KR100443943B1 - 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체는,일측 면상의 소정 부위에는 고정 주접점이 마련되고, 타측 면상의 소정 부위에는 고정 아크접점이 마련되어 있는 평판부와, 그 양측 평판부 사이에 평판부와 일체로 마련되는 한 쌍의 대칭형 갈고리형 삽입부로 구성된 고정부재; 갈고리형 삽입부 사이에 힌지식 개폐운동이 가능하게 고정부재에 근접 설치되며, 몸체의 단부에는 고정부재의 고정 주접점과 접촉되는 가동 주접점이 마련되고, 몸체의 대략 중심부에는 고정부재의 고정 아크접점과 접촉되는 가동 아크접점이 마련되어 있는 가동부재; 및 고정부재의 갈고리형 삽입부의 상호 대면하는 내측면부 및 상면부와, 가동부재의 몸체의 양측면부에 각각 설치되어 고정부재와 가동부재 간의 원하지 않는 부분들 간의 접촉으로 인한 통전을 방지하기 위한 절연커버부재를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 소호부에 아크 접점 외에 주접점을 채용하여 차단 전류의 복수의 경로를 형성함으로써 접점의 손상을 줄이고, 접점의 크기를 소형화할 수 있으며, 고정부재 형상만으로 자속을 유발하여 아크를 유선형화하여 자기구동시킴으써 고장 전류를 용이하게 차단할 수 있는 장점이 있다.

Description

아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체{Arc extinction structures for a circuit breaker and an electric switch having arc-magnetic operating mode}

본 발명은 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체에 관한것으로서, 특히 소호부 구조체에 주접점을 채용하여 차단 전류의 복수의 경로를 형성함으로써 접점의 손상을 줄이고, 고정접점 형상만으로 자속을 유발하여 아크를 유선형 자기구동시킴으써 효과적인 차단 성능을 얻을 수 있는 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, SF₆가스 부하개폐기, 배전급 및 저압차단기에는 주로 파퍼 (pupper) 소호 방식 또는 로터리 아크 소호 방식의 소호부가 채용되고 있다.

파퍼 소호방식은 파퍼실, 피스톤, 가동접점, 노즐, 고정접점 등으로 구성되어 있으며, 피스톤으로 파퍼실을 압축함으로써 발생하는 높은 압력을 이용하여 차단 성능을 확보하는 방식이다. 그러나, 이 방식에 있어서는 파퍼실에 높은 압축력을 얻기 위해서는 강인한 조작기에 의한 조작력이 요구되고, 조작기와 소호부의 관련 구성품이 많이 소요되며, 이에 따른 원가비용이 높다는 단점이 있다.

로터리 아크 소호방식은 구동코일, 고정접점, 가동접점, 단락환(아크런너) 등으로 구성되어 있으며, 구동코일에 의한 자기력으로 아크를 회전시켜 차단성능을 확보하는 방식이다. 그러나, 이 방식에 있어서 구동코일에 의한 차단성능은 소전류차단에는 양호하나, 대전류차단에는 상대적으로 취약한 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 소호부 형상을 단순화하여 원가절감은 물론 조작기의 부하를 경감함으로써 제품의 소형화를 꾀할 수 있는 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체 제공함에 그목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체의 전체 구성을 보여주는 사시도.

도 2는 도 1의 구조체에 있어서의 고정부재의 구성을 보여주는 사시도.

도 3은 도 1의 구조체의 동작 관계를 보여주는 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...고정부재 111,112...평판부

111c...고정주접점 112c...고정아크접점

113a,113b...갈고리형 삽입부 120...가동부재

120a...가동주접점 120b...가동아크접점

130...절연커버부재 110s...판스프링

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체는,

양측 단부에 위치되며, 일측 면상의 소정 부위에는 고정 주접점이 마련되고, 타측 면상의 소정 부위에는 고정 아크접점이 마련되어 있는 평판부와, 그 양측 평판부 사이에 위치되어 각 평판부와 각각 연접되며, 상호 소정 간격 이격되어 대칭을 이루는 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 구성된 고정부재;

상기 고정부재의 한 쌍의 갈고리형 삽입부 사이에 힌지식 개폐운동이 가능하게 고정부재에 근접 설치되며, 몸체의 단부에는 상기 고정부재의 일측 평판부 상에 마련되어 있는 고정 주접점과 접촉되는 가동 주접점이 마련되고, 몸체의 대략 중심부에는 상기 고정부재의 타측 평판부 상에 마련되어 있는 고정 아크접점과 접촉되는 가동 아크접점이 마련되어 있는 가동부재; 및

상기 고정부재의 한 쌍의 갈고리형 삽입부의 상호 대면하는 내측면부 및 상면부와, 상기 가동부재의 몸체의 양측면부에 각각 설치되어 고정부재와 가동부재 간의 원하지 않는 부분들 간의 접촉으로 인한 통전을 방지하기 위한 절연커버부재를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체를 나타낸 것으로서, 도 1은 전체구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 구조체에 있어서의 고정부재의 구성을 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 1의 구조체의 동작 관계를 보여주는 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체는, 고정부재(110), 가동부재(120) 및 절연커버부재(130)로 크게 구성된다.

고정부재(110)는, 몸체의 양측 단부에 위치되며, 일측 면상의 소정 부위에는 고정 주접점(111c)이 마련되고, 타측 면상의 소정 부위에는 고정 아크접점(112c)이 마련되어 있는 평판부(111)(112)와, 그 양측 평판부(111)(112) 사이에 위치되어 각 평판부(111)(112)와 각각 연접되며, 상호 소정 간격 이격되어 대칭을 이루는 한 쌍의 갈고리형 삽입부(113a)(113b)로 구성된다. 그리고, 바람직하게는 이 고정부재 (110)의 단자부 역할을 하는 일측 평판부(111)의 하부에는 상기 가동부재(120)와의 접촉 및 이탈시 고정부재(110)가 일정 각도 범위 내에서의 상하 운동이 가능하도록 하기 위한 판스프링(110s)이 더 설치된다.

가동부재(120)는 상기 고정부재(110)의 한 쌍의 갈고리형 삽입부(113a) (113b) 사이에 힌지식 개폐운동이 가능하게 고정부재(110)에 근접 설치되며, 몸체의 단부에는 상기 고정부재(110)의 일측 평판부(111) 상에 마련되어 있는 고정 주접점(111c)과 접촉되는 가동 주접점(120a)이 마련되고, 몸체의 대략 중심부에는 상기 고정부재(110)의 타측 평판부(112) 상에 마련되어 있는 고정 아크접점(112c)과 접촉되는 가동 아크접점(120b)이 마련된다.

이상과 같이 고장 전류 차단에 관여하는 접점의 구조를 아크 접점 외에 주접점까지 더 관여시킴으로써, 즉 차단전류의 경로를 주접점과 아크접점의 복수의 경로로 구성함으로써 차단전류로 인해 발생하는 아크에 의한 접점의 손상을 크게 완화시킬 수 있으며, 또한 그만큼 접점의 크기를 줄일 수 있는 장점도 있다.

한편, 절연커버부재(130)는 상기 고정부재(110)의 한 쌍의 갈고리형 삽입부 (113a)(113b)의 상호 대면하는 내측면부 및 상면부에 각각 설치되는 절연커버부재 (130a)130b)와, 상기 가동부재(120)의 몸체의 양측면부에 설치되는 절연커버부재 (130c)로 구성되며, 그와 같이 각 위치에 설치되어 고정부재(110)와 가동부재(120) 간의 원하지 않는 부분들 간의 접촉으로 인한 통전을 방지한다. 도 3에서 참조번호 140은 고정부재 (110)를 지지 및 고정하는 받침대를 나타낸다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

본 발명의 소호부 구조체가 채용된 차단기 및 개폐기가 설치되어 있는 전력계통 시스템에 있어서, 어떤 원인에 의해 시스템에 이상이 발생하여 고장전류가 흐르게 될 경우, 이 고장전류를 차단하게 된다. 즉, 고장전류가 시스템 내의 특정 감지수단(미도시)에 의해 감지되면, 시스템의 주제어부(미도시)는 조작부 구동명령을 내리고, 이에 따라 조작부(미도시)가 구동하면, 정상전류의 통전을 위해 고정부재 (110)와 접촉하고 있던 상태의 가동부재(120)가 원호 궤적을 그리며 고정부재(110)와 분리된다. 이 과정에서 고정아크접점(112c)과 가동아크접점(120b) 간에 아크가 발생하게 되는데, 이 아크는 고정부재(110)의 형상에 의해 유발되는 자기력에 의해 고정부재(110)의 단자부측 평판부(111) 쪽으로 불려나가는 힘을 받게 된다. 즉, 도3에서 고정부재(110)에 흐르는 전류는 고정부재(110)의 갈고리형 삽입부(113a) (113b)에 의해 비록 일부가 개방되어 있기는 하지만 권선 코일에 흐를 때처럼 하나의 원형 궤적을 그리며 흐르게 되는 바, 따라서 자계가 지면으로부터 밖으로 나오는 방향으로 발생하게 되고, 이때 아크 전류의 방향은 수직 상향, 즉 고정아크접점 (112c)으로부터 가동아크접점(120b) 쪽으로 흐르므로 아크 전류를 이루는 전자들은 플레밍의 왼손법칙에 의해 고정부재(110)의 단자부측 평판부(111) 쪽으로 힘을 받게 되는 것이다. 따라서, 아크는 단자부측 평판부(111) 쪽으로 볼록하게 휜 활모양을 가지게 되며, 그만큼 아크의 직선 길이가 길어지게 된다. 아크의 길이가 길어지게 되면, 그만큼 전류 흐름 경로상의 저항이 커지게 되고, 저항이 커지면 그만큼 전류가 흐르기 힘들어지는 결과가 되므로, (고장)전류를 차단하는 입장에서 볼 때는 결국 전류(고장전류)를 차단하기가 그만큼 용이해지는 결과가 된다.

한편, 이상과 같은 일련의 과정에 있어서 고장전류의 차단시에는 전술한 바와 같이 전류가 아크접점(112c)(120b)으로 통전되고, 접점이 닫히면 차단전류가 아크접점(112c)(120b)과 주접점(111c)(120a)의 복수 경로로 통전된다. 따라서, 전류 크기로 인한 접점의 용융을 억제할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 효과는 접점의 크기를 줄일 수 있는 결과가 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체는 소호부에 아크 접점 외에 주접점을 채용하여 차단 전류의 복수의 경로를 형성함으로써 접점의 손상을 줄이고, 접점의 크기를 소형화할 수 있으며, 고정부재 형상만으로 자속을 유발하여 아크를 유선형화하여 자기구동시킴으써 고장 전류를 용이하게 차단할 수 있는 장점이 있다. 또한, 소호부 형상을 단순화함으로써 제품의 생산원가를 절감할 수 있고, 조작기의 부하를 경감함으로써 제품의 소형화를 이룰 수 있다.

Claims (2)

1. 양측 단부에 위치되며, 일측 면상의 소정 부위에는 고정 주접점이 마련되고, 타측 면상의 소정 부위에는 고정 아크접점이 마련되어 있는 평판부와, 그 양측 평판부 사이에 위치되어 각 평판부와 각각 연접되며, 상호 소정 간격 이격되어 대칭을 이루는 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 구성된 고정부재;

   상기 고정부재의 한 쌍의 갈고리형 삽입부 사이에 힌지식 개폐운동이 가능하게 고정부재에 근접 설치되며, 몸체의 단부에는 상기 고정부재의 일측 평판부 상에 마련되어 있는 고정 주접점과 접촉되는 가동 주접점이 마련되고, 몸체의 대략 중심부에는 상기 고정부재의 타측 평판부 상에 마련되어 있는 고정 아크접점과 접촉되는 가동 아크접점이 마련되어 있는 가동부재; 및

   상기 고정부재의 한 쌍의 갈고리형 삽입부의 상호 대면하는 내측면부 및 상면부와, 상기 가동부재의 몸체의 양측면부에 각각 설치되어 고정부재와 가동부재 간의 원하지 않는 부분들 간의 접촉으로 인한 통전을 방지하기 위한 절연커버부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정부재의 단자부 역할을 하는 일측 평판부의 하부에는 상기 가동부재와의 접촉 및 이탈시 고정부재가 일정 각도 범위 내에서의 상하 운동이 가능하도록 하기 위한 판스프링이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 아크 자기구동방식의 차단기 및 개폐기용 소호부 구조체.