KR101608592B1

KR101608592B1 - 회로 차단기

Info

Publication number: KR101608592B1
Application number: KR1020140112256A
Authority: KR
Inventors: 시게키 고우모토; 하루히코 야마자키; 신지로 니와; 도시나리 다가와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-01
Also published as: KR20150137941A; CN105280450A; JP6218675B2; CN105280450B; JP2015225796A

Abstract

[과제] 시동 돌입(突入) 전류 및 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하는 것이 가능한 회로 차단기를 얻는다.
[해결 수단] 회로 차단기는, 부하측 단자와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 제2 바이메탈을 가지는 바이패스 회로를 구비하고 있다. 제2 바이메탈은, 회로 차단기의 투입시 또는 모터의 전원 투입시에는 부하측 단자의 접촉부와 접촉하여 트리핑 장치와 병렬로 전류를 흐르게 하고, 소정의 온도에 도달하면 부하측 단자로부터 개리하여, 트리핑 장치에만 전류를 흐르게 하도록 동작한다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 배선용 차단기 등에 조립되는 열동(熱動)-전자형(電磁形) 또는 완전 전자형 회로 차단기에 관한 것이다.

종래의 열동-전자형의 회로 차단기의 트리핑 장치는, 특허 문헌 1에 나타내어지는 바와 같이, 철판 등의 자성 재료로 형성된 고정 철심 및 가동 철심과, 고정 철심과의 사이에 히터를 끼워 지지하여 일체로 고착된 평판 모양의 열응동(熱應動) 소자인 바이메탈을 가지고 있다.

이러한 회로 차단기에서, 도체와 션트(shunt) 단자에 접속된 히터에 전류가 흐르면, 고정 철심과 가동 철심을 통과하는 자속이 발생한다. 전자(電磁)에 의한 트리핑시에는, 이 자속에 의해서 생기는 흡인력에 의해, 가동 철심이 복귀 스프링의 스프링력에 반하여 고정 철심에 흡인되어 자동 차단이 행해진다. 또, 열동에 의한 트리핑시에는, 바이메탈의 만곡(灣曲) 동작에 의해 개폐 기구부의 트립 바(trip bar)가 회동되어 자동 차단이 행해진다.

그런데, 모터 회로에서는, 일반적으로, 모터의 과부하 보호는 전자(電磁) 개폐기가 행하고, 회로 차단기는 회로의 단락 보호를 목적으로 하여 마련된다. 그러나, 경제성을 목적으로 하여, 과부하 및 단락 보호 뿐만 아니라 모터의 시동이나 정지도 행하는 모터 브레이커라고 하는 차단기가 있으며, 비교적 저정격(低定格)(예를 들면 225A 이하)의 모터에서 사용되고 있다.

[특허 문헌 1] 일본특허공개 평8－96689호 공보

상기와 같은 종래의 회로 차단기에서는, 모터의 시동시에 최초의 제1파(波)만 흐르는 매우 큰 전류인 시동 돌입(突入) 전류에 의한 순간 트리핑(tripping) 장치의 불필요한 동작이나, 모터 시동시의 시동 돌입 전류 후에 수(數)사이클로 흐르는 시동 전류에 의한 과전류 트리핑 장치의 불필요한 동작이 일어나, 회로가 자동 차단되어, 모터의 시동 및 정지를 정상적으로 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 최근 국제적인 지구 온난화 방지의 움직임을 배경으로, 보다 고효율인 모터의 사용이 추진되고 있으며, 시동 돌입 전류도 커지는 경향이기 때문에, 종래의 모터 브레이커를 사용할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다.

또, 시동 돌입 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하기 위해서, 회로 차단기의 순간 트리핑 전류값을 올리면, 차단기 내부의 히터 등의 통전부(通電部)가 용단(溶斷, 녹아 끊어짐)할 우려가 있다. 이 용단을 방지하기 위해서 통전부의 용량을 크게 하면, 트리핑 특성을 얻을 수 없다. 이러한 트레이드 오프(trade off)인 관계가 있기 때문에, 트리핑 특성을 확보하는 것과, 시동 돌입 전류에 의한 불필요한 동작을 일으키지 않는 것을 양립시키는 것이 어려운 점이, 종래의 회로 차단기의 과제였다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 시동 돌입 전류 및 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하는 것이 가능한 회로 차단기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 회로 차단기는, 전원측 단자에 접속된 고정 접촉자와, 이 고정 접촉자와 접촉 및 개리(開離, 떨어짐) 가능하게 마련된 가동 접촉자와, 가동 접촉자와 부하측 단자의 사이에 배치되며 정격(定格) 전류에 기초하여 설정된 소정값 이상의 과전류가 흘렀을 때에 자동 차단을 행하는 과전류 트리핑(tripping) 장치와, 과전류 트리핑 장치와 병렬로 접속되며, 부하측 단자와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 스위치부를 가지는 바이패스(bypass) 회로를 구비한 회로 차단기로서, 바이패스 회로의 스위치부는, 부하의 전원 투입시에는 부하측 단자와 접촉하여 과전류 트리핑 장치와 병렬로 전류를 흐르게 하고, 전류가 정격 전류의 소정 범위 이내가 되면 부하측 단자로부터 개리하여 과전류 트리핑 장치에만 전류를 흐르게 하도록 동작하는 것이다.

본 발명에 따르면, 부하의 전원 투입시에는 바이패스 회로의 스위치부가 부하측 단자와 접촉하여 트리핑 장치와 병렬로 전류가 흐르므로, 과전류 트리핑 장치에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있어, 시동 돌입 전류 및 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하는 것이 가능하다. 또, 전류가 정격 전류의 소정 범위 이내가 되면 스위치부가 부하측 단자로부터 개리하여, 과전류 트리핑 장치에만 전류가 흐르도록 되기 때문에, 과전류 트리핑 장치에 의한 통상의 과부하 검출이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 회로 차단기의 폐로(閉路) 상태를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 회로 차단기의 개로(開路) 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 회로 차단기의 트리핑 장치 및 바이패스 회로를 나타내는 부분 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 회로 차단기의 스위치부를 나타내는 부분 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 회로 차단기의 개로 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 회로 차단기의 트리핑 장치 및 바이패스 회로를 나타내는 부분 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 회로 차단기의 트리핑 장치 및 바이패스 회로를 나타내는 부분 측면도이다.
도 8은 종래의 회로 차단기의 트리핑 장치를 나타내는 사시도이다.
도 9는 종래의 회로 차단기의 트리핑 장치를 나타내는 측면도이다.

참고예 1.

본 발명의 참고예로서, 특허 문헌 1과 동일 구성인 도 8 및 도 9에 나타내는종래의 열동-전자형의 회로 차단기의 트리핑 장치를 설명한다. 도 8 및 도 9는, 종래의 열동-전자형 회로 차단기의 트리핑 장치의 요부를 나타내는 사시도 및 측면도이다.

고정 철심(51)은, 철판 등의 자성 재료로 평판 모양으로 형성되어 있다. 마그네트 서포트(magnet support, 52)는, 스테인리스 강판 등의 비자성 재료를 コ자 모양으로 절곡하여 형성되며, コ자 모양으로 절곡한 한 쌍의 측변에는, 하단부에 한 쌍의 스토퍼(52a), 상단부에 한 쌍의 스프링 걸이편(片, 52b), 중앙부에 한 쌍의 U자 홈(52c)을 가지고 있다.

히터(53)는 L자 모양이며, 그 하단부에는 션트(shunt) 단자와 체결하는 암나사(53a)가 접속되고, 상단부에는 부하측 단자(6)에 접속된 접속 도체(54)가 접속되어 있다. 평판 모양의 바이메탈(55)은, 고정 철심(51)과의 사이에 히터(53) 및 마그네트 서포트(52)를 끼워 지지하여 리벳(56)에 의해 일체로 고착되어 있다. 바이메탈(55)의 자유단에는, 조정 나사(57)가 멈춤 너트(58)에 의해 장착되며, 서멀(thermal) 동작 특성을 조정한다.

가동 철심(59)은, 철판 등의 자성 재료로 コ자 모양으로 절곡하여 형성되어 있다. 가동 철심(59)은, 고정 철심(51)에 대향하는 한 쌍의 가동편(59a)과, 한 쌍의 측변에 마련된 베어링부(59b)와, コ자 모양으로 절곡된 일측변이 상방향으로 연장하며, 그 선단에 마련된 조작편(59c)과, コ자 모양의 저면에 마련된 돌기(59d)를 가지고 있다. 조작편(59c)은, 개폐 기구부의 트립 바(trip bar)를 가압하고, 돌기(59d)는, 마그네트 서포트(52)의 스토퍼(52a)에 의해 꽉 눌린다.

더블 토션(double torsion)형의 복귀 스프링(60)은, 가동 철심(59)의 중앙부에 샤프트(61)에 의해 회동 가능하게 축 지지됨과 아울러, 더블 토션의 다리(60a)는, 마그네트 서포트(52)의 스프링 걸이편(52b)에 걸린다. 게다가, 이 샤프트(61)는, 마그네트 서포트(52)의 한 쌍의 U자 홈(52c)에 삽입되어 있다.

이와 같이 구성된 트리핑 장치에서는, 도체(54)와 션트 단자에 접속된 히터(53)에 전류가 흐르면, 고정 철심(51)과 가동 철심(59)을 통과하는 자속이 발생한다. 전자(電磁)에 의한 트리핑시에는, 이 자속에 의해서 생기는 흡인력에 의해 가동 철심(59)이 복귀 스프링(60)의 스프링력에 반하여 고정 철심(51)에 흡인되고, 개폐 기구부의 트립 바가 회동되어 자동 차단이 행해진다. 열동에 의한 트리핑시에는, 바이메탈(55)의 만곡 동작에 의해 개폐 기구부의 트립 바가 회동되어 자동 차단이 행해진다.

또, 상기의 트리핑 장치에서는, 모터 시동시의 큰 시동 돌입 전류가 흐른 경우에도, 가동 철심(59)이 회로 차단기의 투입과 동시에 순간적으로 동작하거나, 수(數)사이클로 계속되는 모터의 시동 전류에 의해 바이메탈(55)이 급속히 가열되거나 하여, 정상 전류에 이르기 전에 차단기를 불필요하게 동작시켜 버리는 일이 있다.

이하에 설명하는 본 발명의 실시 형태 1 ~ 실시 형태 3에서는, 이러한 시동 돌입 전류 및 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하는 것을 목적으로 하여, 트리핑 장치와 병렬로 접속되며, 부하측 단자와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 스위치부를 가지는 바이패스 회로를 마련한 것이다.

실시 형태 1.

이하에, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 회로 차단기에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다. 도 1 및 도 2는, 본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기를 나타내는 측면도이며, 도 1은 폐로 상태, 도 2는 개로 상태를 각각 나타내고 있다. 또, 도 3은, 본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기의 트리핑 장치 및 바이패스 회로를 나타내는 부분 측면도이다. 또, 각 도면에서, 동일 또는 상당 부분에는, 동일 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 과전류 트리핑 장치(2)(이하, '트리핑 장치(2)'라고 함), 합성 수지 재료로 이루어지는 베이스(3) 및 커버(4), 전원측 단자(5), 부하측 단자(6), 고정 접촉자(7), 가동 접촉자(8), 및 개폐 기구부(11) 등을 포함하여 구성된다.

고정 접촉자(7)는, 전원측 단자(5)에 접속되어 있다. 가동 접촉자(8)는, 고정 접촉자(7)에 대향하여 배치되며, 고정 접촉자(7)와 접촉 및 개리 가능하게 마련되어 있다. 가동자 홀더(9)는, 가동 접촉자(8)와 트리핑 장치(2)를 접속한다.

가동 접촉자(8)와 부하측 단자(6)의 사이에 배치된 트리핑 장치(2)는, 정격(定格) 전류에 기초하여 설정된 소정값 이상의 과전류가 흘렀을 때에 자동 차단을 행하는 것이며, 장착 나사(10)에 의해 가동자 홀더(9)에 접속되어 있다. 개폐 기구부(11)는, 트리핑 장치(2)의 동작에 의해 밀려 회로 차단기(1)를 트립시키는 트립 바(11a)를 가지고 있다.

본 실시 형태 1에서의 트리핑 장치(2)의 구성에 대해서, 도 1 ~ 도 3을 이용하여 설명한다. 트리핑 장치(2)는, 고정 철심(21), 히터(22), 바이메탈(23), 가요 동연선(銅撚線)(24), 조정 나사(25), 멈춤 너트(26), 가동 철심(27), 및 복귀 스프링(28)을 구비하고 있다.

고정 철심(21)은, 스프링 걸이편부(21a), 교락부(橋絡部, 21b), 한 쌍의 측벽부(21c), 및 한 쌍의 자극(磁極, 21d)이 일체로 형성되어 있다. 가동 철심(27)은, 철판 등의 한 매의 자성재에 의해, 가동편으로 불리는 피흡인부(27a), 한 쌍의 베어링부(27b), 및 조작편부(27c)가 일체로 형성되어 있다. 가동 철심(27)의 피흡인부(27a)는, 고정 철심(21)의 자극(21d)에 대향하고 있다.

가동 철심(27)은, 도 1에서, 베이스(3)의 베어링부(도시 생략)를 회전 중심으로 하고, 복귀 스프링(28)에 의해 반시계 방향으로 가압되어 있으며, 이것이 베이스(3)의 스토퍼부(도시 생략)에 의해 멈추어져 있다.

또, 히터(22)는, 그 일방의 단부가 가동자 홀더(9)와 접속되며, 타방의 단부가 바이메탈(23)과 고착되어 있다. 바이메탈(23)은, 열팽창률이 다른 2매의 금속판을 접합시킨 금속 접합판으로, 온도의 변화에 따라 만곡하는 열응동 소자이며, 가동 접촉자(8)와 부하측 단자(6)의 사이에 배치되어 통전된다.

바이메탈(23)과 부하측 단자(6)는, 가요 동연선(24)을 매개로 하여 접속되어 있다. 또, 바이메탈(23)의 하단부는, 히터(22)의 히터부(22a)와 면접촉하고 있다. 이것에 의해, 바이메탈(23)은 가동자 홀더(9) 및 가동 접촉자(8)와 전기적으로 접속됨과 아울러, 히터부(22a)에 의해 가열된다.

즉, 바이메탈(23)은, 통전에 의한 자기 발열과, 히터부(22a)에 의한 가열의 양쪽 모두에 의해 승온한다. 바이메탈(23)의 자유단에는, 멈춤 너트(26)에 의해서 조정 나사(25)가 장착되어 있다. 이 조정 나사(25)에 의해, 바이메탈(23)의 서멀(thermal) 동작 특성이 조정된다.

본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기(1)는, 이 트리핑 장치(2)와 병렬로 접속되며, 부하측 단자(6)와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 스위치부를 가지는 바이패스 회로를 구비하고 있다. 본 실시 형태 1에서는, 스위치부로서 제2 바이메탈(29)을 구비하며, 제2 바이메탈(29)의 일방의 단부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 바이메탈(23)의 히터(22)와의 접속부에 접속되어 있다. 또, 도 3은, 회로 차단기(1)의 폐로 상태에서 제2 바이메탈(29)이 부하측 단자(6)로부터 개리하고 있는 상태를 나타내고 있다.

본 실시 형태 1에서의 바이패스 회로는, 부하측 단자(6), 제2 바이메탈(29), 바이메탈(23), 및 히터(22)를 포함하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 다른 도전성 부재를 포함하고 있어도 괜찮다. 다만, 바이패스 회로는, 제2 바이메탈(29)의 일방의 단부가, 가동 접촉자(8)와 전기적으로 접속된 도전성 부재에 고정된다.

제2 바이메탈(29)은, 회로 차단기(1)의 투입시 또는 부하인 모터의 전원 투입시에는, 부하측 단자(6)의 접촉부(6a)와 접촉하여 트리핑 장치(2)와 병렬로 전류를 흐르게 하고, 소정의 온도에 도달하면 부하측 단자(6)로부터 개리하여, 트리핑 장치(2)에만 전류를 흐르게 하도록 동작한다.

과부하 전류가, 전원측 단자(5)로부터 고정 접촉자(7), 가동 접촉자(8), 가동자 홀더(9), 히터(22), 바이메탈(23), 가요 동연선(24), 부하측 단자(6)의 경로로 흐르면, 트리핑 장치(2)의 바이메탈(23)은, 히터부(22a)에 의한 가열과 자기 발열에 의해 승온하여 만곡한다. 이 만곡에 의해, 바이메탈(23)에 장착된 조정 나사(25)가 트립 바(11a)를 밀어, 개폐 기구부(11)가 동작하여 회로 차단기(1)를 트립시킨다.

또, 바이메탈(23)에 단락 전류 등의 대전류가 흐르면, 이 대전류에 의해 발생하는 큰 자속에 의해 고정 철심(21)이 강하게 자화되어, 자극(21d)에 가동 철심(27)의 피흡인부(27a)가 순간적으로 흡인된다. 이 흡인에 의해, 가동 철심(27)은, 복귀 스프링(28)의 스프링력에 반하여 회동하고, 조작편부(27c)가 트립 바(11a)를 밀어 회로 차단기(1)를 트립시킨다.

한편, 모터 시동시에 일시적으로 흐르는 시동 돌입 전류나 시동 전류에 대해서 상기와 같은 트리핑 장치(2)에 의한 자동 차단이 행해지면, 모터를 올바르게 시동할 수 없다. 이 때문에, 본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기(1)는, 제2 바이메탈(29)을 스위치부로 하는 바이패스 회로를 구비하는 것에 의해, 회로 차단기(1)의 투입시 또는 모터의 전원 투입시에 트리핑 장치(2)에 흐르는 전류를 감소시켜, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하고 있다.

또, 모터의 전원 투입 후, 정격 전류의 80% ~ 100%가 되었을 때의 제2 바이메탈(29)의 온도를 구하고, 이 온도에 도달하면 제2 바이메탈(29)은 부하측 단자(6)로부터 개리하도록 설정하고 있다. 이 때문에, 시동 전류가 일어날 가능성이 없게 될 때에는 트리핑 장치(2)에만 전류가 흐르도록 되어, 통상의 과부하 검출이 가능해진다.

다만, 시동 돌입 전류를 넘는 큰 단락 사고 전류가 흐른 경우는, 제2 바이메탈(29)이 부하측 단자(6)와 접촉하여 병렬 회로가 형성되어 있어도, 트리핑 장치(2)가 순간적으로 움직여, 회로 차단기(1)를 트립시키는 구성으로 하고 있다.

또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 부하측 단자(6)의 제2 바이메탈(29)과의 접촉부(6a)를 대신하여, 판 스프링(30)을 부하측 단자(6)의 제2 바이메탈(29)과의 접촉부로서 마련하는 것에 의해, 판 스프링(30)의 휨 값에 의해 제2 바이메탈(29)이 개리하는 거리를 보다 높은 정밀도로 조정할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 정격 전류의 95% ~ 100%의 범위에서 제2 바이메탈(29)이 부하측 단자(6)로부터 개리하도록 설정하는 것도 가능해진다.

또, 부하측 단자(6)의 제2 바이메탈(29)과의 접촉부(6a)에, 마이크로 스위치(도시 생략)를 마련해도 괜찮다. 마이크로 스위치는, 외부에 액추에이터를 구비하며, 절연성의 케이스 내에 접점부와 스냅(snap) 동작 기구부를 가지고 있다.

제2 바이메탈(29)을 마이크로 스위치의 액추에이터부에 접촉시키는 것에 의해, 부하측 단자(6)와 제2 바이메탈(29)이 접촉, 개리할 때에 발생하는 아크(arc)를 마이크로 스위치의 케이스 내에서 발생시킬 수 있다. 이것에 의해, 부하측 단자(6)와 제2 바이메탈(29)과의 접촉 신뢰성이 유지되며, 접촉부의 장기 수명화가 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시 형태 1에 관한 회로 차단기(1)에 의하면, 부하측 단자(6)와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 제2 바이메탈(29)을 가지는 바이패스 회로를 구비하며, 회로 차단기(1)의 투입시 또는 모터의 전원 투입시에는 제2 바이메탈(29)이 부하측 단자(6)의 접촉부(6a)와 접촉하여 트리핑 장치(2)와 병렬로 전류를 흐르게 하도록 했으므로, 트리핑 장치(2)에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있어, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지할 수 있다.

또, 제2 바이메탈(29)은, 소정의 온도에 도달하면 부하측 단자(6)로부터 개리하여, 트리핑 장치(2)에만 전류가 흐르도록 되기 때문에, 통상의 과부하 검출이 가능해지고, 모터의 시동 및 정지를 정상적으로 행하는 것이 가능하다.

실시 형태 2.

도 5는, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 회로 차단기의 개로 상태를 나타내는 측면도이다. 본 실시 형태 2에서는, 상기 실시 형태 1과는 다른 구성의 트리핑 장치(2A)를 구비한 회로 차단기(1A)에 있어서, 트리핑 장치(2A)와 병렬로 접속된 바이패스 회로를 구비하며, 그 스위치부로서 제3 바이메탈(37)을 이용한 것이다. 또, 도 5 중, 도 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.

회로 차단기(1A)의 트리핑 장치(2A)에 대해 설명한다. L자형의 요크(31)의 고정부에는, 아마추어(armature, 32)가 가동적으로 지지되어 있다. 이 아마추어(32)는, 복귀 스프링(33)에 의해 소정 위치에 유지되어 있다. 코일(34)의 일방의 단부는 가요 접속선(36)을 매개로 하여 가동 접촉자(8)에 접속되며, 타방의 단부는 부하측 단자(6)에 접속되어 있다. 이 코일(34) 내에는 오일 대시 포트(oil dash pot, 35)가 삽입 통과되며, 오일 대시 포트(35)의 일방의 단부는 아마추어(32)에 대향 배치되어 있다.

또, 회로 차단기(1A)는, 부하측 단자(6)와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 스위치부를 가지는 바이패스 회로를 구비하고 있다. 본 실시 형태 2에서는, 스위치부로서 제3 바이메탈(37)을 이용하며, 트리핑 장치(2A)와 병렬인 바이패스 회로를 형성하고 있다. 제3 바이메탈(37)의 일방의 단부는, 코일(34)의 가동 접촉자(8) 측의 단부와 접속된다. 즉, 바이패스 회로는, 부하측 단자(6), 제3 바이메탈(37), 및 코일(34)의 일단을 포함하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 다른 도전성 부재를 포함하고 있어도 괜찮다.

제3 바이메탈(37)은, 회로 차단기(1A)의 투입시 또는 모터의 전원 투입시에는 부하측 단자(6)와 접촉하여, 트리핑 장치(2A)와 병렬하게 전류를 흐르게 하고, 소정의 온도에 도달하면 부하측 단자(6)로부터 개리하여, 트리핑 장치(2A)에만 전류를 흐르게 하도록 동작한다.

과부하 전류가, 전원측 단자(5)로부터 고정 접촉자(7), 가동 접촉자(8), 가요 접속선(36), 코일(34), 부하측 단자(6)의 경로로 흐르면, 오일 대시 포트(35) 내의 철심이 가동함으로써 자속 밀도가 높아지고, 아마추어(32)가 오일 대시 포트(35)에 흡인된다. 이 동작에 의해, 아마추어(32)가 트립 바(11a)를 밀어, 개폐 기구부(11)가 동작하여 회로 차단기(1A)를 트립시킨다.

또, 코일(34)에 단락 전류 등의 대전류가 흐르면, 누설 자속에 의해 순간적으로 아마추어(32)가 오일 대시 포트(35)에 흡인된다. 이 동작에 의해, 아마추어(32)가 트립 바(11a)를 밀어, 회로 차단기(1A)를 트립시킨다.

한편, 모터 시동시에 일시적으로 흐르는 시동 돌입 전류나 시동 전류에 대해서 상기와 같은 트리핑 장치(2A)에 의한 자동 차단이 행해지면, 모터를 올바르게 시동할 수 없다. 이 때문에, 본 실시 형태 2에 관한 회로 차단기(1A)는, 제3 바이메탈(37)을 스위치부로 하는 바이패스 회로를 구비하는 것에 의해, 회로 차단기(1A)의 투입시 또는 모터의 전원 투입시에 트리핑 장치(2A)에 흐르는 전류를 감소시켜, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하고 있다.

또, 모터의 전원 투입 후, 정격 전류의 80% ~ 100%가 되었을 때의 제3 바이메탈(37)의 온도를 구하고, 이 온도에 도달하면 제3 바이메탈(37)이 부하측 단자(6)로부터 개리하도록 설정하고 있다. 이 때문에, 시동 전류가 일어날 가능성이 없게 될 때에는 트리핑 장치(2A)에만 전류가 흐르게 되어, 통상의 과부하 검출이 가능해진다.

다만, 시동 돌입 전류를 넘는 큰 단락 사고 전류가 흐른 경우는, 제3 바이메탈(37)이 부하측 단자(6)와 접촉하여 병렬 회로가 형성되어 있어도, 트리핑 장치(2A)가 순간적으로 움직여, 회로 차단기(1A)를 트립시키는 구성으로 하고 있다.

본 실시 형태 2에서도, 상기 실시 형태 1에서 접촉부(6a)를 대신하여 판 스프링(30)을 접촉부로서 마련한 것과 마찬가지로, 부하측 단자(6)의 제3 바이메탈(37)과의 접촉부에, 판 스프링을 마련하도록 해도 괜찮다. 이것에 의해, 예를 들면 정격 전류의 95% ~ 100%의 범위에서 제3 바이메탈(37)이 부하측 단자(6)로부터 개리하도록 설정하는 것이 가능해진다.

게다가, 상기 실시 형태 1에서 부하측 단자(6)의 제2 바이메탈(29)과의 접촉부(6a)에, 마이크로 스위치를 마련한 것과 마찬가지로, 부하측 단자(6)의 제3 바이메탈(37)과의 접촉부에, 마이크로 스위치(도시 생략)를 마련해도 괜찮다. 이것에 의해, 부하측 단자(6)와 제3 바이메탈(37)과의 접촉 신뢰성이 유지되며, 접촉부의 장기 수명화가 가능해진다.

본 실시 형태 2에 관한 회로 차단기(1A)에서도, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지할 수 있고, 모터의 시동 및 정지를 정상적으로 행하는 것이 가능하다.

실시 형태 3.

도 6은, 본 실시 형태 3에 관한 회로 차단기의 트리핑 장치를 나타내는 부분 측면도, 도 7은 본 실시 형태 3에 관한 회로 차단기에서, 시동 돌입 전류 통전시의 트리핑 장치의 상태를 나타내는 부분 측면도이다. 또, 본 실시 형태 3에 관한 회로 차단기(1B)의 전체 구성은, 상기 실시 형태 1과 동일하므로, 도 1을 유용(流用)하여 설명한다.

회로 차단기(1B)의 트리핑 장치(2B)의 구성은, 히터(22) 및 바이메탈(23)과 전기적으로 결합된 통전 브라켓(38)을 구비하고 있는 것 이외는, 상기 실시 형태 1과 동일하다. 또, 과부하 전류가 흘렀을 때의 트리핑 장치(2B)에 의한 차단 동작은, 상기 실시 형태 1과 동일하므로 설명을 생략한다.

회로 차단기(1B)는, 바이패스 회로의 스위치부로서, 부하측 단자(6)에 마련된 제2 고정 철심(41)과, 제2 고정 철심(41)과 대향하여 배치된 제2 가동 철심(39)을 구비하고 있다. 제2 가동 철심(39)의 일방의 단부는, 가동 접촉자(8)와 전기적으로 접속된 도전성 부재인 통전 브라켓(38)에 회동 가능하게 장착된다.

도 6에서는, 제2 가동 철심(39)은, 통전 브라켓(38)의 축 구멍(38a)을 회전 중심으로 하고, 복귀 스프링(40)에 의해 시계 방향으로 가압되며, 그 일방의 단부를 고정 철심(21)의 스토퍼부(21e)에 의해 멈추어져 있다. 즉, 본 실시 형태 3에서의 바이패스 회로는, 부하측 단자(6), 제2 고정 철심(41), 제2 가동 철심(39) 및 통전 브라켓(38)을 포함하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 구성된 회로 차단기(1B)에서는, 부하측 단자(6)에 시동 돌입 전류나 시동 전류가 흐르면, 제2 고정 철심(41)이 자화되며, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 가동 철심(39)이 흡인되어 제2 고정 철심(41)에 접촉하여, 트리핑 장치(2B)와 병렬인 바이패스 회로가 형성된다. 이 바이패스 회로는, 트리핑 장치(2B)의 가동 철심(27)이 고정 철심(21)에 흡인되는 동작 보다도 전에 형성된다. 이것에 의해, 트리핑 장치(2B)에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있어, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 회로 차단기(1B)의 불필요한 동작을 방지하는 것이 가능하다.

다만, 시동 돌입 전류를 넘는 큰 단락 사고 전류가 흐른 경우는, 제2 가동 철심(39)이 제2 고정 철심(41)과 접촉하여 병렬 회로가 형성되어 있어도, 트리핑 장치(2B)가 순간적으로 움직여, 회로 차단기(1B)를 트립시키는 구성으로 하고 있다.

또, 본 실시 형태 3에서의 통전 브라켓(38), 제2 가동 철심(39), 및 제2 고정 철심(41)을 포함하는 바이패스 회로의 구성은, 열의 영향을 받지 않기 때문에, 어느 정도 회로 차단기(1B)가 따뜻해진 상태로부터의 모터의 시동(핫 스타트(hot start))에서도, 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태 3에서도, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 부하측 단자(6)에 마련된 제2 고정 철심(41)에 마이크로 스위치(도시 생략)를 마련해도 괜찮다. 이것에 의해, 제2 고정 철심(41)과 제2 가동 철심(39)과의 접촉 신뢰성이 유지되며, 접촉부의 장기 수명화가 가능해진다.

본 실시 형태 3에 관한 회로 차단기(1B)에서도, 상기 실시 형태 1과 마찬가지의 효과가 얻어지며, 게다가, 모터의 핫 스타트시에서의 시동 돌입 전류나 시동 전류에 의한 불필요한 동작을 방지하는 것이 가능하다. 또, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에서, 각 실시 형태를 자유롭게 조합시키거나, 각 실시 형태를 적절하게, 변형, 생략하거나 하는 것이 가능하다.

본 발명은, 배선용 차단기 등에 조립되는 열동-전자형 또는 완전 전자형 회로 차단기로서 이용할 수 있다.

1, 1A, 1B : 회로 차단기 2, 2A, 2B : 트리핑 장치
3 : 베이스 4 : 커버
5 : 전원측 단자 6 : 부하측 단자
6a : 접촉부 7 : 고정 접촉자
8 : 가동 접촉자 9 : 가동자 홀더
10 : 장착 나사 11 : 개폐 기구부
11a : 트립 바 21 : 고정 철심
21a : 스프링 걸이편부 21b : 교락부
21c : 측벽부 21d : 자극
21e : 스토퍼부 22 : 히터
22a : 히터부 23 : 바이메탈
24 : 가요 동연선(銅撚線) 25 : 조정 나사
26 : 멈춤 너트 27 : 가동 철심
27a : 피흡인부 27b : 베어링부
27c : 조작편부 28 : 복귀 스프링
29 : 제2 바이메탈 30 : 판 스프링
31 : 요크 32 : 아마추어
33 : 복귀 스프링 34 : 코일
35 : 오일 대시 포트 36 : 가요 접속선
37 : 제3 바이메탈 38 : 통전 브라켓
38a : 축 구멍 39 : 제2 가동 철심
40 : 복귀 스프링 41 : 제2 고정 철심

Claims

전원측 단자에 접속된 고정 접촉자와, 이 고정 접촉자와 접촉 및 개리(開離) 가능하게 마련된 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자와 부하측 단자의 사이에 배치되며 정격(定格) 전류에 기초하여 설정된 소정값 이상의 과전류가 흘렀을 때에 자동 차단을 행하는 과전류 트리핑(tripping) 장치와, 상기 과전류 트리핑 장치와 병렬로 접속되며, 상기 부하측 단자와 접촉 및 개리 가능하게 마련된 스위치부를 가지는 바이패스(bypass) 회로를 구비한 회로 차단기로서,
상기 바이패스 회로의 상기 스위치부는, 부하의 전원 투입시에는 상기 부하측 단자와 접촉하여 상기 과전류 트리핑 장치와 병렬로 전류를 흐르게 하고, 전류가 정격 전류의 소정 범위 이내가 되면 상기 부하측 단자로부터 개리하여 상기 과전류 트리핑 장치에만 전류를 흐르게 하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류 트리핑 장치는, 고정 철심과, 이 고정 철심의 자극(磁極)에 대향하는 가동 철심과, 상기 가동 접촉자와 상기 부하측 단자의 사이에 배치되어 통전(通電)되는 바이메탈을 가지며, 상기 가동 철심이 상기 고정 철심에 흡인되는 동작 또는 상기 바이메탈의 만곡(灣曲) 동작에 의해 자동 차단을 행하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 2에 있어서,
상기 바이패스 회로는, 상기 스위치부로서 제2 바이메탈을 구비하며, 상기 제2 바이메탈의 일방의 단부는, 상기 가동 접촉자와 전기적으로 접속된 도전성 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 바이메탈은, 상기 부하의 전원 투입 후, 소정의 온도에 도달하면 상기 부하측 단자로부터 개리하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 2에 있어서,
상기 바이패스 회로는, 상기 스위치부로서, 상기 부하측 단자에 마련된 제2 고정 철심과, 상기 제2 고정 철심과 대향하여 배치된 제2 가동 철심을 구비하며, 상기 제2 가동 철심의 일방의 단부는, 상기 가동 접촉자와 전기적으로 접속된 도전성 부재에 회동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류 트리핑 장치는, 고정부를 가지는 L자형의 요크(yoke)와, 이 요크의 상기 고정부에 가동적(可動的)으로 지지된 아마추어(armature)와, 상기 아마추어를 소정 위치에 유지하는 복귀 스프링과, 일방의 단부가 상기 가동 접촉자에 접속되고 타방의 단부가 상기 부하측 단자에 접속된 코일과, 상기 코일 내에 삽입 통과됨과 아울러 일방의 단부가 상기 아마추어에 대향 배치된 오일 대시 포트(dash pot)를 가지며, 상기 아마추어가 상기 오일 대시 포트에 흡인되는 동작에 의해 자동 차단을 행하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 6에 있어서,
상기 바이패스 회로는, 상기 스위치부로서 제3 바이메탈을 구비하며, 상기 제3 바이메탈의 일방의 단부는, 상기 코일의 상기 가동 접촉자 측의 상기 단부와 접속되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 7에 있어서,
상기 제3 바이메탈은, 상기 부하의 전원 투입 후, 소정의 온도에 도달하면 상기 부하측 단자로부터 개리하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 3 또는 청구항 7에 있어서,
상기 부하측 단자는, 상기 스위치부와의 접촉부에 판 스프링이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 부하측 단자는, 상기 스위치부와의 접촉부에 마이크로 스위치가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 바이패스 회로는, 상기 부하의 전원 투입 후, 정격 전류의 80% ~ 100%의 전류가 되면, 상기 스위치부가 상기 부하측 단자로부터 개리하는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.