KR101004074B1 - 회로차단기의 소호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크기류를 이용한 회로차단기의 소호구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크차단을 개선하여 고용량 아크차단이 가능하고 차단용량을 증가시킬 수 있는 소호장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 트립부및; 고정접촉자와 가동접촉자의 개리시 발생하게 되는 아크를 억제 소호시켜주는 소호부를 구비하는 회로차단기에 있어서, 상기 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)사이에는 오토퍼퍼 내열판(30)이 결합 설치되고, 상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 양측으로 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)이 각기 형성되어 상기 고정 접촉자(10)의 접점상으로 결합 설치된 것을 그 특징으로 한다.

아크차단, 소호, 회로차단기, 소호장치, 아크기류, 기류가속노즐

Description

회로차단기의 소호장치{ARC EXTINGUISHING DEVICE OF CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 아크기류를 이용한 회로차단기의 소호구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크 차단을 개선하여 고용량 아크차단이 가능할 뿐만 아니라 차단용량도 증가시킬 수 있는 소호장치에 관한 것이다.

예컨데, 회로 차단기는 전기적인 과부하 상태 또는 단락 사고 시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 기기인 바, 차단기 내의 가동 접촉자와 고정 접촉자를 상호 접촉 또는 개리(開離)시켜주는 기구부, 고정 접촉자와 가동 접촉자의 개리시 발생하는 아크를 억제 소호시켜주는 소호장치 및, 전원측에서 과전류, 순시 전류 및 단락 전류 등과 같은 이상 전류 발생시 이를 감지하여 개폐 기구부의 전원을 차단하기 위한 트립동작신호를 유도하는 트립부로 구성되고 있다.

상기 과전류, 순시전류 및 단락전류 등과 같은 이상전류 발생시 인위적인 개폐와는 무관하게 차단기 내에서 이를 인지하여 자동으로 전류를 차단시켜 준다. 즉, 회로에서 순시전류 이상의 높은 단락전류가 발생하면 차단기의 트립부에서 이를 감지하여 트립신호를 기구부에 보내게 되고, 이에 가동 접촉자와 고정 접촉자 사이에는 비연속적인 통전 중단으로 아크(Arc)가 발생하게 되며, 전기적인 아크 현 상에 의해 고온고압의 가스가 발생하게 된다.

종래의 회로차단기는 단락 사고 감지후 트립부의 트립신호에 의해 가동 접촉자가 고정 접촉자에서 개리되면서 아크가 발생하게 된다. 이때 발생하는 고온 고압의 가스가 가동자의 하단으로 유입 분산되어 몰드케이스 내부를 모두 채운 후 배출구쪽으로 빠져나가게 된다.

따라서, 발생한 고온 고압의 가스를 가스 배출구를 통해 효율적으로 배출할 수 없게 되어 아크를 신장시킬 수 없으므로 차단기의 신속한 차단동작이 이루어지지 않고, 가스 배출구 반대방향으로 유입된 고온 고압의 가스가 차단 동작의 동력원인 전압스프링이나 기구부를 훼손시켜 차단 동작에 문제가 발생하게 된다. 또한 차단 시간이 지연되고 차단 에너지가 증가하게 되어 차단기의 본체, 가동자 및 고정자 등이 물리적 손상을 입게 된다.

도 1 은 종래 회로차단기의 소호구조를 도시해 놓은 개략 상태도이고, 도 2 는 종래 회로차단기의 소호구조에서 아크의 이동방향을 나타낸 순서도이다. 고정접촉자(1)의 접점쪽으로 아크슈트(2)가 설치되어 있고, 상기 아크슈트(2)의 전면으로 가동접촉자(3)의 접점이 설치되어져 있다.

종래의 소호구조는 도 1 에 도시된 바와 같이, 단락전류 발생시 가동접촉자(1)의 접점과 고정접촉자(3)의 접점이 개방이 되고 있다. 이때 발생하는 아크는 아크슈트(2)의 아크 런너에 의해서 소호실쪽으로 이동하게 되고, 상기 소호실의 그리드에 의해서 아크를 절단하여 발생 아크를 차단하게 된다.

이를 상세히 설명하면, 상기 아크의 이동방향은 도 2 에 도시된 바와 같이 상단의 좌측도면과 같이 발생하여 순차적으로 차단이 진행됨으로 하단의 우측도면에서 차단이 행해지게 된다. 이러한 차단과정 중, 상기 우측도면의 점선 원형지점에서 전류가 완전히 끊기지 않고, 통전 경로가 형성이 되게 되면 재점호가 발생하여 아크 차단실패로 이어지기도 한다.

이상 설명한 바와 같이, 저압차단기의 소호구조와 방법은 차단전류의 용량에 한계가 있게 되므로, 동일용량에서 차단용량을 개선하기 위해서는 다른 방식이 필요하게 되었다. 따라서, 본 발명자는 차단성능을 개선하기 위해 다각적으로 강구하여 아크 압력을 이용하는 구조를 발명하게 되었다.

본 발명은 상기와 같이 종래의 소호구조가 가지고 있는 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 가동접촉자와 고정접촉자사이에 설치된 오토퍼퍼(Auto-Puffer) 내열판의 팽창소호실을 이용하여 차단성능을 개선하기 위한 차단 소호구조의 새로운 방식으로 채택함으로 단락전류 차단시 발생하는 아크 압력을 이용하여 차단용량을 향상시키기 위한 회로차단기의 소호장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트립부및; 고정접촉자와 가동접촉자의 개리시 발생하게 되는 아크를 억제 소호시켜주는 소호부를 구비하는 회로차단기에 있어서, 상기 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)사이에는 오토퍼퍼 내열판(30)이 결합 설치되고, 상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 양측으로 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)이 각기 형성되어 상기 고정 접촉자(10)의 접점상으로 결합 설치된 것을 그 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가동접촉자와 고정접촉자가 개방되며 아크가 발생하게 될 때 아크 압력이 오토퍼퍼 내열판의 팽창소호실로 이동됨으로 찬공기와 더운 공기와의 대류현상에 의해 가동접점에서 고정접점의 방향으로 향하게 되고, 이 아크압력을 이용하여 증폭시킴으로 아크 소호를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면의 의거하여 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 관한 회로차단기의 소호장치를 도시해 놓은 사시도이고, 도 4 는 본 발명의 회로차단기의 소호장치에서 고정접촉자에 오토퍼퍼 내열판이 결합 설치된 상태도이다. 본 발명은 오토퍼퍼 내열판(30)의 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)에서 대류현상의 아크기류를 이용한 회로차단기의 소호구조인 바, 이는 찬공기와 더운공기를 이용한 상기 대류현상의 아크 차단을 개선하여 고용량 아크차단이 가능할 뿐만 아니라 차단용량도 증가시킬 수 있는 소호장치인 것이다.

상기 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)사이에는 오토퍼퍼 내열판(30)이 결합 설치되고 있으며, 상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 양측으로 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)이 각기 형성되어 상기 고정 접촉자(10)의 접점상에서 도 4 에 도시된 바와 같이 결합 설치되고 있다. 상기 가동 접촉자(20)의 접점측이 상기 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)사이에 놓여지게 된다.

이상과 같이 설치되는 오토퍼퍼 내열판(30)은 수직 기둥으로 형성된 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)이 일렬로 되어 있고, 상기 팽창소호실(40)은 가동접촉자(20)쪽으로, 상기 기류가속노즐(45)은 고정접촉자(10)쪽으로 각각 향하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같이 오토퍼퍼 내열판(30)에서의 양측 팽창소호 실(40)과 기류가속노즐(45)을 이용하여 차단성능을 개선하기 위한 차단 소호구조의 새로운 방식으로 채택함으로써 단락전류 차단시 발생하는 아크 압력을 이용하여 차단용량을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

도 5 및 도 6 은 본 발명의 회로차단기의 소호장치를 설명하기 위한 가속구조의 작동 상태도이다. 본 발명의 오토퍼퍼 내열판(30)은 회로차단기의 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)사이에 설치되고 있다. 상기 오토퍼퍼 내열판(30)에서 팽창소호실(40)은 가동접촉자(20)쪽으로 향하는 한편, 상기 기류가속노즐(45)은 고정접촉자(10)쪽으로 향하고 있다. 따라서, 상기 가동접촉자(20)가 통과하는 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)에서 대류현상과 기류가속을 이용하게 된다.

즉, 가동접촉자(20)의 접점과 고정접촉자(10)의 접점이 개방됨과 동시에 아크압력이 발생하게 되고, 이때 발생 아크는 소호실 내부의 그리드에 의해서 전원부 팽창소호실(40, 40)쪽으로 자장(Magnetic)이 발생하여 그 방향으로 아크가 아크 런너에 의해 이동을 한다.

이때 발생되는 아크 기류가 오토퍼퍼 내열판(30)의 기류가속노즐(45, 45)에 의한 압력차에 의해 압력이 상승하게 되고, 이 상승 압력에 의해서 아크가 소호 및 아크 방향을 보다 신속하게 고정접촉자(10)측의 외부로 방출할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 회로차단기의 소호장치는 보다 자세하게 동작 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 7 은 본 발명의 회로차단기의 소호장치를 설명하기 위한 대류현상을 순차 적으로 나타낸 작동 상태도이다. 도 7(a)는 초기상태를 나타내는 것으로, 고정접촉자에 결합설치된 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창소호실(40, 40)은 내부의 온도와 동일한 온도상태인 것이다.

도 7(b)는 차단 초기상태를 나타내는 것으로, 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창소호실(40, 40)에서는 내부에 아크에 의한 열이 유입되고 있다. 이때 찬공기와 더운 공기가 나누어지고 있다.

도 7(c)는 차단 진행상태를 나타내고 있는 것으로, 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창소호실(40, 40)에서는 찬공기와 더운 공기를 이용한 대류현상에 의해 기류가속노즐(45, 45)을 경유하여 공기가 외부로 이동되고 있다.

가동접촉자의 접점과 고정접촉자의 접점이 개방되며 도 7(b)에 도시된 바와 같이 아크가 발생하게 되면 화살표 방향으로 아크 압력이 발생하게 되고, 그 압력이 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창 소호실(40, 40)로 이동하게 된다.

상기 팽창소호실(40, 40) 내에서 찬공기와 더운공기와의 대류현상에 의해 기류가속노즐(45, 45)을 경유하여 가동접촉자에서 고정접촉자의 방향으로 향하게 되고(도 7(c) 참조), 이 압력을 압력차를 이용하여 증폭하여 아크 소호를 개선시키게 되는 구조인 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 가속 구조를 이용한 차단기의 소호구조이고, 오토퍼퍼 내열판의 팽창소호실에서 찬공기와 더운공기를 이용한 대류현상을 적용한 차단기의 소호구조인 것이다. 또한, 본 발명은 가속 구조와 대류현상을 이용한 구조를 결합한 차단기의 소호구조인 것이다.

본 발명의 회로차단기의 소호장치에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1 은 종래 회로차단기의 소호구조를 도시해 놓은 개략 상태도,

도 2 는 종래 회로차단기의 소호구조에서 아크의 이동방향을 나타낸 순서도,

도 3 은 본 발명의 실시예에 관한 회로차단기의 소호장치를 도시해 놓은 사시도,

도 4 는 본 발명의 회로차단기의 소호장치에서 고정접촉자에 오토퍼퍼 내열판이 결합 설치된 상태도,

도 5 및 도 6 은 본 발명의 회로차단기의 소호장치를 설명하기 위한 가속구조의 작동 상태도,

도 7 은 본 발명의 회로차단기의 소호장치를 설명하기 위한 대류현상을 순차적으로 나타낸 작동 상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 고정접촉자

20 : 가동접촉자

30 : 오토퍼퍼 내열판

40 : 팽창소호실

45 : 기류가속노즐

Claims (4)

1. 삭제
2. 트립부및; 고정접촉자와 가동접촉자의 개리시 발생하게 되는 아크를 억제 소호시켜주는 소호부를 구비하는 회로차단기에서, 상기 가동접촉자(20)와 고정접촉자(10)사이에는 오토퍼퍼 내열판(30)이 결합 설치되고, 상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 양측으로 팽창소호실(40)과 기류가속노즐(45)이 각기 형성되어 상기 고정 접촉자(10)의 접점상으로 결합 설치되는 회로차단기의 소호장치에 있어서,

   상기 가동접촉자(20)의 접점과 고정접촉자(10)의 접점이 개방되며 아크가 발생하게 되면 아크 압력이 오토퍼퍼 내열판(30)의 양측 팽창 소호실(40, 40)로 이동하게 된 것을 특징으로 하는 회로차단기의 소호장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 팽창소호실(40, 40) 내에서 찬공기와 더운공기와의 대류현상에 의해 기류가속노즐(45, 45)을 경유하여 고정접촉자쪽의 외부로 향하게 된 것을 특징으로 하는 회로차단기의 소호장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 오토퍼퍼 내열판(30)은 발생되는 아크 기류가 기류가속노즐(45, 45)에 의한 압력차에 의해 압력이 상승하게 된 것을 특징으로 하는 회로차단기의 소호장치.

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