KR101003685B1 - 진공 인터럽터의 전극 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 인터럽터에 있어서 축방향 자속 밀도를 증대시킬 수 있고 전극의 제조 생산성을 향상시킬 수 있는 진공 인터럽터의 전극을 제공하려는 것으로서, 축 방향 자속을 형성하는 코일(coil) 도체; 상기 코일 도체의 상부에 설치되는 제 1 보조 전극 판; 상기 코일 도체의 하부에 설치되는 제 2 보조 전극 판; 상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어, 기계적 강도를 보강하기 위한 다수의 지지 핀; 및 상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어 상기 코일 도체와 상기 제 1 보조 전극 판 및상기 제 2 보조 전극 판 사이의 통전 로를 제공하는 다수의 도전 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
진공 인터럽터, 축방향 자속, 제조 생산성 향상

Description

진공 인터럽터의 전극{ELECTRODE FOR VACUUM INTERRUPTER}
본 발명은 초고압 스위치기어(switchgear)용 진공 인터럽터(Vacuum Interrupter)에 관한 것으로, 특히 축방향 자속밀도가 증대되고 제조 생산성이 향상될 수 있는 초고압 스위치기어용 진공 인터럽터의 전극에 관한 것이다.
송전 급, 즉 송전선로 또는 변전소 등에서 취급되는 200 킬로볼트(Kilo Volt) 이상의 초고전압(이하 초고압으로 약함) 선로의 개폐용으로 이용되는 초고압 스위치기어로서, 과거에는 SF6(육불화황)과 같은 절연가스를 회로차단시 전기적 절연 매질로 이용하는 가스절연 스위치기어가 일반적으로 이용되었다. 그러나 지구온난화 가스의 하나로서 SF6(육불화황)의 사용이 규제되는 최근, 질소 또는 압축건조공기를 대체 가스로서 사용하는 방안이 모색되었으나, 이들 가스는 아크 소호 성능이 요구수준에 미달하여 초고전압 선로의 개폐용으로 진공 인터럽터의 사용이 적극 모색되고 있다.
초고압용 진공 인터럽터는 절연내력을 확보하기 위해서 가동접점부의 접점개폐시 이동 스트로크(stroke)가 길어야 하며, 회로 차단시 발생하는 아크(arc)를 신속히 소호하기 위해 아크를 확산(분산)시키기는 것이 필요하며 이러한 아크의 확산 을 위해서 회로차단시 접점 간 공극(간격)의 방향(수직방향)과 같은 축 방향의 자속을 많이 발생시키는 것이 필요하다. 이것은 자속의 방향과 전계의 방향은 상호 90도를 이루므로, 위의 축 방향의 자속은 축 방향과 90도를 이루는 예컨대 수평방향의 전계를 만들게 되며, 이러한 수평방향의 전계가 축 방향으로 형성되는 아크를 확산(분산)시켜, 다시 말해서 여러 개의 작은 아크로 쪼개서 신속 소멸되게 작용하기 때문이다.
이러한 초고압용 진공 인터럽터의 종래기술의 일 예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 일반적인 진공 인터럽터의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
진공 인터럽터(100)는 내부가 진공상태로 유지되는 세라믹 용기(60)와, 세라믹 용기(60) 내에 고정적으로 설치되는 고정전극(20)과, 고정전극(20)에 접촉하는 폐로 위치(closing position) 또는 고정전극(20)으로부터 분리되는 개로 위치(opening position)로 이동 가능한 가동전극(10)을 포함하여 구성된다. 고정전극(20)은 예컨대 전기적 회로의 전원 측과 접속되는 고정 축(21)에 접속되며, 고정 축(21)은 세라믹 용기(60) 내로 연장되어 고정전극(20)과 접속되는 부분과 세라믹 용기(60) 외부로 연장되어 상기 전원 측과 접속되는 부분을 갖는다.
가동전극(10)은 예컨대 전기적 회로의 부하 측과 접속되는 가동 축(11)에 접속되며, 가동 축(11)은 세라믹 용기(60) 내로 연장되어 가동전극(10)과 접속되는 부분과 세라믹 용기(60) 외부로 연장되어 상기 부하 측과 접속되는 부분을 갖는다.
세라믹 용기(60)의 내부 중앙에는 가동전극(10)이 고정전극(20)으로부터 분 리되는 개로 위치로의 이동시 발생하는 아크로부터 세라믹 용기(60)의 내벽을 차폐하기 위해 설치되는 중앙 차폐 부재(30)가 설치된다.
세라믹 용기(60)의 외부 상하 부에는 각각 접속 플랜지(flange)(70)가 용접되어 세라믹 용기(60)의 내부를 밀폐한다.
가동 축(11)의 축 방향 이동을 안내하기 위해서, 세라믹 용기(60)의 하 부에 위치한 접속 플랜지(flange)(70)에는 안내 플랜지(guide flange)(80)가 가동 축(11)의 축 방향 관통 이동을 허용하게 마련된다.
가동 축(11)에 인접한 하부 접속 플랜지(flange)(70)에는 주름 관(bellows)(50)이 가동 축(11)의 이동에 따라 인장 또는 수축되게 접속되며, 주름 관(50)을 아크로부터 차폐하도록 주름 관 차폐 부재(40)가 주름 관(50)의 가동전극(10) 측 단 부를 차폐하게 설치된다.
한편, 도 2 내지 도 5를 참조하여 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극 구조를 설명하면 다음과 같다.
종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극은 고정전극과 가동전극이 유사한 구성을 가지므로 대표적으로 고정전극의 구성을 도 2 내지 5를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극 구조를 보여주는 분해 사시 도이며, 도 3은 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극 구조를 보여주는 정면도이고, 도 4는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 코일 도체의 하부 위치로부터 올려 본 저면 도이며, 도 5는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 접촉 전극 판의 상부 위치로부터 내려다 본 평면 도이다.
도 2의 분해 사시 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)은 아래로부터 고정 축(21), 고정 축(21)의 중앙 홈 부에 끼워지는 도체 지지 축(22a) 및 도체 지지 축(22a)의 단 부에 고정설치되는 절연 지지 부(22)를 포함한다. 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)은 또한, 도체 지지 축(22a)의 주위에 축 접속 부(23e)가 끼워져 설치되는 제 1 코일 도체 부(23a) 및 제 2 코일 도체 부(23b)를 포함한다. 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)은 또한, 제 1 코일 도체 부(23a) 및 제 2 코일 도체 부(23b)와 축 접속 부(23e) 사이를 접속하는 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)를 포함한다. 또한 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)은, 절연 지지 부(22)에 하면이 접촉하게 제 1 코일 도체 부(23a) 및 제 2 코일 도체 부(23b)의 상부에 설치되는 보조 전극 판(24)을 포함한다. 또한 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)은, 제 1 코일 도체 부(23a) 및 제 2 코일 도체 부(23b)과 보조 전극 판(24) 사이에 설치되어 이들 간의 통전 경로를 제공하는 다수의 도전 핀(26) 을 포함하며, 보조 전극 판(24)의 상부에 부착 설치되어 접점부의 기능을 수행하는 접촉 전극 판(25)을 포함한다. 도 2에 있어서, 다수의 도전 핀(26)의 하 단 부는 제 1 코일 도체 부(23a) 및 제 2 코일 도체 부(23b)에 삽입되고 도전 핀(26)의 상 단 부는 보조 전극 판(24)의 저면에 접촉하여 전기적으로 접속된다. 접촉 전극 판(25)을 보조 전극 판(24)의 상부에 부착하는 방법은 용접이 바람직하게 이용될 수 있다. 도 2에서 미 설명 부호 23b-1은 도전 핀(26)이 삽입되는 다수의 핀 구멍을 지시하며, 다수의 핀 구멍(23b-1)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 원주 방향에 서 일정 각도만큼 이격하게 마련된다.
한편, 도 4에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)에 있어서, 제 1 코일 도체 부(23a)와, 제 2 코일 도체 부(23b),축 접속 부(23e)와, 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)는 일체로 서로 연결된 구조로 형성되어 있다. 그리고 제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b)는 서로 분리되어 이격 거리(d)를 두고 마주 보는 부분을 갖는다.
상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 고정전극(20)의 통전 동작을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
고정 축(21)이 미 도시의 전원 측에 접속되어있으므로, 상기 전원 측으로부터의 전류는 고정 축(21)을 통해, 고정 축(21)의 중앙 홈 부에 삽입된 도체 지지 축(22a)과, 도체 지지 축(22a)에 축 접속된 축 접속 부(23e)와, 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)를 거쳐, 제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b)를 통해 흐른다. 이때 제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b) 부(23b)를 통해 흐르는 전류는 원형을 이루므로, 이로 인해 발생하는 자속(자계)은 제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b) 부(23b)를 통해 흐르는 전류로부터 90만큼 회전하여 축 방향의 자속을 형성한다. 따라서 이러한 축 방향의 자속은 축 방향의 수직인 방향으로 2차적 전계를 형성하여, 진공 인터럽터의 고정전극과 가동전극을 분리시키는 차단동작시 발생하는 아크를 작게 쪼개어 분산시키는 작용을 하게된다.
제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b) 부(23b)를 통해 흐르는 전류는 다시 도전 핀(26)을 통해 상부의 보조 전극 판(24)을 통해 흐르고, 이어서 보조 전극 판(24) 상에 부착된 접촉 전극 판(25)을 통해 흐른다.
이어서 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이, 접촉 전극 판(25)을 통해 흐른 전류는 마주보게 배치되는 가동전극(10)이 폐로 위치일 때 접촉하는 상대 가동전극(10)의 접촉 전극 판을 통해 도시 생략된 상대 보조 전극 판과, 도전 핀과, 제 1 및 제 2 코일 도체 부와, 도체 지지 축 및 가동 축(11)을 통해 미 도시의 부하 측으로 흐를 수 있게 된다.
접촉 전극 판(25)을 통해 흐른 전류는 마주보게 배치되는 가동전극(10)이 개방 위치일 때 분리된 상대 가동전극(10)의 접촉 전극 판으로 인해 상대 가동전극(10)의 통전은 차단된다.
이상과 같이 구성되는 동작하는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째로, 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)의 면적이 작아 초고압의 통전 상태에서 높은 열을 발생시켜 소손될 수 있는 가능성이 높은 문제점이 있다.
둘째, 상기 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)의 면적을 크게 구조를 변형하는 경우에는, 제 1 코일 도체 부(23a)와 제 2 코일 도체 부(23b)간의 이격 거리(d)도 비례하여 커지게 되고, 따라서 축 방향의 자속(자계)이 감소하여, 결과적으로 회로 차단시 발생하는 아크를 분산시키는 작용효과가 감소하는 문제가 있다.
셋째, 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 제 1 코일 도체 부(23a)와, 제 2 코일 도체 부(23b),축 접속 부(23e)와, 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)가 일체로 서로 연결된 구조로 형성되어 있으므로, 구조가 복잡하여 여러 번의 가공을 거쳐야 하고 따라서 제조 생산성이 저하되며 진공 인터럽터의 원가 상승의 요인이 되는 문제점이 있다.
넷째, 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극을 초고압 개폐용으로 이용하는 경우에 있어서, 제 1 코일 연결부(23c) 및 제 2 코일 연결부(23d)의 면적이 작아 폐로 동작시 고정전극과 가동전극이 고속 접촉할 때 발생하는 충격을 견디지 못하고 변형되거나 파괴될 위험성이 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 초고압용으로 적합하며 제조 생산성이 향상될 수 있는 진공 인터럽터의 전극을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 진공 인터럽터(vacuum interrupter)의 전극에 있어서,
축 방향 자속을 형성하는 코일(coil) 도체;
상기 코일 도체의 상부에 설치되는 제 1 보조 전극 판;
상기 코일 도체의 하부에 설치되는 제 2 보조 전극 판;
상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어, 기계적 강도를 보강하기 위한 다수의 지지 핀; 및
상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어, 상기 코일 도체와 상기 제 1 보조 전극 판 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판 사이의 통전 경로를 제공하는 다수의 도전 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극을 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 2개의 코일 도체 부를 포함하는 구성에 있어서도 축 접속 부 및 코일 연결부가 없으므로 2개의 코일 도체 부간의 이격 거리가 커지지 않아도 되므로 축 방향 자속(자계)을 강력하게 형성할 수 있어 회로 차단시 아크를 신속하게 소호할 수 있어 차단성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 동시에 회로 폐로 동작(투입 동작) 시 발생하는 충격에 대해 견디는 기계적 내구성도 향상되는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 하나의 코일 도체를 C자형으로 형성하는 구성에 있어서도 축 접속 부 및 코일 연결부가 없으므로 C자형 코일 도체 양 단간의 이격 거리가 커지지 않아도 되므로 축 방향 자속(자계)을 강력하게 형성할 수 있어 회로 차단시 아크를 신속하게 소호할 수 있어 차단성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 동시에 회로 폐로 동작(투입 동작) 시 발생하는 충격에 대해 견디는 기계적 내구성도 향상되는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 코일 도체에 축 접속 부 및 코일 연결부가 없으므로 제조 생산성이 향상되고 생산원가가 절감될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 코일 도체에 축 접속 부 및 코일 연결부가 없고 2개의 코일 도체 부를 서로 호환가능하게 일치하는 구조로 구성하므로 제조 생산성이 향상되고 생산원가가 절감될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 코일 도체에 축 접 속 부 및 코일 연결부가 없고 하나의 코일 도체 부를 C자형으로 형성하므로 제조 생산성이 향상되고 생산원가가 절감될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극은, 기계적 강도를 보강하기 위한 다수의 지지 핀을 구비하므로 폐로 동작(일명 투입 동작)시 발생하는 충격에 견디는 기계적 내구성이 더욱 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극의 구성을 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 보여주는 분해 사시 도이며, 도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 중 코일 도체의 구성만을 별도로 보여주는 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 중 제 2 보조 전극 판의 구성 및 작용을 보여주는 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 보여주는 분해 사시 도이며, 도 10은 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 제 2 보조 전극 판의 다른 실시 예의 구성을 보여주는 평면 도이다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)은 코일(coil) 도체(240a, 240b)와, 제 1 보조 전극 판(250), 제 2 보조 전극 판(230), 다수의 지지 핀(270a-270d) 및 다수의 도전 핀(280a-280d)을 포함한다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)은 추가적으로 고정 축(210), 절연 지지 부(220), 도체 지지 축(220a) 및 접촉 전극 판(260)을 구비한다. 이들 고정 축(210), 절연 지지 부(220), 도체 지지 축(220a) 및 접촉 전극 판(260)은 앞서 설명한 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 고정 축(21), 절연 지지 부(22), 도체 지지 축(22a) 및 접촉 전극 판(25)과 대응되며 그 구성과 작용효과가 서로 일치하므로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
코일 도체(240a, 240b)는 축 방향 자속을 형성하기 위한 수단으로서, 원호 형으로 구성되는 전기적 도체이며 이하 코일 도체로서 통일하여 지칭하기로 한다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)는 종래기술과는 달리 도체 지지 축(220a)에 접속 또는 접촉하는 부분이 없이 서로 이격하여 분리되어 있는 점이 구성상의 큰 차이점이다. 따라서 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)는 종래기술과는 달리 축 접속 부 및 코일 연결부가 없다. 이에 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)는 종래기술과는 달리 코일 연결부에 의한 발열문제도 발생하지 않고, 코일 연결부의 면적증대에 따른 축 방향의 자속(자계)의 감소문제도 발생하지 않는다. 또한, 이에 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)는 종래기술과는 달리 면적이 작은 코일 연결부가 없으므로 초고압 개폐용으로 이용하는 경우에도 폐로 동작시 고정전극과 가동전극이 고속 접촉할 때 발생하는 기계적 충격에 의해 코일 연결부가 파손될 위험도 없다.
또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)는 종래기술과 달리 축 접속 부 및 코일 연결부가 없으므로, 구조가 간단하고 제조공정이 간소화되어 생산성이 향상되고 제조원가가 감축될 수 있다.
상기 코일 도체(240a, 240b)는 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)를 포함하여 구성된다. 다수의 축 방향 자속을 형성하도록, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)는 서로 일치하여 호환가능한 한 쌍의 원호 형의 코일 도체 부를 수평방향으로 서로 마주 보게 설치하여 구성된다. 다시 말해서, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)는 대칭적으로 서로 마주보게 설치되지만 서로 일치하여 호환가능한 원호 형 코일 도체 부로 구성되므로, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)를 제조할 때 각각 별도의 금형에 의해 주조하여 제조할 필요가 없이 하나의 공통 금형을 통해서 한가지의 원호 형 코일 도체 부만 제조하여 대칭적으로 서로 마주보게 설치하면 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)가 구성될 수 있다. 이러한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 코일 도체(240a, 240b)의 구성에 의해서 얻을 수 있는 잇점은 금형비용의 절감뿐 아니라 제조공정의 단순화와 그에 따른 생산성의 향상 및 원가절감의 효과를 얻을 수 있다는 것이다. 또한, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)가 서로 불일치하여 호환되지 않는 구성인 경우와 대비하여 각각의 코일 도체 부의 재고를 항상 서로 일치하게 유지관리할 필요가 없이 서로 호환될 수 있으므로 재고관리의 부담도 상당 부분 덜 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
도 7에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)는 각각 양 단 부에 도전 핀 접속 구 부(240a-3, 240a-4) 및 (240b-3, 240b-4)를 구비한다. 도전 핀 접속 구 부(240a-3, 240a-4) 및 (240b-3, 240b-4)를 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)의 양 단 부에 각각 배치하는 의도는 전계는 도체의 모서리에 집중하여 대전하는 경향이 있어 이러한 모서리 부분에 통전 경로를 형성하는 도전 핀(280a-280d)을 설치함으로써 이러한 전계의 집중 대전 현상을 완화하기 위함이다. 또한 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)는 각각 그 길이방향 상 중간 위치에 지지 핀 접속 구 부(240a-1, 240a-2) 및 (240b-1, 240b-2)를 구비한다. 지지 핀 접속 구 부(240a-1, 240a-2) 및 (240b-1, 240b-2)를 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b)의 길이방향 상 중간 위치에 배치하는 의도는 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극이 폐로 동작을 할 때 즉, 가동전극과 고정전극이 접촉하는 것이 순간적으로 고속으로 이루어지므로 전극 간의 고속접촉시 발생하는 기계적 충격에 대해서 코일 도체(240a, 240b)를 기계적으로 보강하기 위함이다.
제 1 보조 전극 판(250)은 코일 도체(240a, 240b)의 상부에 설치되고, 제 2 보조 전극 판(230)은 코일 도체(240a, 240b)의 하부에 설치된다. 도 8에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 제 2 보조 전극 판(230)은, 축 방향 자속을 형성하는 동시에 와 전류(eddy current, 일명 맴돌이 전류) 발생을 억제하도록, 제 2 보조 전극 판(230)의 외주 면으로부터 제 2 보조 전극 판(230)의 중심 쪽을 향해 반경 방향으 로 형성되는 다수의 슬릿(slit) 부(230b-1, 230b-2, 230b-3, 230b-4)를 포함한다. 실시 예 상 다수의 슬릿(slit) 부(230b-1, 230b-2, 230b-3, 230b-4)는 서로 90도 간격을 두고 4개가 마련된다.
도 8에 있어서, 제 2 보조 전극 판(230)의 중심부에는 통 공(230a)이 형성되고, 통 공(230a)을 형성하는 제 2 보조 전극 판(230)의 내주 면은 도체 지지 축(220a)와 접촉하여 도체 지지 축(220a)로부터 제 2 보조 전극 판(230)으로 전류가 흐를 수 있게된다. 또한, 제 2 보조 전극 판(230)은 다수의 슬릿 부(230b-1, 230b-2, 230b-3, 230b-4)중 서로 인접하는 한 쌍의 상기 슬릿 부에 의해서 구획되는 4개의 부분마다, 각각 적어도 하나씩 도전 핀(280a,280c) 또는 지지 핀(270a, 270c)가 끼워질 도전 핀 접속 홈 부(230c-1, 230c-3) 또는 지지 핀 접속 홈 부(230c-2, 230c-4)가 마련된다. 따라서, 제 2 보조 전극 판(230)의 내주 면을 통해 흘러나온 전류(i)는 한 쌍의 상기 슬릿 부에 의해서 구획되는 4개의 부분 중 상기 화살표 방향을 따라서 도전 핀(280a,280c)이 끼워지는 도전 핀 접속 홈 부(230c-1, 230c-3)쪽으로 흐르고 따라서 각각 2개의 전류 루프(loop)를 형성한다. 이러한 원형의 전류 루프는 각각 전류 루프에 직각인 축 방향으로 하나의 자계(자속)을 형성하고 이러한 축 방향 자계(자속)(도 8에서 부호 ⊙로 표시된 부분 참조)는 2차적으로 그에 직각방향인 수평방향의 전계를 형성함으로써 진공 인터럽터에 있어서 전극 간을 분리시켜 전기적 회로를 차단하는 개로 동작시 아크를 수평방향으로 확산(작게 쪼갬)시켜 신속히 소멸되게 하는 작용효과를 제공하게 된다.
다수의 지지 핀(270a-270d)은 제 1 보조 전극 판(250)과 코일 도체(240a, 240b) 사이 및 제 2 보조 전극 판(230)과 코일 도체(240a, 240b) 사이에 접속되며, 기계적 강도를 보강하는 기능을 수행한다. 지지 핀(270a-270d)은 바람직하게 예컨대 스테인레스(stainless) 강으로 제작될 수 있다.
다수의 도전 핀(280a-280d)은 전기적 도체로 구성되며, 제 1 보조 전극 판(250)과 코일 도체(240a, 240b) 사이 및 제 2 보조 전극 판(230)과 코일 도체(240a, 240b) 사이에 접속되어, 코일 도체(240a, 240b)와 제 1 보조 전극 판(250) 사이 및 코일 도체(240a, 240b)와 제 2 보조 전극 판(230) 사이의 통전 경로를 제공한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 보여주는 분해 사시 도인 도 9를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 설명한다.
도 9에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)은 코일 도체(240')와, 제 1 보조 전극 판(250), 제 2 보조 전극 판(230), 다수의 지지 핀(270a-270d) 및 다수의 도전 핀(280a-280d)을 포함한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)은 추가적으로 고정 축(210), 절연 지지 부(220), 도체 지지 축(220a) 및 접촉 전극 판(260)을 구비한다. 이들 고정 축(210), 절연 지지 부(220), 도체 지지 축(220a) 및 접촉 전극 판(260)은 앞서 설명한 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 고정 축(21), 절연 지지 부(22), 도체 지지 축(22a) 및 접촉 전극 판(25)과 대응되며 그 구성과 작용효과가 서로 일치하므로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
또한, 제 1 보조 전극 판(250), 제 2 보조 전극 판(230), 다수의 지지 핀(270a-270d) 및 다수의 도전 핀(280a-280d)도 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200) 중 제 1 보조 전극 판(250), 제 2 보조 전극 판(230), 다수의 지지 핀(270a-270d) 및 다수의 도전 핀(280a-280d)과 일치하므로 이들의 구성과 작용에 대한 설명은 중복을 피하기 위해서 생략하기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)은 구성상 하나의 전기적 도체로 구성된 코일 도체(240')를 갖는다는 점이 특징이다. 코일 도체(240')는 하나의 축 방향 자속을 형성하도록, 하나의 "C"형의 코일 도체를 눕혀서 설치하여 구성된다. 이러한 구성상 특징에 따라서 코일 도체(240')는 강력한 축 방향 자계를 형성할 수 있고 따라서 진공 인터럽터의 고정전극과 가동전극 간 공극의 길이가 길어지는 경우에도 공극에서 강한 축 방향 자속 밀도를 얻을 수 있고, 이에 따라 2차적으로 발생하는 강한 수평 전계에 의해 아크를 신속히 소호할 수 있는 작용효과를 갖는다.
한편, 도 10은 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 제 2 보조 전극 판의 다른 실시 예의 구성을 보여주는 평면 도이다.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 제 2 보조 전극 판의 다른 실시 예의 구성과 작용효과를 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제 2 보조 전극 판(230')은 특징적 구성으로서, 축 방향 자속을 형성하는 동시에 와 전류 발생을 억제하도록, 반경 방향으로부터 예각으로 비스듬히 형성되는 다수의 슬릿(slit) 부(230b')를 포함한다. 여기서, 슬릿 부(230b')가 반경 방향으로부터 비스듬히 기울어진 각도는 30도 내지 60도인 것이 바람직하다. 이와 같이 슬릿 부(230b')가 반경 방향으로부터 비스듬히 기울어지게 형성됨에 의해서 원호 형의 전류 이동경로(C)를 형성하여 축 방향의 자계(MF)를 형성함으로써 2차적 수평 전계를 형성하여 아크 발생시 아크의 신속한 분산 및 소호할 수 있는 작용효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 와 전류의 발생도 더욱 억제할 수 있는 작용효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극(200)의 통전과 차단동작을 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
고정 축(210)이 미 도시의 전원 측에 접속되어있으므로, 상기 전원 측으로부터의 전류는 고정 축(210)을 통해, 고정 축(210)의 중앙 홈 부에 삽입된 도체 지지 축(220a)과, 도체 지지 축(220a)에 축 접속된 제 2 보조 전극(230 또는 230')과, 도전 핀(280a)을 통해 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b) 또는 제 2 실시 예의 경우 코일 도체 부(240')를 통해 흐른다. 이때 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b) 또는 코일 도체 부(240')를 통해 흐르는 전류는 원형을 이루므로, 이로 인해 발생하는 자속(자계)은 제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b) 또는 코일 도체 부(240')를 통해 흐르는 전류로부터 90만큼 회전하여 축 방향의 자속(자계)를 형성한다. 따라서 이러한 축 방향의 자속(자계)는 축 방향의 수직인 수평방향으로 2차적 전계를 형성하여, 진공 인터럽터의 고정전극과 가동전극을 분리시키는 차단동작시 발생하는 아크를 작게 쪼개어 분산시킴으로써 신속히 소호하는 작용을 하게 된다.
제 1 코일 도체 부(240a)와 제 2 코일 도체 부(240b) 또는 코일 도체 부(240')를 통해 흐른 전류는 다시 도전 핀(280b-280d))을 통해 상부의 제 1 보조 전극 판(250)을 통해 흐르고, 이어서 제 1 보조 전극 판(250) 상에 부착된 접촉 전극 판(260)을 통해 흐른다.
이어서, 접촉 전극 판(260)을 통해 흐른 전류는 마주보게 배치되는 가동전극(미 도시)이 폐로 위치일 때 접촉하는 상대 가동전극의 접촉 전극 판을 통해 도시 생략된 상대 보조 전극 판과, 도전 핀과, 제 1 및 제 2 코일 도체 부 또는 하나의 코일 도체 부와, 도체 지지 축 및 가동 축(미 도시)을 통해 미 도시의 부하 측으로 흐를 수 있게 된다.
접촉 전극 판(260)을 통해 흐른 전류는 마주보게 배치되는 상기 가동전극이 개방 위치일 때 분리된 상대 가동전극의 접촉 전극 판으로 인해 상대 가동전극의 통전은 차단된다.
도 1은 일반적 진공 인터럽터(vacuum interrupter)의 전체 구조를 보여주는 종단면도이고,
도 2는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극 구조를 보여주는 분해 사시 도이며,
도 3은 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극 구조를 보여주는 정면도이고,
도 4는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 코일 도체의 하부 위치로부터 올려 본 저면 도이며,
도 5는 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 접촉 전극 판의 상부 위치로부터 내려다 본 평면 도이고,
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 보여주는 분해 사시 도이며,
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 중 코일 도체의 구성만을 별도로 보여주는 평면도이고,
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 중 제 2 보조 전극 판의 구성 및 작용을 보여주는 평면도이며,
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 진공 인터럽터의 전극 구성을 보여주는 분해 사시 도이며,
도 10은 본 발명에 따른 진공 인터럽터의 전극에 있어서 제 2 보조 전극 판의 다른 실시 예의 구성을 보여주는 평면 도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
10: 가동전극 11: 가동 축
20: 고정전극 21: 고정 축
22: 절연 지지 부 22a: 도체 지지 축
23a: 제 1 코일 도체 부 23b: 제 2 코일 도체 부
23b-1: 핀 구멍 23c: 제 1 코일 연결부
23d: 제 2 코일 연결부 23e: 축 접속 부
24: 보조 전극 판 25: 접촉 전극 판
26: 도전 핀(conducting pin)
30: 중앙 차폐 부재 40: 주름 관 차폐 부재
50: 주름 관 60: 세라믹(ceramic) 용기
70: 접속 플랜지(flange) 80: 안내 플랜지
100: 진공 인터럽터 200: 전극
210: 고정 축 220: 절연 지지 부
220a: 도체 지지 축 230: 제 2 보조 전극 판
230a: 통 공 230b-1~230b-4: 슬릿 부
230c: 도전 핀 또는 지지 핀 접속 홈 부
230c-1, 230c-3: 도전 핀 접속 홈 부
230c-2, 230c-4: 지지 핀 접속 홈 부
240a: 제 1 코일 도체 부 240b: 제 2 코일 도체 부
240a-1, 240a-2, 240b-1, 240b-2: 지지 핀 접속 구 부
240a-3, 240a-4, 240b-3, 240b-4: 도전 핀 접속 구 부
250: 제 1 보조 전극 판 260: 접촉 전극 판
270a-270d: 지지 핀 280a-280d: 도전 핀

Claims (9)

  1. 진공 인터럽터(vacuum interrupter)의 전극에 있어서,
    아크를 분산시켜 신속히 소호하기 위해서 축 방향 자속을 형성하고, 축 접속부 및 상기 축 접속부와의 연결부가 없는 코일(coil) 도체;
    상기 코일 도체의 상부에 설치되는 제 1 보조 전극 판;
    상기 코일 도체의 하부에 설치되는 제 2 보조 전극 판;
    상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어, 기계적 강도를 보강하기 위한 다수의 지지 핀; 및
    상기 제 1 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판과 상기 코일 도체 사이에 접속되어, 상기 코일 도체와 상기 제 1 보조 전극 판 사이 및 상기 제 2 보조 전극 판 사이의 통전 경로를 제공하는 다수의 도전 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 도체는,
    다수의 축 방향 자속을 형성하도록, 서로 일치하여 호환가능한 한 쌍의 원호 형의 코일 도체 부를 수평방향으로 서로 마주 보게 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일 도체는, 하나의 축 방향 자속을 형성하도록, 하나의 "C"형의 코일 도체를 눕혀서 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 도체는,
    상기 다수의 도전 핀 및 다수의 지지 핀이 끼워지는 도전 핀 접속 구 부와 지지 핀 접속 구 부를 구비하며,
    상기 도전 핀 접속 구 부는 상기 코일 도체의 양 단 부에 위치하고,
    상기 지지 핀 접속 구 부는 상기 코일 도체의 양 단 부를 제외한 중간 부분 또는 중간 부분에 가까운 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 보조 전극 판은,
    축 방향 자속을 형성하는 동시에 와전류 발생을 억제하도록, 반경 방향으로 형성되는 다수의 슬릿(slit) 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 보조 전극 판은,
    축 방향 자속을 형성하는 동시에 와전류 발생을 억제하도록, 반경 방향으로부터 예각으로 비스듬히 형성되는 다수의 슬릿(slit) 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬릿 부가 반경 방향으로부터 비스듬히 기울어진 각도는 30도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터의 전극.
  8. 삭제
  9. 삭제
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