KR100832328B1 - 기중차단기의 소호장치 - Google Patents

기중차단기의 소호장치 Download PDF

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KR100832328B1
KR100832328B1 KR1020060139138A KR20060139138A KR100832328B1 KR 100832328 B1 KR100832328 B1 KR 100832328B1 KR 1020060139138 A KR1020060139138 A KR 1020060139138A KR 20060139138 A KR20060139138 A KR 20060139138A KR 100832328 B1 KR100832328 B1 KR 100832328B1
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Abstract

본 발명은, 기중차단기의 소호장치에 관한 것으로서, 양측 내면에 복수의 삽입홈이 형성된 사각틀 형태의 본체와; 상기 삽입홈에 삽입결합되어 상기 본체의 높이 방향을 따라 적층되며 판상체로 형성된 복수의 그리드와; 상기 본체의 삽입홈에 결합된 상기 그리드의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 본체의 배면에 결합되며 그 판면에 다수의 배기구가 형성된 배기커버와; 적층된 상기 그리드와 상기 배기커버 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기공을 구비한 배기리브와; 상기 배기커버와 상기 배기리브 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기홀을 구비한 금속다공판을 포함하여 구성되는 기중차단기의 소호장치에 있어서, 상기 배기구와 상기 배기홀이 엇갈리게 배치되고, 상기 배기홀과 상기 배기공이 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 사고전류 발생시 차단기가 단락전류를 차단하는 과정에서 발생되는 아크를 조기에 소호시켜 차단성능을 향상시키고 부품의 공용화를 통하여 제조비용을 저감시키고 조립성을 제고할 수 있는 기중차단기의 소호장치가 제공된다.

Description

기중차단기의 소호장치{ARC-SUPPRESSION APPRATUS OF CIRCUIT BREAKER}
도 1은 종래의 기중차단기의 구조를 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 도 1의 소호장치의 구조를 분해하여 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중차단기의 소호장치의 구조를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 선단면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110 : 제1고정자 120 : 개폐기구부
130 : 가동자 140 : 소호장치
150 : 연결접촉자 160 : 제2고정자
170 : 트립부 180 : 핸들
241 : 본체 242 : 그리드
243, 244 : 상, 하부 런너 245 : 금속다공판
245a : 배기홀 246 : 배기리브
246a : 배기공 246b : 결합공
246c: 안착턱
247 : 배기커버 247a : 배기구
본 발명은, 기중차단기의 소호장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사고전류 발생시 차단기가 단락전류를 차단하는 과정에서 발생되는 아크를 조기에 소호시켜 차단성능을 향상시키고 부품의 공용화를 통하여 제조비용을 저감시키고 조립성을 제고할 수 있는 기중차단기의 소호장치에 관한 것이다.
기중차단기는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 일반적으로 전기회로를 흐르는 전류는 크게 전격전류와 단락·접지 등의 고장이 났을 때 흐르는 이상전류로 나뉜다. 이상전류는 전격전류에 비해 매우 크기 때문에 차단하기 어려워서 기중차단기는 전격전류는 물론 이상전류의 차단도 할 수 있도록 설계되어 있으며, 전격전류 정도의 작은 전류만 차단할 수 있는 것을 전격스위치라 하여 기중차단기와 구별하고 있다. 전력계통은 발전기·변압기·송전선 등 여러 기기로 이루어져 있다. 이들의 일부를 정지시키고 싶을 때는 정지시키고 싶은 발전기나 송전선의 전류를 차단기로 차단하여 전력계통으로부터 분리시켜야 한다. 또 전력계통에 단락·접지 등의 고장이 발생하면 큰 이상전류가 흐르게 되는데 이것을 그대로 두면 고장난 부분의 피해가 커지고 나머지 부분도 대전류로 고장날 수 있기 때문에 고장 부분을 차단하기 위하여 기중차단기가 사용된다. 일반적으로 기중차단기는 소호 능력이 우수하고 전류를 차단하는데 걸리는 시간이 짧을수록 우수한 한류 성능을 나타낸다.
도 1은 종래의 기중차단기의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 소호장치의 구조를 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 기중차단기(100)는 전류가 내측으로 유도되어 흐를 수 있도록 도체로 이루어진 제 1 고정자(110)와, 상기 제 1 고정자(110)를 통해서 흐르는 전류를 개폐 기구부(120)의 기구적 작동으로 상기 제 1 고정자(110)와 선택적으로 접점을 이루는 가동자(130)와, 상기 가동자(130)와 제 1 고정자(110)의 접점간에 발생하는 아크(arc)를 소멸시켜주는 소호장치(140)와, 상기 가동자(130)의 일단이 결합되어 있는 연결 접촉자(150)와, 상기 연결 접촉자(150)에 연결되어 흐르는 전류를 외부로 유도하여 흐를 수 있도록 도체로 이루어진 제 2 고정자(160)와, 이상 전류 및 사고 전류의 발생시 이를 검출하여 상기 개폐 기구부(120)를 작동시키는 트립부(170) 및 상기 개폐 기구부(120)를 수동으로 작동시키는 핸들(180)로 구성된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 기중차단기(100)의 소호장치(140)는, 상측과 하측이 개방되고 양측면에 삽입홈(141a)이 형성된 사각틀 형태의 본체(141)와, 차단과정에서 발생된 아크를 분할 및 냉각시켜주는 역할을 하는 복수의 그리드(142)와 아크를 유도하는 상, 하부 런너(143, 144)가 본체(141)에 형성된 삽입홈(141a)에 삽입되어 장착되며, 그리드(142) 상부에는 분할된 아크를 분산시키기 위해 다수의 구멍이 있는 절연물로 만들어진 분배판(145) 및 금속재질의 냉각판(146)이 본체 상부에 결합되고, 분배판(145)과 냉각판(146)의 이탈 방지와 발생된 아크를 기중차단기(100) 외부로 배출하는 역할을 하는 절연체의 배기공(147a)가 형성되어 본체(141)의 결합공(141b)에 고정 결합되는 배기커버(147)를 포함하여 구성되어 있다.
본체(141)는 사각틀 형태로 형성되어 그 높이 방향을 따라 양측 내면에는 소정의 깊이를 갖는 삽입홈(141a)이 형성되어 있으며, 그 일측 단부면의 상측과 하측에는 결합공(141b)이 관통 형성되어 있다.
그리드(142)는 대략 'ㄷ' 형태를 갖는 판상체로 형성되며, 복수의 그리드(142)가 본체(141)의 높이 방향을 따라 적층되도록 삽입홈(141a)에 삽입 결합되고 그 최상단과 최하단에는 각각 상, 하부 런너(143, 144)가 결합되어 있다.
적층된 복수의 그리드(142)의 배면에는 다수의 분배공(145a)이 관통 형성된 분배판(145)이 설치되고, 그 분배판(145)의 배면에는 다수의 냉각공(146a)이 관통 형성된 냉각판(146)이 설치되어 있다.
냉각판(146)의 배면에는 그리드(142)의 배면에서 분배판(145)과 냉각판(146)이 이탈됨을 방지할 수 있도록 다수의 배기공(147a)이 관통 형성된 배기커버(147)가 본체(141)의 결합공(141b)에 결합되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 종래의 기중차단기의 소호장치는 다음과 같이 동작한다.
정격전류에서는 제1고정자(110)의 고정접점(미도시)과 가동자(130)의 가동접점(미도시)이 접촉된 상태를 유지하고 있다가 과전류나 단락전류와 같은 이상전류가 발생하게 되면, 상기 고정접점으로부터 상기 가동접점이 개리되면서 전류를 차단하게 된다. 상기 고정접점과 가동접점이 개리될 때 접점 사이에서 아크가 발생하 게 되고, 이때 발생된 아크는 소호장치(140)로 유도된다. 유도된 아크는 소호장치(140)의 상, 하 런너(143, 144) 및 복수의 그리드(142)에 의하여 분할 및 냉각과정을 거치게 되고, 소호되지 않은 아크 및 열가스는 분할판(145)의 분할공(145a)을 통하여 분할되고 분할된 아크 및 열가스는 다시 냉각판(146)의 냉각공(146a)을 거치면서 대기와 접촉하여 냉각되며, 최종적으로 배기커버(147)의 배기공(147a)을 통하여 외부로 방출되면서 아크 소호가 이루어지게 된다.
그런데, 이러한 종래의 기중차단기의 소호장치에 있어서는, 부하측의 단락사고 등으로 인하여 기구적으로 트립되어 접점이 오프될 때 순간적으로 발생된 아크가 아크소호장치를 통하여 소호되는 과정에서, 아크소호장치에 설치된 분배판(145) 및 냉각판(146)에 형성된 다수의 분배공(145a)과 냉각공(146a)의 개구율이 너무 크기 때문에 차단과정에서 발생된 고온, 고압의 아크 및 열가스가 기중차단기의 외부로 과도하게 방출되어 제품의 안정성이 저하된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 소호장치의 본체(141)가 일체로 형성되고 배기커버(147)가 나사체결의 의하여 본체(141)에 결합되므로 제품의 조립성이 저하되며, 본체(141)의 파손시 본체(141) 전체를 교체해야 하므로 소요비용이 증가한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 사고전류 발생시 차단기가 단락전류를 차단하는 과정에서 발생되는 아크를 조기에 소호시켜 차단성능을 향상시키고 부품의 공용화를 통하여 제조비용을 저감시키고 조립성을 제고할 수 있는 기중차단기의 소호장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 양측 내면에 복수의 삽입홈이 형성된 사각틀 형태의 본체와; 상기 삽입홈에 삽입결합되어 상기 본체의 높이 방향을 따라 적층되며 판상체로 형성된 복수의 그리드와; 상기 본체의 삽입홈에 결합된 상기 그리드의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 본체의 배면에 결합되며 그 판면에 다수의 배기구가 형성된 배기커버와; 적층된 상기 그리드와 상기 배기커버 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기공을 구비한 배기리브와; 상기 배기커버와 상기 배기리브 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기홀을 구비한 금속다공판을 포함하여 구성되는 기중차단기의 소호장치에 있어서, 상기 배기구와 상기 배기홀이 엇갈리게 배치되고, 상기 배기홀과 상기 배기공이 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치에 의해 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중차단기의 소호장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 선단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기중차단기의 소호장치는, 양측 내면에 복수의 삽입홈(241a)이 형성된 사각틀 형태의 본체(241)와, 삽입홈(241a)에 삽입결합되어 본체(241)의 높이 방향을 따라 적층되며 판상체로 형성된 복수의 그리드(242)와, 본체(241)의 삽입홈(241a)에 결합된 그리드(242)의 이탈을 방지할 수 있도록 본체(241)의 배면에 결합되며 그 판면에 다수의 배기구(247a)가 형성된 배기커버(247)와, 적층된 그리드(242)와 배기커버(247) 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기공(246a)을 구비한 배기리브(246)와, 배기커버(247)와 배기리브(246) 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기홀(245a)을 구비한 금속다공판(245)을 포함하여 구성되는 기중차단기의 소호장치에 있어서, 배기구(247a)와 배기홀(245a)이 엇갈리게 배치되고, 배기홀(245a)과 배기공(246a)이 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본체(241)는 "ㄱ"자 형상을 갖는 두개의 부재가 결합되어 대략 그 횡단면이 "ㄷ"가 형상으로 형성되며, 일측 부재의 내측 판면에 복수의 그리드(242)가 삽입 결합될 수 있도록 높이 방향을 따라 복수의 삽입홈(241a)이 함몰 형성되어 있으며, 판면의 일단부에는 상기 판면과 직각을 이루는 방향으로 배기리브(246)가 형성되어 있다.
배기리브(246)에는 그 높이 방향을 따라 열가스가 배기될 수 있도록 일자형의 배기공(246a)이 관통 형성되어 있으며, 배기리브(246)의 상측과 하측에는 후술할 배기커버(247)의 결합리브(247b)가 삽입 결합되는 결합공(246b)이 관통 형성되어 있고, 배기리브(246)의 상측과 하측 판면에는 금속다공판(245)이 안착되어 지지되도록 안착턱(246c)이 단차지게 형성되어 있다.
그리드(242)는 대략 'ㄷ' 형태를 갖는 판상체로 형성되며, 복수의 그리드(242)가 본체(241)의 높이 방향을 따라 적층되도록 삽입홈(241a)에 삽입 결합되고 그 최상단과 최하단에는 각각 상, 하부 런너(243, 244)가 결합되어 있다.
적층된 복수의 그리드(242)의 배면에는 다수의 배기공(246a)이 관통 형성된 배기리브(246)가 위치하게 되고, 배리리브(246)의 안착턱(246c)에는 배기공(246a)과 배기홀(245a)이 서로 엇갈리도록 금속다공판(245)이 안착된다.
배기커버(247)의 상측과 하측 판면에는 배기커버(247)를 본체(241)와 고정 결합시키도록 배기커버(247)의 두께 방향을 따라 소정의 길이로 돌출 형성되어 배기리브(246)의 결합공(246b)에 삽입 결합되는 결합리브(247b)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 종래의 기중차단기의 소호장치는 다음과 같이 조립된다.
우선, 본체(241)의 삽입홈(241a)에 그리드(242)가 삽입되어 복수의 그리드(242)가 높이 방향을 따라 적층되며, 그 횡단면이 "ㄱ"자 형태의 부재의 단부가 결합되어 "ㄷ"의 본체(241)를 이루게되며, 그리드(242)는 그 양측 부재의 사이에 위치하게 된다.
적층된 그리드(242)의 배면에 위치하는 본체(241) 측면의 안착턱(246c)에는 금속다공판(245)가 안착되고 그후, 결합공(246b)에 배기커버(247)의 결합리브(247b)가 삽입 결합되면 배기공(246a)과 배기홀(245a) 및 배기구(247a)는 상호 엇갈리는 위치에 배치되어 기중차단기의 소호장치는 그 조립이 완료된다.
기중차단기의 소호장치의 동작을 도 1과 도 3과 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
정격전류에서는 제1고정자(110)의 고정접점(미도시)과 가동자(130)의 가동접점(미도시)이 접촉된 상태를 유지하고 있다가 과전류나 단락전류와 같은 이상전류가 발생하게 되면, 상기 고정접점으로부터 상기 가동접점이 개리되면서 전류를 차단하게 된다. 상기 고정접점과 가동접점이 개리될 때 접점 사이에서 아크가 발생하 게 되는데 이러한 아크는 소호장치 내에서 소호시 나일론 계열의 절연재료로 구성된 한쌍의 측벽이 아크에 의해 열화될 때 본체(241)의 양측벽으로으로부터 소호성 가스를 발생시키게 되고, 이때 발생된 소호성 가스는 상기 양측벽 사이에서 순간적으로 압력을 상승시키게 되어 아크전압 상승을 유도하게 된다. 또한 아크는 두개의 측벽에 의하여 지지되는 복수의 그리스(242)에 의하여 분할 및 냉각된다. 소호되지 않는 아크 및 열가스는 본체(241)와 일체로 형성된 배기리브(246)의 배기공(246a)과, 금속다공판(245)의 배기홀(245a)을 통과하게 되고, 최종적으로 배기커버(247)에 형성된 배기구(247a)를 통하여 기중차단기의 외부로 배출되면서 소호과정을 완료하게 되는데, 이때, 배기공(246a)과 배기홀(245a) 및 배기구(247a)로 이어지는 아크의 배기 경로가 엇갈리게 형성되어 있으므로, 아크 및 열가스에 의해 용융된 금속 비산물 등이 차단기 외부로의 방출이 억제되면서 아크소호가 이루어지게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 양측 내면에 복수의 삽입홈이 형성된 사각틀 형태의 본체와; 상기 삽입홈에 삽입결합되어 상기 본체의 높이 방향을 따라 적층되며 판상체로 형성된 복수의 그리드와; 상기 본체의 삽입홈에 결합된 상기 그리드의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 본체의 배면에 결합되며 그 판면에 다수의 배기구가 형성된 배기커버와; 적층된 상기 그리드와 상기 배기커버 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기공을 구비한 배기리브와; 상기 배기커버와 상기 배기리브 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기홀을 구비한 금속다 공판을 포함하여 구성되는 기중차단기의 소호장치에 있어서, 상기 배기구와 상기 배기홀이 엇갈리게 배치되고, 상기 배기홀과 상기 배기공이 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 사고전류 발생시 차단기가 단락전류를 차단하는 과정에서 발생되는 아크를 조기에 소호시켜 차단성능을 향상시키고 부품의 공용화를 통하여 제조비용을 저감시키고 조립성을 제고할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 양측 내면에 복수의 삽입홈이 형성된 사각틀 형태의 본체와; 상기 삽입홈에 삽입결합되어 상기 본체의 높이 방향을 따라 적층되며 판상체로 형성된 복수의 그리드와; 상기 본체의 삽입홈에 결합된 상기 그리드의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 본체의 배면에 결합되며 그 판면에 다수의 배기구가 형성된 배기커버와; 적층된 상기 그리드와 상기 배기커버 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기공을 구비한 배기리브와; 상기 배기커버와 상기 배기리브 사이에 개재되어 열가스가 통과하는 복수의 배기홀을 구비한 금속다공판을 포함하여 구성되는 기중차단기의 소호장치에 있어서,
    상기 배기구와 상기 배기홀이 엇갈리게 배치되고, 상기 배기홀과 상기 배기공이 엇갈리게 배치되고,
    상기 배기구와 상기 배기홀 및 상기 배기공은 그 두께 방향을 따라 소정 간격 이격되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 배면 상측과 하측에는 상기 배기리브가 안착되는 안착턱이 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 본체의 배면 상측과 하측의 중심에는 결합공이 관통 형성되며 상기 본체의 배면과 접촉되는 상기 배기커버의 판면에는 상기 배기커버의 두께 방향을 따라 소정의 길이를 갖으며 상기 결합공에 삽입되는 결합리브가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치.
  5. 제1항 또는 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체는 내면에 삽입홈이 형성된 일측부재와, 상기 일측부와 분리가능하게 상기 일측부의 대향측에 구비되며 그 내면에 삽입홈이 형성된 타측부재의 결합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치.
  6. 제5에 있어서,
    상기 본체는 열가소성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 소호장치.
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