KR20000022242A - 전기 회로 브레이커 - Google Patents

Abstract

전기 회로 브레이커는 엑츄에이팅 수단에 연결된 가동 접촉편을 포함하고, 그 가동 접촉편에는 전체적으로 제1 방향으로의 이동에 의해 제2 접촉편의 접촉면과 접촉하도록 배치된 접촉면이 제공된다. 회로 브레이커는 가동 접촉편에 전류를 운반하기 위해 전기 커넥터를 더 포함하고, 전기 커넥터는 실질적으로 반대 방향들로 전류를 운반하는데 적합하게 된 적어도 두 개의 림들을 포함하여, 인접한 림들을 서로 반발시키는 전자기력을 발생한다. 이러한 반발력은 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 유지하는 것을 보조하는데 이용된다. 부가적으로, 엑츄에이터가 접촉편들을 개방시키도록 동작하고 있을 때, 반발력은 일격에 엑츄에이터를 가속시키도록 동작한다.

Description

전기 회로 브레이커

임의의 회로 브레이커의 설계에서 주요한 고려 사항들중 하나는 관련 회로의 누전 조건시에 접촉면들의 동반 용접을 피하기 위해, 충분한 압력이 접촉 하중 스프링들에 의해 전류 운반 접촉면들에 인가되도록 보장하는 것이다. 과부하 누전 전류가 접촉면들을 통해 흐를 때, 다량의 열이 생성된다. 사용된 접촉편들의 설계 및 형태에 따라서, 특히 진공 단속기들에 사용된 밑동(butt) 형태의 접촉편들에 따라서, 보통 수반되는 폭발(blow-open)력이 있다. 이것은 접촉면들에 반발하도록 작용하려는 누전 전류에 의해 생성되고, 접촉 압력을 감소시키며, 저항을 증가시키고 더 많은 열 또는 평평한 초기 접촉면 분리 및 아킹(arcing)을 유도하는 전자기력이다. 이러한 열 또는 아킹은 접촉면들의 동반 용접을 일으킬 수 있다. 용접이 회로 브레이커에 발생한다면, 개방 기구는 누전 전류의 통과후에 접촉면들을 분리하는데 어려움을 겪을 것이고, 심지어 누전 전류를 차단하지 못할 수 있다.

본 발명은 전기 회로 브레이커에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 관련 전기 회로를 통하게 하거나 차단시키기 위해 비교적 고정된 접촉편상의 접촉면과 접촉하거나 차단하도록 배치된 접촉면을 갖는 이동 접촉편에 연결된 유연성 전기 커넥터를 포함하며, 여기서 각각의 접촉면들은 이동 접촉편의 이동 방향에 전체적으로 수직으로 뻗어있는 전기 회로 브레이커에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 회로 브레이커를 설명하기 위한 부분 개략도이다.

하나의 양상에 따라서, 본 발명은 엑츄에이팅 수단에 연결된 가동 접촉편을 포함하고, 그 가동 접촉편에는 가동 접촉편의 전체적으로 제1 방향으로의 이동에 의해 제2 접촉편의 접촉면과 접촉하도록 배치된 접촉면이 제공되는 전기 회로 브레이커를 제공하며, 회로 브레이커는 가동 접촉편에 전류를 운반하기 위한 전기 커넥터를 더 포함하며, 상기 전기 커넥터는 실질적으로 반대 방향들로 상기 전류를 운반하는데 적합하게 된 적어도 두 개의 인접한 림(limb)들을 포함하여, 상기 인접한 림들을 서로 반발시키며 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 유지하는 것을 보조하는데 이용되는 전자기력을 발생한다.

다른 양상에 따라서, 본 발명은 엑츄에이팅 수단에 연결된 가동 접촉편을 포함하고, 그 가동 접촉편에는 관련 전기 회로를 통하게 하거나 차단시키기 위해 실질적으로 고정된 접촉편상에 제공되어 있는 접촉면과 접촉하거나 차단하도록 배치된 접촉면이 제공되고, 각각의 접촉면들이 가동 접촉편의 이동 방향에 수직으로, 또는 실질적으로 수직으로 뻗어있는 전기 회로 브레이커를 제공하며, 고정된 컨덕터로부터 가동 접촉편으로 뻗어있는 유연성 전기 커넥션은 리턴 벤드에 의해 서로 연결되며, 전류가 유연성 전기 커넥션을 통해 흐를 시에 가동 접촉편의 이동 방향으로 한 평면 림을 인접한 평면 림으로부터 반발시키도록 작용하는 힘을 전자기적으로 발생하기 위해서 가동 접촉편의 이동 방향에 실질적으로 수직으로 뻗어있는 평면 림들을 가진 꾸불꾸불한 스트립으로 형성되고, 그 힘은 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 가압하는 방향으로 가동 접촉편 및 엑츄에이팅 수단 사이에서 작용하도록 조정된다.

바람직하게, 유연성 전기 커넥션은 리턴 벤드들에 의해 연결된 적어도 세 개의 평면 림들을 가진 꾸불꾸불한 스트립으로 형성된다. 가장 바깥쪽의 평면 림들은 경성 구조로 되어 있는 한편, 중간의 림 또는 림들 및 리턴 벤드들은 탄성 구조로 되어 있다.

첨부한 부분 개략도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 가스가 새지않는 씌우개 예컨대, 교류 진공 단속기로 하우징될 수 있는 전기 회로 커넥터는, 각각 관련된 고정 컨덕터들(6,8)과 함께 고정 접촉편(2) 및 가동 접촉편(4)을 포함한다. 가동 접촉편은 가이드 수단(미도시)으로 운반되고 엑츄에이팅 기구(미도시)에 기계적으로 연결된 엑츄에이팅 실린더(12)에 위치된 엑츄에이팅 로드(10)를 포함한다(새들 또는 요크 배치가 엑츄에이팅 실린더(12)에 대체될 수 있다는 것은 명백할 것이다). 압축 스프링(14)은 고정 접촉편(2)을 향해 가동 접촉편(4)을 가압하도록 엑츄에이팅 로드(10)상의 숄더(16)와 엑츄에이팅 실린더(12)내의 플랜지(18) 사이에서 동작한다. 신장 스프링(20)은 고정 접촉편(2)으로부터 멀어지는 방향으로 엑츄에이팅 실린더(12)를 편향시킨다. 고정 접촉편(2)으로부터 멀어지는 방향으로의 엑츄에이팅 실린더(12)의 운동은 엑츄에이팅 로드(10)상에 나사 결합되어 있고, 정상적인 전류 흐름 조건하에서 플랜지(18)로부터 약간 이격되어 있는 너트(22)로 플랜지(18)를 통해 전달된다.

유연성 스트립 전기 커넥션(24)은 고정 컨덕터(8)에, 그리고 리턴 벤드(28)에 의해 제2 림(30)에 연결된 제1 림(26)을 포함한다. 제2 림(30)은 리턴 벤드(32)에 의해 가동 접촉편(4)에 고정된 제3 림(34)에 연결된다. 제1, 제2 및 제3 림들(26, 30 및 34)은 엑츄에이팅 로드(10)를 수용하도록 관통되어 있고, 적어도 제1 및 제3 림들(26, 34)은 리턴 벤드들(28, 32)과 비교되어 강화된 강도를 가질 수 있다. 제1 림(26)은 엑츄에이팅(12)의 반동 단면(36)에 맞닿아 버티고, 제3 림은 가동 접촉편(4)상에 와셔(38)에 맞닿아 버티고 있다.

동작면에서, 고정 접촉편 및 가동 접촉편(2,4)상의 각각의 접촉면들(42,44)을 따라, 전류는 고정 접촉편 및 가동 접촉편(2,4) 및 유연성 커넥션(24)을 통해 고정 컨덕터들(6,8) 사이에 흐른다. 유연성 커넥션(24)의 인접한 림들(26,30,34)을 통하는 전류 흐름은 전류 흐름에 의해 발생된 전자기력이 제2 림(30)으로부터 제1 림(26)을 반발시키고, 제3 림(34)으로부터 멀리 제2 림(30)을 반발시키게 작용하도록 반대 방향들로 되어 있다. 이러한 반발력들은 접촉면들(42,44)을 맞닿게 유지하기 위해 압축 스프링(14)에 의해 가압된 힘을 증대시킨다. 전기 회로에서 발생하는 과부하시에, 엑츄에이터 기구는 전류 흐름을 차단하도록 고정 접촉편(2)으로부터 멀리 엑츄에이팅 실린더(12), 차례로 너트(22)에 접하는 플랜지(18)에 뒤이어, 가동 접촉편(4)을 재빨리 이동시키도록 엑츄에이팅된다. 엑츄에이팅 실린더(12)의 반동 단면(36)이 고정 접촉편(2)으로부터 멀리 이동되기 때문에, 림들 사이의 거리가 증가하여 림들(26,30,34)에서 발생된 전자기 반발력의 영향들이 감소되고, 더이상 가동 접촉편(4)의 개방 운동을 방해하도록 작용하지 않는다. 두 개의 접촉면들(42,44) 사이의 전류 흐름이 차단될 때, 림들(26,30,34)의 전류 흐름이 멈춰 반발 전자기력은 제로로 떨어지고, 이에 따라 고정 접촉편(2)을 향해 엑츄에이팅 실린더(12)를 이동시키는 엑츄에이팅 기구에 의한 접촉면들(42,44)의 다음의 재폐쇄를 방해하지 않는다. 그러나, 일단 접촉면들(42,44)이 재폐쇄되면, 반발 전자기력이 추가적인 접촉 하중력을 발생하기 위해 다시 생긴다.

본 구성은 접촉면들(42,44)의 분리 방법을 향상시키기 때문에, 발생하는 아킹 또는 발생하는 용접에 대한 경향이 실질적으로 완화된다.

이것은 훨씬 더 가볍고, 값싼 기구 및 보다 낮은 정격 제어 공급원이 높은 단락 회로 정격 장치를 가지고 회로 브레이커들의 설계에 사용되도록 한다.

부가적으로, 엑츄에이터에 의한 회로 브레이커의 개방 동안에, 엑츄에이팅 실린더(12)의 반동 단면(36)은 유연성 스트립 전기 커넥션(24)에 의해 발생된 전자기 반발력의 보조로 초기에 고정 접촉편(2)으로부터 멀리 이동된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 반발력의 효과는 플랜지(18)가 주요 접촉면들(42,44)을 분리하도록 동작하는 추진력으로서 작용하는 너트(22)에 부딪힐때 까지, 실린더(12)를 가속시키는데 스프링들(20 및 14)을 보조하는 것이며, 과전류 흐름의 결과로써 발생할 수 있는 접촉면들의 임의의 경미한 용접을 차단하는 것이다. 일단 플랜지(18) 및 너트(22) 사이의 스내취 갭이 폐쇄되면, 전자기력 및 접촉 압력 스프링(14)은 개방 운동의 역할을 중지하고(이들은 단순히 엑츄에이팅 로드(10)를 잡아당기려 한다), 개방 스프링(20)은 접촉편들(2 및 4)의 개방을 완료한다.

이러한 형태의 유연성 커넥션의 다른 응용은 실례로 직류 회로 브레이커들에 적합하게 된 순간 트립들을 직접 동작시키는데 있다. 이러한 응용에서, 반발력들은 직접 동작 트립이 동작하는데 요구되는 지점까지 부가적인 접촉 압력을 인가하는데 이용된다. 그 반발력은 전류가 그 힘이 기계적 또는 자기적 보유력 또는 친화력을 극복하는데 충분한 값에 도달할 때까지, 이동 접촉 및 엑츄에이터 보유력에 대항하여 작용하며, 그로 인해 회로 브레이커를 트리핑한다.

직류 회로 브레이커에 특히 적용가능한 대안적인 구조(미도시)에서, 두 개의 접촉편들은 접촉편들중 하나가 엑츄에이팅 기구에 연결되고, 다른 접촉편이 스프링 하중 적재물에 연결된 채로 움직일 수 있도록 배치된다. 유연성 전기 커넥션(24)은 각각의 접촉편에 제공되고, 이전 단락에서 설명된 바와 같이 회로 브레이커의 트리핑을 보조하는 역할을 한다.

세 개의 평면 림들을 갖는 유연성 전기 커넥션(24)이 설명되어졌지만, 전류가 접촉편들(42,44)을 맞닿아 있는 상태로 유지하는데 요구되는 힘을 달성하기 위해 필요한 전자기력을 발생할 만큼 충분한 활동 길이를 갖는 마주보는 인접한 림들에 흐르도록 배치된 다른 구성들이 이용될 수 있다는 것으로 평가될 것이다.

또한, 전기 커넥션(24)은 유연성 스트립으로 이루어질 필요가 없다는 것은 명백할 것이다. 일반적으로, 실질적으로 반대 방향들로 전류를 운반하는데 적합하게 된 두 개의 림들을 포함하여, 인접한 림들을 서로 반발시키는 전자기력을 발생시키는 임의의 전기 커넥션이 이용될 수 있다. 힌지에 의해 하나의 단에 연결된 경성 림들이 또한 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 엑츄에이팅 수단에 연결된 가동 접촉편을 포함하고, 가동 접촉편의 전체적으로 제1 방향으로의 이동에 의해 제2 접촉편의 접촉면과 접촉하도록 배치된 접촉면이 제공되는 전기 회로 브레이커에 있어서, 가동 접촉편에 전류를 운반하기 위한 전기 커넥터를 포함하고, 상기 전기 커넥터는 실질적으로 반대 방향들로 상기 전류를 운반하는데 적합하게 된 적어도 두 개의 인접한 림들을 포함하여, 상기 인접한 림들을 서로 반발시키며 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 유지하는 것을 보조하는데 이용되는 전자기력을 발생하는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
2. 제1항에 있어서, 전기 커넥터는 리턴 벤드에 의해 서로 연결된 적어도 두 개의 실질적으로 평면인 림들을 가진 유연성 스트립인 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
3. 제2항에 있어서, 평면 림들의 각각은 제1 방향에 실질적으로 수직으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
4. 제3항에 있어서, 전기 커넥터는 리턴 벤드들에 의해 연결된 적어도 세 개의 평면 림들을 가진 꾸불꾸불한 스트립으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
5. 제4항에 있어서, 가장 바깥쪽의 평면 림들은 경성 구조로 되어 있는 한편, 중간의 림 또는 림들 및 리턴 벤드들은 탄성 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 접촉면들은 각각 제1 방향에 실질적으로 수직으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 가장 바깥쪽의 림들은 각각 엑츄에이팅 수단의 반동 단면과 가동 접촉편에 각각 지지하는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 엑츄에이팅 수단은 제1 방향으로 상기 가동 접촉편에 소정의 보유력 및 트립 문턱값을 제공하며, 상기 제1 방향에 반하는 힘이 트립 문턱값을 초과할 때, 상기 콘택트를 개방시키는 수단을 포함하고, 상기 제1 방향에 반하는 상기 힘은 소정의 전류 문턱값이 초과될 때 전기 커넥터에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 접촉편은 상기 제1 방향에 반대 방향으로 이동가능하고, 제2 접촉편에 전류를 운반하기 위한 제2 전기 커넥터를 포함하고, 상기 제2 전기 커넥터는 상기 전류를 실질적으로 반대 방향들로 운반하는데 적합하게 된 적어도 두 개의 인접한 림들을 포함하여, 상기 인접한 림들을 서로 반발시키며 또한 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 유지하는 것을 보조하는데 사용되는 전자기력을 발생하는 것을 특징으로 하는 전기 회로 브레이커.
10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 전기 커넥터 또는 전기 커넥터들의 인접한 림들은 접촉면들을 맞닿아 있는 상태로 유지하는데 요구되는 힘을 얻기 위해 필요한 전자기력을 발생할 만큼 충분한 활동 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 회로 커넥터.