KR100519888B1 - 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압용 차단기/개폐기에서 사고전류에 의해 가동아크접점이 고정아크접점으로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하여 단락전류를 차단할 수 있도록 하기 위해 아크를 고정아크접점 단자부로 이동시키는 역할을 하는 불연속 다단형 아크런너(Arc runners)에 관한 것이다.

본 발명은 아크런너를 불연속 다단형식으로 구성함으로서 전류 차단시점인 전류영점에서 두 접점 간에 남아있는 잔류아크가 소호부 내에 여전히 존재하더라도 불연속 다단형 아크런너에 의해 통전경로가 불연속적으로 단절되도록 하여 두 접점간 절연회복특성을 향상시키는 효과가 기대된다.

Description

저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너{Arc runners for low voltage circuit breakers or contact systems which are discretely plates-shaped}

본 발명은 저압용 차단기/개폐기에서 사고전류에 의해 가동아크접점이 고정아크접점으로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하여 단락전류를 차단할 수 있도록 하기 위해 아크를 고정아크접점 단자부로 이동시키는 역할을 하는 아크런너에 관한 것이다.

일반적으로, 저압용 차단기/개폐기는 전기설비와 부하기기간 배선전로에서 고장전류 및 사고전류 등이 발생할 때 부하기기를 보호하기 위해 회로차단동작을 수행한다.

상기의 회로차단동작은 회로에 고장이나 사고가 발생하여 대전류가 흐르게 되면, 사용자가 스위치를 작동시켜 고정아크접점으로부터 가동아크접점을 이격시키거나, 고장 또는 사고 전류를 감지하여 자동으로 고정아크접점과 가동아크접점이 분리되도록 한다.

이와 같이, 양 접점이 분리되면 양 접점사이에는 도전층인 아크가 발생하게 되고 이 발생된 아크를 따라서 전류가 흐르게 되는데, 이 때 상기 발생된 아크는 플라즈마 상태를 유지하고 있어, 주위에서 강한 자계를 형성할 경우 쉽게 소호할 수 있으므로, 상기의 아크를 소호하기 위해 저압용 차단기/개폐기 내부에는 소호부를 구비하게 된다.

이러한 자계를 형성하기 위해 자성체인 그리드를 이용하여 저압용 차단기/개폐기의 차단 성능을 향상시켜 왔다.

그러나, 그리드에 의한 구동 자계는 차단용량이 증가함에 따라 그리드의 자기포화현상으로 인해 일정 범위에 이르면 자계가 더이상 증가하지 않아 아크를 소호할 수 있는 능력이 커지지 않는다.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 종래에는 아크런너를 사용하거나, 아크런너의 안내부의 상단면에 일정길이를 갖는 돌기부를 형성함으로서, 아크가 소호실로 신속하게 전달되어 고장전류의 신속한 차단이 이루어지도록 하였다.

그러나, 상기의 아크런너는 정현파의 고장전류가 시간에 따라 진행하면서 대전류영역 이후 전류영점을 향해 진행할 경우에는 그리드의 구동자계도 함께 줄어들어 아크를 소호부로 이동시키는 힘이 약해지는 문제점을 가지고 있다.

또 다른 종래 기술로는 도 1에서와 같이, 고정아크접점(10)의 상단부에 일체형 아크런너(20)를 배치한 것이었다.

상기 아크런너(20)는 선단부 일측면이 절곡되어 있고, 상기 선단부가 고정아크접점 접촉부 측에 결합 고정되고, 반대측 타단부는 고정아크접점 단자부(12)를 향하여 상방으로 경사지게 하여 고정아크접점(10)으로부터 이격된 구조를 갖는다.

상기 아크런너(20)는 그리드에 의한 구동자계로 두 접점간에 발생한 아크를 고정아크접점 접촉부에서 아크런너를 따라 고정아크접점 단자부 끝단으로 빠르게 이동시키는 길역할을 한다.

이러한, 길역할은 아크를 길게 늘이고 동시에 고정아크접점 접촉부에서 아크를 멀리 내미는 효과를 가지므로 아크저항이 증가하여 차단성능에 긍정적인 영향을 미친다.

그러나, 상기와 같은 경우에는 고정전류가 정현파형으로 흐름에 따라 시간이 경과함으로서 전류값이 전류영점을 향해 작아질 경우 아크 구동자계도 역시 감소하여 아크를 밀어내는 자기구동력이 약화되어지는 등 멀리 밀려져 있던 이격된 두 접점사이의 통전경로가 다시 회귀되어 최단거리로 형성되어지기 때문에 절연회복특성을 약화시킨다.

따라서, 전류영점 시 잔류아크에 의한 전기적 통전경로는 아크런너에 의해 보다 쉽게 두 접점 간에 다시 형성되고, 상기의 통전경로는 결국 고장전류에 대한 차단실패로 이어지는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기에서 종래 기술들이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 저압용 차단기/개폐기 소호부 내에 구성되는 아크런너를 불연속 다단형식으로 구성함으로서, 차단시점인 전류영점에서 두 접점 간에 남아있는 잔류 아크가 소호부에 여전히 존재하더라도 불연속 다단형 아크런너에 의해 통전경로가 불연속적으로 단절되도록 하여 고정아크접점과 가동아크접점 간의 절연회복특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기에 서술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 저압용 차단기/개폐기에서 사고전류 또는 고장전류에 의해 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 소호하여 단락전류를 차단할 수 있도록 하기 위해 아크를 고정아크접점 단자부로 이동시키는 역할을 하는 불연속 다단형 아크런너(Arc runners)에 관한 것이다.

상기의 아크런너는 종래와 마찬가지로 고정아크접점 상단부에 배치되며, 여러개로 분할된 구조를 갖는다.

상기 분할된 각각의 분할 부재들은 절연부재를 매개로 하여 고정아크접점의 상면에 부착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명이 적용되는 아크런너의 일실시예의 전체적인 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명은 도 2에서 보듯이, 고정아크접점(10)의 고정아크접점 접촉부(11)와 가까운 상면에 절연부재(24)가 결합되고, 상기의 절연부재(24)의 상부에 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너(25)가 결합되어 이루어진다.

상기의 절연부재(24)는 종래의 아크 런너(20)와 유사한 모양으로서, 얇은 장방형 판재의 형상을 가지며, 절연부재(24)의 선단부는 고정아크접점 접촉부(11) 쪽의 고정아크접점(10) 상단면에 고정되며, 절연부재(24)의 타단부는 상방으로 절곡되어 고정아크접점(10)으로부터 이격되게 구성되어 있다.

상기의 절연부재(24)은 고정아크접점(10)의 상단면과 아크런너(25)의 하단면 사이에 위치하여, 아크런너(25)가 고정아크접점(10)으로부터 전기적으로 보다 독립성을 확보하도록 하여, 차단 성능을 한층 더 향상시킴과 동시에, 분할된 복수의 아크런너(25)의 각 부재(21,22,23)들을 기계적으로 고정시켜주는 역할을 한다.

상기의 절연부재(24)는 상기에 서술한 역할을 할 수 있다면 다소 변형된 모양을 하고 있어도 좋다.

본 발명 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너(25)는 철(Fe)과 같은 자성을 띠는 판재로서 본 실시예에서는 세 부분으로 나뉘는데, 시단부재(23), 중앙부재(22), 종단부재(21)가 순차적으로 접촉하지 않도록 이격된 배치 구조를 갖는다.

상기의 시단부재(23)는 대략 직사각형의 얇은 판재의 형상을 가지고 있고, 고정아크접점(10)과 결합되는 절연부재(24)의 상단면 일측에 결합되어, 아크(40)를 고정아크접점의 단자부(12) 측으로 유도하는 역할을 하는 아크런너(25)의 일부분을 이룬다.

상기의 중앙부재(22)는 시단부재(23)와 유사한 직사각형이지만, 상기 시단부재와 대향하는 측에 반원형의 홈이 패인 구조를 갖는다.

이와 같이 반원형 홈을 중앙부재에 형성한 것은 플라즈마 상태의 아크(40)가 반원 모양의 홈 안에 들어가게 되면, 아크(40) 주변에 구성되어 있는 그리드의 구동자계는 힘을 더 받을 수 있게 되어 고정아크접점 단자부(12) 측으로 아크(40)가 쉽게 이동할 수 있도록 촉진시키는 역할을 한다.

아크런너(25)가 철(Fe)과 같은 자성체로 구성되어 있기 때문에 상기의 반원 모양의 홈이 없다면, 자계는 자성체로 흡수되어 차폐됨으로써 아크(40)를 고정아크접점의 단자부(12) 측으로 보낼 힘이 작아지게 된다.

상기의 중앙부재(22)에 형성된 반원 모양의 홈은 반원 모양이 아닌 다소 변형된 다른 모양을 하고 있어도 유사한 기능을 할 수 있다.

상기 중앙부재(22)는 대기 중에서 절연이 가능한 거리만큼 시단부재(23)로부터 이격되어 절연부재(24)에 고정된다.

상기의 종단부재(21)는 아크진행방향에 수직한 선을 따라 대략 중앙부가 하방으로 절곡된 얇은 사각형 판재의 형상을 갖는다.

상기 종단부재(21)의 절곡된 일측부는 상기 중앙부재(20)와 대향되게 배치하되, 상기 중앙부재(21)와 접촉하지 않도록 이격시켜서 상기 절연부재(24)의 상단면에 부착 고정시키고, 상기 종단부재(21)의 절곡된 타측부는 고정아크접점 단자부(12)를 향해 하방으로 경사지게 배치하되 대략 상기 절연부재(24)의 두께에 상응하는 거리만큼 고정아크접접(10)의 상단면보다 높은 위치에서 고정아크접점의 상단면과 평행하게 배치된다.

따라서, 본 발명의 아크런너(25)는 불연속 다단으로 구성됨과 동시에 고정아크접점 단자부(12) 쪽으로 종래의 아크런너(20)보다 더 길게 구성되어 고정아크접점 단자부(12)로 아크(40)가 보다 더 잘 전달되도록 하는 기능을 가지고 있다.

상기의 시단부재(23)와 중앙부재(22) 사이의 이격 거리 및 중앙부재(22)와 종단부재(21) 사이의 이격 거리는 저전압이 대기 중에서 절연이 확보될 수 있는 1㎜ 내외가 적절하다.

도 3은 본 발명의 일실시예를 적용한 불연속 다단형 아크런너(25)가 고정아크접점(10)에 결합된 모습을 보여주는 결합사시도를 나타낸 도면으로, 아크런너(25)와 고정아크접점(10) 사이에는 상기에 설명한 절연부재(24)가 결합되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 4는 본 발명에 적용된 불연속 다단형 아크런너(25)가 고정아크접점(10)에 결합된 모습을 나타낸 측면을 나타낸 도면으로, 본 발명의 아크런너(25)와 고정아크접점(10) 사이에 절연부재(24)가 존재하여 아크런너(25)가 고정아크접점(10)과 직접 결합되지 않는 것을 볼 수 있다.

본 발명에서와 같이 아크런너(25)를 여러개로 분할하여 서로 이격되게 구성함으로서, 고장전류가 정현파의 대전류영역에 있을 경우에는 아크런너(25)가 불연속적으로 이어져 있어도 큰 고장전류와 강한 구동자계에 의해 아크(40)가 고정아크접점 단자부(12) 쪽으로 유도되어지고, 이후 소전류영역에서는 구동자계의 약화로 잔류아크가 소호부에 존재하더라도 고정아크접점의 단자부(12) 쪽으로 이동한 아크(40)는 불연속 다단형의 아크런너(25)에 의해 통전경로를 쉽게 단절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 아크런너를 여러 개로 분할하여 불연속 다단형식으로 구성함으로서, 정현파 고장전류의 전류 차단시점인 전류영점에서 두 접점 간에 남아있는 잔류아크가 소호부 내에 여전히 존재하더라도 불연속 다단형 아크런너에 의해 통전경로를 단전하여 차단 성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 고정접촉자와 아크런너가 접합하는 고정아크접점 상단면과 아크런너 하단면 사이를 절연물로 분리되도록 구성하여 차단성능을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또 본 발명은 기존제품 생산라인에 크게 변화를 주지 않으면서도 쉽게 그 성능을 향상시킬 수 있으므로, 경제적인 면에서도 경비 절감의 효과를 볼 수 있다.

도 1은 종래의 저압 차단기/개폐기 고정아크접점과 가동아크접점과 아크런너의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 적용된 불연속 다단형 아크런너의 일실시예를 나타낸 분해 사시도.

도 3는 본 발명에 적용된 불연속 다단형 아크런너가 고정아크접점에 결합된 모습을 나타낸 결합 사시도.

도 4는 본 발명에 적용된 불연속 다단형 아크런너가 고정아크접점에 결합된 모습을 나타낸 측면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 고정아크접점 11 : 고정아크접점 접촉부

12 : 고정아크접점 단자부 20,25 : 아크런너

21 : 종단부재 22 : 중앙부재

23 : 시단부재 24 : 절연부재

30 : 가동아크접점 40 : 아크

Claims (5)

1. (삭제)
2. (정정) 저압용 차단기/개폐기의 소호부용 아크런너에 있어서,

   고정아크접점 접촉부 측 고정아크접점 상단면에 결합 고정된 시단부재와,

   상기 시단부재와 일정 간격을 두고 결합 고정된 중앙부재와,

   상기 중앙부재와 일정 간격을 두고 결합 고정되되, 중간부재와 대향하는 위치의 일측 절곡부는 고정아크접점 상단면에 결합 고정되고, 타측 절곡부는 고정아크접점 단자부를 향해 하방으로 경사지게 배치된 종단부재가 구비된 아크런너가 포함된 것을 특징으로 하는 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너.
3. (정정) 제2항에 있어서, 상기 중앙부재는 시단부재와 대향하는 측변에 반원형 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너.
4. (정정) 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 아크런너와 고정아크접점 상단면 사이에 절연부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너.
5. (정정) 제4항에 있어서, 상기 절연부재는 아크 진행 방향에 수직한 선을 따라 절곡되되, 선단 절곡부는 고정아크접점의 상단면에 결합 고정되고, 타단 절곡부는 상방으로 경사진 것을 특징으로 하는 저압 차단기/개폐기 소호부용 불연속 다단형 아크런너.