KR101073591B1 - 직류 차단기 - Google Patents

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백주원
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류명효
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한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 직류 차단기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전류 차단 과정에서 발생하는 아크의 크기와 지속 시간을 줄여 차단 성능을 개선하며 접점의 손상을 최소화할 수 있는 직류 차단기에 관한 것이다. 본 발명은 제1 접점, 상기 제1 접점과 이격되어 있는 제2 접점, 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점을 연결하며 전류 차단 시 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 이동 접점을 포함하는 직류 차단기에 있어서, 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 각각이 상기 이동 접점과 접촉하며, 상기 전류 차단 시 상기 이동 접점과 접촉이 해제되는 복수의 보조 접점; 및 상기 제1 접점과 상기 보조 접점 사이, 및 상기 복수의 보조 접점 각각의 사이에 연결된 복수의 저항을 포함하며, 상기 전류발생 시 상기 복수의 저항을 통해 전류가 일정시간 흐른 후 상기 이동 접점이 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 전류 차단 동작 시 발생하는 차단 전류와 전압의 크기를 줄여 개방된 접점 사이에서 발생하는 아크의 크기와 발생 시간을 감소시키므로 직류 차단기의 차단 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

직류 차단기{Apparatus for cutting off direct current}
본 발명은 직류 차단기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전류 차단 과정에서 발생하는 아크의 크기와 지속 시간을 줄여 차단 성능을 개선하며 접점의 손상을 최소화할 수 있는 직류 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 전기는 교류의 형태로 발전된 후 수용가인 소비자에 공급되어 왔으나, 최근 발전 방식이 수력, 화력, 또는 원자력 등의 방식에서 태양 에너지, 연료 전지, 또는 대용량 배터리와 같은 신재생 에너지원을 이용하는 방식으로 변화함에 따라 직류 발전이 증가하고 있으며, 직류 발전으로 생성된 전기 에너지를 전송 과정에서 교류로 변환하는 경우 여러 단계의 변환 과정을 거치게 되어 전기 에너지의 손실과 시설 유지에 따른 비용 부담이 커지는 문제점이 있었다.
따라서, 직류 발전으로 생성된 전기 에너지를 별도의 교류 변환 과정을 거치지 않고 직류-직류 변환함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 경향이 최근 증가 추세에 있으며, 직류-직류 변환을 위해서는 직류 변환 장치와 직류 차단기가 필수적으로 요구된다.
도 1은 종래에 사용되는 직류 차단기의 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 직류 차단기(1)는 제1 접점(3), 제2 접점(4), 및 이동 접점(5)을 포함한다.
종래에 사용되는 직류 차단기(1) 경우 고정 접점인 제1 접점(3)과 제2 접점(4)을 연결하는 이동 접점(5)이 제1 접점(3)으로부터 이탈하여 제1 접점(3)과 제2 접점(4)의 연결을 개방함으로써 전류의 차단이 이루어지며, 전류 차단 과정에서 제1 접점(3)과 제2 접점(4) 사이에 아크가 발생하게 되는데, 제1 접점(3)과 제2 접점(4) 사이에서 발생하는 아크의 에너지는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010056047243-pat00001
여기에서, Ea는 L에 충전된 에너지, L은 인덕턴스, 및 I는 차단 전류를 의미한다.
그러나, 교류 전원의 특성상 영점이 존재하여 차단 동작 시 자연스럽게 전류량이 제로가 되므로 개방된 두 접점 사이에서 발생되는 아크가 자연스럽게 소호되는 교류 차단기와 달리, 직류 전원의 경우 전류가 연속적이므로 영점이 존재하지 않아 차단 동작 시 발생하는 아크의 소호 시간이 길어져 전류 차단 시간이 교류 차단기에 비해 길어지며 개방된 제1 접점(3)과 제2 접점(4) 사이에서 발생하는 아크에 의해 제1 접점(3)과 제2 접점(4)의 손상이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 직류 차단기의 차단 동작 시 기계적인 힘으로 압축 공기에 의해 아크를 불어 올리거나, 제1 접점(3)과 제2 접점(4) 사이에 별도의 부품을 두어서 아크에서 발생하는 자속을 집중시키거나, 아크 전류가 흐르는 통로의 형상을 개선하거나, 또는 영구 자석을 이용하여 자계를 유도하는 방식을 사용하였다.
그러나, 상기 방식들을 빌딩용 또는 가정용 배선 구조에서 활용되는 저압 직류 차단기에 적용하는 경우 압축 공기에 의해 아크를 불어 올리는 방식은 아크 소멸시간을 고려하여 충분한 압축 공기의 분사 시간을 확보하여야 하므로 복잡하고 직류 차단기의 크기가 대형화되는 문제점이 있으며, 별도의 부품을 두는 방식은 아크 소호 효과가 미미하고, 아크 전류가 흐르는 통로의 형상을 개선하는 방식은 직류 차단기의 크기가 대형화되며, 영구 자석을 이용하여 아크를 소멸하는 방식은 전압 변화에 따른 역전류 대책이 미비한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 주 접점 사이에 복수의 보조 접점을 구성한 후 보조 접점 사이에 별도의 저항과 커패시터를 연결하거나, 또는 자석을 접점 주변에 배치하여 직류 차단기의 동작 시 발생하는 차단 전류와 전압을 감소시킴으로써 아크의 지속 시간과 크기를 줄여 차단 성능을 개선하고 접점 손상을 최소화할 수 있는 직류 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 직류 차단기의 크기와 제조 비용을 절감함으로써 빌딩용 또는 가정용 배선과 같은 저압 환경에서 적용 가능한 직류 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직류 차단기는 제1 접점, 상기 제1 접점과 이격되어 있는 제2 접점, 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점을 연결하며 전류 발생 시 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 이동 접점을 포함하는 직류 차단기에 있어서, 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 각각이 상기 이동 접점과 접촉하며, 상기 전류 발생 시 상기 이동 접점과 접촉이 해제되는 복수의 보조 접점; 및 상기 제1 접점과 상기 보조 접점 사이, 및 상기 복수의 보조 접점 각각의 사이에 연결된 복수의 저항을 포함하며. 상기 전류 발생 시 상기 복수의 저항을 통해 전류가 일정시간 흐른 후 상기 이동 접점이 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동 접점은 상기 전류 차단 시 상기 복수의 저항이 순차로 일정시간 동안 전류가 흐르도록 상기 복수의 보조 접점과의 접촉이 해제될 수 있다.
또한, 상기 이동 접점은 상기 전류 차단 시 상기 복수의 보조 접점으로부터 동시에 접촉이 해제될 수 있다.
또한, 상기 복수의 저항 각각에 병렬 연결되는 복수의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 접점과 상기 복수의 보조 접점 사이, 상기 복수의 접점 각각의 사이, 및 상기 복수의 보조 접점과 상기 제2 접점 사이에 배치되는 복수의 자석을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 전류 차단 시 발생하는 차단 전류의 크기를 줄여 개방된 접점 사이에서 발생하는 아크의 크기와 발생 시간을 감소시키므로 직류 차단기의 차단 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 전류 차단 시 발생하는 차단 전류의 크기를 줄여 개방된 접점 사이에서 발생하는 아크의 크기와 발생 시간을 감소시키므로 직류 차단기의 접점 손상을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 종래에 사용되던 직류 차단기에 비해 크기와 제조 비용이 감소하므로 빌딩용이나 가정용 배선과 같은 저압 환경에서 사용되는 직류 차단기나 플러그에 적용이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 직류 차단기의 회로도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기의 회로도,
도 3은 종래의 직류 차단기의 차단 전류-차단 시간에 대한 참고 그래프,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기의 차단 전류-차단 시간에 대한 참고 그래프,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 다른 직류 차단기의 회로도, 및
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 다른 직류 차단기의 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기의 회로도이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)는 제1 접점(30a), 보조 접점(40a,50a,60a), 저항(32a,42a,52a), 제2 접점(70a), 및 이동 접점(80a)을 포함한다.
제1 접점(30a)은 직류 전원(20a)과 부하(90a) 사이에 구성되며, 제2 접점(70a)은 제1 접점(30a)으로부터 이격되어 구성된다.
복수의 보조 접점(40a,50a,60a)은 미리 결정된 간격으로 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a) 사이에 구비되며, 각각이 이동 접점(80a)과 접촉한다.
복수의 저항(32a,42a,52a)은 제1 접점(30a)과 보조 접점(40a) 사이, 보조 접점(40a)과 보조 접점(50a) 사이, 및 보조 접점(50a)과 보조 접점(60a) 사이에 연결된다.
이동 접점(80a)은 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a)을 연결하고, 복수의 보조 접점(40a,50a,60a)과 접촉하며, 전류 차단 시 제1 접점(30a)으로부터 이탈한 후 복수의 보조 접점(40a,50a,60a)과 접촉이 해제되어 최종적으로 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a)의 연결이 개방되도록 한다.
도 2의 (b)를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
전류가 발생하여 직류 차단기(10a)가 동작하는 경우 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a)의 연결을 개방하기 위하여 제1 접점(30a)과 접촉하고 있는 이동 접점(80a)이 제1 접점(30a)으로부터 이탈하며 제1 접점(30a)과 이동 접점(80a)의 접촉이 해제된 후 보조 접점(40a)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32a)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 된다.
또한, 이동 접점(80a)이 보조 접점(50a)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32a,42a)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 되고, 이동 접점(80a)이 보조 접점(60a)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32a,42a,52a)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 되며, 이동 접점(80a)이 보조 접점(60a)과 접촉이 해제되면 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a)의 연결이 개방되어 전류 차단이 이루어지며 보조 접점(60a)과 제2 접점(70a) 사이에 아크가 발생한다.
이때, 보조 접점(60a)과 제2 접점(70a) 사이에 발생하는 아크의 경우 차단 전류가 저항(32a,42a,52a)을 통하여 흐르면서 크기가 감소하므로 상기 수학식 1에 따라 아크 에너지가 감소하게 된다.
따라서, 도 1에 도시된 종래에 사용되는 직류 차단기(1)에 비해 아크의 크기와 지속 시간이 크게 감소하므로 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)는 차단 시간을 크게 줄임과 동시에 아크 발생에 따른 접점의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 이동 접점(80a)은 전류 발생 시 차단 전류가 저항(32a,42a,52a)을 통하여 일정시간 동안 순차로 흐르도록 복수의 보조 접점(40a,50a,60a)과의 접촉이 순차적으로 해제되거나, 복수의 보조 접점(40a,50a,60a)과의 접촉이 동시에 해제될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)는 제1 접점(30a)과 제2 접점(70a) 사이에 3개의 보조 접점(40a,50a,60a)을 구성한 경우를 도시하고 있으나, 보조 접점의 개수는 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 개수로 구성되는 것이 가능하다.
도 3은 종래의 직류 차단기의 차단 전류-차단 시간에 대한 참고 그래프,도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기의 차단 전류-차단 시간에 대한 참고 그래프이다.
이때, t는 직류 차단기의 차단 시간을 의미하고, i는 차단 전류를 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이 종래의 직류 차단기(1)의 경우 차단전류의 감소가 거의 이루어지지 않으므로 제1 접점(2)와 제2 접점(3) 사이에서 발생하는 아크의 크기와 지속 시간이 커서 차단 시간이 많이 소요되는 반면, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)의 경우 차단 전류가 저항(32a,42a,52a)을 통해 흐르면서 이동 접점(80a)이 보조 접점(40a)과 접촉하는 경우(t1), 이동 접점(80a)이 보조 접점(50a)과 접촉하는 경우(t2), 및 이동 접점(80c)이 보조 접점(60a)과 접촉하는 경우(t3)에 따라 차단 전류의 크기가 선형적으로 감소하며, 연결이 개방된 보조 접점(60a)과 제2 접점(70a) 사이에서 발생하는 아크의 크기와 지속 시간이 감소하여 결국 차단 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기의 회로도이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)는 제1 접점(30b), 보조 접점(40b,50b,60b), 저항(32b,42b,52b), 커패시터(34b,44b,54b), 제2 접점(70b), 및 이동 접점(80b)를 포함한다.
제1 접점(30b)은 직류 전원(20b)과 부하(90b) 사이에 구성되며, 제2 접점(70b)은 제1 접점(30b)으로부터 이격되어 구성된다.
복수의 보조 접점(40b,50b,60b)은 미리 결정된 간격으로 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b) 사이에 구비되며, 각각이 이동 접점(80b)과 접촉한다.
복수의 저항(32b,42b,52b)은 제1 접점(30b)과 보조 접점(40b) 사이, 보조 접점(40b)과 보조 접점(50b) 사이, 및 보조 접점(50b)과 보조 접점(60b) 사이에 연결된다.
복수의 커패시터(34b,44b,54b)는 저항(32b), 저항(42b), 및 저항(52b)에 각각 병렬 연결된다.
이동 접점(80b)은 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b)을 연결하고, 복수의 보조 접점(40b,50b,60b)과 접촉하며, 전류 차단 시 제1 접점(30b)으로부터 이탈한 후 복수의 보조 접점(40b,50b,60b)과 접촉이 해제되어 최종적으로 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b)의 연결이 개방되도록 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)의 경우 전류 차단을 목적으로 차단기가 동작하면, 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b)의 연결을 개방하기 위하여 제1 접점(30b)과 접촉하고 있는 이동 접점(80b)이 제1 접점(30b)으로부터 이탈하며 제1 접점(30b)과 이동 접점(80b)의 접촉이 해제된 후 보조 접점(40b)와 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32b)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 된다.
또한, 이동 접점(80b)이 보조 접점(50b)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32b,42b)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 되고, 이동 접점(80b)이 보조 접점(60a)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32a,42a,52a)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 되며, 이동 접점(80a)이 보조 접점(60a)과 접촉이 해제되면 최종적으로 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b)의 연결이 개방되어 전류 차단이 이루어지며 보조 접점(60a)과 제2 접점(70b) 사이에 아크가 발생한다.
이때, 이동 접점(80b)은 과전류 발생 시 차단 전류가 저항(32b,42b,52b)을 통하여 일정시간 동안 순차로 흐르도록 복수의 보조 접점(40b,50b,60b)과의 접촉이 순차적으로 해제되거나, 복수의 보조 접점(40b,50b,60b)과의 접촉이 동시에 해제될 수 있다.
또한, 차단 전류가 저항(32b,42b,52b)을 통하여 흐르는 경우 저항(32b,42b,52b) 각각의 양단에서 약간의 전압 상승이 이루어져 결과적으로는 보조 접점(60a)과 제2 접점(70b) 사이에서 발생하는 아크의 크기가 증가할 수 있는데, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)의 경우 저항(32b,42b,52b)에 각각 병렬로 커패시터(34b,44b,54b)를 연결하여 저항(32b,42b,52b) 각각의 양단에서 발생 가능한 전압 상승을 억제하여 결과적으로 아크 발생을 줄이는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)는 전류 차단을 목적으로 동작하는 경우 차단 전류가 저항(32b,42b,52b)을 통하여 흐르면서 크기가 감소하고, 차단 전류가 저항(32b,42b,52b)을 통하여 흐르는 과정에서 저항(32b,42b,52) 각각의 양단에서 발생 가능한 약간의 전압 상승 또한 저항(32b,42b,52b) 각각에 병렬로 연결된 커패시터(34b,44b,54b)에 의해 억제할 수 있으므로, 도 1에 도시된 종래에 사용되는 직류 차단기(1)에 비해 전류의 차단 시간을 크게 줄임과 동시에 아크 발생을 억제하여 아크 발생에 따른 접점의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)를 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 복수 개의 커패시터를 복수 개의 저항 각각에 병렬 연결하는 구성 대신, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 단일 커패시터(33b)의 일측을 저항(32b)의 일측에 연결하고 타측을 저항(52b)의 타측에 연결하는 방식으로 단일 커패시터(33b)를 저항(32b,42b,52b)과 병렬 연결하여 저항(32b,42b,52b) 각각의 양단에서 발생 가능한 약간의 전압 상승을 억제하도록 구성하는 것이 가능하다.
또한, 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)는 제1 접점(30b)과 제2 접점(70b) 사이에 3개의 보조 접점(40b,50b,60b)을 구성한 경우를 도시하고 있으나, 보조 접점의 개수는 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 개수로 구성되는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직류 차단기의 회로도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 다른 직류 차단기(10c)는 제1 접점(30c), 보조 접점(40c,50c,60c), 저항(32c,42c,52c), 커패시터(34c,44c,54c), 자석(36c,46c,56c,66c), 제2 접점(70c), 및 이동 접점(80c)을 포함한다.
제1 접점(30c)은 직류 전원(20c)과 부하(90c) 사이에 구성되며, 제2 접점(70c)은 제1 접점(30c)으로부터 이격되어 구성된다.
복수의 보조 접점(40c,50c,60c)은 미리 결정된 간격으로 제1 접점(30c)과 제2 접점(70c) 사이에 구비되며, 각각이 이동 접점(80a)과 접촉한다.
저항(32c,42c,52c)은 제1 접점(30c)과 보조 접점(40c) 사이, 보조 접점(40c)과 보조 접점(50c) 사이, 및 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이에 연결된다.
커패시터(34c,44c,54c)은 저항(32c), 저항(42c), 및 저항(52c)에 각각 병렬 연결된다.
자석(36c,46c,56c,66c)은 제1 접점(30c)과 보조 접점(40c) 사이, 보조 접점(40c)과 보조 접점(50c) 사이, 및 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이, 및 보조 접점(60c)과 제2 접점(70c) 사이의 공간에 각각 구비된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 직류 차단기(10c)의 경우 전류 차단을 목적으로 차단기가 동작하면, 제1 접점(30c)과 제2 접점(70c)의 연결을 개방하기 위하여 제1 접점(30c)과 접촉하고 있는 이동 접점(80c)이 제1 접점(30c)으로부터 이탈하며, 제1 접점(30c)과 이동 접점(80c)과의 접촉이 해제된 후 보조 접점(40c)과 접촉이 해제될 때까지 차단 전류가 저항(32c)을 통하여 일정 시간 동안 흐르게 된다.
이때, 이동 접점(80c)은 과전류 발생 시 차단 전류가 저항(32c,42c,52c)을 통하여 일정시간 동안 순차로 흐르도록 복수의 보조 접점(40c,50c,60c)과의 접촉이 순차적으로 해제되거나, 복수의 보조 접점(40c,50c,60c)과의 접촉이 동시에 해제될 수 있다.
또한, 차단 전류가 저항(32c,42c,52c)을 통하여 흐르는 경우 저항(32c,42c,52c) 각각의 양단에서 약간의 전압 상승이 이루어져 결과적으로 보조 접점(60c)과 제2 접점(70c) 사이에서 발생하는 아크의 크기가 증가할 수 있으므로, 저항(32c,42c,52c)에 각각 병렬로 커패시터(34c,44c,54c)를 연결하여 저항(32c,42c,52c) 각각의 양단에서 발생 가능한 전압 상승을 억제하여 결과적으로 아크 발생을 줄이는 것이 가능하다.
또한, 이동 접점(80c)이 보조 접점(40c)과의 접촉이 해제될 때까지 차단 전류는 저항(32c)을 통해서 일정 시간 동안 흐르고, 보조 접점(50c)과의 접촉이 해제될 때까지 차단 전류는 저항(32c,42c)을 통해서 일정 시간 동안 흐르며, 보조 접점(60c)과의 접촉이 해제될 때까지 차단 전류는 저항(32c,42c,52c)을 통해서 일정 시간 동안 흐르므로, 결과적으로 차단 전류가 흐르는 저항의 크기가 증가하게 된다.
이때, 상기와 같은 저항의 크기 증가가 선형이 아닌 스텝 형태로 이루어지는 경우 이동 접점(80c)과 복수의 보조 접점(40c,50c,60c)의 순차적인 접촉 해제 과정에서 제1 접점(30c)과 보조 접점(40c) 사이, 보조 접점(40c)과 보조 접점(50c) 사이, 및 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이에서 아크가 부분적으로 발생할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 접점(30c)과 보조 접점(40c) 사이, 보조 접점(40c)과 보조 접점(50c) 사이, 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이, 및 보조 접점(60c)과 제2 접점(70c) 사이에 자석(36c,46c,56c,66c)을 각각 구비하면, 플레밍의 왼손 법칙에 의해 제1 접점(30c)과 보조 접점(40c) 사이, 보조 접점(40c)과 보조 접점(50c) 사이, 및 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이에서 부분적으로 발생 가능한 아크가 동일 극성인 경우 자석(36c,46c,56c,66c)이 구비되는 방향에 대해 밀려나가거나 반대 극성인 경우 자석(36c,46c,56c,66c)이 구비되는 방향으로 쏠리는 식으로 처리되어 아크가 접점 측으로 진행하는 것을 방지함으로써 아크의 소호 시간을 줄일 수 있다.
특히, 보조 접점(60c)과 제2 접점(70c) 사이에 구비되는 자석(66c)의 경우 이동 접점(80c)과 보조 접점(60c)의 접촉이 해제되어 제1 접점(30c)과 제2 접점(70c)의 연결이 최종적으로 개방될 시에 보조 접점(50c)과 보조 접점(60c) 사이에 연결되는 저항(52c)이 무한대가 아닌 이상 전류가 완전한 제로가 될 수 없으므로 보조 접점(60c)과 제2 접점(70) 사이에 발생하게 되는 아크의 발생 자로를 최대한 단축시킴으로써 아크의 소호 시간을 줄일 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 종래에 사용되는 직류 차단기(1)에 비해 아크의 크기와 지속 시간이 크게 감소하므로 본 발명의 제3 실시예에 따른 직류 차단기(10c)는 과전류의 차단 시간을 크게 줄임과 동시에 아크 발생에 따른 접점의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 직류 차단기(10b)는 제1 접점(30c)과 제2 접점(70c) 사이에 3개의 보조 접점(40c,50c,60c)을 구성한 경우를 도시하고 있으나, 보조 접점의 개수는 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 개수로 구성되는 것이 가능하다.
본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예, 및 제3 실시예에 따른 직류 차단기(10a,10b,10c)는 고정 접점인 제1 접점과 제2 접점 사이에 미리 결정된 간격으로 복수의 보조 접점을 구성하고 제1 접점과 보조 접점 사이 및 복수의 보조 접점 각각의 사이에 복수의 저항을 연결(본 발명의 제1 실시예에 따른 직류 차단기(10a)하거나, 복수의 저항 각각 병렬로 커패시터를 연결(본 발명의 제2 실시예에 따른 직류 차단기(10b)) 하거나, 또는 접접과 접점 사이에 복수의 자석을 배치(본 발명의 제3 실시예에 따른 직류 차단기(10c))하여 제1 접점과 제2 접점을 연결하고 복수의 보조 점점과 접하는 이동 접점이 전류 발생 시 제1 접점과 제2 접점의 연결을 개방하는 경우 복수의 보조 접점이 순차적 또는 동시에 이동 접점과 접촉이 해제되는 과정에서 차단 전류가 저항을 통하여 일정 시간 동안 흐르면서 크기가 감소하고, 각 저항 양단에서 발생하는 약간의 전압 상승을 억제하며, 접점과 접점 사이에서 발생하는 아크의 진행을 차단하여 최종적으로 제1 접점과 제2 접점의 연결이 해제되는 경우 발생하는 아크의 크기와 지속 시간을 크게 줄여 차단 성능을 향상시키고 접점의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 종래에 사용되던 직류 차단기에 비해 크기를 크게 줄일 수 있고 제조 비용이 크게 감소되므로 빌딩용이나 가정용 배선과 같은 저압 환경에서 사용되는 직류 차단기나 플러그에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(10a,10b,10c) : 직류 차단기 (20a,20b,20c) : 직류 전원
(30a,30b,30c) : 제1 접점
(32a,42a,52a,32b,42b,52b,32c,42c,52c) : 저항
(34b,44b,54b,34c,44c,54c) : 커패시터 (36c,46c,56c,66c) : 자석
(40a,40b,40c,50a,50b,50c,60a,60b,60c) : 보조 접점
(70a,70b,70c) : 제2 접점 (80a,80b,80c) : 이동 접점
(90a,90b,90c) : 부하

Claims (5)

  1. 제1 접점, 상기 제1 접점과 이격되어 있는 제2 접점, 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점을 연결하며 전류 차단시 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 이동 접점을 포함하는 직류 차단기에 있어서,
    상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 각각이 상기 이동 접점과 접촉하며, 상기 전류 차단 시 상기 이동 접점과 접촉이 해제되는 복수의 보조 접점; 및
    상기 제1 접점과 상기 보조 접점 사이, 및 상기 복수의 보조 접점 각각의 사이에 연결된 복수의 저항을 포함하며.
    상기 전류 차단시 상기 복수의 저항을 통해 전류가 일정시간 흐른 후 상기 이동 접점이 상기 제1 접점과 상기 제2 접점의 연결을 개방하는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이동 접점은 상기 전류 차단 시 상기 복수의 저항이 순차로 일정시간 동안 전류가 흐르도록 상기 복수의 보조 접점과의 접촉이 해제되는 하는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이동 접점은 상기 전류 차단 시 상기 복수의 보조 접점으로부터 동시에 접촉이 해제되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 저항 각각에 병렬 연결되는 복수의 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 접점과 상기 복수의 보조 접점 사이, 상기 복수의 접점 각각의 사이, 및 상기 복수의 보조 접점과 상기 제2 접점 사이에 배치되는 복수의 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
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