KR970007776B1

KR970007776B1 - 회로차단기

Info

Publication number: KR970007776B1
Application number: KR1019920017084A
Authority: KR
Inventors: 마사시 오자끼
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 사또 후미오
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1992-09-19
Publication date: 1997-05-16
Also published as: US5276416A; FR2681725A1; FR2681725B1; KR930006779A

Abstract

내용없음.

Description

회로차단기

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 회로차단기의 부분종단면도.

제2도는 회로차단기에 사용되는 하나의 변류기의 평면도.

제3도는 회로차단기의 전기적 구성을 나타낸 회로도.

제4도는 본 발명의 제2실시예의 회로 차단기의 부분종단면도.

제5도는 회로차단기에 사용되는 하나의 변류기의 평면도.

제6도는 본 발명의 제3실시예의 회로차단기의 부분종단면도.

제7도는 회로차단기의 전기적 구성을 나타내는 회로도.

제8도는 제3실시예의 회로차단기에 사용되는 제1 및 제2번류기의 전류검출 특성을 나타낸 그래프.

제9도는 본 발명의 제4실시예의 회로차단기의 부분종단면도.

제10도는 회로차단기의 절연켕스의 일부를 나타낸 사시도.

본 발명의 전원선과 부하간에 설비된 주 접점이 과부하등 과전류가 흐를때에 개방되는 종류의 전기회로차단기에 관한 것이다.

상술한 종류의 종래의 회로차단기의 과전류를 검출하는 변류기, 변류기의 검출출력에 준하여 과전류트립신호를 발생하는 제어회로 및 절환기구를 거쳐서 전원선과 부하간에 설비된 주접점을 개방시키는 트립장치를 구비하고 있다. 이들 회로차단기에 있어서는 변류기, 제어회로 및 트립장치는 주접점들을 개폐하는 절환기구로부터 떨어지고 부하측의 단자에 더 가까운 위치에 각각 배치되어 있다.

상술한 종류의 회로차단기가 3상회로에 사용될 경우에 각 전원선에 대해서 과부하 전류의 검출을 행할 필요가 있으므로 각각 1차 도체로서 부하로 향하는 전원선들에 3개의 변류기가 설비되어 있다.

이 3개의 변류기는 이와같이 부하측단자 가까이의 밀집된 위치를 차지하고 있다.

상술한 3상회로용으로 사용되는 회로차단기에 있어서 영상변류기(Zero-seqence current trans former)가 누전차단기의 기능추가용으로 장치될때 또는 제어전력 변압기가 장치될때에 이들 또한 부하측 단자 가까이에 배치된다. 그 결과 회로차단기의 조합이 복잡해지고 절연을 위한 확보거리란 점에서 요구는 되었지만 소형화가 어려웠다.

따라서 본 발명의 목적은 케이스내의 불가피한 불필요한 공간을 변류기를 배치하는데 효과적으로 사용할 수 있고 부품들의 밀집을 피할 수 있고 조립의 용이화 및 소형화를 달성할 수 있는 회로차단기를 제공하는데 있다.

본 발명은 케이스의 일단으로부터 그 다른 단을 향하여 연장되는 제1전기도체와 상기 케이스의 다른단으로부터 그 상기 일단을 향하여 연장되는 제2전기도체를 수납하는 절연케이스를 포함하고 있다. 전원측 단자가 상기 케이스의 하나의 단부에 있는 제1도체에 설비되고 부하측단자가 상기 케이스의 다른단부에 있는 제2도체에 설비되어 있다.

가동접점아암은 부하측 단자에 대항하여 제2도체의 단부측에 전기적으로 연결된 가동접점을 나르고 회동을 위하여 배치되어 있다.

이 가동접점은 전원측 단자에 대항하여 제1도체의 일단에 연결된 고정접점과 함께 주접점들을 형성한다. 절환기구는 가동접점 아암을 회동하여 주접점들을 개폐시키기 위하여 절연케이스내에 배치되어 있다.

변류기는 전원측단자와 절연케이스내의 주접점간에 배치되어 있다.

이 변류기는 가동접점아암이 그를 관통하도록 위치시킬 수도 있다.

상술한 회로차단기에 의하면 변류기가 전원측 단자와 주접점들의 공간내에 배치되거나 가동접점아암과 함께 배치될 수도 있다.

변류기가 배치되는 이 공간은 종래에는 쓸모없는 것이었다. 그 결과 부품의 밀집이 완화되어 회로차단기의 조립의 용이성이 향상된다. 또 회로차단기의 종래에 쓸모없는 공간을 유효하게 이용하므로 소형화가 될 수 있다.

제어전력을 확보하거나 기타 목적으로 사용되는 변류기는 제1도와 함께 배치되어 이 제1도체가 변류기의 1차 도체로서 역할하고 과전류를 검출하기 위하여 사용되는 변류기는 가동접점아암과 함께 각각 배치되어 가동접점아암이 변류기의 1차도체로서 역할한다.

지락을 차단하기 위한 영상변류기는 제2도체가 영상변류기의 1차도체로서 역할한다.

과전류검출을 위한 변류기가 절연케이스내에 배치되어 가동접점아암이 변류기를 관통하는 것이 바람직하다.

이 경우에 과전류보호를 위한 변류기는 2단부를 갖는 코어와 코어둘레에 감긴 코일을 포함하고 코어는 코어단부간에 한정지워지는 에어갭(air gap)이 자로의 일부로서 역할하게 형성한다. 그 결과 변류기의 코어를 1차도체를 관통시키는 작업이 간단화된다.

본 발명의 다른 목적들은 이제 설명하는 예시 실시예에 의하여 명백하질 것이고 또 첨부 청구범위에 나타냈다.

여기에 기재되지 않은 각종 이점들은 이 기술분야에 숙련된 자는 실제로 본 발명을 채용할 때에 알수 있을 것이다.

이제 본 발명의 제1실시예를 제1-3도를 참조하여 설명하겠다.

본 발명은 과전류차단기능과 누전차단기능을 모두 지닌 3상 회로차단기에 적용된다.

절연 또는 성형케이스(1)는 베이스(1a)와 커버(1b)를 포함한다. 3개의 제1전기도체(2a)(그중 1개가 베이스(1a)에 나타나 있다)가 베이스(1a)에 배치되어 각각이 케이스(1)의 일단으로부터 다른단을 향하여 연장되어 있다. 3개의 제2전기도체(3a)(그중 1개가 베이스(1a)에 나타나 있다)가 베이스에 배치되고 각각 상기 베이스(1a)의 다른단으로부터 상기 일단으로 연장되어 있다.

제1도체(2a)의 각각은 베이스(1a)의 상기 일단에 대응하는 일단에 그와 일체로 형성된 전원측 단자(2)를 갖고있다. 각각 주접점(9)으로 된 3개의 고정접점(7)이 각 제1도체(2a)의 다른단에 고착되어 있다.(그중 1개의 고정접점(7)만 나타나 있음)

제2도체(3a)의 각각은 베이스(1a)의 다른단부에 대응하는 일단에 그와 일체로 형성된 부하측단자(3)를 갖고 있다.

3개의 가동접점아암(4)(그중 1개가 나타나 있음)이 통상 케이스(1)의 중앙내부에 배치되어 있다.가동접점아암(4)의 각각은 연결핀을(6)을 거쳐서 크로스바(5)에 회전가능하게 장착되어 있다.

3개의 가동접점(8)이 가동접점아암(4)의 단부에 고착되어 각각 고정접점(7)과 접착 분리된다.

가동접점(4)의 다른 단부는 각각 가요성도체를 거쳐서 제2도체(3a)의 다른 단부에 전기적으로 연결되어 있다.

절환기구(10)는 가동접점아암(4)이 그 둘레에 회동하는 연결핀(6)위의 공간에 설비되어 있다. 이 절환기구(10)는 종래의 회로차단기에 사용된 것과같은 구성을 갖고 있다. 조작핸들(10a)의 회전이동은 가동접점아암(4)의 회전이동으로 바뀌어 절환기구(4)를 트립장치(18)에 응답하여 가동접점아암(4)을 회전이동시키도록 동작하여 주접점들(9)이 개방된다.

주접점들(9)의 개폐는 제1 및 제2도체(2a, 3a)를 전기적으로 연결분리시켜 부하로의 전력공급로를 제공한다.

부하전류를 검출하여 과전류를 판단하는 3개의 변류기(11)는 주접점(9)과 전원측단자간에 각각 배치되어 있다.(그중 1개의 변류기만 나타나 있음) 변류기(11)는 각상의 접력공급로를 흐르는 부하전류를 검출하도록 설계되어 있다. 더 상세히 말하면 각 변류기(11)는 제2도에 나타낸 것과 같이 폐루프로 형성된 코어(12)와 코어(12)둘레에 설비된 보빈(14)에 감긴 2차권선(13)을 구비하고 있다.

각 변류기(11)는 절연케이스(1)내에 배치되어 전원측 단자(2)를 갖는 제1도체(2a)는 코어(12)의 창(15)을 관통한다.

그 결과 각 변류기(11)는 1차 도체인 도체(2a)를 통하여 흐르는 부하전류의 크기에 따른 레벨의 검출전압을 생성한다.

영상변류기(16)는 절연케이스(1)내의 가동접점아암(4)와 부하측단자(3)간의 공간내에 배치되어 있다. 영상변류기(16)는 부하로 전력공급로를 통하여 흐르는 지락전류를 검출하도록 설계되어 있다. 이 영상변류기(16)는 각 변류기(11)의 것과 같은 폐루프코어를 구비하고 부하측단자(3)를 각각 갖는 제2도체(3a)가 3상이 일괄해서 1차 도체가 되게 배치되고 있다.

그 결과로 영상변류기(16)는 1차 도체로 역활하는 도체들(3a)을 통하여 흐르는 지락전류의 크기에 따른 레벨의 검출전압을 생성한다.

제어회로(17)의 배치는 후술하겠다.

트립장치(18)의 영상변류기(16)위의 공간에 배치되어 있다.

트립장치(18)는 가동접점아암(4)을 회로가 개방되는 방향으로 회전이동시키기 위하여 설비되어 있다.

회로차단기의 전기적 구성을 제3도를 참조하여 설명하겠다. 제3도에 나타낸 전기회로는 종래의 3상 회로차단기에서와 같이 구성되어 있다.

이 트립장치(18)는 절환기구(10)를 거쳐서 접점개방 방향으로 가동접점아암(4)을 회동시키도록 힘을 가하는 트립코일을 구비하고 있다.

제어회로(17)의 정류회로(19)는 각상의 변류기(11)에 의해서 검출된 검출전압을 정류시킨다. 그 정류된 출력이 전류-전압 변환회로를 구성하는 저항(20)을 통하여 전원회로(21)로 공급된다. 저항(20)은 그 양단에 부하전류의 크기에 따른 레벨의 전압신호(Vf)를 발생한다.

보조전원회로(22)가 상간전압을 정류하기 위하여 부하측단자(3)에 설비되어 있다.

전원회로(21)로부터 전력이 공급되는 과전류 트립회로(23)는 저항(20)으로부터의 전압신호(Vf)에 의해 지시되는 부하전류 레벨이 소정의 한시 동작레벨 이상으로 설정된 동작시간 동안 이상계속될 때에 과전류 트립신호(Sa)를 발생한다.

과전류 트립신호(Sa)의 발생시에 사이리스터(24)는 ON되어 각다이오드(19a, 22a)를 거쳐서 정류회로(19)와 보조전원회로(22)에 의해서 트립코일(18a)이 작동된다.

누전 트립회로(25)는 보조전원회로(22)에 의해서 작동된다. 이 누드트립회로(25)는 영상변류기의 2차측에서 발생되는 검출전압에 의해서 지시되는 지락전류의 레벨이 소정 감도의 전류레벨을 초과하였을때 누전트립신호(Sb)를 발생한다.

누전투립신호(Sb)가 발생될때에 사이리스터(26)가 ON되어 트립코일(18a)이 다이오드(19a)를 거쳐서 정류회로(19)에 의하거나 다이오드(22a)를 거쳐서 보조전원회로(22)에 의해서 작동된다.

상술한 회로구성에 있어서 전력공급도로는 각 도체들(2a, 3a)에 의해서 형성된다.

과전류 또는 단락전류들의 고정전류가 적어도 하나의 상술한 전력공급로를 거쳐서 흐르면 대응하는 변류기(11)에 의해서 고장전류가 검출된다. 과전류트립신호(Sa)는 변류기(11)에 의해서 검출된 전류의 레벨이 소정의 한시 동작 레벨이상으로 설정 동작시간 이상 지속될때에 과전류트립회로에 의해서 발생된다. 사이리스터(24)는 이 과전류 트립신호(Sa)에 응답하여 ON되어 트립코일(18a)이 주접점들(9)을 개방하도록 작동된다. 따라서, 과전류 트립동작이 실행된다.

적어도 하나의 전력공급로를 통해서 지락전류가 부하로 흐르는 경우에 이 지락전류가 영상변류기(16)에 의해서 검출된다.

누전트립신호(Sb)는 검출된 지락전류의 레벨이 설정된 감도의 전류레벨을 초과할때에 누전 트립신호에 의해서 발생된다. 사이리스터(26)는 발생된 누전트립신호(Sb)에 응답하여 트립코일이 주접점들(9)을 개방시키도록 작동한다. 따라서 누전트립동작이 실행된다.

상술한 실시예에 의하면 넓은 장착공간을 요하는 영상변류기(16)는 케이스(1)내의 제2도체들(3a)과 함께 한쪽에 배치된다.

한편 3개의 변류기(11)는 케이스(1)내의 주접점들(9)과 전원단자측(2)간의 공간에 배치된다. 주접점들(9)과 전원단자들(2)간의 공간은 종래에는 비어있는 공간이었으나 이 공간은 상술한 실시예의 변류기들(11)을 장착하는데 이용된다. 또 제2도체들(3a)을 장착하는 공간을 증설할 필요가 없다. 따라서 이 회로차단기는 소형화될수 있다.

제4도 및 5도는 본 발명의 제2실시예를 나타내고 있다.

제1실시예와 제2실시예간의 차이를 설명하겠다.

제2실시예는 각각 가동접점아암들(4)이 변류기를 위한 제1도체로서 역할하는 3개의 변류기(27)를 설비한 것을 특징으로 한다.

각 변류기(27)는 제5도에 나타낸 것과 같이 통상 2단부를 갖는 U자상의 코어(29)와 코어둘레에 설비된 보빈(30)둘레에 감긴 2차권선(29)을 구비하고 있다.

각 코어(28)의 2단부의 에어갭은 자로의 일부로 사용된다.

각 변류기(27)는 가동접점아암(4)이 대향요크부들(28a)간을 관통하게 배치되어 있다.

그 결과 검출전압이 각 변류기(27)의 2차선(29)으로부터 얻어지고 검출전압의 크기는 1차도체로서 역할하는 각 접점아암(4)을 통하여 흐르는 부하전류이 크기에 따른다. 각 변류기(27)가 요크부들(28a)간의 에어갭(28b)을 갖는 U 자상코어(26)를 갖고 있으므로 이 에어갭(28b)을 통하여 1차 도체를 끼우는 작업이 폐루프코어의 것에 비해서 간단화될 수 있다.

제6-8도는 본 발명의 제3실시예를 나타내고 있다.

제1실시예에서와 동일부분은 동일부호로 나타냈다.

제6도에서 3개의 제1변류기(31)(그중 하나만 나타냈다)가 제1 및 제2도에 나타낸 것과 같은 구성으로 형성되고 케이스(1)내에 배치되어 제1도체들(2a)이 각 변류기(31)를 위한 1차 도체로서 역할한다. 이 제1변류기들(31)은 제어전력공급을 위한 것이다.

3개의 제2변류기(32)(그중 하나를 나타냈다)가 제5도에 나타낸것과 같은 구성으로 형성되고 케이스내 배치되어 가동접점아암들(4)이 각각 제2변류기의 1차 도체로서 역할하고 있다. 제어회로(33)에서 회로(21)에 대응하는 전원회로(34)가 독립적으로 설비되어 있다. 각 변류기(31)의 출력은 정류회로(35)를 거쳐서 전원회로(34)의 입력으로 공급된다.

제8도는 각 제1변류기(31)에 의해서 검출된 검출전압과 제2변류기(32)에 의해서 검출된 검출전압의 특성을 나타내고 있다.

각 제2변류기(31)의 코어(28)가 에어갭(28b)을 갖고 있으므로 각 변류기(31)의 포화시의 부하전류는 코어(28)가 작은 것이라도 상당히 큰 값을 취한다. 따라서 검출전압의 직선성을 제2변류기(32)가 작은 크기로 할 경우에도 넓은 범위에 걸쳐서 유지할 수 있다. 또 갭이 없는 제1변류기(32)의 출력은 비교적 적은 부하로 포화된다.

그러나 과전류 트립회로를 위한 전원으로만 사용된다. 그 결과 제1변류기(31)의 코어(12)를 그 기능에 대해서 아무런 문제없이 소형화할 수 있다. 즉 제1 및 제2변류기 모두 소형화할 수 있고 이것은 회로차단기의 소형화에 기여할 수 있는 것이다.

제9도 및 10도는 제4실시예를 나타내고 있다. 즉 제6도에서와 동일부분은 동일부호로 나타냈다. 베이스(1a)는 케이스와 일체로 형성된 3개의 중공부(36)를 구비하고 있다.

3쌍의 중공돌출부(37a, 37b)도 일체로 형성되어 있다. 3쌍의 수납부(38)는 각 중공부(36)와 각 쌍의 중공돌출부(37a, 37b)에 의해서 한정된다.

더 구체적으로 말하면 각 중공부(36)는 각 가동접점아암(4)에 대응하여 커버(16)쪽으로 연장되게 베이스(1a)의 부분에 형성되고 각 중공부(36)는 후부개방단을 갖는다.

3쌍의 중공돌출부(37a, 37b)는 각 중공부에 연통 돌출되어 있다.

각 쌍의 중공돌출부(37a, 37b)는 그들간에 끼워있는 각 가동접점안(4)의 회동영역을 두고 인접쌍과 대향하고 있다.

전술한 제2변류기들(32)은 이 수납부(38)내에 수납되어 있다. 이 상태에서 변류기(32)의 2차권선(29)이 각 중공부들(36)내에 배치되고 코어들(28)의 2요크부(28a)가 각 중공돌출부(37a)내에 배치된다.

상술한 구성에 의하면 변류기(32)는 후부개방부를 거쳐서만 수납부(38)내로 각각 끼워넣을 수 있다.

그 결과 회로차단기의 조립효율을 향상시킬수 있다.

또 수납부(38)를 한정지우는 벽이 변류기들(32)과 부하로의 전력공급로를 구성하는 도체들(2a, 3a, 4)간에 각각 위치된다.

그 결과 변류기(32)가 간단한 절연구조로 이들 도체로부터 절연될 수 있다.

이상의 설명과 도면은 단지 본 발명의 원리를 예시한 것이고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 첨부 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims

케이스의 하나의 단부로부터 다른 단부를 향하여 연장되는 제1전기도체와 상기 케이스의 상기 다른 단부로부터 상기 하나의 단부를 향하여 연장되는 제2전기도체를 수납하는 절연케이스; 상기 케이스의 상기 하나의 단부쪽의 제1도체에 설비된 전원측 단자; 상기 케이스의 상기 다른 단부의 제2도체에 설비된 부하측단자; 상기 부하측단자에 대향하여 상기 제2도체의 단부에 전기적으로 연결되고 회동되게 배치되어 전원측단자에 대항하여 제1도체의 단부에 연결된 고정접점과 함께 주접점을 구성하는 가동접점을 나르는 가동접점아암; 상기 절연케이스내에 배치되어 상기 가동접점아암을 회동시켜 주접점들을 개폐하는 절환기구; 및 상기 절연케이스내의 전원측단자와 주접점간에 배치된 변류기를 구비하며, 상기 변류기가 제1도체가 관통하는 폐루프코어와 폐루프코어 둘래애 감긴 코일을 구비한 회로차단기.
케이스의 하나의 단부로부터 다른 단부를 향하여 연장되는 제1전기도체와 상기 케이스의 상기 다른 단부로부터 상기 하나의 단부를 향하여 연장되는 제2전기도체를 수납하는 절연케이스;상기 케이스의 상기 하나의 단부쪽의 제1도체에 설비된 전원측 단자; 상기 케이스의 다른 단부쪽의 제2도체에 설비된 부하측단자; 상기 부하측단자에 대향하여 상기 제2도체의 단부에 전기적으로 연결되고, 회동되게 배치되어 전원측단자에 대향하여 제1도체의 단부에 연결된 고정접점과 함께 주접점을 구성하는 가동접점을 나르는 가동접점아암; 상기 절연케이스내에 배치되어 상기 가동접점아암을 회동시켜 주접점들을 개폐하는 절환기구; 상기 절연케이스내에 이동접점아암이 관통되게 배치되는 변류기를 구비한 회로차단기.
제2항에 있어서, 상기 변류기가 2단부를 갖는 코어와 코어둘레에 감긴 코일을 구비하고, 상기 변류기가 코어의 단부간에 한정지워지는 에어갭이 자로의 일부로 역할하게 형성되고, 상기 변류기가 절연케이스내에 배치되어 가동접점아암이 에어갭을 관통하는 상태로 형성된 회로차단기.
제2항에 있어서, 상기 절연케이스는 가동접점아암이 배치되는 위치에 형성된 중공부, 개방된 후단부 및 상기 중공부와 연통되고 돌출된 한쌍의 중공돌출부에 의해서 한정지워지는 수납공간을 갖는 저벽을 구비하고, 상기 한쌍의 중공돌출부가 그들 사이에 끼워들어있는 가동접점아암의 회동영역을 갖고 서로 대향하고 있고, 코어와 코어둘레에 감긴 코일을 구비한 변류기가 수납공간내에 배치되고, 코일이 상기 중공부에 배치되고 코일로부터 돌출된 코어의 일부가 변류기가 상기 수납공간에 배치된 상태로 상기 한쌍의 중공 돌출부내에 배치된 회로차단기.
제1항에 있어서, 상기 절연케이스내에 다른 변류기를 더 포함하고 가동접점아암이 상기 다른 변류기를 관통하고, 상기 다른 변류기가 2단부를 갖는 코어와 코어둘레에 감긴 코일을 구비하고, 코어의 2단부 사이에 한정지워지는 에어갭이 자로의 일부로 역활하는 회로차단기.
제5항에 있어서, 상기 제2도체를 횡단하여 배치되는 영상변류기를 더 포함하는 회로차단기.