KR101773281B1

KR101773281B1 - 회로 차단기

Info

Publication number: KR101773281B1
Application number: KR1020157035222A
Authority: KR
Inventors: 노부오 미요시
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2017-08-31
Also published as: WO2015004697A1; JP5435183B1; CN105378887B; JPWO2015004697A1; KR20160007628A; CN105378887A

Abstract

반한시(反限時) 특성에 영향을 주는 전자형 트리핑 장치를 소형화하여 회로 차단기의 소형화를 도모한다. 접점부를 개폐하는 개폐 기구부(30)와, 이 개폐 기구부(30)를 트리핑하는 전자형 트리핑 장치(40)를 구비한 회로 차단기에 있어서, 가동 철편(49)이 오일 대시 포트(dash pot)(43)에 흡착되어 있지 않을 때, 가동 철편 스프링(50)의 자유단(50b)은, 가동 철편(49)의 회동 축심과 가동편 스프링(50)의 고정단(50a)을 연결하는 선 A에 대해, 요크(42)측의 제1 위치에 있고, 가동 철편(49)이 오일 대시 포트(43)에 흡착되었을 때, 자유단(50b)이, 요크(42)측으로부터 선 A를 넘는 반(反)요크(42)측인 제2 위치에 오도록 전자형 트리핑 장치(40)를 구성했다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 오일 대시 포트(dash pot)를 사용한 전자형(電磁刑) 트리핑 장치를 구비한 회로 차단기에 관한 것이며, 특히, 전자형 트리핑 장치가 개폐 기구부를 트리핑하기 위한 구동력의 향상에 관한 것이다.

종래의 회로 차단기의 전자형 트리핑 장치를 구성하는 전자 장치는, 자성판으로 이루어지는 L자 모양의 요크(yoke)에서의 일방의 다리부에 오일 대시 포트(dash pot) 방식의 고정 철심이 고착됨과 아울러, 타방의 다리부에 고정 철심의 접극면(接極面)과 대향하여 가동 철편이 회동 가능하게 지지되며, 이 가동 철편은 요크측의 지주(支柱)가 가동 철편의 창(窓) 구멍 또는 노치 홈에 끼워 넣어져 유지되어 있다. 또, 가동 철편과 고정 철심의 접극면과의 갭을 확대하도록 가동 철편을 가압하는 스프링이 마련되어 있다. 게다가, 고정 철심의 오일 대시 포트 내에 마련된 철심의 일단을 L자형의 요크의 일방의 다리부에 결합하여 자기(磁氣) 회로를 구성하고, 이 자기 회로를 폐회로로 하는 흡인력을 이용하여 가동 철편을 회동시켜 개폐 기구부를 개방한다.

이 사양에서는 트리핑 기구부의 트리핑 하중을 유지하면서, 전자형 트리핑 장치를 소형화하여 구성하려고 하면, 트리핑 기구부를 트리핑하기 위한 충분한 흡인력이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그래서, 회로 차단기의 반한시(反限時, inversed definite time) 특성에 영향을 주는 전자 장치를 구성하는 코일의 권수는 바꾸지 않고, 흡인력을 올리는 것을 목적으로 하여, 요크의 타방의 다리부의 선단을 고정 철심측으로 직각으로 절곡한 절곡부를 마련하고, 이 절곡부에 의해 접극 면적을 늘리는 것에 의해 흡인력을 향상시킨 전자 트리핑 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2001－307614호 공보 도 5

상기와 같은 종래의 회로 차단기에서의 전자형 트리핑 장치에서는, 개폐 기구부의 트리핑 하중을 유지하면서, 전자형 트리핑 장치를 소형화하여 구성하려고 하면, 개폐 기구부를 트리핑하기 위한 충분한 구동력이 얻어지지 않는 경우가 있다.

본 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 전자형 트리핑 장치를 대형화하지 않고 개폐 기구부를 트리핑하기 위한 전자형 트리핑 장치에서의 구동력을 향상시킬 수 있는 회로 차단기를 얻는 것이다.

본 발명에 관한 회로 차단기는, 가동 접촉자와, 이 가동 접촉자에 접촉 및 개리(開離)하는 고정 접촉자와, 가동 접촉자를 개폐시키는 개폐 기구부와, 가동 접촉자에 접속되며, 개폐 기구부를 트리핑하는 전자형(電磁刑) 트리핑 장치를 구비하며, 전자형 트리핑 장치는, 자성판으로 이루어지는 요크(yoke)와, 이 요크의 일방의 다리부에 고착되는 고정 철심과, 이 고정 철심에 권회(卷回)되며, 양 접촉자와 직렬로 접속된 코일과, 요크의 타방의 다리부의 유지부에 회동 가능하게 유지되며, 고정 철심의 접극면(接極面)에 대향하는 흡착면을 가지는 가동 철편(鐵片)과, 고정단이 유지부로부터 떨어진 위치에 있는 요크의 고정단 유지부에 유지되며, 자유단이 가동 철편에 유지된 가동편 스프링을 구비한 회로 차단기에 있어서, 가동 철편이 고정 철심에 흡착되어 있지 않을 때, 가동 철편 스프링의 자유단은, 가동 철편의 회동 축심과 가동편 스프링의 고정단을 연결하는 선에 대해, 요크측의 제1 위치에 있고, 가동 철편이 고정 철심에 흡착되었을 때, 가동 철편 스프링의 자유단은, 제1 위치로부터 가동 철편의 회동 축심과 가동편 스프링의 고정단을 연결하는 선을 넘는 제2 위치에 있도록 한 것이다.

본 발명에 의하면, 고정 철심이 가동편을 흡인했을 때, 자력에 의한 흡인력에 가동편 스프링의 가압력이 가산되기 때문에, 개폐 기구부를 트리핑하기 위한 구동력을 확보할 수 있고, 전자형 트리핑 장치의 소형화에 의한 회로 차단기의 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에서의 전자형 트리핑 장치를 나타내는 확대 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치의 요크를 나타내는 확대도이며, (a)는 측면 확대도, (b)는 정면 확대도이다.
도 4는 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치의 가동편을 나타내는 확대도이며, (a)는 평면 확대도, (b)는 측면 확대도이다.
도 5는 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 자속을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 자속을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에서의 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기의 전체 구성을 나타내는 종단면도, 도 2는 전자형 트리핑 장치를 나타내는 확대 측면도, 도 3은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치의 요크를 나타내는 확대도이며, (a)는 측면 확대도, (b)는 정면 확대도, 도 4는 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치의 가동편을 나타내는 확대도이며, (a)는 평면 확대도, (b)는 측면 확대도, 도 5는 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도, 도 6은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 자속을 설명하기 위한 설명도, 도 7은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 자속을 설명하기 위한 설명도, 도 8은 도 2에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다.

도 1에서, 회로 차단기(101)는, 절연 재료로 형성된 베이스(11) 및 커버(12)로 이루어지는 케이스(10)를 이용하여 구성된다. 베이스(11) 상에는, 전기 회로에 접속된 회로 차단 유닛(예를 들면, 3상(相)인 경우, 3개)이 극(極)마다 서로 병렬로 배치되고, 중앙의 회로 차단 유닛의 상부에는, 주지의 지입(遲入, delayed-action) 기구를 가지는 개폐 기구부(30)가 배치된다.

커버(12)는, 베이스(11) 상의 각 상(相)의 회로 차단 유닛과 개폐 기구부(30)를 덮으며, 개폐 기구부(30)의 조작 핸들(31)은 커버(12)의 창 구멍(12a)으로부터 돌출한다.

또, 각 상의 회로 차단 유닛은, 서로 동일하게 구성되며, 크로스바(13)는, 각 상의 회로 차단 유닛에 공통하여, 각 상의 회로 차단 유닛에 직교하도록, 베이스(11) 상에 배치된다.

각 상의 각 회로 차단 유닛은, 베이스(11)에 마련된 제1 외부 단자인 전원측 단자(20)와, 전원측 단자(20)로부터 연장하여 마련되며, 고정 접점(22)을 가지는 고정 접촉자(21)와, 고정 접점(22)에 접촉 및 개리(開離)하는 가동 접점(23)과, 일단에 가동 접점(23)을 가지며, 크로스바(13)에 의해 상하 이동 가능하게 유지되는 가동 접촉자(24)와, 이 가동 접촉자(24)에 가요성 동연선(銅撚線)(25)을 매개로 하여 접속되며, 개폐 기구부(30)를 트리핑하는 전자형 트리핑 장치(40)와, 이 전자형 트리핑 장치(40)에 접속되며, 베이스(11)에 마련된 제2 외부 단자인 부하측 단자(26)를 가진다. 고정 접점(22) 및 가동 접점(23)에서, 전기 회로를 개폐하는 개폐 접점을 구성한다. 또, 고정 접점(22) 및 가동 접점(23)의 근방에는 소호판(消弧板)(27a)을 가지는 소호장치(27)가 마련되어 있다. 가동 접점(23)이 고정 접점(22)에 접촉하면, 양 단자(20, 26) 사이의 전기 회로가 온이 되고, 또, 가동 접점(23)이 고정 접점(22)으로부터 개리하면, 양 단자(20, 26) 사이의 전기 회로가 오프가 된다.

크로스바(13)는, 개폐 기구부(30)에 의해, 상하 이동되며, 크로스바(13)가 상하 이동했을 때에, 각 극의 회로 차단 유닛의 각 가동 접촉자(24)가 동시에 상하 이동한다. 이 가동 접촉자(24)의 상하 이동에 의해, 가동 접점(23)이 고정 접점(22)에 접촉 및 개리한다. 또, 개폐 기구부(30)는, 각 극의 전자형 트리핑 장치(40)에 의해 구동되는 주지의 트립 바(trip bar)(33)를 구비하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 전자형 트리핑 장치(40)는, 가동 접촉자(24) 및 부하측 단자(26)에 접속되며 통전 전류를 자속으로 변환하기 위해서 감겨져 있는 코일(41)과, 전자판으로 이루어지며 코일(41)의 자속을 통과하는 L자 모양의 요크(42)와, 이 요크(42)의 일방의 다리부에 고착되며 코일(41)의 자속을 이용하여 철심이 오일의 점성에 의해 파이프 뚜껑으로 흡착되는 시간을 제어함으로써 반한시(反限時) 특성을 결정하는 오일 대시 포트(dash pot)(43)로 구성되어 있다. 오일 대시 포트(43)는, 코일(41)이 권회(卷回)되는 파이프(44)와, 이 파이프(44)의 뚜껑의 역할을 하는 파이프 뚜껑(45)과, 파이프(44)의 안에 오일(46)과 함께 마련된 철심(47)과, 이 철심(47)과 파이프 뚜껑(45)의 사이에 마련되며, 철심(47)을 파이프 뚜껑(45)으로부터 멀리하는 방향으로 가압하는 철심 스프링(48)으로 이루어진다. 또, 청구 범위에서 서술하고 있는「고정 철심」은, 상술한 오일 대시 포트(43)인 것이다.

또, 전자형 트리핑 장치(40)는, 파이프 뚜껑(45)에 대향하고, 요크(42)의 타방의 다리부에 마련된 유지부(42a)에 의해서 회동 가능하게 유지된 가동편(49)과, 요크(42)의 절곡부(42b) 및 가동편(49)의 단부(49e) 사이에 마련되며, 가동편(49)을 가압하는 가동편 스프링(50)을 가지고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 요크(42)의 절곡부(42b)는, 유지부(42a)의 근방으로부터 요크의 일부가 절곡되어 마련되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 가동편(49)에는, 파이프 뚜껑(45)에 흡착되는 흡착면(49a)과, 가동편(49)의 회동 축심인 지점(支点)(49b)과, 요크(42)의 연장부(42c)를 통과하기 위한 관통공(49c)과, 이 관통공(49c)에 요크(42)로의 자기 회로를 형성하기 위한 휨부(49d)와, 가동편(49)의 단부(49e)에 마련되며, 가동편 스프링(50)을 유지하기 위한 자유단 유지부(49e1)를 가지고 있다. 압축 스프링인 가동편 스프링(50)은, 요크(42)의 절곡부(42b)의 선단부에 마련된 고정단 유지부(42b1) 및 자유단 유지부(49e1) 사이에 마련된다. 여기서, 고정단 유지부(42b1)측이 가동편 스프링(50)의 고정단(50a)이며, 자유단 유지부(49e1)측이 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)이다.

종래의 전자형 트리핑 장치에서는, 회로 차단기의 반한시 특성을 유지하기 위해서, 가동편의 흡인력을 충분히 높게 하는 것이 곤란했다. 그래서, 교류 전용인 경우에는 상용 주파수에 의해 가동편이 진동하는 것에 의한 가동편의 관성력을 이용하여 개폐 기구부를 트리핑하고 있었다. 한편, 이 전자형 트리핑 장치를 탑재한 회로 차단기를 직류 전기 회로에 적용하면 가동편은 진동하지 않으므로, 교류 전기 회로에서와 같이 가동편의 관성력을 이용할 수 없다. 그래서 직류용에서는, 코일의 권수, 오일의 점성, 및 철심 스프링 등을 변경할 필요가 있었다.

이것을 해결하도록, 본 실시의 형태에서는, 가동편 스프링(50)을 압축 스프링으로 하고, 고정단 유지부(42b1)와 자유단 유지부(49e1)와의 거리를, 자유단 유지부(49e1)와 지점(49b)과의 거리보다 짧게 되도록, 환언하면, 고정단 유지부(42b1)는 지점(49b)보다 자유단(50b)의 근처에 마련된 것이다.

전기 회로에 정격(定格) 전류 이하의 전류가 흐르고 있는 상태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가동편(49)의 회전 중심인 지점(49b)과, 가동편 스프링(50)의 고정단(50a)이 유지되어 있는 고정단 유지부(42c)를 연결하는 선 A보다, 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)이 유지되어 있는 자유단 유지부(49e1)가 요크(42)측(도 5 지면상의 우측)에 있다.

이 상태로부터, 자유단 유지부(49e1) 및 자유단(50b)이 선 A의 쪽으로 회동하면, 지점(49b)으로부터 자유단 유지부(49e1)까지의 거리는 변화하지 않으므로, 가동편 스프링(50)의 길이 L1은, 자유단(50b)이 선 A에 가까워지는 만큼 보다 짧게 되어, 가동편 스프링(50)은 더 압축되게 된다. 그래서, 자유단(50b)에는, 압축 스프링인 가동편 스프링(50)의 길이 L1이 길어지는 방향으로 가압력 F1이 작용한다. 즉, 지점(49b)을 중심으로 반시계 방향의 힘의 모멘트 M1이 발생한다. 이 힘의 모멘트 M1에 의해, 가동편(49)의 흡착면(49a)은, 접극면인 파이프 뚜껑(45)으로부터 멀어지는 방향으로 가압되고, 단부(49e)가 요크(42)에 접촉할 때까지 회동한다. 또, 청구 범위에서 서술하고 있는「제1 위치」는, 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)이 선 A보다 요크(42)측의 위치인 것이다.

다음으로 회로 차단기(101)의 차단 동작에 대해 설명한다.

전기 회로에 전류가 흐르면 코일(41)에 여자(勵磁) 전류가 흐르고, 이 여자 전류에 의해 발생하는 자속은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 요크(42)→철심(47)→철심(47)과 파이프 뚜껑(45) 사이의 제1 자기 갭(G1)→파이프 뚜껑(45)→가동편(49)과 파이프 뚜껑(45) 사이의 제2 자기 갭(G2)→가동편(49)→요크(42)로 이루어지는 자기 회로를 통과한다. 이 때, 전기 회로에 소정값 이상의 과전류가 흐르면, 이 과전류에 의해 만들어지는 자속은, 철심(47)을 파이프 뚜껑(45)의 방향으로 흡인하는 흡인력을 발생시키고, 이 흡인력은 철심 스프링(48)의 가압력을 넘게 된다. 그러면 철심(47)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 오일(46)의 점성 저항에 의해 소정의 시간을 거쳐 파이프 뚜껑(45)측으로 흡인되고, 제1 자기 갭(G1)은 도 6에 나타내는 통상시의 L2로부터 도 7에 나타내는 L3로 감소한다. 철심(47)이 파이프 뚜껑(45)에 흡착되어 제1 자기 갭(G1)이 감소함으로써 가동편(49)과 파이프 뚜껑(45) 사이의 제2 자기 갭(G2)의 자속 B는 점점 크게 된다.

이 증대한 흡인력이, 가동편 스프링(50)에 의해 가동편(49)이 가압되고 있는 하중을 넘었을 때, 가동편(49)은 지점(49b)을 중심으로 시계 방향으로 회전을 시작한다. 그래서, 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)이, 가동편(49)의 회전 중심인 지점(49b)과 가동편 스프링(50)의 고정단(50a)이 유지되어 있는 고정단 유지부(42c)를 연결하는 선 A 상에 왔을 때, 가동편 스프링(50)은, 가장 압축된 상태가 된다. 이 상태로부터, 가동편(49)이 시계 방향으로 더 회동하여 선 A를 넘어 선 A에 대해반(反)요크(42)측(도 8 지면 상의 좌측)에 오면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 지점(49b)으로부터 자유단 유지부(49e1)까지의 거리는 변화하지 않으므로, 가동편 스프링(50)은 가장 압축된 상태로부터 해방되어, 신장하기 시작하게 되며, 자유단(50b)에는, 가동편 스프링(50)의 길이 L1이 길어지는 방향의 가압력 F2가 작용한다.

즉, 가압력 F2는, 지점(49b)을 중심으로 시계 방향의 힘의 모멘트 M2를 발생시키고, 이 힘의 모멘트 M2에 의해, 가동편(49)은, 시계 방향으로 더 회동하여, 단부(49e)가 트립 바(33)를 미는 것에 의해, 개폐 기구부(30)의 크로스바(13)가 구동되어 가동 접촉자(24)를 고정 접촉자(21)로부터 개리시킨다. 이 가동 접촉자(24)의 이동에 의해 고정 접점(22)으로부터 가동 접점(23)이 개리된다. 가동 접점(23)이 개리했을 때, 흐르는 전류에 의해서 발생하는 아크는 소호장치(27)에 의해 소호되어 차단이 완료한다.

이 때, 가동편(49)의 단부(49e)는, 자유단(50b)이 제1 위치로부터 선 A를 넘어 제2 위치까지 회동하고 나서 트립 바(33)에 맞닿는 것으로 한다. 즉, 전자형 트리핑 장치(40)에 의한 개폐 기구부(30)의 트리핑은, 자유단(50b)이, 선 A를 넘고 나서 행해진다. 이것에 의해, 가동편(49)에 작용하는 힘의 모멘트 M2가 자속 B에 의한 흡인력에 가산됨으로써, 개폐 기구부(30)의 트리핑 하중을 충분히 상회하는 구동력을 발휘하는 것이다.

온, 오프 동작에 대해서는, 주지의 회로 차단기와 동일하므로, 설명은 생략 한다.

또, 청구 범위에서 서술하고 있는「제2 위치」는, 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)이 제1 위치로부터 선 A를 넘어 이동한 반요크(42)측, 즉, 선 A에 대해 제1 위치의 반대측의 위치인 것이다.

본 실시의 형태에 의하면, 가동편 스프링(50)을 압축 스프링으로 하고, 고정단 유지부(42b1)는 지점(49b)보다 자유단(50b)의 근처에 마련되어 있고, 또한, 가동 철편(49)이 오일 대시 포트(43)에 흡착되어 있지 않을 때, 가동편 스프링(50)의 자유단(50b)은 선 A에 대해 요크(42)측에 있고, 가동 철편(49)이 오일 대시 포트(43)에 흡착되었을 때, 자유단(50b)은 요크(42)측으로부터 선 A를 넘는 반요크(42)측에 있기 때문에, 오일 대시 포트(43)가 가동편(49)을 흡인했을 때, 자력에 의한 흡인력에 가동편 스프링(50)의 가압력이 가산되어, 가동편(49)이 트립 바(33)를 미는 구동력이 증가하므로, 코일(41)의 권수를 줄여 전자형 트리핑 장치(40)를 소형화할 수 있어, 회로 차단기의 소형화를 도모할 수 있다.

또, 오일 대시 포트(43)가 가동편(49)을 흡인했을 때, 자력에 의한 흡인력에 가동편 스프링(50)의 가압력이 가산되므로, 교류용과 직류용의 전자형 트리핑 장치(40)의 공용화를 도모하는 것도 가능하게 된다.

또, 본 실시의 형태에서는, 고정 접촉자(21)에 고정 접점(22)을 마련하고, 가동 접촉자(24)에 가동 접점(23)을 마련한 예를 나타냈지만, 고정 접점(22) 및 가동 접점(23)을 마련하지 않고, 고정 접촉자(21) 및 가동 접촉자(24)가 직접, 접촉 및 개리하도록 해도 괜찮다.

실시 형태 2.

도 9는 본 발명의 실시 형태 2에서의 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인되어 있지 않은 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도, 도 10은 도 9에 나타내는 전자형 트리핑 장치에서 가동편이 흡인된 상태의 가동편 스프링의 작용을 설명하기 위한 설명도이다. 실시 형태 1에서는, 전자형 트리핑 장치(40)의 가동편 스프링(50)을 압축 스프링으로 구성하고 있었지만, 본 실시 형태의 전자형 트리핑 장치(60)에서는, 가동편 스프링(51)을 인장 스프링으로 구성한 것이다.

도 9에서, 전자형 트리핑 장치(60)는, 가동 접촉자(24) 및 부하측 단자(26)에 접속되며 통전 전류를 자속으로 변환하기 위해서 감겨져 있는 코일(61)과, 전자판으로 이루어지며 코일(61)의 자속을 통과하는 L자 모양의 요크(62)와, 이 요크(62)의 일방의 다리부에 고착되며 코일(61)의 자속을 이용하여 철심이 오일의 점성에 의해 파이프 뚜껑으로 흡착되는 시간을 제어함으로써 반한시 특성을 결정하는 오일 대시 포트(63)로 구성되어 있다. 오일 대시 포트(63)는, 코일(61)이 권회되는 파이프(64)와, 이 파이프(64)의 뚜껑의 역할을 하는 파이프 뚜껑(65)과, 파이프(64)의 안에 오일(66)과 함께 마련된 철심(67)과, 이 철심(67)과 파이프 뚜껑(65)의 사이에 마련되며, 철심(67)을 파이프 뚜껑(65)으로부터 멀리하는 방향으로 가압하는 철심 스프링(68)으로 이루어진다.

또, 전자형 트리핑 장치(60)는, 파이프 뚜껑(65)에 대향하며, 요크(62)의 타방의 다리부에 마련된 유지부(62a)에 의해서 회동 가능하게 유지된 가동편(69)과, 요크(62)에 마련된 고정단 유지부(62b) 및 가동편(69)의 단부(69e)의 사이에 걸쳐져, 가동편(69)을 가압하는 가동편 스프링(51)이 마련되어 있다.

게다가, 요크(62)에는, 가동편(69)을 유지하는 유지부(62a)와, 유지부(62a)의 상부에 마련되며, 가동편 스프링(51)의 고정단을 유지하는 고정단 유지부(62b)가 마련되어 있다. 또, 가동편(69)에는, 파이프 뚜껑(65)에 흡착되는 흡착면(69a)과, 가동편(69)의 회전 중심인 지점(69b)과, 가동편(69)의 단부(69e)에 마련되며, 가동편 스프링(51)을 유지하기 위한 자유단 유지부(69e1)를 가지고 있다.

인장 스프링인 가동편 스프링(51)은, 요크(62)의 고정단 유지부(62b) 및 자유단 유지부(69e1) 사이에 걸쳐지며, 고정단 유지부(62b)측이 가동편 스프링(51)의 고정단(51a)이고, 자유단 유지부(69e1)측이 가동편 스프링(51)의 자유단(51b)이다. 또, 고정단 유지부(62b)와 자유단 유지부(69e1)와의 거리는, 자유단 유지부(69e1)와 지점(69b)과의 거리보다 길게 되도록 구성되어 있다.

그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.

다음으로 동작에 대해 설명한다.

이상과 같은 구성에 의해, 정격 전류 이하의 전류가 흐르고 있는 상태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가동편(69)의 회전 중심인 지점(69b)과, 가동편 스프링(51)의 고정단(51a)이 유지되어 있는 고정단 유지부(62b)를 연결하는 선 C보다, 가동편 스프링(51)의 자유단(51b) 및 자유단(51b)을 유지하고 있는 자유단 유지부(69e1)가, 요크(62)측(도 9 지면상의 우측)에 있다.

이 상태로부터, 자유단 유지부(69e1) 및 자유단(51b)이 선 C의 쪽으로 회동하면, 지점(69b)으로부터 자유단 유지부(69e1)까지의 거리는 변화하지 않으므로, 가동편 스프링(51)의 길이는, 자유단(51b)이 선 C에 가까워지는 만큼 보다 길게 되어, 가동편 스프링(51)은 더 신장되게 된다. 그래서, 자유단(51b)에는, 인장 스프링인 가동편 스프링(51)의 길이가 짧아지는 방향으로 가압력 F3가 작용한다.

따라서, 가동편 스프링(51)의 가압력 F3는, 지점(69b)을 중심으로 반시계 방향의 힘의 모멘트 M3를 발생시킨다. 이 힘의 모멘트 M3에 의해, 가동편(69)의 흡착면(69a)은, 접극면인 파이프 뚜껑(65)으로부터 멀어지는 방향, 즉 화살표 D의 방향으로 가압되어, 단부(69e)가 요크(62)에 접촉할 때까지 회동한다. 또, 청구 범위에서 서술하고 있는「제1 위치」는, 가동편 스프링(51)의 자유단(51b)이 선 C보다 요크(62)측의 위치인 것이다.

다음으로, 차단 동작에 대해 설명한다.

실시 형태 1과 마찬가지로, 전기 회로에 전류가 흐르면 코일(61)에 여자 전류가 흐르고, 이 여자 전류에 의해 발생하는 자속은, 요크(62)→철심(67)→철심(67)과 파이프 뚜껑(65) 사이의 제1 자기 갭(G3)→파이프 뚜껑(65)→가동편(69)과 파이프 뚜껑(65) 사이의 제2 자기 갭(G4)→가동편(69)→요크(62)로 이루어지는 자기 회로를 통과한다. 이 때, 전기 회로에 소정값 이상의 과전류가 흐르면, 이 과전류에 의해 만들어지는 자속은, 철심(67)을 파이프 뚜껑(65)에 흡인하는 흡인력을 발생시키고, 이 흡인력은 철심 스프링(68)의 가압력을 넘게 된다.

그러면, 철심(67)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 오일(66)의 점성 저항에 의해 소정의 시간을 거쳐 파이프 뚜껑(65)측으로 흡인되어, 제1 자기 갭(G3)은 도 9에 나타내는 통상시의 L4로부터 도 10에 나타내는 L5로 감소한다. 철심(67)이 파이프 뚜껑(65)에 흡착되어 제1 자기 갭(G3)이 감소함으로써 가동편(69)과 파이프 뚜껑(65) 사이의 제2 자기 갭(G4)의 자속 B는 점점 크게 된다.

이 증대한 흡인력이, 가동편 스프링(51)에 의해 가동편(69)을 가압하고 있는 하중을 넘었을 때, 가동편(69)은 지점(69b)을 중심으로 시계 방향으로 회전을 시작한다. 그래서, 가동편 스프링(51)의 자유단(51b)이, 가동편(69)의 회전 중심인 지점(69b)과 고정단 유지부(62b)를 연결하는 선 C상에 왔을 때, 가동편 스프링(51)은, 가장 신장된 상태가 된다. 이 상태로부터, 가동편(69)이 시계 방향으로 더 회동하여 선 C를 넘어, 선 C에 대해 반요크(62)측(도 10 지면상의 좌측)에 오면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 지점(69b)으로부터 자유단 유지부(69e1)까지의 거리는 변화하지 않으므로, 가동편 스프링(51)은 가장 신장된 상태로부터 해방되어, 압축하기 시작하게 되어, 자유단(51b)에는, 가동편 스프링(51)의 길이가 짧게 되는 방향의 가압력 F4가 작용한다.

또, 청구 범위에서 서술하고 있는「제2 위치」는, 가동편 스프링(51)의 자유단(51b)이 제1 위치로부터 선 C를 넘어 이동한 반요크(62)측, 즉, 선 C에 대해 제1 위치의 반대측의 위치인 것이다.

그러면, 가동편 스프링(51)의 가압력 F4는, 지점(69b)을 중심으로 시계 방향의 힘의 모멘트 M4를 발생시킨다. 이 힘의 모멘트 M4에 의해, 가동편(69)의 흡착면(69a)은, 접극면인 파이프 뚜껑(65)에 가까워지는 방향, 즉, 화살표 E의 방향으로 가압되어, 시계 방향으로 회동한다. 이 회동에 의해, 단부(69e)가 트립 바(33)를 누르게 되어, 개폐 기구부(30)의 크로스바(13)가 구동되어 가동 접촉자(24)를 고정 접촉자(21)로부터 개리시킨다. 이 가동 접촉자(24)의 이동에 의해 고정 접점(22)으로부터 가동 접점(23)이 개리된다. 가동 접점(23)이 개리했을 때, 흐르는 전류에 의해서 발생하는 아크는 소호장치(27)에 의해 소호되어 차단이 완료한다.

이 때, 가동편(69)의 단부(69e)는, 자유단(51b)이 제1 위치로부터 선 C를 넘어 제2 위치까지 회동하고 나서 트립 바(33)에 맞닿는 것으로 한다. 즉, 전자형 트리핑 장치(60)에 의한 개폐 기구부(30)의 트리핑은, 자유단(51b)이, 선 C를 넘고 나서 행해진다.

이것에 의해, 가동편(69)에 작용하는 힘의 모멘트 M4가 자속에 의한 흡인력에 플러스됨으로써, 개폐 기구부(30)의 트리핑 하중을 충분히 상회하는 구동력을 발휘하는 것이다.

본 실시의 형태에 의하면, 가동편 스프링(51)을 인장 스프링으로 하고, 지점(69b)은, 고정단 유지부(62b)보다 자유단(51b)의 근처에 마련되어 있고, 또한, 가동 철편(69)이 오일 대시 포트(63)에 흡착되어 있지 않을 때, 가동편 스프링(51)의 자유단(51b)은 선 C에 대해 요크(62)측에 있으며, 가동 철편(69)이 오일 대시 포트(63)에 흡착되었을 때, 자유단(51b)은 요크(62)측으로부터 선 C를 넘는 반요크(62)측에 있기 때문에, 오일 대시 포트(63)가 가동편(69)을 흡인했을 때, 자력에 의한 흡인력에 가동편 스프링(51)의 가압력이 가산되어, 가동편(69)이 트립 바(33)를 미는 구동력이 증가하므로, 코일(61)의 권수를 줄여 전자형 트리핑 장치(60)를 소형화할 수 있고, 나아가서는 회로 차단기의 소형화를 도모할 수 있는 것이다.

또, 오일 대시 포트(63)가 가동편(69)을 흡인했을 때, 자력에 의한 흡인력에 가동편 스프링(51)의 가압력이 가산되므로, 교류용과 직류용의 전자형 트리핑 장치(60)를 공용화하는 것도 가능하게 된다.

10 : 케이스 11 : 베이스
12 : 커버 20 : 전원측 단자
21 : 고정 접촉자 22 : 고정 접점
23 : 가동 접점 24 : 가동 접촉자
26 : 부하측 단자 30 : 개폐 기구부
40 : 전자형 트리핑 장치 41 : 코일
42 : 요크 42b : 절곡부
42b1 : 고정단 유지부 43 : 오일 대시 포트
49 : 가동편 49e : 단부
49e1 : 자유단 유지부 50 : 가동편 스프링
50a : 고정단 50b : 자유단
101 : 회로 차단기

Claims

가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자에 접촉 및 개리(開離)하는 고정 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 개폐시키는 개폐 기구부와, 상기 가동 접촉자에 접속되며, 상기 개폐 기구부를 트리핑하는 전자형(電磁刑) 트리핑 장치를 구비하며,
상기 전자형 트리핑 장치는, 자성판으로 이루어지는 요크(yoke)와, 이 요크의 일방의 다리부에 고착되는 고정 철심과, 이 고정 철심에 권회(卷回)되며, 상기 양 접촉자와 직렬로 접속된 코일과, 상기 요크의 타방의 다리부의 유지부에 회동 가능하게 유지되며, 상기 고정 철심의 접극면(接極面)에 대향하는 흡착면을 가지는 가동 철편(鐵片)과, 고정단이 상기 유지부로부터 떨어진 위치에 있는 상기 요크의 고정단 유지부에 유지되며, 자유단이 상기 가동 철편에 마련된 자유단 유지부에 유지된 가동편 스프링을 구비한 회로 차단기에 있어서,
상기 가동 철편이 상기 고정 철심에 흡착되어 있지 않을 때, 상기 자유단은, 상기 가동 철편의 회동 축심과 상기 고정단을 연결하는 선에 대해, 상기 요크측의 제1 위치에 있고, 상기 가동 철편이 상기 고정 철심에 흡착되었을 때, 상기 자유단은, 상기 제1 위치로부터 상기 선을 넘는 제2 위치에 있으며,
상기 고정 철심이 그 자력에 의해 상기 가동 철편을 흡인했을 때, 상기 자유단이 상기 제1 위치로부터 상기 선을 넘어 상기 제2 위치로 들어가면 상기 자력에 의한 흡인력에 상기 가동편 스프링의 가압력이 가산되는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 가동편 스프링은 압축 스프링이며, 상기 고정단 유지부와 상기 자유단 유지부와의 거리는, 상기 자유단 유지부와 상기 회동 축심과의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 가동편 스프링은 인장 스프링이며, 상기 고정단 유지부와 상기 자유단 유지부와의 거리는, 상기 자유단 유지부와 상기 회동 축심과의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자형 트리핑 장치에 의한 상기 개폐 기구부의 트리핑은, 상기 자유단이, 상기 선을 넘고 나서 행해지는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.