KR101653697B1 - 인터로킹 작용을 갖는 고정식 접점들에 의해 최적화된 하우징 안정성을 포함하는 회로 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬라이딩 접점(10)을 포함하는 전력 회로 차단기에 관한 것으로, 스프링(11) 상에 장착된 가동식 스위칭 접점(12)이 위치되고, 상기 접점이 고정식 스위칭 접점(1)에 대향 배열된다. 본 발명은 상기 고정식 접점(1)이 뿔모양식 윤곽부(horned contour)(2, 3)를 가지며, 상기 뿔모양식 윤곽부가 회로 차단기의 스위칭 챔버 벽들의 정합 윤곽부(15)들과 맞물리는 것을 특징으로 한다.

Description

인터로킹 작용을 갖는 고정식 접점들에 의해 최적화된 하우징 안정성을 포함하는 회로 차단기 {CIRCUIT-BREAKER COMPRISING OPTIMISED HOUSING STABILISATION BY MEANS OF FIXED CONTACTS WITH AN INTERLOCKING ACTION}
본 발명은 접점 슬라이드(contact slide)를 포함하는 전력 회로 차단기에 관한 것이며, 접점 슬라이드에서, 이동식 스위칭 피스(movable switching piece)가 스프링(spring) 상에 장착된 채 배열되며, 이 이동식 스위칭 피스는 고정식 스위칭 피스(fixed switching piece)에 대향 배열된다.
전력 회로 차단기들, 특히 저전압 전력 회로 차단기들은, 단락(short circuit)시에 자동식 전자기 회로 차단기들이다. 이들 차단기들이 기능하는 방식은 원칙적으로 라인(line) 회로 차단기들이 기능하는 방식에 대응한다. 이들 차단기들에는 통상적으로 열적 및 자기적 릴리즈(release)가 장비되며, 이에 따라 라인 회로 차단기들과 동일한 구조 요소들을 갖는다. 그러나, 이들 차단기들은 보다 높은 정격 전류(higher rated current)들을 위해 설계되며, 게다가 릴리즈들은 라인 회로 차단기들의 경우와 상이한 전력 회로 차단기들에 의해서 때로는 별개로 조절가능하다. 저전압 섹터(sector)에서, 또한 차단기들이 모터(motor) 회로 차단기들로서 사용된다.
전력 회로 차단기의 목적은, 하류 설비들, 특히 3상 모터(three-phase motor)들을, 과부하(overload) 또는 단락의 결과로서 손상되는 것을 방지하는 것으로 이루어진다. 이 경우에, 전력 회로 차단기는 라인 보호 장치들과 함께 이러한 전류들을 연결 해제해야한다. 가스(gas)가 2 개의 극(pole)들 사이에 배치되면, 이 가스는 극들 사이에서 대응하게 높은 전압차의 경우에 섬락(flashover)에 의해 이온화되며(ionized), 자기 유지 가스 방전(self-maintaining gas discharge)(또한 아크(arc)라고도 함)이 형성된다. 이러한 플라즈마(plasma)는 전류 전도를 계속할 뿐만 아니라 구성요소 부품의 수명을 감소시키며, 고전류들인 경우에, 심지어 스위치(switch)를 파손시킬 수 있다. 디스커넥터(disconnector)들에 반해, 전력 회로 차단기들은, 스위칭 접점들의 개방시 발생된 아크가 켄칭되며(quenched), 이에 따라 전류 흐름이 빠르게 그리고 스위치에 대한 어떠한 손상도 없이 차단되도록 설계된다.
높은 스위칭 용량(capacity), 특히 80A 이하의 정격 전류들에서 100 kA 이하를 갖는 전력 회로 차단기들과 관련된 구체적인 문제는, 이러한 큰 단락들인 경우에, 챔버(chamber) 벽들 상의 부하, 즉 특히 높은 압력의 발생으로 인한 전력 회로 차단기의 하부 부분 상에서의 부하가 매우 높다는 것으로 이루어진다. 하우징(housing) 벽들은, 이러한 트리핑(tripping) 작동들의 경우에, 외측방으로 구부러지거나 전력 회로 차단기의 상부 부분에서 파단(rupture)을 유발할 수 있다. 최악의 경우의 시나리오(scenario)에서는, 상부 부분의 부분들이 파괴된다.
이와 관련하여, WO 01/33595 A1호는 전기 회로 차단기, 특히 모터 회로 차단기를 설명하며, 상기 차단기는 열경화성 플라스틱(thermosetting plastic)으로 구성된 하우징, 스위칭 접점 배열체, 하나 이상의 이종금속 소자 릴리즈(bimetallic-element release)를 갖는 트리핑 유닛(unit), 스위칭 메카니즘(switching mechanism) 상에 작동시키며 이종금속 소자 및 다양한 접점을 위한 절연 재료로 이루어진 부분들 마운트(mount)에 의해 구동될 수 있는 트리핑 링크(link) 및 이러한 부분들 마운트 상에 형성될 수 있는 트리핑 유닛의 연결 부분들을 포함한다. 이러한 전기 회로 차단기의 경우에, 하우징 또는 하우징 부분 내로 접착식으로 접합될 트리핑 유닛의 미리조립가능한(preassemblable) 접점 및 연결 부분들이 제공되며, 그 결과, 하우징 내에서 이러한 미리조립가능한 접점 및 연결 부분들의 체결이 어떠한 추가의 연결들도 없이 발생한다. 이를 위해, 접착제 재료가 충전되는 하우징 접착제 접합 포켓(pocket)들이 제공된다. 트리핑 유닛의 핀(pin)들은 이러한 접착제 접합 포켓들 내로 돌출하며, 접착제 접합 포켓들 내에서 접착식으로 접합될 수 있다. 영구 접착제 접합에 의해, 이종금속 소자 위치가 안정적으로 유지된다. 열적 및 기계적 응력들이 접착제의 사용에 의해 그리고 부착(adheshion) 프로세스(process)에 의해서 상당히 감소되는 한편, 열적 안정성 및 치수 안정성이 보장된다.
종래 기술이 갖는 문제점은, 접착제 본드(bond)들이 항상 시효(ageing) 프로세스를 받게 되며, 게다가, 조립 프로세스는, 2 개의 부분들이 항상 접착제 본드를 위해서 서로에 대해 정교한 피트(fit)로 안내될 필요가 있기 때문에 복잡하다는 점에 있다.
이에 따라, 본 발명의 목적은, 높은 스위칭 전력들의 경우에조차 안정적인 하우징 벽들을 가지며 프로세스에서 조립 중 단순한 취급을 제공하는 전력 회로 차단기를 제공하는 것으로 이루어진다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 전력 회로 차단기에 의해 성취된다. 별개로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있는 유리한 설계들 및 개선예들이 종속항들의 요지이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 접점 슬라이드를 포함하는 전력 회로 차단기에 의해 성취되며, 여기서, 이동식 스위칭 피스가 스프링 상에 장착된 채 배열되고, 상기 이동식 스위칭 피스가 고정식 스위칭 피스에 대향 배열된다. 본 발명은, 상기 고정식 스위칭 피스가 뿔모양식 윤곽부(horned contour)를 가지며, 상기 뿔모양식 윤곽부는 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버 벽들 상에서 정합 윤곽부들과 맞물리는 사실을 특징으로 한다.
고정식 스위칭 피스 상에서의 뿔모양식 윤곽부들은 가장 큰 압력 발생의 구역에서 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버들을 정교하게 클램핑(clamping)한다. 본 발명에 따른 해법은, 고정식 스위칭 피스들이 별개의 상(phase)들의 각각의 측벽들을 함께 유지하는 스위칭 챔버의 중앙 구역에서 클램프(clamp)를 형성하는 방식으로 성형될 고정식 스위칭 피스들을 제공하는 것이다. 각각의 경우에 3 개의 클램프들을 포함하는 직렬 회로가 이에 의해 형성된다. 전체적으로, 중간 벽들 및 외부 벽들은 서로에 대해 지지된다. 클램핑을 가능케 하기 위해서, 고정식 스위칭 피스들의 전방 구역에 제공된 비교적 큰 절취부(cutout)가 존재한다. 고정식 스위칭 피스들은, 가능한 한 스위칭 챔버들의 효과적인 밀봉이 여전히 보장되도록 또한 탭(tab)에 의해서, 형성된다.
단락시에, 이로써 중앙 구역에서 외측방으로 하부 부분의 벽이 구부러지는 정도가 제한된다. 이러한 제한은 제 1 근사(approximation)에 의해, 이전 구부러짐의 정도의 대략 20 내지 25%이다. 이에 따라, 하부 부분은 이전의 경우에서 있었던 정도보다 더 적은 정도로 이러한 양만큼 구부러진다. 이에 따라, 전력 회로 차단기의 상부 부분이 전력 회로 차단기에 대향하여 가압되는 하부 부분으로부터 빠질 우려가 또한 감소된다.
뿔모양식 윤곽부들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스는 바람직하게는 U자형상이며, 서로 평행하게 정렬된 2 개의 림(limb)들 및 2 개의 림들을 서로 연결하는 전이 구역을 갖는다. 전이 구역에서, 뿔모양식 윤곽부들은 서로 평행하게 정렬되며 절취부에 의해 서로 분리되는 2 개의 웨브(web)들의 형태가 바람직하다. 바람직하게는, 절취부 내에 탭이 형성되며, 고정식 스위칭 피스의 림의 연장부로서의 탭은 절취부 내에 도달하여 고정식 스위칭 피스의 림의 아래에서 접점들을 솔더링(soldering)하기 위한 레스팅(resting) 영역을 확대한다. 게다가, 탭은 전력 회로 차단기의 상부 부분과 하부 부분 사이에서 시일(seal)로서 작용한다.
뿔모양식 윤곽부들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스들은, 접점 슬라이드의 대향 측면들 상에 배열되며, 접점 슬라이드에서 이동식 스위칭 피스에 평행하게 위치설정되며, 그 결과, 이동식 스위칭 피스 상에서 그리고 고정식 스위칭 피스 상에서 각각의 접점들이 단락시 서로에게 영향을 줄 수 있다. 접점 슬라이드는 전력 회로 차단기의 하우징 내에서 접점 슬라이드 수용 장치(contact slide accommodating device)에 통합되며, 이 접점 슬라이드 수용 장치는, 뿔모양식 윤곽부들을 위한 하우징 벽들 또는 정합 윤곽부들이 뿔모양식 윤곽부들과 고정식 스위칭 피스의 탭 사이에 제공되어 하우징 벽들 또는 정합 윤곽부들이 뿔모양식 윤곽부들을 위한 수용 영역들을 형성하는 방식으로 형성된다. 바람직하게는, 2 개의 상호 대향식으로 고정식 스위칭 피스들을 갖는 접점 슬라이드를 각각 수용하는 서로 평행하게 정렬된 3 개의 챔버들이 전력 회로 차단기 내에 배열된다. 이에 따라, 각각의 경우에 3 개의 챔버들을 포함하는 직렬 회로가 형성된다.
뿔모양식 윤곽부들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스들은, 어떠한 추가의 부분들도 없이 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버들의 상당한 보강을 성취한다는 사실을 특징으로 한다. 하우징의 구부러짐(bending)은 상기 고정식 스위칭 피스들에 의해 감소된다. 스위칭 피스들은 양호하게 고정되며, 여기서, 조립 순서(assembly sequence)는 바뀔 필요가 없다. 고정식 스위칭 피스 상에서 돌출하는 탭은, 첫 번째로 접점들을 위한 레스팅 영역의 확대를 가능케 하며, 그리고 두 번째로 전력 회로 차단기의 상부 부분에 대한 양호한 밀봉을 가능케 한다. 상부를 향한 개방 횡단면은, 대략 160 ㎟ 에서 60 ㎟ 로 감소된다. 단락시에, 중앙 구역에서 전력 회로 차단기의 하부 부분의 벽의 구부러짐이 제한된다. 이러한 제한은 제 1 근사에 의해, 이전 구부러짐의 20 내지 25%이다. 이에 따라, 하부 부분은 이전의 경우에서 있었던 양보다 이러한 더 적은 양으로 구부러진다. 이에 따라, 전력 회로 차단기의 상부 부분이 전력 회로 차단기에 대향하여 가압되는 하부 부분에 의해 빠질 우려가 또한 감소된다.
본 발명의 추가의 이점들 및 실시예들이 예시적 실시예들 및 개략적인 도면들을 참조하여 하기에 설명될 것이다.
도 1은 뿔모양식(horned) 윤곽부들 및 탭(tab)들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스의 부분의 사시도를 도시한다.
도 2는 뿔모양식 윤곽부들 및 탭들을 갖는 2 개의 고정식 스위칭 피스들 및 이동식 스위칭 피스를 갖는 접점 슬라이드를 포함하는 배열체의 사시도를 도시한다.
도 3은 스위칭 하우징 내의 2 개의 고정식 스위칭 피스들 및 접점 슬라이드를 포함하는 배열체의 평면도를 도시한다.
도 4는 뿔모양식 윤곽부들을 위한 정합(mating) 윤곽부들을 갖는 스위칭 하우징 내에 통합된 뿔모양식 윤곽부들을 갖춘 고정식 스위칭 피스들의 사시도를 도시한다.
도 5는 강조된 클램핑의 직렬(series) 회로를 갖는 도 4에 도시된 배열체의 평면도를 도시한다.
도 1은 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스(1)를 예시하며, 상기 고정식 스위칭 피스는 바람직하게는 서로 평행하게 정렬된 2 개의 림(4, 5)들 및 2 개의 림(4, 5)들을 서로 연결하는 전이(transition) 구역(6)을 갖는 U자 형상이다. 전이 구역(6)에서, 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들은 바람직하게는 서로 평행하게 정렬되고 절취부(7)에 의해 서로 분리되는 2 개의 웨브들의 형태이다. 바람직하게는, 탭(8)이 절취부(7) 내에 형성되며, 고정식 스위칭 피스(1)의 림(4)의 연장부로서의 이 탭은, 절취부(7) 내에 도달하며, 각각의 고정식 스위칭 피스(1)의 림 아래에 접점(9)들을 솔더링하기 위해 레스팅 영역(resting area)을 확대시킨다. 게다가, 탭(8)은 전력 회로 차단기(power circuit breaker)의 상부 부분과 하부 부분 사이에서 시일로서 작용한다.
도 2는 접점 슬라이드(10) 및 이 접점 슬라이드(10) 상에 배열되며 서로 대향하는 2 개의 고정식 스위칭 피스(1)들을 포함하는 배열체를 도시한다. 접점(13)들을 갖는 이동식 스위칭 피스(12)가 장착되는 스프링(11)이 접점 슬라이드(10) 내에 배열된다. 고정식 스위칭 피스(1)들의 접점(9)들은 이동식 스위칭 피스(12)의 접점(13)들에 대향 배열된다. 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스(1)들은 접점 슬라이드(10)들의 대향 측면들 상에서 배열되며, 접점 슬라이드(10)에서 이동식 스위칭 피스(12)에 평행하게 위치설정되며, 그 결과, 이동식 스위칭 피스(12) 상에서 그리고 고정식 스위칭 피스(1) 상에서 각각의 접점(9, 13)들이 단락시 서로에게 영향을 줄 수 있다.
도 3은 스위칭 장치 하우징 내에서 접점 슬라이드(10) 및 고정식 스위칭 피스(1)들을 포함하는 배열체를 예시한다. 이 경우에, 접점 슬라이드(10)는 접점 슬라이드 수용 장치(14)에서 전력 회로 차단기의 하우징 내에 통합되며, 이 접점 슬라이드 수용 장치는 하우징 벽들 또는 정합 윤곽부들이 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들을 위한 수용 영역을 형성하는 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들을 위한 하우징 벽들 또는 정합 윤곽부(15)들이 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들과 고정식 스위칭 피스(1)의 탭(8) 사이에 배열되도록 설계된다. 정합 윤곽부(15)들은 바람직하게는 L자 형상이며, 여기서, 하나의 림이 전력 회로 차단기의 하우징 벽 밖으로 돌출하며, 다른 림이 바람직하게는 제 1 림에 대해 90°각도를 이루며, 이에 따라 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들을 위한 하우징 벽에 대해서 절취부를 형성한다.
도 4는 전력 회로 차단기의 스위칭 하우징 내에서 서로 평행하게 정렬된 고정식 스위칭 피스(1)들의 배열체를 예시한다. 바람직하게는, 3 개의 챔버들이 하나의 전력 회로 차단기 내에 배열되며, 이 챔버들 각각은 서로 대향하게 2 개의 고정식 스위칭 피스(1)들을 갖는 접점 슬라이드(10)를 수용한다. 도 5는 전력 회로 차단기의 스위칭 장치 하우징 내의 클램핑의 직렬 회로(16)를 다시 한번 예시한다. 클램핑은, 고정식 스위칭 피스(1)들의 뿔모양식 윤곽부(2, 3)들이 접점 슬라이드 수용 장치의 정합 윤곽부(15)들 내에서 절취부들과 맞물림한다는 사실에 기초한다.
뿔모양식 윤곽부들을 갖는 본 발명에 따른 고정식 스위칭 피스들은, 어떠한 추가의 부분들도 없이 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버들의 현저한(marked) 보강을 성취한다는 사실을 특징으로 한다. 하우징의 구부러짐(bending)은 상기 고정식 스위칭 피스들에 의해 감소된다. 스위칭 피스들은 양호하게 고정되며, 여기서, 조립 순서(assembly sequence)는 바뀔 필요가 없다. 돌출하는 탭은, 첫 번째로 접점들을 위한 레스팅 영역의 확대를 가능케 하며, 그리고 두 번째로 전력 회로 차단기의 상부 부분에 대한 양호한 밀봉을 가능케 한다. 상부를 향한 개방 횡단면은, 대략 160 ㎟ 에서 60 ㎟ 로 감소된다. 단락시에, 중앙 구역에서 전력 회로 차단기의 하부 부분의 벽의 구부러짐이 제한된다. 이러한 제한은 제 1 근사에 의해, 이전 구부러짐의 20 내지 25%이다. 이에 따라, 하부 부분은 이전의 경우에서 있었던 양보다 이러한 더 적은 양으로 구부러진다. 이에 따라, 전력 회로 차단기의 상부 부분이 전력 회로 차단기에 대향하여 가압되는 하부 부분에 의해 빠질 우려가 또한 감소된다.

Claims (6)

  1. 전력 회로 차단기(power circuit breaker)로서,
    하우징(housing);
    상기 하우징 내의 접점 슬라이드 수용 장치(contact slide accommodating device);
    접점 슬라이드(contact slide);
    서로 평행하게 정렬되며 절취부(cutout)에 의해 서로 공간적으로 이격되는 2 개의 웨브(web)들의 형태를 갖는 뿔모양식 윤곽부(horned contour)를 포함하는, 고정식 스위칭 피스(fixed switching piece); 및
    상기 고정식 스위칭 피스의 반대 편에 있는(opposite) 이동식 스위칭 피스에 위치되는(arranged) 스프링 상에 장착되는, 상기 이동식 스위칭 피스;를 포함하고,
    상기 고정식 스위칭 피스의 상기 뿔모양식 윤곽부는 상기 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버 벽들(switching chamber walls) 상의 정합 윤곽부들(mating contours)과 맞물리도록 구성되고,
    상기 접점 슬라이드 수용 장치가 상기 뿔모양식 윤곽부들과 상기 절취부 내의 탭 사이에서 연장하는 정합 윤곽부들을 갖는,
    전력 회로 차단기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정식 스위칭 피스는, 2 개의 림(limb)들 및 상기 고정식 스위칭 피스의 굽은 영역(bend) 내에 형성되는 전이 구역을 갖는, U자 형상이며,
    상기 전이 구역은 상기 뿔모양식 윤곽부를 형성하는,
    전력 회로 차단기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭은 상기 고정식 스위칭 피스의 림(limb)의 연장부이며,
    상기 탭은 상기 절취부 내로 연장하여서 상기 전력 회로 차단기의 접점들을 솔더링(soldering)하기 위한 레스팅 영역(resting area)을 확대하는,
    전력 회로 차단기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전류 흐름이 상기 고정식 스위칭 피스들의 뿔모양식 윤곽부들을 통해 형성되는,
    전력 회로 차단기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정식 스위칭 피스의 뿔모양식 윤곽부는, 상기 접점 슬라이드 수용 장치 및 상기 전력 회로 차단기의 스위칭 챔버 벽들 사이에 형성되는 정합 윤곽부 내에서 맞물리는,
    전력 회로 차단기.
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