KR100475069B1 - 회로차단기의 소호장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 회로차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단락사고시 발생되는 아크를 효과적으로 배기 및 절연시켜 아크에 의한 도전체의 손상 및 용융을 방지하고 이에따라 차단기의 단락성능이 향상될 수 있도록 구성된 회로차단기의 소호장치에 관한 것이다.

본 발명은 전로로부터 전원을 공급받아 부하측에 전달하는 고정접촉자 및 가동접촉자와, 상기 가동접촉자를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부와, 단락전류 등의 이상전류를 검출하는 검출기구부와, 상기 검출기구부의 전기적 검출신호를 링크기구부에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바와, 상기 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 억제 소호시키는 소호부를 구비한 회로차단기에 있어서, 상기 고정접촉자에 쉴드 박스를 고정하여 이 쉴드 박스에 절연 배리어를 이동가능하게 설치하고 이 절연 배리어를 가동접촉자에 연결하여 상기 쉴드 박스와 절연 배리어에 의해 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 절연층이 형성되게 한 회로차단기의 소호장치이다.

Description

회로차단기의 소호장치{Arc extinguishing device for circuit breaker}

본 발명은 회로차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단락사고시 발생되는 아크를 효과적으로 배기 및 절연시켜 아크에 의한 도전체의 손상 및 용융을 방지하고 이에따라 차단기의 단락성능이 향상될 수 있도록 구성된 회로차단기의 소호장치에 관한 것이다.

회로차단기는 전기 선로상에 설치되어 선로상에 과부하 또는 단락사고가 발생하였을 때 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하기기를 보호하는 전기기기이다.

상기한 회로차단기는 사고전류 발생시 이를 검출하는 검출기구부와, 접점의 개로 및 폐로를 가능하게 하는 링크 기구부와, 전선을 연결하는 단자부 등으로 구성되어 있으며, 단락사고가 발생하면 단락전류 발생 →단락전류 통전 →단락전류 검출 →접점 개극 및 아크발생 →아크 소멸 →회복전압 인가와 같은 과정을 거쳐 단락전류가 차단된다.

이때 접점의 개극시 발생되는 아크는 고온의 플라즈마 상태의 전도성 물질 이며, 이를 효과적으로 냉각시켜 단락전류를 차단하는 것이 회로차단기의 성능 향상에 중요한 요인이 된다.

도 1과 도 2는 종래에 사용되어 온 회로차단기의 일예를 나타낸 내부 구성도로서, 회로차단기내에는 전로로부터 전원을 공급받아 부하측에 전달하기 위한 고정접촉자(1) 및 가동접촉자(2)와, 상기 가동접촉자를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부(3)와, 단락전류 등의 이상전류를 검출하는 검출기구부(4)와, 상기 검출기구부의 전기적 검출신호를 링크기구부에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바(5)와, 상기 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 억제 소호시켜 주는 소호부(6) 등이 설치되어 있다.

또한 서로 다른 방향의 전류가 인접한 두 선에 흐르는 경우 상호 반발력이 발생한다는 원리에 의해 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)의 각 접점 사이에 반발력이 발생할 때 그 반발력의 크기를 증가시키기 위해 고정접촉자(1)의 접점부는 'U'자형으로 절곡되어 있다.

따라서 폐로 상태에 있는 회로차단기에 정격전류의 수십배가 되는 이상전류가 흐르면 검출기구부(4)에서 이를 감지하여 전자석의 원리에 의해 흡인력이 발생하고 이 흡인력에 의해 아마튜어(7)가 빠른 속도로 흡인된다.

상기와 같이 아마튜어(7)가 흡인되면 그 동작에 의해 크로스바(5)가 회전하고 이때 크로스바(5)에 의해 폐로상태로 구속되어 있던 링크기구부(3)는 크로스바(5)의 구속으로부터 해제되어 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1)를 개리시킨다.

그리고 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)가 개리되면 전로가 개로상태로 전환되어 이상전류가 지속적으로 통전되는 것을 막아주게 되고 고정접촉자(1)가 가동접촉자(2)로부터 개리될 때 아크가 발생하게 된다.

상기와 같이 발생된 아크는 초기 상태에서 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이에 머무르고 있으며, 이를 아크 습착상태라고 한다.

습착된 아크는 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이의 거리가 증가함에 따라 발생하는 전자 구동력에 의해 소호부(6)쪽으로 이동을 하게 되고 소호부(6)내의 그리드(8) 사이에서 냉각 절단되며, 전류의 영점에서 완전히 소호되어 전류의 폐로 상태가 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 회로차단기에서 가동접촉자(2)의 개극 초기에 발생되는 아크는 두 접촉자의 접점 사이에 존재하지만 가동접촉자(2)의 회전에 의해 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)간의 거리가 멀어지면 두 접촉자의 접점 사이보다 주변에 더 가까운 부분이 발생되어 아크의 경로가 두 접촉자의 접점 사이에서 발생하는 것이 아니라 주변으로 확산되는 현상이 일어나게 된다.

따라서 주변으로 확산되는 아크에 의해 가동접촉자(2)의 밑부분(2a)과 고정접촉자(1)의 밴딩부(1a)가 용융되는 경우가 발생하고 이러한 경우 아크의 소호시간이 길어져 차단기의 단락 차단 성능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 가동접촉자와 고정접촉자의 개극이 진행되는 과정에서 아크가 주변으로 확산되는 것을 효과적으로 억제하여 아크의 확산에 의한 접촉자의 용융을 방지할 수 있는 회로차단기의 소호장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 전로로부터 전원을 공급받아 부하측에 전달하는 고정접촉자 및 가동접촉자와, 상기 가동접촉자를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부와, 단락전류 등의 이상전류를 검출하는 검출기구부와, 상기 검출기구부의 전기적 검출신호를 링크기구부에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바와, 상기 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 억제 소호시키는 소호부를 구비한 회로차단기에 있어서, 상기 고정접촉자에 쉴드 박스를 고정하여 이 쉴드 박스에 절연 배리어를 이동가능하게 설치하고 이 절연 배리어를 가동접촉자에 연결하여 상기 쉴드 박스와 절연 배리어에 의해 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 절연층이 형성되게 한 회로차단기의 소호장치가 제공된다.

도 3과 도 4는 본 발명이 적용된 회로차단기의 내부 구성도로서, 차단기내에는 전로로부터 전원을 공급받아 부하측에 전달하기 위한 고정접촉자(1) 및 가동접촉자(2)와, 상기 가동접촉자를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부(3)와, 단락전류 등의 이상전류를 검출하는 검출기구부(4)와, 상기 검출기구부의 전기적 검출신호를 링크기구부에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바(5) 및 아마튜어(7)와, 상기 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 억제 소호시키기 위해 다수의 그리드(8)로 이루어진 소호부(6) 등이 설치되어 있다.

상기 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2) 사이에는 이들 접촉자간의 절절 성능을 향상시키고 아크 유도를 방지하기 위한 쉴드 박스(Shield Box)(11)와 절연 배리어(12)가 설치되어 있다.

상기 쉴드 박스(11)는 고정접촉자(1)에 지지 고정되어 있고 절연 배리어(12)를 슬라이딩 가능하게 조립하기 위한 가이드 홈(11a)과 가동접촉자(2)의 이동 공간이 되는 공간부(11b)가 형성되어 있다.

상기 절연 배리어(12)에는 구멍(13)이 형성되어 이 구멍(13)으로 가동접촉자(2)가 삽입되어 있고 또한 상기 절연 배리어(12)는 쉴드 박스(11)에 형성된 가이드 홈(11a)에 이동 가능한 상태로 조립되어 있다.

따라서 가동접촉자(2)가 움직이면 절연 배리어(12)는 쉴드 박스(11)에 형성된 가이드 홈(11a)에 안내되면서 가동접촉자(2)와 함께 같은 방향으로 이동을 하게 된다.

상기와 같이 된 본 발명은 폐로상태에서는 도 3과 같이 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)가 접속되어 있고 절연 배리어(12)는 쉴드 박스(11)에 조립된 상태로 쉴드 박스(11)의 하부에 위치하여 있게 된다.

상기와 같은 상태에서 차단기에 단락전류가 흐르면 검출기구부(4)가 단락전류를 검출하여 아마튜어(7)가 전자석에 빠른 속도로 흡인됨과 동시에 링크기구부(3)가 크로스바(5)의 구속으로부터 해제되어 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1)를 개리시키게 되는데, 상기 가동접촉자(2)는 절연 배리어(12)의 구멍(13)으로 끼워져 결합되어 있고 또한 쉴드 박스(11)에 가동접촉자(2)가 이동할 수 있도록 공간부(11b)가 형성되어 있기 때문에 두 접촉자의 개리에 따라 가동접촉자(2)가 공간부(11b)를 통해 상방으로 이동할 때 절연 배리어(12)는 가이드 홈(11a)에 안내되면서 가동접촉자(2)와 함께 상방으로 이동을 하게 된다.

따라서 가동접촉자(20와 고정접촉자(1) 사이에는 쉴드 박스(11)와 절연 배리어(12)에 의해 커튼식의 절연층이 형성되며, 이 절연층은 가동접촉자(2)의 개극시 주변으로 확산되는 아크에 의해 가동접촉자(2)의 밑부분(2a) 및 고정접촉자(1)의 밴딩부(1a)가 용융되는 것을 방지하여 준다.

또한 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이에 형성된 상기 절연층은 두 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 소호부(6)의 그리드(8)쪽으로 유도하여 신속하게 소호시키는 역할도 수행하게 된다.

본 발명은 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2) 사이에 가동접촉자(2)의 이동에 따라 함께 이동하면서 두 접촉자 사이를 커튼식으로 가려주는 절연층을 형성하여 접점의 개리시 발생하는 아크가 주변으로 확산되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서 아크의 확산으로 인한 접촉자의 용손을 막을 수 있고 상기 절연층에 의해 아크를 소호부 족으로 유도하여 신속하게 소호시킬 수 있으므로 차단기의 단락 차단 성능이 향상된다.

도 1은 종래 회로차단기를 폐로상태로 도시한 내부 구성도

도 2는 종래 회로차단기를 개로상태로 도시한 내부 구성도

도 3은 본 발명이 적용된 회로차단기를 폐로상태로 도시한 내부 구성도

도 4는 본 발명이 적용된 회로차단기를 개로상태로 도시한 내부 구성도

도 5는 본 발명에 적용되는 쉴드 박스와 절연 배리어의 분해 사시도

도 6은 쉴드 박스의 평면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정접촉자 2 : 가동접촉자

6 : 소호부 11 : 쉴드 박스

11a : 가이드 홈 12 : 절연 배리어

13 : 구멍

Claims (2)

1. 전로로부터 전원을 공급받아 부하측에 전달하는 고정접촉자 및 가동접촉자와, 상기 가동접촉자를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부와, 단락전류 등의 이상전류를 검출하는 검출기구부와, 상기 검출기구부의 전기적 검출신호를 링크기구부에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바와, 상기 접촉자의 개리시 발생되는 아크를 억제 소호시키는 소호부를 구비한 회로차단기에 있어서,

   상기 고정접촉자에 쉴드 박스를 고정하여 이 쉴드 박스에 절연 배리어를 이동가능하게 설치하고 이 절연 배리어를 가동접촉자에 연결하여 상기 쉴드 박스와 절연 배리어에 의해 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 절연층이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 회로차단기의 소호장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 쉴드 박스에 가이드 홈을 형성하고 이 가이드 홈에 절연 배리어를 이동가능하게 결합한 회로차단기의 소호장치.