KR20090023819A

KR20090023819A - 모터보호용 차단기의 아크소호장치

Info

Publication number: KR20090023819A
Application number: KR1020070088880A
Authority: KR
Inventors: 길환창
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-06
Also published as: CN101383252A; KR100910525B1; US20090057273A1; EP2031617A2; ES2375768T3; EP2031617B1; CN101383252B; US8097824B2; EP2031617A3

Abstract

본 발명은 모터보호용 차단기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 사고전류가 유입되어 차단동작시 생성되는 아크를 신속하게 소호함으로써 모터보호용 차단기의 차단성능을 향상시키는 아크소호장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치는 복수개의 자성판과 상기 복수개의 자성판이 실장되는 사이드벽으로 구성되어 상기 고정접점과 상기 가동접점이 이격될 때 발생하는 아크를 유도하여 소호하는 아크챔버와, 도전체로 이루어져 상기 사이드벽의 하부를 지지하는 하부플레이트와, 상기 고정접점대의 말단측에 결합되어 상기 고정접점대의 말단과 상기 하부플레이트의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단하는 절연부재를 포함하여 이루어진다.

모터, 차단기, 아크소호, 접점, 아크챔버

Description

모터보호용 차단기의 아크소호장치{ARC EXTINGUISHING DEVICE OF MANUAL MOTOR STARTER}

본 발명은 통상 MMS(Manual Motor Starter)라고 불리우는 모터보호용 차단기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 사고전류가 유입되어 차단동작시 생성되는 아크(Arc)를 신속하게 소호(消弧)하여 외부로 배출시킴으로써 모터보호용 차단기의 차단성능을 향상시키는 아크소호장치에 관한 것이다.

모터보호용 차단기는 과전류, 결상, 순시전류, 단락전류 등 여러 형태의 사고전류가 발생하는 경우에 부하인 모터를 보호하기 위한 전기기기이다.

도 1은 종래기술에 따른 아크소호장치가 적용된 일반적인 모터보호용 차단기의 일례를 도시한 단면사시도이다. 일반적인 모터보호용 차단기(1)는 크게 상부프레임부(3)와, 하부프레임부(5)가 결합되는 구조를 가진다. 검출부(10)는 전원측 단자(12)로부터 유입되는 사고전류를 감지한다. 개폐기구부(20)는 검출부(10)의 검출신호에 차단기를 개폐한다. 이때 차단기의 개폐작용은 개폐기구부(20)의 구동 에 의해 가동접점대(35)의 가동접점(36)이 고정접점대(32)의 고정접점(33)으로부터 이격되어 사고전류가 모터측 단자(14)를 통하여 부하인 모터로 흐르는 것을 차단하여 모터를 보호하게 된다.

한편, 가동접점대(35)의 가동접점(36)이 고정접점대(32)의 고정접점(33)으로부터 이격될 때 상기 접점들 사이에서 고압, 고열의 아크가 발생하게 된다. 이때, 상기 발생된 아크가 신속하게 소호되어 외부로 배출되지 않으면, 고압 및 고열의 아크에 의해 접점들이 손상되거나, 심한 경우 사고전류를 차단하는데 실패하여 사고전류에 의해 제품이 손상되는 경우가 발생 된다. 따라서, 모터보호용 차단기(1)에서 아크를 신속하게 소호시켜 외부로 배출하는 것은 매우 중요한 문제라 할 것이다.

이하, 도 2 내지 도5를 참조하여 종래기술에 따른 모터보호용 차단기(1)의 아크소호장치(40)의 구조 및 작용을 살펴보기로 한다.

종래의 아크소호장치의 아크챔버(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 자성판(52)과 복수개의 자성판이 실장되는 사이드벽(54)으로 구성된다. 자성판(52)들은 아크가 발생되는 측에 U자 형상을 가지고 있어, 자기력에 의해 아크을 유도할 수 있다. 따라서, 사고전류가 유입된 경우 개폐기구부에 의해 고정접접(33)으로부터 가동접점(36)이 이격되고, 고온 고압의 아크(a)가 발생하게 된다. 이때, 접점들은 이격되어 있으나, 아크(a)에 의해 전류가 흐르는 현상이 발생하여 사고전류가 완전히 차단된 것은 아니다. 아크(a)는 자성판(52)의 자기력 의해 아 크챔버(50)로 유도되고, 이때 아크는 도전체인 고정접점대(32)와 하부플레이트(60)를 따라 더욱 신속하게 이동하게 된다. 이 과정에서 자성판(52)의 음극효과와 냉각효과 등에 의해 아크가 소호되어 사고전류의 흐름이 최종적으로 차단되고, 절연물질로 이루어진 사이드벽(54)에 형성된 아크배출구(55)를 통해 배출되는 것이다. 그러나, 모터보호용 차단기에 유입되는 단락전류 등은 대부분 아주 큰 전류이기 때문에 접점들 사이에서 강력한 아크가 발생하여 유입되기 때문에, 아크챔버(50) 내부에서 완전히 소호되지 못하고, 도 3에 도시된 같이 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단에 연결하는 잔류아크(b)가 생성되게 된다. 이러한 잔류아크(b)를 통하여 전류가 통하기 때문에 차단기의 차단시간이 지연되는 문제점을 발생되고, 이로 인해 차단기 및 모터가 손상되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단에 생성되는 잔류아크(b)에 의하여 고정접점대(32) 및 하부플레이트(60)의 말단부가 녹거나, 자성판으로 휘어지는 열적변형이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 변형은 아크소호장치(40)의 아크소호 성능을 현격히 떨어뜨리고, 이로 인해 차단기의 단락차단용량이 감소되는 문제점이 있다.

이러한 잔류아크(b)로 인한 문제점을 개선하기 위해 유럽등록특허 제1,032,942호에 개량된 아크소호장치(40')가 개시되어 있다. 도 4는 종래기술에 따른 아크소호장치의 개량된 아크챔버(50')를 도시한 사시도로서, 도 2의 아크챔버(50)와 비교하면 아크배출구(55)가 형성된 사이드벽(54)의 상부로 돌출된 연장부(56)가 형성되어 있다.

도 5를 참고하면 개량된 아크챔버(50')의 연장부(56)는 사이드벽(54)과 마찬가지로 절연물질로 이루어져 있고, 고정접점대(32)의 말단과 접하도록 연장되어 있다. 이로 인해 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 개량된 아크챔버(50')는 연장부(56)가 돌출형성된 모양을 가지고 있어 아크챔버(50')를 제조하거나 운반하는 과정에 연장부(56)가 변형되어 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단시키지 못하게 되는 문제점이 있다. 또한, 종래기술에 따른 개량된 아크챔버(50')는 조립자의 실수에 의하여 뒤집힌 채로 조립될 수 있다. 즉, 연장부(56)가 하부플레이트(60)에 위치하게 되어 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단시키지 못하는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 과전류 또는 단락전류와 같은 사고전류가 회로에 유입되고, 차단동작시 생성되는 아크를 신속하게 소호하여 배출시킴으로써, 모터보호용 차단기의 차단성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 차단기 및 모터의 손상을 방지하는 모터보호용 차단기의 아크소호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고열 및 고압에 의한 열변형을 방지하고, 차단기의 단락차단용량을 증가시킬 수 있는 아크소호 성능이 강화된 모터보호용 차단기의 아크소호장치를 제공함에 그 목적이 있다.

나아가, 아크챔버가 역조립됨으로써 아크 차단기능이 상실되는 것을 방지할 수 있는 모터보호용 차단기의 아크소호장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치는 사고전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출신호에 따라 작동하는 개폐기구부와, 고정접점을 갖는 고정접점대와 상기 개폐기구부의 작동에 의해 상기 고정접점으로부터 이격되는 가동접점을 갖는 가동접점대로 이루어진 접점부를 포함하는 모터보호용 차단기에 적용되는 아크소호장치에 있어서, 복수개의 자성판과 상기 복수개의 자성판이 실장되는 사이드벽으로 구성되어 상기 고정접점과 상기 가동접점이 이격될 때 발생하는 아크를 유도하여 소호하는 아크챔버와, 도전체로 이루어져 상기 사이드벽의 하부를 지지하는 하부플레이트와, 상기 고정접점대의 말단측에 결합되어 상기 고정접점대의 말단과 상기 하부플레이트의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단하는 절연부재를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치에 있어서, 상기 절연부재는 모터보호용 차단기의 전원측 고정접점대에 형성된 간극에 삽입고정되는 메인플레이트와, 상기 메인플레이트의 하면으로부터 돌출 형성되어 상기 전원측 고정접점대의 말단면이 외부와 차단되도록 상기 고정접점대의 말단과 접하는 돌출부로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치에 있어서, 상기 절연부재는 말단면과 말단 측면을 외부와 차단시키도록 그 수평단면이 "ㄷ"자 형상을 가져 상기 모터보호용 차단기의 모터측 고정접점대의 말단에 끼워지도록 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 모터보호용 아크소호장치는 고정접점대의 말단과 하부플레이트의 말단에 생성되는 잔류아크가 발생되는 것을 방지하여 차단기의 차단시간을 감축되고, 이에 따라 차단기뿐만 아니라 모터를 사고전류로부터 보호할 수 있다.

또한, 고정접점대 및 하부플레이트의 말단부가 상기 잔류아크에 의해 열적변형되는 것을 방지하여 아크소호 성능이 향상되고, 차단기의 단락차단용량이 증대되 는 효과가 있다. 나아가, 간단한 끼움방식으로 고정접점대의 말단을 외부와 차단시켜 잔류아크를 제거할 수 있다.

또한, 종래의 아크챔버의 연장부가 운반중에 손상되거나, 연장부가 형성된 아크챔버가 역조립 됨으로써 아크 차단기능이 상실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하 상기한 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 살펴보기로 한다.

도 6는 본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치의 사시도이고, 도 7는 본 발명에 따른 전원측 아크소호장치의 구조 및 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이고, 도 8은 본 발명에 따른 모터측 아크소호장치의 구조 및 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이다. 종래기술에서 설명된 구성과 동일한 작용 및 효과를 가지는 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 모터보호용 아크소호장치(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 차단기의 각 상(R상, S상, T상)에 전원측 아크소호장치(40a)와 모터측 아크소호장치(40b)가 장착되는 구조이다. 결국 모터보호용 아크소호장치(40)에 6개가 설치된다. 전원측 아크소호장치(40a)와 모터측 아크소호장치(40b)는 일부구성요소에 있어 형상에 대한 차이만 있을 뿐 아크를 소호하기 위한 원리 및 방식은 동일하다.

아크챔버(50)는 복수개의 자성판(52)과, 이를 실장하는 사이드벽(54)으로 이 루어져 있다. 아크챔버(50)는 자성물질로 이루어진 자성판(52)에 의하여 고정접점(33)과 가동접점(36)이 이격될 때 발생하는 아크를 유도하여 소호시키는 작용을 한다.

하부플레이트(60)는 사이드벽(54)의 하부를 지지하고, 도전체로 이루어져 고정접점대(32)와 함께 아크챔버(50)으로 유도되는 아크를 더욱 신속하게 이동시키게 된다.

절연부재(70)는 절연물질로 이루어져 고정접점대(32a, 32b)의 말단측에 결합되고, 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단하게 된다. 고정접점대(32)의 말단과 하부플레이트(60)의 말단에서 잔류아크가 발생되는 것을 방지하기 위해 양 말단을 모두 절연할 필요가 없고, 본 발명의 경우 고정접점대(32)의 말단에 절연부재(70)을 결합시키는 것이다. 절연부재(70)를 상기 고정접점대(32a, 32b)에 끼우는 구조로 결합되는 경우에는 절연부재에 의해 아크가 이동될 수 있는 고정접점대(32a, 32b)의 길이가 축소되는 결과를 가져 오기 때문에 아크소호 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, 하부플레이트(60)는 공간이 비좁은 프레임에 삽입되기 때문에 절연부재(70)를 하부플레이트의 말단에 결합시키는 것은 용이하지 않다.

절연부재(70)를 고정접점대(32a, 32b)의 말단측에 결합함에 따라 잔류아크가 발생되는 것을 막을 수 있고, 잔류아크로 인한 차단지연이 단축되어 차단기의 차단성능이 향상된다. 또한, 차단기뿐만 아니라 모터를 사고전류로부터 보호할 수 있다. 또한, 고정접점대 및 하부플레이트의 말단부가 상기 잔류아크에 의해 열적변 형되는 것을 방지하고, 결국 아크소호 성능이 향상되고 차단기의 단락차단용량이 증대된다. 나아가 종래의 아크챔버의 연장부가 운반중에 손상되거나, 연장부가 형성된 아크챔버의 역조립에 의한 아크 차단기능이 상실되는 것을 방지할 수 있다.

절연부재(70)는 도 7에 도시된 바와 같이, 모터보호용 차단기의 전원측 고정접점대(32a)에 형성된 간극에 삽입고정되는 메인플레이트(72)와, 메인플레이트의 하면으로부터 돌출 형성되어 전원측 고정접점대(32a)의 말단면이 외부와 차단되도록 돌출부(74)로 구성된 것이 바람직하다. 일반적인 모터보호용 차단기의 전원측 고정접점대(32a)는 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이 고정접점대가 절곡되어 안쪽에 간극이 형성되어 있는 것이 대부분이다. 이는 전원측 고정접점대(32a)의 일단측은 전원측으로부터 전류를 공급받고, 타단측은 아크의 이동을 신속히 하는 역할 때문에 공간상의 제약을 극복하기 위해 중앙측이 접힌 형태의 간극을 가지게 되는 것이다. 따라서, 메인플레이트(72)로 간극에 끼워 고정하고, 돌출부(74)로 간단하게 전원측 고정접점대의 말단면을 차단하여 잔류아크가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 절연부재(70)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형상을 가지는 것이 바람직하다. 모터용 차단기의 모터측 고정접점대(32b)의 말단 측면에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 도 9에 의하면 모터측 고정접점대(32b)의 말단은 T로 표시되고, 측면은 S로 표시되어 있다. 따라서, 모터측 고정접점대(32b)의 말단(T)과 측면(S)이 "ㄷ"자 절연부재(74)의 내측면과 접하게 되어 일반 판형상보다 잔류아크 차단능력이 우수하다. 아크챔버(50) 내부에서 모 터측 고정접점대(32b)를 따라 아크가 이동하게 되는 거리도 일정하기 때문에 아크소호 성능이 감소되지도 않는다. 또한, 간단한 구조의 절연물질을 고정접점대의 말단에 끼우는 방식이므로 사용이 편하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명이 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 아크소호장치가 적용된 일반적인 모터보호용 차단기의 일례를 도시한 단면사시도이고,

도 2는 도 1에서의 아크소호장치의 아크챔버를 나타내는 사시도이고,

도 3은 도 1의 아크소호장치에서의 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이고,

도 4는 종래기술에 따른 아크소호장치의 개량된 아크챔버를 나타내는 사시도이고,

도 5는 도 4의 개량된 아크챔버가 적용된 아크소호장치에서의 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이고,

도 6는 본 발명에 따른 모터보호용 차단기의 아크소호장치의 사시도이고,

도 7는 본 발명에 따른 전원측 아크소호장치의 구조 및 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이고,

도 8은 본 발명에 따른 모터측 아크소호장치의 구조 및 아크소호작용을 설명하기 위한 설명도이고,

도 9은 본 발명에 따른 모터측 아크소호장치에 사용되는 모터측 고정접접대의 말단과 "ㄷ"자 형상의 절연부재의 끼움구조를 설명하기 위한 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30 : 접점대 32 : 고정접점대

32a : 전원측 고정접점대 32b: 모터측 고정접점대

33 : 고정접점 35 : 가동접점대

36 : 가동접점 40 : 아크소호장치

40a : 전원측 아크소호장치 40b : 모터측 아크소호장치

50 : 아크챔버 52 : 자성판

54 : 사이드벽 55 : 아크배출구

60 : 하부플레이트 70 : 절연부재

72 : 메인플레이트 73 : 돌출부

74 : "ㄷ"자 절연부재

Claims

사고전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출신호에 따라 작동하는 개폐기구부와, 고정접점을 갖는 고정접점대와 상기 개폐기구부의 작동에 의해 상기 고정접점으로부터 이격되는 가동접점을 갖는 가동접점대로 이루어진 접점부를 포함하는 모터보호용 차단기에 적용되는 아크소호장치에 있어서,

복수개의 자성판과 상기 복수개의 자성판이 실장되는 사이드벽으로 구성되어 상기 고정접점과 상기 가동접점이 이격될 때 발생하는 아크를 유도하여 소호하는 아크챔버와,

도전체로 이루어져 상기 사이드벽의 하부를 지지하는 하부플레이트와,

상기 고정접점대의 말단측에 결합되어 상기 고정접점대의 말단과 상기 하부플레이트의 말단 사이에서 발생되는 아크를 차단하는 절연부재를 포함하는 모터보호용 차단기의 아크소호장치.
제1항에 있어서,

상기 절연부재는 모터보호용 차단기의 전원측 고정접점대에 형성된 간극에 삽입고정되는 메인플레이트와, 상기 메인플레이트의 하면으로부터 돌출 형성되어 상기 전원측 고정접점대의 말단면이 외부와 차단되도록 상기 고정접점대의 말단과된 것을 특징으로 하는 모터보호용 차단기의 아크소호장치.
제1항에 있어서,

상기 절연부재는 말단면과 말단 측면을 외부와 차단시키도록 그 수평단면이 "ㄷ"자 형상을 가져 상기 모터보호용 차단기의 모터측 고정접점대의 말단에 끼워지도록 결합되는 것을 특징으로 하는 모터보호용 차단기의 아크소호장치.