 낮춘다.

양호하게, 이동 코어는 내부에 끼워 맞고 U형 고정 요우크에 의해 둘러싸인다. 전류가 도체 재료를 통해 흐를때에 코어와 전기자 사이에서 인력이 발생하고, 코어는 요우크로부터 연장 위치로 끌려지며, 따라서 전기자와 코어 사이의 에어 갭은 줄어든다. 전기자는 요우크쪽으로 계속 당겨져 코어와 접촉되고 다음에는 코어를 요우크내로 복귀 구동시키는데, 이것은 작동 기구를 언래치하고 트립 바아를 회전시키는데에 필요한 완전한 전기자 행정이다. 이동 코어는 전기자를 자기 요우크로 끌어당기는데 협력하는데, 이동 코어가 없을 때 필요했던 것보다 낮은 전류 레벨에서 협력한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따라 자기 트립점을 낮추기 위해 내부에 이동 코어가 제공된 자기 트립 조립체를 포함한 주형 케이스 회로 차단기(1)가 도시되었다. 회로 차단기(1)는 본 명세서에서 3상 또는 3급 회로 차단기로서 도시 및 설명되었으나 본 발명의 원리는 단상 또는 다상 회로 차단기 및 교류 및 직류 회로 차단기에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

회로 차단기(1)는 패스너(fastener)(34)에 의해 주형 전기절연 하부 덮개 또는 베이스(6)에 고정된 주형 전기절연 상부 덮개를 포함한다(제2도 참조).

제1도를 참조하면, 본 발명의 실시예가 도시되는데, 한 세트의 제1전기 단자 또는 라인 단자(9a,9b,9c)는 각각의 극 또는 상에 하나씩 제공된다. 유사하게, 한 세트의 제2전기 단자 또는 부하 단자(11a,11b,11c)는 회로 차단기(1)를 3상 전기회로에 연속적으로 전기 연결시키는데에 사용된다.

회로 차단기(1)는 또한 회로 차단기를 폐쇄위치(제2도) 또는 개방위치(제7도)에 설정시키기 위해 상부덮개(8)내의 개구(15)를 통해 연장되는 전기절연 강체의 수동 결합가능 손잡이(13)를 포함한다. 회로 차단기(1)는 또한 트립 위치에 있을 수도 있다(제8도 참조). 회로 차단기(1)는 추가적 보호 작동을 위해 손잡이(13)를 개방 위치를 통해 이동시키므로써 트립위치로부터 폐쇄위치로 재설정될 수 있다. 손잡이(13)는 수동 이동되거나 또는 이하 상세히 설명될 작동기구(21)에 의해 자동 이동될 수 있다.

제2도를 참조하면, 회로 차단기(1)는 하부 전기 접점(25)과 상부 전기 접점(27)을 갖는 한 세트의 전기 접점(24)과 작동기구(21)와 트립기구(23)를 각각의 상을 위한 주요 부품으로서 포함한다. 전기 아아크 슈트(chute)(29)와 슬롯모터(31)는 각각의 세트의 전기 접점(24)과 연관된다. 아아크 슈트(29)와 슬롯모터(31)는 종래기술이므로 상세히 설명하지 않는다. 간단히 설명하면, 아아크 슈트(29)는 고장 상태에서 각각의 전기 접점(25,27) 사이에서 형성된 단열 전기 아아크를 일련의 전기 아아크로 분할하여 전체 아아크 전압을 증가시키고 고장 전류의 크기를 제한하는데에 사용된다. 전기 절연체내에 수용된 일련의 대체로 U형인 강판 또는 대체로 U형인 전기 절연 솔리드(solid) 강철 말대로 구성된 슬롯 모터(31)는 높은 레벨의 단락회로 또는 고장 전류 상태에서 발생된 자기장을 집중시키기 위해 접점(25)(27) 주위에 배치되며, 따라서 접점의 분리를 신속히 가속하도록 각각의 접점(25)(27)사이의 자기 철력을 현저히 증가시킨다. 전기 접점(25)(27)의 신속한 분리는 고장 전류의 크기를 제한하기 위해 비교적 높은 아아크 저항을 발생시킨다. 아아크 슈트(29)와 슬롯 모터(31)의 더욱 상세한 설명은 미합중국 특허 제 3,815,059호에 기술되어 있다.

하부 전기 접점(25)은 패스너(64)에 의해 베이스(6)에 고정된 하부 성형 고정부재(62)와, 하부 이동 접촉 아암(37)과, 한쌍의 전기 접촉 압출 스프링(68)과, 하부 접촉 편의 수단 또는 압축 스프링(70)과, 상부 전기 접점(27)과의 물리적 전기적 접촉을 위한 접점(39)과, 전기 절연 스트립(74)을 포함한다. 라인 단자(9b)는 부재(62)의 일체형 단부를 포함한다. 하부 전기 접점(25)은 압축 스프링(70)의 편의를 대항하여 접점(37)의 신속한 하향 이동을 일으키기 위해서 전기 접점(25,27)의 연장 평행부를 통해 흐르는 높은 레벨의 단락 전류 또는 고장 전류에 의해 발생된 높은 자기 철력을 이용한다(제2도 참조). 따라서, 전기 접점(25)(27)의 매우 신속한 분리와 접점(25)(27) 사이에 형성된 전기 아아크를 가로지르는 저항의 신속한 증가가 달성되고, 비교적 작은 물리적 크기의 한계내에서 효과적 고장 전류 제한을 제공한다.

상부 전기 접점(27)은 회전가능 접촉 아암(41)과 하부 전기 접점(25)과 물리적 전기적 접촉을 위한 접점(43)을 포함한다. 작동기구(21)는 오버-센터 토글 기구(47)와, 일체형 주형 크로스 바아(49)와, 한쌍의 금속 손잡이 요우크(53)와 강체의 멈춤핀(55)과, 한쌍의 작동 연장 스프링(57)과 래칭기구(59)를 포함한다.

오버-센터 토글 기구(47)는 측부 판(51)내에 저어널된 크레이들(cradle) 지지핀(60)의 종방향 중심축에 관해 회전가능한 강체의 금속 크레이들(61)을 포함한다.

토글 기구(47)는 또한 한쌍의 상부 토글 링크(65)와, 한쌍의 하부 토글 링크(67)와, 토글 스프링핀(69)과 상부 토글 링크 폴로워 핀(71)을 포함한다. 하부 토글 링크(67)는 토글 접촉 핀(73)에 의해 상부 전기 접점(77)의 회전가능 접촉 아암(44)의 어느 한쪽에 고정된다. 토글 접촉핀(73)은 또한 상부 전기 접점(27)을 통해 형성된 구멍부(도시되지 않음)를 통과하여 상부 전기 접점(27)이 핀(73)의 중앙 종방향 축에 관해 자유롭게 회전될 수 있게 한다.

핀(73)의 단부는 주형 크로스 바아(49)내에 수용 및 유지된다. 따라서, 상부 전기 접점(27)의 이동과, 크로스 바아(49)의 대응 이동은 하부 토글 링크(67)의 이동에 의해 수행된다. 이렇게 하여 작동기구(21)에 의해 강제 크로스 바아(49)를 통한 회로 차단기(1)의 중앙 극 또는 상대에서의 상부 전기 접점(27)의 운동은 회로 차단기(1)의 다른 극 또는 상과 연관된 전기 접점(27)내의 동일한 이동을 일으킨다.

상부 토글 링크(65)와 하부 토글 링크(67)는 토글 스프링 핀(69)에 의해 피봇가능하게 연결된다. 작동 연장 스프링(57)은 토글 스프링 핀(69)과 손잡이 요우크(53) 사이에 신장되어 스프링(57)은 연장 상태로 유지되고 오버-센터 토글 기구(47)의 작동이 손잡이(13)의 외부 이동에 의해 제어되고 그 외부 이동에 응답할 수 있게 한다.

상부 링크(65)는 또한 핀(71)의 수용 및 유지를 위해 홈(77)을 포함한다. 핀(71)은 크레이들(61)의 회전축으로부터 소정거리 이격된 위치에서 크레이들(61)을 통과한다. 스프링(57)으로 부터의 스프링 인장력은 핀(71)을 상부 토글 링크(65)와 결합상태로 유지한다. 따라서, 크레이들(61)의 회전 운동은 링크(65)의 상부의 대응 이동을 일으킨다.

크레이들(61)은 대체로 편평한 중간 래치판(148)내의 연장된 슬롯 또는 에퍼쳐(81)의 상단부내에 형성된 경사 편평 크레이들 래치면(144)과 맞물리는 형상을 가진 경사 편평 크레이들 래치면(144)을 한정하는 슬롯 또는 홈(79)을 갖는다. 크레이들(61)은 또한 손잡이 요우크(53)의 상부 단부상에 형성된 하향 현수 연장 표면(87)에 접촉되는 모양을 갖는 대체로 편평한 손잡이 요우크 접촉면(85)을 포함한다. 작동 스프링(57)은 트립 작동동안에 손잡이(13)를 이동시키고, 표면(85)(87)은 회로 차단기(1)가 트립되었음을 지시하기 위해서 손잡이(13)의 폐쇄위치(제2도 참조)와 개방위치(제7도 참조)의 사이의 트립위치(제8도 참조)에 손잡이(13)를 위치시킨다.

또한, 표면(85)(87)의 결합은 래칭 표면이 홈(79)상에 또한 에퍼쳐(81)내에 다시 래칭될 수 있도록 작동 스프링(57)이 트립위치(제8도 참조)로부터 개방위치(제7도 참조)로 또한 개방위치를 지나 편의되는 것에 대항하여 크레이들(61)을 시계방향으로 이동시키므로써 작동 기구(21)를 트립작동에 재설정한다.

작동기구와 연관 주형 크로스 바아(49)의 더욱 상세한 사항은 본 명세서에 참조된 미합중국 특허 제 4,528,531호에서 공개된 유사 작동기구의 설명으로부터 얻을 수 있다.

트립기구(23)는 중간 래치판(148)과, 주형 일체형 트립 바아(172), 이동가능 또는 피봇가능 손잡이 요우크 래치(166), 비틀림 스프링 지지핀(63)과, 복동 비틀림 스프링(170)과, 전기자(103)와, 전기자 비틀림 스프링(105)과, 고정 자기 요우크(100)와, 이동 자기 코어(101)와, 바이메탈(99)과 단자 커넥터(107)를 포함한다. 바이메탈(99)은 단자 커넥터(107)를 통해 단자(11b)에 물리적으로 둘러싸고 그러므로써 단락 전류 또는 고장 전류 상태에 응답을 제공하기 위해, 이후에 더욱 상세히 설명되는 자기 회로를 형성시킨다.

전기자 멈춤판(185)은 전기자의 반시계방향 운동을 제한하기 위해 전기자(103)의 상단부와 결합되는 하향 현수 모서리(187)를 갖는다. 헬리컬 전기자 비틀림 스프링(105)은 요우크(100)의 부재(161)상에 장착된다. 스프링(105)은 시계방향 운동에 대항하여 전기자(103)의 상부를 바이어스시키기 위한 스프링 아암(106)으로서 형성된 종방향 단부를 갖는다. 비틀림 스프링(105)의 대향 상향 배치 종방향 단부(108)는 판(185)의 상부 표면을 통해 형성된 다수의 이격 에퍼쳐(도시되지 않음)중의 하나내에 배치된다. 스프링 아암(106)의 스프링 인장력은 비틀림 스프링(105)의 단부(108)를 지지판(1085)의 상부 표면을 통해 형성된 에퍼쳐중의 다른 것에 위치시키므로써 조정될 수 있다.

양호하게, 트립 바아(172)는 회로 차단기(1)의 각각의 극 또는 상에 대해 하향 현수 접촉 레그부(194)를 갖는 주형 일체형 트립 바아(172)로서 형성된다. 또한, 트립 바아(172)는 회로 차단기(1)의 각각의 극 또는 상에 대해 확대 전기자 지지부(250)를 포함한다. 각각의 지지부(250)는 전기자(103)를 수용하기 위해 연장 포켓(252)을 포함한다. 전기자(103)는 단락회로, 고장 전류 상태 또는 이상 낮은 레벨 전류 상태의 발생시에 트립 바아(172)의 연관 접촉 레그부(194)와 맞물리고 시계방향으로 회전시킨다.

트립 바아(172)는 또한 트립 바아 래치 표면(도시되지 않음)을 중간 래치판(148)상에 결합 및 래치시키기 위한 래치 표면(258)(제2도 참조)을 포함한다. 트립 바아(172)의 온도 및 래치 표면내의 대응 운동은 표면(142)(144)을 따라 크레이들(61)과 중간 래치판(148)사이의 운동을 발생시켜, 즉시 크레이들(61)을 중간 래치판(148)으로부터 언래치시키고 크레이들(61)의 반시계방향 회전 운동과 회로 차단기(1)의 트립 작동을 가능하게 한다.

본 발명의 자기 트립 작동과 이동 자기 코어를 참조하면, 자기 트립 조립체(95)는 자기 서브조립체(97)와 전기자(103)와 전술한 바이어스 비틀림 스프링(105)을 포함한다(제2도 참조). 자기 서브조립체(97)는 서브 부조립체(97)의 개략적 분해인 제3도에 잘 도시되어 있다. 자기 서브조립체(97)는 외향 연장 레그부(111)(113)를 갖는 강철로 구성된 U형 삽입부인 이동 코어(101)와 베이스(115)를 포함한다.

조정 아암(109)은 자기 서브조립체(97)내에 코어(101)를 장착 및 지지하기 위해 제공되고 코어(101)를 이하 설명하듯이 전후로 이동되도록 허용한다. 자기 서브조립체(97)가 조립되면, 코어(101)의 레그부(111)(113)는 조정 아암(109)의 측부(117,119)를 각각 지지한다. 코어(101)는 아암(109)의 어깨부(121,123)상에 놓이고, 아암(109)의 플랜지(125) 아래의 상부 어깨부(131)와 플랜지(127) 아래의 상부 어깨부(133)에 의해 상향 운동이 제한된다.

조정 아암(109)은 바이메탈(99)상에 직접 용접된다(제4도 참조). 바이메탈은 자기 서브조립체(97)의 도체부재로서 작용한다. 아암(109)의 상부 표면(137)은 바이메탈(99)과 직접 맞물린다. 조정 아암(109)의 하부(139)는 오프셋부(135)내에 오프셋된다. 아암(109)의 하부 표면(139)은 이하에서 더욱 상세히 설명될 열 트립 세팅을 조정하기 위해 조정 스크류(141)를 수용하도록 적용된 구멍부(129)를 갖는다.

고정 자기 요우크(100)는 자기 서브조립체(97)의 주 자석이며, 양호하게는 강철 또는 다른 적절한 자기 재료로 구성되고, U형으로서 외향연장 레그부(151,153)와 연장된 베이스(155)를 가지며, 또한 연장된 하부(169)를 갖는다.

요우크(100)의 레그부(151,153)는 장치가 조립되면 이동 코어(101)를 둘러싼다. 요우크(100)의 하부(169)는 조정 스크류(141)가 나사체결되는 탭 에퍼쳐(171)를 갖는다. 고정 요우크(100)의 하부(169)는 회로 차단기(1)의 주형 베이스(6)의 부분들과 결합되도록 적용된 상부 세트의 플랜지(173)와 하부 세트의 플랜지(175)를 갖는다.

단자 커넥터(107)는 단자(11b)의 연속이며, 바이메탈(99)의 상부(91)에 용접된 상부(181)를 통해 바이메탈(99)에 전류를 전달한다. 바이메탈(99)은 트립 바아(172)의 하향 현수 접촉 레그부(194)의 하단부로부터 소정거리 이격된 성형 하단부(143)를 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 단부(143)와 레그부(194)의 사이의 간격은 조정 스크류(141)로 적절히 회전시키므로써 과부하 상태에 대한 회로 차단기(1)의 응답 시간을 변경시키도록 조정된다. 조정 스크류(141)는 고정 요우크(100)의 구멍부(171)내로 나사체결되고, 구멍부(129)를 둘러싸는 아암(109)의 모서리와 맞물린다. 스크류(141)가 고정되면 바이메탈(99)에 용접된 아암(109)을 이동시키고 바이메탈(99) 하단부(143)위치를 변화시킨다. 상술한 바와 같이, 이것은 지속적 낮은 레벨 과부하 상태에 대한 응답시간을 바람직하게 변화시킨다.

본 발명의 자기 부조립체(97)의 조립은 제3도를 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다. 조성 아암(109)의 상부(137)는 바이메탈(99)상에 용접된다. 이동 코어(101)는 측부(117,119)에서 조정 아암(109)의 중심부 주위에 위치된다. 이동 코어(101)는 아암(109)의 어깨부(121)(123)상에 놓인다. 코어(101)는 아암(109)의 어깨부(131)(133)에 의해 상향 이동이 제한된다. 단자 커넥터(107)는 그 상부(181)에서 바이메탈(99)의 상부(191)에 용접된다. 바이메탈(99), 조정 아암(109), 이동 코어(101) 및 이미 설명한 바와 같이 연결된 단자 커넥터(107)는 다음에는 아암(109)의 외향 연장 플랜지(125,127)가 요우크(100)의 슬롯(157)내로 끼워맞추어지도록 고정 요우크(100)의 U형부내로 낙하된다. 자기 부조립체(97)는 다음에는 부조립체(97)를 수용하도록 적용된 성형 슬롯(도시되지 않음)내의 회로 차단기(1)내에 위치된다.

회로 차단기(1)내에 위치 및 고정된 자기 부조립체(97)에 의해, 전류 전도 통로는 바이메탈(99)의 하단부(143)와 크로스 바아(49)내의 상부 전기 접점(27)에 예로서 브레이징과 같은 적절한 수단에 의해 연결된 가요성 구리분로(200)에 의해 바이메탈(99)의 하단부(143)와 상부 전기 접점(27) 사이에 설정된다. 이러한 방법으로, 전기 통로는 하부 전기 접점(25)과 상부 전기 접점(27)과 가요성 분로(200)와 바이메탈(99)과 단자 커넥터(107)를 거쳐서 단자(9b)(11b)(제2도 참조) 사이로 회로 차단기(1)를 통해 제공된다.

자기 서브조립체(97)내에 형성된 자기 회로는 제6도에 개략적으로 도시되었다. 전류가 바이메탈(99)을 통해 흐를 때 자속은 제6도의 자기 회로내에 발생된다. 전술한 바와 같이, 이것은 코어(101)를 요우크(100)로부터 끌어낸다. 이것은 전기자(103)와 코어(101) 사이의 에어 갭(G₁)을 감소시킨다. 본 기술분야에 숙련된 자에게 알려져 있듯이, 자력은 에어 갭 길이의 제곱에 반비례한다. 따라서 자력은 전류의 제곱에 연관된 자속에 직접 비례한다. 보다 적은 갭은 전기자의 편의력은 극복하는 데에 필요한 동일한 자력을 보다 적은 양의 전류가 발생시킬 수 있다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 전기자를 언래치 위치로 가져오는데에 일정량의 힘이 필요하다. 이러한 양의 힘은 G₁이 감소되면 훨씬 낮은 전류에서 발생될 수 있다. 이것은 낮은 전류에서 자기 트립을 발생시키는 바람직한 결과를 발생시킨다.

양호하게는, 2차 에어 갭(G₂)은 이동 코어(10)와 고정 요우크(100)사이에 제공된다(제6도 참조). 이러한 갭(G₂)은 자속이 전기자의 방향에 집중되는 것을 허용한다. 또한, 코어를 둘러싸는 갭(G₂)에 의해, 이동 코어(101)가 1차 에어 갭(G₁)으로 이동하기 전에 이동 코어(101)와 요우크(100) 사이에서 극복해야 할 마찰력은 없다.

전술한 바와 같이, 전류가 바이메탈(99)을 통해 흐를 때 인력이 코어(101)와 전기자(103) 사이에 발생되고, 코어(101)를 요우크(100)로부터 끌어내며, 전기자(103)와 코어(101) 사이의 에어 갭(G₁)을 감소시킨다. 전기자(103)가 코어(101)와 접촉한 후에, 전기자(103)는 요우크(100)로 계속 끌린다. 다음에는 전기자(103)는 코어(101)를 자석내로 복귀시키고 트립 바아(172)를 전술한 방법으로 회전시키는 작동기구(21)를 언래치하는데에 필요한 전체 행정을 발생시킨다. 이동 코어(101)는 전기자(103)를 자기 요우크(100)로 당기는 것을 돕는데 코어(101)가 없을 때보다 낮은 전류 레벨에서 돕는다.

어떤 적용에서는, 자기 트립 기구내에 스냅 작용을 갖는 것이 바람직하다. 요우크(100)의 레그부(151,153)와 코어(101)의 레그부(111,113) 사이에 형성된 2차 갭(G₂)이 없다면 스냅 작용이 발생될 것이다(제6도 참조). 이 스냅 작용은 코어(101)와 요우크(100) 사이에 형성되는 횡방향 자기장을 극복할 필요와 코어(101)와 요우크(100) 사이의 마찰력을 극복할 필요에 의해 발생될 것이다. G₂가 있을 때 필요하였던 것보다 상기 2개의 힘을 극복하는데에 보다 큰 전류가 필요하다. 그러나, 일단 상기 2개의 힘이 극복되면, 스냅 작용이 발생되고, 전기자(103)는 매우 신속히 예로서 증가된 전류 레벨에 기인하여 교류전류의 대략 1/2 사이클내에 복귀 스냅할 것이다.

제5도는 자기 서브조립체(97)의 수평단면을 도시한다. 바이메탈(99)은 코어(101)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 코어(101)는 아암(109)상에 놓인다. 코어(101)는 고정 자기 요우크(100)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 단자 커넥터(107)는 전류를 시스템의 한 상을 위한 단자(도시되지 않음)로부터 부조립체(97)에 전달한다.

작동에 있어서, 단락 회로, 고장 전류 또는 연관 전류값을 갖는 낮은 레벨 고정의 발생시에는, 자속은 자기 트립 조립체(95)내에 발생되고 자기 요우크(100)는 즉시 전기자(103)를 당기기 시작한다. 동시에, 본 발명의 이동 코어(101)는 1차 에어 갭(G₁)내로 당겨진다. 이동 코어(101)는 1차 에어 갭(G₂)내로 이동되고 따라서 갭의 크기를 감소시킨다. 갭의 크기 감소는 결국 자기호로의 저항을 감소시킨다. 그 결과, 낮은 레벨의 전류는 전기자를 필요한 언래칭 위치로 회전시키는데에 필요한 힘을 발생시킬 것이다. 특히, 전기자(103)는 당겨져서 코어(101)와 결합되게 되고 다음에는 코어(101)를 요우크(100)내로 복귀시킨다. 궁극적으로 전기자(103)는 요우크(100)와 결합되게 된다. 이러한 전기자(103)의 이동은 접촉 레그부(194)를 시계방향으로 피봇 또는 회전 운동시키고 트립 바아(172)의 대응 회전을 일으킨다. 전술한 바와 같이, 접촉 레그부(194)의 시계방향 회전운동은 중간 래치판(148)을 해제시키고 경사표면(142,144)을 따라 크레이들(61)과 중간 레치판(148) 사이에서 즉각적인 상대운동을 일으킨다. 크레이들(61)은 반시계방향(제2도 참조)으로 회전하도록 작동 스프링(57)에 의해 즉시 가속되고 상부 토글 링크(65), 토글 스프링 핀(69) 및 하부 토글 링크(67)의 순간적 운동을 일으킨다. 핀(69)의 접촉표면(160)에 대항하여 작용하는 배척 표면 또는 키커(kicker)(158)는 핀(69)을 상향 반시계방향 아아크내로 가속시키고 토글 접촉핀(73)의 대응 상향 온도과 상부 전기 접점(27)의 트립위치(제8도 참조)로의 즉각적 상향 운동을 일으킨다.

모든 상부 전기 접점(27)의 베이스부(44)가 스프링(45)에 윙 크로스 바아(49)내에 형성된 내부표면(도시되지 않음)과 접촉하도록 편의되면, 유사하게, 지속적 낮은 레벨 전류는 바이메탈(99)이 굽혀지게 하고, 성형 하부 단부(143)를 접촉시키며, 접촉 레그부(194)를 트립 바아(172)상에 바이어스시키고, 따라서 트립 바아(172)를 회전시키며, 자기 트립과 연관하여 전술한 방법으로 회로 차단기를 트립시킨다.

높은 레벨 단락전류 또는 고정 전류 상태가 발생하였을 때, 또한 대체로 평행한 접촉 아암(25)(27)을 통하여 고정 전류가 흐름에 의하여 발생된 큰 자기 척력의 결과로서, 전기 접점(25)(27)은 신속히 분리되고 블로운-오븐(blown-open)위치(제2도에 점선으로 도시)로 이동된다. 전기 접점(25)(27)의 분리는 작동기구(21)를 트립 작동을 통해 순차적으로 작동시킬 필요없이 달성된다.

그러나, 상부 전기 접점(27)과 크로스 바아(49) 사이의 상대회전 회전운동을 일으키기 위해서, 작동기구(21)를 트립 작동에 따라 순차적으로 작동시키면 상부 접촉 아암(41)을 전기 절연 베리어(196)에 가압시키고, 회로 차단기(1)의 중앙 극 또는 상내의 멈춤부(156)를 회로 차단기(1)의 외부 극 또는 상내의 상부 덮개(8)내에 일체형으로 형성된 멈춤부에 가입시키며, 상부 전기 접점(27)의 베이스부(44)에 의해 크로스 바아(49)의 내부표면(도시되지 않음)의 재결합을 일으키며, 회로 차단기(1)의 다른 극 또는 상내의 다른 전기 접점의 분리를 일으킨다.

회로 차단기가 트립된 상태에서는, 접점은 제8도와 같이 개방된다. 회로 차단기(1)는 손잡이(13)을 제5도의 오프위치로 이동시키므로써 재설정된다. 이것은 크레이들(61)은 트립 바아(172)의 표면(237)과 결합되는 래치 비틀림 스프링(170)에 의해 바이어스되는 위치로 회전시키고, 중간 래치판(148)과 트립 바아(172)와 회로 차단기(1)를 재설정하기 위해 트립 바아(172)의 래치면(258)이 중간 래치될 수 있게 표면(237)을 반시계방향으로 회전시킨다.

Claims (6)

1. 회로가 도체를 통해 완성되는 폐쇄위치와 도체를 통한 회로가 차단되는 개방위치 사이에서 작동하는 전기 접점과, 언래치되었을 때에 상기 전기 접점을 개방시키도록 작동하는 래치가능 작동기구와, 자속을 발생시키기 위해 상기 도체로부터 전류를 통과시키는 연장된 도체 재료를 갖는 상기 트립 조립체와, 상기 도체 부재로 향해 회전가능한 자유단부를 가지며 피봇축을 중심으로 회전가능한 피봇가능하게 장착된 전기자를 구비하고, 상기 자유단부는 상기 전기자가 상기 작동기구를 래치하는 래치위치에서 상기 도체 재료로부터 이격되며, 상기 전기자는 상기 도체 부재를 향해 또한 상기 작동 기구를 언래치시키는 언래치 위치로 상기 도체 부재내의 이상 전류에 의해 발생된 자속에 의해 끌어당겨지도록 구성된 전기 시스템내의 도체내의 이상 전류에 응답하기 위한 회로 차단기에 있어서, 자속을 상기 전기자의 방향으로 집중시키고 1차 에어 갭을 형성하도록 상기 레그부는 상기 도체 부재의 대향 측부를 지나서 상기 전기자로 향해 연장되는데, 상기 도체 재료를 부분적으로 둘러싸는 2개의 외향 연장 레그부와 베이스를 갖는 대체로 U형 고정 자기 요우크와, 베이스와 2개의 외향 연장 레그부를 갖는 대체로 U형 이동가능한 자기 코어와, 상기 전기자를 상기 도체 부재로부터 상기 레칭 위치로 바이어스시키는 바이어스장치를 포함하며, 상기 이동가능 코어의 베이스는 상기 고정 요우크의 베이스에 인접되고 연장위치와 수축 위치 사이에서 코어의 레그부는 자속을 더욱 집중시키고 낮은 전류 레벨에서 전기자를 상기 조정 요우크로 향해 당기는 데에 필요한 자력을 발생시키기 위해 상기 전기자와 상기 고정 요우크 사이의 상기 1차 에어 갭을 연장위치에서 감소시키도록 상기 고정 요우크의 레그부를 지나 상기 1차 에어 갭내로 연장되고, 연장위치에서는 상기 이동가능 코어는 상기 고정 요우크로 향해 피봇 회전될 때 상기 전기자와 결합되며, 상기 전기자는 회전을 계속할 때 상기 이동 코어의 레그부가 전기자를 향해 상기 고정 요우크의 레그부만큼 연장되는 튀출위치로 상기 코어를 가압시키고, 상기 이동가능 코어는 또한 상기 코어를 상기 요우크에 대해 이격관계로 장착시키는 장착 장치를 가지며 상기 이동가능 코어는 상기 장착 장치상에서 연장위치로부터 수축위치로 이동가능한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
2. 제1항에 있어서, 상기 장착 장치는 상기 이동가능 코어의 레그부와 상기 고정 요우크의 레그부 사이의 2차 에어 갭을 한정하는 상기 고정 요우크에 상기 이동가능 코어를 이격관계로 지지하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
3. 제2항에 있어서, 상기 이동가능 코어는 상기 도체 부재와 상기 이동 가능 코어를 둘러싸는 상기 고정 요우크 사이에서 상기 장착 장치상에 장착되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
4. 제1항에 있어서, 상기 이동가능한 코어는 상기 도체 부재와 상기 이동가능 코어를 부분적으로 둘러싸고 상기 이동가능 코어와 결합된 상기 고정 요우크 사이에서 상기 장착 장치상에 장착되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
5. 제1항에 있어서, 바이메탈은 상기 래치가능 작동기구를 언래치시키기 위해 소정 레벨보다 높은 도체의 계속적 전류에 응답하여 굽혀지는데, 상기 연장된 도체 부재는 그 한 단부로부터 외팔보 형식으로 연장된 바이메탈인 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
6. 제1항에 있어서, 상기 장착 장치는 상기 바이메탈의 한 단부 부근에 장착되고, 상기 이동가능 코어를 지지하고 상기 이동가능 코어가 연장위치와 퇴출위치 사이에서 이동하도록 허용하기 위해 그 위에 어깨부를 갖는 조정 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.