KR100425355B1

KR100425355B1 - 단락회로상에분리가능한잠금시스템을갖는회로차단기의작동기구

Info

Publication number: KR100425355B1
Application number: KR1019970003354A
Authority: KR
Inventors: 쟝-삐에르 느봉; 끌로드 그를리에; 마르끄 리발; 에릭 삐네로
Original assignee: 쉬나이더 일렉트릭 소시에떼아노님
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2004-06-18
Also published as: DE69711742D1; TR199700086A2; EP0789380A1; JP4237832B2; FR2744563B1; BR9700886A; FR2744563A1; KR970063313A; ZA97857B; CA2196916A1; CN1082711C; CN1162186A; DE69711742T2; TW364139B; RU2154322C2; EP0789380B1; US5731560A; JPH09288960A; ES2175312T3; SG77129A1

Abstract

본 발명은 고전류 및 고 전기역학적 강도를 갖는 다극 회로 차단기에 관한 것으로, 이는 트립 풀과 스위칭 바에 연결된 토글 장치, 훅과 상호 작용하여 래칫의 잠금 또는 풀림 위치에서 기구를 로딩 또는 트립핑하는 개방 래칫을 포함한다.

개방 래칫은 플럭시블 수단에 의해 형성된 보정 한계를 초과하는 단락회로 전류가 흐를 때 캐치가 스스로 풀리도록 하는 탈착가능한 작동 수단을 포함하며, 상기 캐치가 스스로 풀리는 것은 전기역학적 보상 효과에 의해 발생된 기계적 반작용을 요구하며, 보상 작동이 트립핑되기 전에, 개방 래칫을 풀기 위해 캐치를 초고속 회전시키는 것을 특징으로 한다.

Description

단락회로 상에 분리가능한 잠금시스템을 갖는 회로 차단기의 작동기구{OPERATING MECHANISM FOR A CIRCUIT BREAKER WITH A LOCKING SYSTEM DISENGAGEABLE ON A SHORT-CIRCUIT}

본 발명은 반발력에 의한 전기역학적 보상 효과에 의해 폐쇄위치에 유지되는 전극당 한 쌍의 보상접촉부를 갖는 전력회로를 포함하며 또한, 프레임에 의해 지지되고,

- 트립 훅이 로드 위치에서 트립 (trip) 위치로 작동하는 경우, 이동가능한 접촉부를 개방위치로 이동시키기 위해 상기 트립 훅과 개방 스프링에 연결된 토글 장치,

- 절연재로 제작되고 토글 장치에 연결되며, 프레임을 가로질러 연장하고, 모든 전극의 이동가능한 접촉부를 지지하는 회전축을 포함하는 스위칭 바,

- 상기 트립 훅과 상호 작용하며, 래칫의 잠금 또는 풀림 위치에서 기구를 로딩 또는 트립핑하는 개방 래칫,

- 트립핑 요소에 의해 조절되어 풀림 위치로 개방 래칫을 작동시키는 캐치를 포함하는, 고 전기역학적 강도를 갖는 저전압 다극 회로 차단기의 작동 기구에 관한 것이다.

이러한 종류의 기구는 본 출원인에 의해 출원된 유럽특허 제 A-222,645 호에 개시되어 있다. 회로 차단기의 전기역학적 강도는 복수의 핑거들상에서 접촉부 압력 스프링을 작동시키고, 보상된 접촉부를 작동시키며, 접촉부의 분절 스프링은 높은 기계적 반작용을 한다. 기구는 최대 단락 회로전류 한계에 대한 이들 작동에 견딜 수 있다. 이러한 한계를 넘어서면, 상기 작동은 소정의 스핀들 또는 기구의 전달요소에 손상을 줄 수 있으며, 훅과 개방 래칫, 및 캐치를 포함하는 단계의 레벨에서 트립핑력을 증가시킬 수 있다. 회로 단락기의 작동이 높은 전기역학적 강도를 만족시키고, 130 kA 이상의 차단 용량을 만족시킨다면, 트립 장치의 순간 작동은 기구가 트립핑되는데 약 10 ms 의 응답시간을 요구하며, 이는 너무 긴 편이다.

고정된 상태로 있는 반달형 캐치로부터 느슨해진 잠금부에 의해 일어나는 자동 트립핑을 일으키는 보상된 접촉부의 전기역학적 반발력에 기인한 기계적 반작용을 사용하는 것이 이미 개시되어 있다 (프랑스 특허 제 A-2,239,755 호). 이러한 기구의 단락 회로를 트립핑한 후에 초기 상태로 다시 되돌리는 것은 어렵다.

본 발명의 목적은, 큰 단락 회로 전류가 발생할 때, 낮은 트립핑 강도와 짧은 트립핑 시간을 요구하면서, 높은 전기역학적 강도 및 높은 차단 용량을 갖는 회로 차단기를 달성하는 것이다.

도 1 은 접촉부가 폐쇄 위치에 놓인 상태에서, 본 발명에 따른 개방 래칫이 장착된 기구의 개략도.

도 2 는 접촉부가 개방 위치에 놓인 상태에서의 기구를 도시한 도 1 의 유사도.

도 3 은 잠금위치에서 도 1 의 개방 래칫을 도시한 도면.

도 4 는 캐치가 자동 풀림된 상태에서 도 3 에 도시된 래칫의 유사도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 작동 기구 12 : 프레임

14 : 토글 장치 22 : 스위치 바

26 : 케이지 28, 30 : 접촉부

44 : 트립 훅 50 : 개방 래칫

52 : 개방 스프링 58 : 스핀들

60 : 캐치 72 : 플랜지

74, 76 : 플럭시블 수단 82 : 노우즈 (nose)

86 : 작동 램프 (ramp)

본 발명에 따른 기구는 플럭시블 수단에 의해 형성된 보정 한계를 초과하는 단락회로 전류가 흐를 때 캐치가 자동 풀림되게 하는 탈착가능한 작동 수단을 포함하며, 상기 캐치가 자동 풀림은 전기역학적 보상 효과에 의해 발생된 기계적 반작용으로부터 명령되며, 트리핑 요소가 작동하기 전에, 개방 래칫을 풀기 위해 캐치를 초고속 회전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 개방 래칫은, 잠금 위치에서 캐치에 걸리도록 구성된 노우즈 (nose) 가 장착된 유지 레버와, 트립 훅의 베어링 표면과 상호 작용하는 로울러를 지지하는 하나 이상의 플랜지를 포함하며, 보정 한계가 초과한 후에, 캐치가 자동 풀림되기에 적절한 상대 이동을 허용하면서, 상기 플럭시블 수단은 유지 레버와 플랜지 사이에 설치된다.

바람직한 실시예에 따르면, 유지 레버는 개방 래칫의 피봇팅 스핀들상에 설치되고, 플랜지는 자동 풀림을 달성하기 위해 캐치를 회전시키도록 구성된 작동 램프 (ramp) 를 포함한다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명함으로서, 본 발명의 다른 장점 및 특징이 보다 명백하게 될 것이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 다극 회로 차단기의 작동기구 (10) 는 프레임 (12) 에 의해 지지되고, 피봇팅 스핀들 (20) 상에 장착된 한 쌍의 전동 로드 (16, 18) 를 갖는 토글 장치 (14) 를 포함한다. 하부로드 (16) 는 프레임 (12) 의 플랜지에 수직하게 연장하는 절연재료로 구성된 스위칭 바 (22) 에 기계적으로 연결된다. 스위칭 바 (22) 는 모든 전극에 공통으로 적용되고, 회로 차단기 접촉부의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 회전하도록 장착된 축에 의해 형성된다. 회로 차단기는 고전기역학력을 갖는 강전류형이다.

각 전극의 레벨에는, 이동가능한 접촉부 (28) 를 지지하는 절연 케이지 (26) 의 바 (22) 의 크랭크 (25) 를 연결되는 연결 로드 시스템 (24) 이 설치된다. 이동가능한 접촉부 (28) 는 폐쇄 위치에서 정지 접촉부 (30) 와 상호 작용하고, 브레이드 스트립 (braided strip, 32) 에 의해 제 1 연결 패드 (34) 에 연결된다. 정지 접촉부 (30) 는 제 2 연결 패드 (36) 에 의해 직접 지지된다. 접촉부 가압 스프링 (38) 은 케이지 (36) 와 이동가능한 각각의 접촉부 (28) 의 상면 사이에 설치된다.

케이지 (26) 는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 제 1 스핀들 (40) 주위를 피봇운동하도록 장착되며, 이동가능한 접촉부 (28) 는 케이지 (26) 의 제 2 분절 스핀들 (42) 상에 복수의 평행한 핑거 (finger) 들을 포함한다.

토글 장치 (14) 는, 로드 위치와 트립 위치 사이에서 주 스핀들 (46) 주위를 제한적으로 움직이도록 장착된 트립 훅 (44) 과 연관된다. 주 스핀들 (46) 은 프레임 (12) 에 견고하게 결합되고, 훅 (44) 의 일단부는 스핀들 (48) 에 의해 상부 로드 (18) 와 연결되고, 반면 타단부는 개방 캐치 (catch, 50) 와 상호 작용한다.

개방 스프링 (52) 은 바 (22) 의 삽입구 (54) 와 프레임 (12) 의 돌기부 (56) 사이에 고정되며, 이 돌기부 (56) 는 토글 장치 (14) 위에 위치한다. 개방 래칫 (50) 은 잠금 위치와 풀림 위치 사이에서 스핀들 (58) 상에 피봇가능하게 장착된 잠금 레버 (57) 에 의해 형성된다. 반달형의 캐치 (60) 는 풀림 위치로 개방 래칫 (50) 을 구동시켜, 작동기구 (10) 를 구동시킨다.

개방 래칫 (50) 의 리턴 스프링 (62) 은 스핀들 (58) 에 대해 캐치 (60) 에 대향하여 위치하며, 이 개방 랫칫 (50) 을 잠금위치를 향해 반시계방향으로 편향시킨다. 로울러 (64) 는 스핀들 (58) 과 캐치 (60) 사이에서 잠금 레버 (57) 상에 설치되고, 로드위치에서 트립 훅 (44) 의 지지 면 (66) 과 상호작용한다. 훅 (44) 의 지지 면 (66) 에는 원통형 로울러 (64) 가 결합되는 리셋스가 형성되어 있다. 리턴스프링 (68) 은, 훅 (44) 을 로드위치를 향해 반시계방향으로 경사지도록 하기 위해, 스핀들 (48) 과 돌기부 (56) 사이에 고정되며, 개방 래칫 (50) 의 로울러 (64) 는 지지 면 (66) 의 리셋스에 결합된다.

개방 래칫 (50) 의 캐치 (60) 는 트립핑 요소 (70) 에 의해 조절되어, 잠금 레버 (57) 를 풀림위치로 이동시켜, 기구 (10) 를 작동시키고 접촉부 (28, 30) 를 개방시킨다. 트립핑 요소 (70) 는 푸시 버튼에 의해 수동으로 작동될 수 있고, 또는 열자기 또는 전자 트립장치에 의해 자동으로 작동될 수 있으며, 또는 리모트 콘트롤 신호에 민감한 션트 릴리스 (shunt release) 에 의해 작동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 탈착가능한 조립체로서 설치되는 개방 래칫 (50) 은, 탈착 한계로 불리는 미리 정해진 한계를 초과하는 단락회로 전류가 흐르는 경우, 캐치 (60) 가 자동 풀림되도록 한다.

접촉부 (28, 30) 및 패드 (34, 36) 는 U 형 회로를 형성하고, 이동가능한 접촉부 (28) 의 핑거들의 제 2 분절 스핀들 (42) 은 두 패드 (34, 36) 사이의 1/3 지점에 위치한다. 이러한 회로의 구성으로 인해, 단락회로 전류가 흐르는 경우, 기구 (10) 가 트립핑 요소 (70) 에 의해 작동할 때까지 접촉부를 폐쇄상태로 유지하는 전기역학적 반발력의 보상시스템이 구성된다.

도 3 및 도 4 를 참조하면, 개방 래칫 (50) 은 스핀들 (58) 과 자유롭게 회전하도록 설치된 로울러 (64) 를 지지하는 한 쌍의 플랜지 (72) 를 포함한다. 탈착 한계는, 스핀들 (58) 상에 설치된 유지 레버 (80) 와 플랜지 (72) 에 견고하게 결합된 가이드 판 (78) 사이에 설치된 두 개의 압축 스프링 (74, 76) 에 의해 보정된다. 유지 레버 (80) 의 단부에는 래칫 (50) 의 잠금 위치에서 캐치 (60) 에 걸리도록 구성된 노우즈 (82) 가 설치된다.

트레블 스톱 (travel stop, 84) 의 일단부가 플랜지 (72) 에 견고하게 고정되며, 풀림 위치에서 래칫 (50) 의 피봇팅 운동을 제한하도록 구성된다.

각 플랜지 (72) 는 유지 레버 (80) 의 노우즈 (82) 에 근접하여 위치한 작동 램프 (86) 를 포함하며, 스프링 (74, 76) 의 보정 한계가 초과되는 경우, 램프 (86) 의 경사도는 캐치 (60) 가 자동 풀림되도록 선택된다.

본 발명에 따른 탈착가능한 개방 래칫 (50) 을 구비하는 기구 (10) 의 작동은 다음과 같다.

기구 (10) 가 폐쇄된 상태에서, 트립 훅 (44) 의 지지 면 (66) 은 로울러 (64) 에 대해 힘 (F) 을 가하며, 노우즈 (82) 가 캐치 (60) 에 걸릴 때까지, 개방 래칫 (50) 을 스핀들 (58) 주위를 따라 시계방향으로 회전하도록 편향되게 한다. 이 때, 회로 차단기는 접촉부 (30, 28) 가 폐쇄되는 안정한 위치에 놓이게 된다.

과부하 전류가 흐를 때 접촉부를 폐쇄시키는 전기역학적 보상 효과에 의해, 회로 차단기는 높은 전기역학적 강도를 갖는다. 이 전기역학적 보상 효과는 전력 회로의 U 형 구조에서 발생하며, 이동가능한 접촉부 (28) 의 핑거들의 제 2 분절 스핀들 (42) 은 바람직하게는, U 형 전기회로의 두 연결 패드 (34, 36) 사이의 1/3 지점에 위치한다. 이는 인해 서로 대향하는 압축력에도 불구하고 접촉부 (28, 30) 에 폐쇄 위치로 유지시키는 토오크가 발생한다.

전기역학적 효과에 의한 접촉부 압력의 증가는 기계적 반작용을 유발시키며,이 반작용은 케이지 (26) 의 스핀들 (42) 에 작용하고, 기구 (10) 에 전달되어, 결국은 트립 훅 (44) 에 의해 로울러 (64) 에 가해진다.

로울러 (64) 에 대한 이 힘 (F) 의 증가는 전력 회로를 흐르는 전류의 강도에 의존하며, 스핀들 (74, 76) 에 의해 규정된 래칫 (50) 의 보정 한계보다 힘 (F) 이 큰 경우, 개방 래칫 (50) 을 시계방향으로 회전시킨다.

개방 래칫의 회전이동 초기에, 유지 레버 (80) 의 노우즈 (82) 는 캐치 (60) 에 결합된 상태로 유지되지만, 래칫 (50) 의 플랜지 (72) 는 스핀들 (58) 주위를 시계방향으로 회전하기 시작한다. 캐치 (60) 의 자동 풀림 한계에 대응하는 보정력에 의해, 래칫 (50) 의 플랜지 (72) 의 램프 (86) 는 반달형의 캐치 (60) 와 상호 작용하며, 시계방향 (F1) 으로 캐치를 회전시켜, 노우즈 (80) 를 느슨하게 하여, 개방 래칫을 풀림 위치로 이동시킨다 (도 4).

느슨해진 로울러 (64) 는 트립 훅 (44) 을 또한 자유롭게 하여, 토글 장치 (14) 에 연관된 개방 스프링 (52) 에 의해 접촉부 (30, 28) 를 개방시킨다.

개방 래칫 (50) 의 탈착 효과에 의한 기구 (10) 의 트립핑은 초고속으로 이루어지며, 이는 트립핑 요소 (70) 가 작동하기 전에 이루어지며, 회로 차단기에 사용되는 열자기 또는 전자트립장치에 의존하는 응답시간을 갖는다. 자동 탈착 캐치 (60) 를 갖는 개방 래칫 (50) 은, 트립 장치의 순간 보호를 유지하면서 회로 차단기가 초고속으로 자기 보호되도록 한다.

기구 (10) 의 초고속 자동 풀림은 바람직하게는 180 kA 이상의 고전류 레벨에서 발생한다. 본 발명에 따른 개방 래칫 (50) 은 모듈러 서브-조립체를 구성하며, 이는 예컨대 유럽특허 제 A-222, 645 호에 개시된 종래 개방 래칫과 상호교환할 수 있다.

도 1 내지 도 4 의 실시예에 따르면, 개방 래칫 (50) 의 플랜지 (72) 와 유지 레버 (80) 사이의 상대 이동은 적은 각도 변위를 가지는 회전이동에 의해 행해진다. 이러한 상대이동은 직사각형 개구에 의한 병진 이동에 의해 서로 얻어질 수 있음은 명백하다.

본 발명에 따른 기구는, 보정 한계를 초과하는 단락 회로 전류가 흐를 때, 캐치가 자동 풀림되게 하는 탈착가능한 작동수단을 포함하며, 보상 작동이 트립핑되기 전에, 개방 래칫을 풀기 위해 캐치를 초고속 회전시킬 수 있으며, 이에 의해 높은 전기역학적 강도 및 높은 차단 용량을 갖는 회로 차단기를 제공할 수 있다.

Claims

반발력에 의한 전기역학적 보상 효과에 의해 폐쇄위치에 유지되는 전극당 한 쌍의 보상접촉부 (28, 30) 를 갖는 전력회로를 포함하며 또한, 프레임 (12) 에 의해 지지되고,

- 트립 훅 (44) 이 로드 위치에서 트립 위치로 작동하는 경우, 이동가능한 접촉부 (28) 를 개방위치로 이동시키기 위해 상기 트립 훅 (44) 과 개방 스프링 (52) 에 연결된 토글 장치 (14),

- 절연재료로 제작되고 상기 토글 장치 (14) 에 연결되며, 상기 프레임 (12) 을 가로질러 연장되면서, 모든 전극의 이동가능한 접촉부 (28) 를 지지하는 회전축을 포함하는 스위칭 바 (22),

- 상기 트립 훅 (44) 과 상호 작용하며, 잠금 또는 풀림 위치에서 상기 기구 (10) 을 로딩 또는 트립핑하는 개방 래칫 (50), 및

- 트립핑 요소 (70) 에 의해 조절되어 풀림 위치로 상기 개방 래칫 (50) 을 작동시키는 캐치 (60) 를 포함하는, 고 전기역학적 강도를 갖는 저전압 다극 회로 차단기의 작동기구에 있어서,

상기 개방 래칫 (50) 은, 플럭시블 수단 (74, 76) 에 의해 규정된 보정 한계를 초과하는 단락회로 전류가 흐를 때 캐치 (60) 가 자동 풀림되게 하는 탈착가능한 작동 수단을 포함하며, 상기 자동 풀림은, 전기역학적 보상 효과에 의해 발생된 기계적 반작용으로부터 명령하며, 상기 트리핑 요소 (70) 가 작동되기 전에, 상기개방 래칫 (50) 을 풀기 위해 상기 캐치 (60) 를 초고속 회전시키는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 1 항에 있어서, 상기 개방 래칫 (50) 은, 잠금 위치에서 상기 캐치 (60) 에 걸리도록 구성된 노우즈 (82) 가 장착된 유지 레버 (80) 와, 상기 트립 훅 (44) 의 지지 면 (66) 과 상호 작용하는 로울러 (64) 를 지지하는 하나 이상의 플랜지 (72) 를 포함하며, 보정 한계가 초과된 후에, 상기 캐치 (60) 가 자동 풀림되기에 적절한 상대 이동을 허용하면서, 상기 플럭시블 수단 (74, 76) 이 상기 유지 레버 (80) 와 상기 플랜지 (72) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 2 항에 있어서, 상기 유지 레버 (80) 는 상기 개방 래칫 (50) 의 피봇팅 스핀들 (58) 상에 설치되고, 상기 플랜지 (72) 는 상기 자동 풀림을 달성하기 위해 상기 캐치 (60) 를 회전시키도록 구성된 작동 램프 (ramp, 86) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 3 항에 있어서, 상기 플럭시블 수단 (74, 76) 은, 상기 플랜지 (72) 에 견고하게 결합된 가이드 판 (78) 과 상기 유지 레버 (80) 의 내부 베어링 벽 사이에 삽입된 압축 스프링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 4 항에 있어서, 상기 압축스프링의 지지 벽은 상기 유지 레버 (80) 의 피봇팅 스핀들 (58) 과 상기 걸림 노우즈 (82) 사이의 중간 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 1 항에 있어서, 상기 개방 래칫 (50) 을 리턴 스프링 (62) 이 잠금 위치로 편향되게 하고, 상기 스프링은 상기 개방 래칫 (50) 의 피봇팅 스핀들 (58) 에 대해 상기 캐치 (60) 에 대향하여 위치하는 것을 특징으로 하는 작동기구.
제 2 항에 있어서, 상기 유지 레버는, 상기 상대적인 자동 풀림 이동을 규정하기 위해 상기 플랜지 (72) 상에서 제한적으로 이동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 작동기구.