KR102353017B1 - 직류 차단기 - Google Patents

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KR102353017B1
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윤혜림
김재섭
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엘에스일렉트릭(주)
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Abstract

본 발명은 직류 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소전류 차단이 원활하게 이루어지는 직류 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 회로의 제1 터미널에 연결되고 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 회로의 제2 터미널에 연결되고 운동 가능하도록 설치되어, 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리됨으로써 상기 회로를 통전 또는 차단하는 가동접촉자; 상기 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 신장시켜 소호하기 위한 아크 구동부;를 포함하고, 상기 아크 구동부는, 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 일측에 구비되는 원통형의 보빈; 상기 보빈에 권회되고 제어 전원에 의해 자기장을 발생시키는 블로우 아웃 코일; 상기 보빈의 중심부에 형성되는 코어홀에 설치되고 상기 자기장에 의한 자기력을 강화하는 블로우 아웃 코어; 및 상기 보빈에서 상기 고정접촉자 및 가동접촉자가 배치되는 측(제1측)에 구비되고 상기 블로우 아웃 코어의 자기력을 받는 제1 코어 플레이트;를 포함한다.

Description

직류 차단기{Direct Current Circuit Breaker}
본 발명은 직류 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소전류 차단이 원활하게 이루어지는 직류 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 동일한 송전 용량 하에서 직류(DC)는 교류(AC)에 대비하여 전선 소요량 및 철탑 크기가 감소하는 장점을 가진다. 송전 용량이 동일한 경우 직류를 사용하면 교류를 사용하는 경우에 비하여 전선 소요량을 30% 정도 절감할 수 있다. 이와 같은 이점으로 인하여 직류 배전 시장이 점차 확대되고 있는 추세이다.
이러한 추세에 따라 직류 차단기는 배전급 LVDC(Low Voltage Direct Current), ESS(Energy Storage System), 신재생 에너지 시장 등 다양한 분야에서 그 수요가 증가하고 있다.
직류 차단기는 기기 내부에 고장 검출부를 구비하여 직류 회로에 이상 전류가 발생한 경우, 개극 이상 전류가 최대치에 도달하기 전에 이상 전류를 감지하여 고속으로 차단하는 차단기이다. 직류 차단기는 단락 및 과전류 등을 감지한 후 짧은 응답 시간을 갖는다.
직류 차단기는 교류 차단기와 마찬가지로 과전류 또는 순시 전류의 발생 시 차단(trip)이 이루어진다. 차단 동작에 의해 차단기가 부하 측에 제공되는 전원을 차단함으로써 차단기 및 선로를 보호한다.
직류 차단기는 교류 차단기와 마찬가지로 접점부, 구동부, 트립부, 소호부 등으로 구성되어 있다. 구동부에 의해 접점부의 가동접점이 고정접점과 접촉되거나 개리되어 회로를 통전 또는 차단시킨다.
트립부는 직류 회로에 이상 전류가 발생한 경우에 구동부의 구속을 해제하거여 접점부 개방하거나 접점부를 직접 개방한다.
전류 통전 상태에서 접촉되어 있던 두 접점이 개리될 경우, 두 접점간에 아크가 발생하는데, 이 아크는 소호부로 이동하여 소호되면서 차단이 이루어진다. 직류 차단기에서는 전류 영점이 없으므로 차단시 발생하는 아크를 소호부로 이동시켜 차단하여야 한다.
도 1에 종래기술에 따른 아크 소호 장치를 갖는 직류 차단기가 도시되어 있다.
종래기술에 따른 직류 차단기는 고정접점(1)과, 상기 고정접점(1)에 접촉 또는 개리되도록 동작하는 가동접점(2)과, 상기 가동접점을 구동하는 구동부(5)와, 상기 가동접점(2)의 개리시 발생하는 아크(A)와 교차하는 방향의 자기장을 제공하는 블로우 아웃 장치(3,4,6)를 포함한다.
제 1도와 같이 가동접점과 고정접점은 서로 일직선상에 있고 이 두 접점을 기준으로 한 측면에 코일과 코어로 조합된 블로우 아웃 코일 어셈블리가 위치하고 다른 측면에는 코어만 위치한다.
즉, 블로우 아웃 장치(3,4,6)는 상기 고정접점(1)과 가동접점(2)의 양측에 배치되는 한쌍의 코어(4,6)와, 상기 한 쌍의 코어(4,6) 중 일측의 코어(4)에 결합되는 블로우 아웃 코일(3)을 포함한다.
접점부가 개리되는 경우 발생하는 아크에 대해 블로우 아웃 코일(3)에 외부전원을 흘려주어 외부로 신장시키면서 차단하게 된다.
그런데, 전류 차단에 있어서 정격 전류보다 큰 경우에는 아크 에너지에 의해 소호부로의 이동이 원활하여 차단이 비교적 용이하게 이루어지지만, 소전류 차단의 경우에는 아크 에너지가 작고 소호실 압력이 낮기 때문에 아크가 그리드로 이동하지 못하고 접점에 계속 잔류하여 차단이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 특히, 이러한 소전류 중에서 아크 잔류 시간이 긴 전류를 임계전류라고 한다.
선행특허로서 대한민국등록특허 제10-1861477호 '아크 블로우 아웃 장치를 구비하는 직류 차단기'를 참조할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 소전류 특히 임계전류의 차단이 원활하게 이루어지는 직류 차단기를 제공하는 것이다.
또한, 블로우 아웃 장치의 조립성이 향상된 직류 차단기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 회로의 제1 터미널에 연결되고 고정 설치되는 고정접촉자; 상기 회로의 제2 터미널에 연결되고 운동 가능하도록 설치되어, 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리됨으로써 상기 회로를 통전 또는 차단하는 가동접촉자; 상기 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 신장시켜 소호하기 위한 아크 구동부;를 포함하고, 상기 아크 구동부는, 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 일측에 구비되는 원통형의 보빈; 상기 보빈에 권회되고 제어 전원에 의해 자기장을 발생시키는 블로우 아웃 코일; 상기 보빈의 중심부에 형성되는 코어홀에 설치되고 상기 자기장에 의한 자기력을 강화하는 블로우 아웃 코어; 및 상기 보빈에서 상기 고정접촉자 및 가동접촉자가 배치되는 측(제1측)에 구비되고 상기 블로우 아웃 코어의 자기력을 받는 제1 코어 플레이트;를 포함한다.
여기서, 상기 블로우 아웃 코어와 제1 코어 플레이트 사이에는 소정 크기의 간극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 블로우 아웃 코어에서 상기 상기 제1 코어 플레이트의 반대측에는 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보빈의 제2측에는 상기 플랜지가 걸리는 원주홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보빈은 외함의 일부에 고정되는 장착 플레이트에 고정되고, 상기 보빈을 장착 플레이트에 고정하는 고정 브래킷이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 브래킷에는 체결홀이 형성되고, 상기 블로우 아웃 코어를 고정하는 체결부재가 상기 체결홀에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 타측에는 상기 제1 코어 플레이트에 대응하여 상기 자기력을 받는 제2 코어 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어 전원의 제1 케이블은 상기 블로우 아웃 코일의 일단과 고정접촉자 사이에 연결되고, 상기 제어 전원의 제2 케이블은 상기 블로우 아웃 코일의 타단과 가동접촉자 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 케이블 또는 제2 케이블에는 스위치가 구비되고, 상기 스위치는 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 접촉 및 분리 상태와 반대로 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기에 의하면 코일 어셈블리의 블로우 아웃 코어와 코어 플레이트가 구분되어 조립성이 향상된다.
또한, 한 쌍의 코어 플레이트 사이에 별개의 아크 플레이트가 필요하지 않아 구성이 단순화된다.
그리고, 아크 구동부의 설치가 안정적으로 이루어져 소전류(임계전류) 차단이 원활히 이루어진다.
도 1은 종래기술에 따른 직류 차단기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기의 내부 구조도이다.
도 3은 도 2에서 주요 부분에 대한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에서 주요 부분에 대한 다른 방향의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 6은 도 3에서 코일 어셈블리의 세로축을 기준으로 한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기의 내부 구조도, 도 3은 도 2에서 주요 부분에 대한 사시도, 도 4 및 도 5는 도 2에서 주요 부분에 대한 다른 방향의 사시도 및 분해 사시도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 직류 차단기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기는 회로의 제1 터미널(20)에 연결되고, 고정 설치되는 고정접촉자(40); 상기 회로의 제2 터미널(25)에 연결되고, 운동 가능하도록 설치되어, 상기 고정접촉자(40)에 접촉 또는 분리됨으로써 상기 회로를 통전 또는 차단하는 가동접촉자(55); 상기 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리될 때 발생하는 아크를 신장시켜 소호하기 위한 아크 구동부;를 포함하고, 상기 아크 구동부는, 상기 고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)의 일측에 구비되는 원통형의 보빈(81); 상기 보빈(81)에 권회되고 제어 전원에 의해 자기장을 발생시키는 블로우 아웃 코일(82); 상기 보빈(81)의 중심부에 형성되는 코어홀(83)에 설치되고 상기 자기장에 의한 자기력을 강화하는 블로우 아웃 코어(85); 및 상기 보빈(81)에서 상기 고정접촉자(40) 및 가동접촉자(55)가 배치되는 측(제1측)에 구비되고 상기 블로우 아웃 코어(85)의 자기력을 받는 제1 코어 플레이트(60);를 포함한다.
외함(10)은 상자 형태로 형성될 수 있다. 외함(10)은 절연재로 형성될 수 있다. 외함(10) 내부에는 구성품이 수납 장착된다. 이러한 구성품으로는 트립장치，개폐 장치，소호 장치 등이 포함된다.
개폐 장치(미도시)는 고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)를 작동시키는 기구이다. 개폐 장치는 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)에 접촉하는 닫힌 위치와 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리되는 개방 위치 사이에서 작동되도록 구동한다. 개폐 장치는 고정 기구, 투입 기구 및 가동부(50,55)와 고정부(40,44) 등을 포함할 수 있다.
트립 장치(미도시)는 회로상에 과전류 또는 단락전류와 같은 사 고전류가 흐를 때 이를 검출하여 개폐 장치가 구동하여 회로를 개방 위치로 동작하도록 하는 기구이다.
소호부(100)는 가동접점(57)과 고정접점(42)의 상부에 복수의 그리드(grid) 를 적층하여 구성되며，통전 중 개방 위치로 동작(예컨대 트립 동작 또는 수동 off 조작)시 가동접점(57)과 고정접점(42) 사이에서 발생하는 아크(arc)를 신속히 소멸시켜주는 기구이다. 접점부(42,57)와 소호부(100) 사이에는 아크를 소호부로 안내하기 위하여 아크 러너(30,35)가 마련된다.
한편, 아크가 신장되어 소호부(100)로 잘 안내되도록 아크 구동부가 마련된다.
통상적인 작동 상태에서는 개폐 장치에 의해 가동접촉자(55)가 회동하여 고정접촉자(40)에 접촉 또는 분리되고, 사고 전류의 발생 시에는 트립 장치에 의해 가동접촉자(55)가 고정접촉자(40)로부터 분리된다.
외함(10)의 내부에 설치되는 각 구성들에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
외함(10)의 일측에는 회로에 연결되는 터미널(20,25)이 구비된다. 터미널(20,25)은 제1 터미널(20)과 제2 터미널(25)로 구성될 수 있다. 제1 터미널(20)은 양극(+) 또는 음극(-)이 될 수 있다. 또한, 제2 터미널(25)은 양극(+) 또는 음극(-)이 될 수 있다. 여기서, 제1 터미널(20)과 제2 터미널(25)은 서로 상반된 극이 되도록 구성될 수 있다. 즉, 회로가 폐로될 때, 제1 터미널(20)은 양극(+)으로 구성되고 제2 터미널(25)은 음극(-)으로 구성되거나, 제1 터미널(20)은 음극(-)으로 구성되고 제2 터미널(25)은 양극(+)으로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 회로가 폐로될 때, 제1 터미널(20)에서 제2 터미널(25)의 방향으로 흐르는 전류가 발생하거나 제2 터미널(25)에서 제1 터미널(20)의 방향으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다.
아크 러너(30,35)가 마련된다. 아크 러너(30,35)는 고정접촉자(40) 측에 구비되는 고정부 아크 러너(30)와 가동접촉자(55) 측에 구비되는 가동부 아크 러너(35)로 구성될 수 있다. 고정부 아크 러너(30)는 고정접촉자(40)의 상부에 마련될 수 있다. 가동부 아크 러너(35)는 가동접촉자(55)의 상부에 마련될 수 있다.
고정접촉자(40)와 가동접촉자(55)가 마련된다.
고정접촉자(40)는 전도성이 양호한 재료로 이루어진다. 고정접촉자(40)는 어느 하나의 터미널에 연결된다. 일례로, 고정접촉자(40)는 제1 터미널(20)에 연결된다. 고정접촉자(40)와 제1 터미널(20) 사이에는 고정부 연결 부재(44)가 구비될 수 있다. 연결 부재(44)는 전도성 있는 재료로 구성된다.
고정접촉자(40)에는 고정접점(42)이 구비된다. 고정접점(42)은 전기 전도도가 우수하고 내열성이 강한 소재로 이루어진다. 일례로, 고정접점(42)은 은-니켈 합금(AgNi, AgNiC 등)으로 형성될 수 있다.
가동접촉자(55)는 전도성이 양호한 재료로 이루어진다. 가동접촉자(55)는 어느 하나의 터미널에 연결된다. 일례로, 가동접촉자(55)는 제2 터미널(25)에 연결된다. 가동접촉자(55)와 제2 터미널(25) 사이에는 가동부 연결 부재(49)가 구비될 수 있다. 가동부 연결 부재(49)는 전도성 있는 재료로 구성된다. 가동부 연결 부재(49)와 가동접촉자(55) 사이에는 유연한 재료로 구성되어 휘어짐이 가능한 유연 부재(56, flexible element)가 구비될 수 있다.
가동접촉자(55)에는 가동접점(57)이 구비된다. 가동접점(57)은 전기 전도도가 우수하고 내열성이 강한 소재로 이루어진다. 일례로, 가동접점(57)은 은-니켈 합금(AgNi, AgNiC 등)으로 형성될 수 있다.
가동접촉자(55)는 가동자 지지부(50)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 가동접촉자(55)의 축부(58)는 가동자 지지부(50)의 회동홈(51)에 삽입 지지된다. 가동접촉자(55)는 축부(58)를 중심으로 회동하여 고정접촉자(40)에 접촉 또는 분리된다.
아크 구동부를 설명하기로 한다. 아크 구동부는 코일 어셈블리(80)와 한 쌍의 코어 플레이트(60,65)를 포함한다.
외함(10) 내에는 아크 구동부를 설치하기 위한 장착 플레이트(70)가 마련된다. 장착 플레이트(70)는 일부가 개방된 상자 형태로 형성될 수 있다. 장착 플레이트(70)에는 코일 어셈블리(80)를 고정하기 위한 결합부(71)가 마련된다. 결합부(71)에는 흔들림 방지를 위해 부싱(72)이 구비된다.
장착 플레이트(70)에는 제1 코어 플레이트(60)를 고정하기 위한 코어 플레이트 장착부(73)가 마련된다. 코어 플레이트 장착부(73)에는 플레이트 체결부재(74)가 마련된다.
코어 플레이트(60,65)가 마련된다. 코어 플레이트(60,65)는 도 2와 같은 정면도를 기준으로 할 때 아크 러너(30,35)의 사이에 또는 가동접점(57)과 고정접점(42)의 사이에 마련된다. 코어 플레이트(60,65)는 아크 러너(30,35)의 (측면도 기준으로) 일측(정면도 기준으로는 후방)에 마련되는 제1 코어 플레이트(60)와 아크 러너(30,35)의 (측면도 기준으로) 타측(정면도 기준으로는 전방)에 마련되는 제2 코어 플레이트(65)로 구성된다.
코어 플레이트(60,65)는 자성체로 마련된다. 따라서, 코어 플레이트(60,65)는 코일 어셈블리 주변에 발생하는 자기장에 의해 자기력이 강화된다. 즉, 자속밀도를 증대시키게 된다.
코일 어셈블리(80)가 마련된다. 코일 어셈블리(80)는 가동접촉자(55)와 고정접촉자(40)의 일측(또는 후방)에 배치된다. 코일 어셈블리(80)는 사고 전류가 발생하는 경우 자기장을 발생시킨다. 이를 위해, 코일 어셈블리(80)에는 제어 전원(95,97)이 연결된다. 제어 전원(95,97)의 일단은 고정부(20,40,44)에 연결되고, 제어 전원의 타단은 가동부(25,49,55)에 연결된다.
코일 어셈블리(80)는 1개만 구비될 수 있다. 즉, 코일 어셈블리(80)는 가동접촉자(55)와 고정접촉자(40) (및 아크 러너(30,35))의 일측에만 구비되고 타측에는 구비되지 않을 수 있다.
코일 어셈블리(80)는 보빈(81), 블로우 아웃 코일(82), 블로우 아웃 코어(85)를 포함한다.
보빈(81)은 원통형으로 형성된다. 보빈(81)은 원주면을 따라 홈부를 갖는 실패(reel, bobbin)의 형태로 형성된다. 상기 홈부에 블로우 아웃 코일(82)이 권회된다.
보빈(81)에는 중심축을 가로지르는 방향으로 코어홀(83)이 형성된다. 코어홀(83)에는 블로우 아웃 코어(85)가 삽입 설치된다.
보빈(81)의 양측면 중에서 가동접촉자(55)와 고정접촉자(40)가 배치되는 측면(또는 제1 코어 플레이트가 배치되는 측면)을 제1측이라 하고, 그 반대측면을 제2측이라 하기로 한다.
보빈(81)의 제2측에는 코어홀(83) 주변에 단턱 형태의 원주홈부(84)가 형성된다.
블로우 아웃 코일(82)은 보빈(81)에 권회되어 사고 전류 발생시 자기장을 형성한다. 블로우 아웃 코일(82)의 양단부(일단 및 타단)는 제어 전원(95,97)에 연결된다. 블로우 아웃 코일(82)의 양단부에는 단자(터미널)(미도시)가 각각 구비되어 보빈(81)의 외부에 노출된다.
블로우 아웃 코어(85)가 마련된다. 블로우 아웃 코어(85)는 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 블로우 아웃 코어(85)는 코어홀(83)에 삽입 설치된다.
블로우 아웃 코어(85)의 일측은 제1 코어 플레이트(60)와 면한다. 도 6에 이 부분이 도시되어 있다. 이때, 블로우 아웃 코어(85)와 제1 코어 플레이트(60) 사이에는 소정 길이의 간극이 형성된다. 즉, 블로우 아웃 코어(85)와 제1 코어 플레이트(60)는 서로 접촉하지 않는다. 이는, 블로우 아웃 코어(85)를 보빈(81)에 설치할 때 유격을 주어 조립이 용이하게 하기 위함이다. 더불어, 블로우 아웃 코어(85)는 제1 코어 플레이트(60)와 분리된 별개의 구성요소이므로 아크 구동부 조립이 용이하여 생산성이 향상되고 품질의 향상을 도모할 수 있다.
블로우 아웃 코어(85)의 타측(보빈 기준으로 제2측)에는 플랜지(87)가 형성된다. 블로우 아웃 코어(85)의 플랜지(87)는 보빈(81)의 원주홈부(84)에 얹히는 방식으로 삽입된다. 이에 따라, 조립성이 향상되고, 블로우 아웃 코어(85)가 보빈(81)의 코어홀(83) 내부로 삽입되어 제1 코어 플레이트(60)에 접촉하는 것이 방지된다.
블로우 아웃 코어(85)의 타측에는 체결홀(86)이 형성된다.
고정 브래킷(90)이 마련된다. 고정 브래킷(90)은 코일 어셈블리(80)를 고정하기 위하여 마련된다. 고정접촉자(40)은 평판으로 이루어지고, 후방으로 절곡되는 절곡면부(91) 및 측방으로 절곡되는 결합면부(92)를 포함할 수 있다.
고정 브래킷(90)은 코일 어셈블리(80)를 감싸는 형태로 장착 플레이트(70)의 결합부(71)에 고정된다.
고정 브래킷(90)에는 결합홀(93)이 형성된다.
체결부재(88)가 고정 브래킷(90)의 결합홀(93)을 통해 블로우 아웃 코어(85)의 체결홀(86)에 결합된다.
제어 전원(95,97)은 제1 케이블(95)과 제2 케이블(97)을 포함한다.
제1 케이블(95)은 블로우 아웃 코일(82)의 일단과 고정부 사이에 연결된다. 이때, 고정부는 제1 터미널(20) 또는 고정부 연결부재(44) 또는 고정접촉자(40)일 수 있다.
제2 케이블(97)은 블로우 아웃 코일(82)의 타단과 가동부 사이에 연결된다. 이때, 가동부는 제2 터미널(25) 또는 가동부 연결부재(49) 또는 가동접촉자(55)일 수 있다.
제1 케이블(95) 또는 제2 케이블(97)에는 스위치(99)가 구비된다. 스위치(99)는 주접점과 반대로 동작한다. 즉, 가동접촉자(55)와 고정접촉자(40)가 접촉될 때, 스위치(99)는 개방되고, 가동접촉자(55)와 고정접촉자(40)가 분리될 때, 스위치(99)는 연결된다. 다시 말하면, 주회로의 통전시에는 스위치(99)가 개방되어 아크 구동부가 작동하지 않도록 하고, 주회로의 차단시에는 스위치(99)가 연결되어 아크 구동부가 작동하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기의 작용을 설명하기로 한다.
회로 차단시(또는 회로 개방시) 접점부 사이에서 아크가 발생한다. 이때 발생하는 아크는 전류의 흐름이므로 이를 소호하여야 한다. 교류 전류에 있어서는 전류파형에 따른 전류 영점이 있으므로 아크를 차단이 용이하다. 그러나, 직류 전류에서는 전류 영점이 존재하지 않으므로 아크를 차단하기 용이하지 않다.
특히, 정격 전류 이하의 소전류 차단은 더 어렵다. 예를 들어, 정격 전류 1kA 용량의 제품에 있어서, 100A 이하의 전류가 흐르는 경우 차단시 발생하는 아크는 매우 약하여 신장되지 못하는 경향이 있다. 이러한 소전류의 차단은 과전류 차단보다 오히려 어렵다. 특히, 이와 같은 소전류 중에서 아크 시간이 긴 전류를 임계 전류라고 한다. 이러한 소전류나 임계 전류에서는 아크 에너지가 작고 소호실 압력이 낮으므로 아크가 소호부로 이동하지 못하고 접점부에 잔류하여 차단에 악영향을 줄 수 있다.
주회로가 차단되는 경우 스위치(99)가 연결되어 블로우 아웃 코일(82)이 제어 전원이 흘러 자기장이 발생한다. 블로우 아웃 코일(82)의 중심부에는 블로우 아웃 코어(85)가 구비되므로 상기 자기장에 의한 자속 밀도가 증대한다. 즉, 자기력이 증대된다.
블로우 아웃 코어(85)의 자기력은 제1 코어 플레이트(60) 및 제2 코어 플레이트(65)로 전달된다. 자기장에 의한 자기력은 제1 코어 플레이트(60) 및 제2 코어 플레이트(65)를 거쳐 증대된다(또는 감소가 최소화된다).
도 6에 도시된 바와 같이 아크에 의한 전류(I)는 자기장(B)에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따른 힘을 받아 아크를 소호부(100)가 있는 상방으로 이동시키게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 차단기에 의하면 코일 어셈블리의 블로우 아웃 코어와 코어 플레이트가 구분되어 조립성이 향상된다.
또한, 한 쌍의 코어 플레이트 사이에 별개의 아크 플레이트가 필요하지 않아 구성이 단순화된다.
이와 같이 아크 구동부의 설치가 안정적으로 이루어져 소전류 특히 임계전류에 대한 차단이 원활하게 수행된다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 외함 20,25 제1 터미널, 제2 터미널
30,35 고정부 아크 러너, 가동부 아크 러너
40 고정접촉자 42 고정접점
44 고정부 연결 부재 49 가동부 연결 부재
50 가동자 지지부 51 회동홈
55 가동접촉자 57 가동접점
58 축부 60 제1 코어 플레이트
65 제2 코어 플레이트 70 장착 플레이트
80 코일 어셈블리 81 보빈
82 블로우 아웃 코일 83 코어홀
85 블로우 아웃 코어 87 플랜지
90 고정 브래킷 95 제1 케이블
97 제2 케이블 100 소호부

Claims (9)

  1. 회로의 제1 터미널에 연결되고 고정 설치되는 고정접촉자;
    상기 회로의 제2 터미널에 연결되고 운동 가능하도록 설치되어, 상기 고정접촉자에 접촉 또는 분리됨으로써 상기 회로를 통전 또는 차단하는 가동접촉자;
    상기 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리될 때 발생하는 아크를 신장시켜 소호하기 위한 아크 구동부;를 포함하고,
    상기 아크 구동부는,
    상기 고정접촉자와 가동접촉자의 일측에 구비되는 원통형의 보빈;
    상기 보빈에 권회되고 제어 전원에 의해 자기장을 발생시키는 블로우 아웃 코일;
    상기 보빈의 중심부에 형성되는 코어홀에 설치되고 상기 자기장에 의한 자기력을 강화하는 블로우 아웃 코어; 및
    상기 접촉자(고정접촉자와 가동접촉자)와 보빈 사이에 구비되고, 상기 블로우 아웃 코어의 자기력을 받는 제1 코어 플레이트;를 포함하고,
    상기 블로우 아웃 코어와 제1 코어 플레이트 사이에는 소정 길이의 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 블로우 아웃 코어에서 상기 상기 제1 코어 플레이트의 반대측에는 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보빈의 제2측에는 상기 플랜지가 걸리는 원주홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보빈은 외함의 일부에 고정되는 장착 플레이트에 고정되고, 상기 보빈을 장착 플레이트에 고정하는 고정 브래킷이 구비되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고정 브래킷에는 체결홀이 형성되고, 상기 블로우 아웃 코어를 고정하는 체결부재가 상기 체결홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 타측에는 상기 제1 코어 플레이트에 대응하여 상기 자기력을 받는 제2 코어 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 전원의 제1 케이블은 상기 블로우 아웃 코일의 일단과 고정접촉자 사이에 연결되고, 상기 제어 전원의 제2 케이블은 상기 블로우 아웃 코일의 타단과 가동접촉자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 케이블 또는 제2 케이블에는 스위치가 구비되고, 상기 스위치는 상기 고정접촉자와 가동접촉자의 접촉 및 분리 상태와 반대로 동작하는 것을 특징으로 하는 직류 차단기.
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