KR830000321B1 - 진공차단기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공차단기

제1도는 종래진공차단기의 일부를 생략한 단면설명도.

제2도는 자성체의 자기의 특성을 표시한 설명도.

제3도는 본 발명에 관계되는 진공차단기의 반재 단면도.

제4도는 제3도에 Ⅳ-Ⅳ선의 단면 설명도.

제5도는 Fe-Ni-Co합금에 있어서의 B-H 곡선의 설명도.

제6도는 제2실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제7도는 제3실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제8도는 제4실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제9도는 제5실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제10도는 제6실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제11도는 제7실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제12도는 제8실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제13도는 제9실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제14도는 제10실시예에 있어서의 요부의 단면설명도.

제15도는 제11실시예에 있어서의 요부의 횡단면도.

제16도는 제12실시예에 있어서의 요부의 횡단면도.

제17도는 제13실시예에 있어서의 요부의 부분단면 설명도.

제18도는 자계인가 수단의 가요성의 영구자석으로한 제14실시예의 횡단면도.

제19도는 자계인가 수단을 가요성의 영구자석으로한 제15실시예의 요부의 단면설명도.

제20도 및 제21도는 각 대상의 가요성 영구자석의 착탈방향을 변경한 다른 실시예의 설명도.

제22도는 자계인가 수단을 피복층에서부터 피복한 진공차단기의 반재 단면도.

제23도는 제22도의 XXIII-XXIII선 단면도.

제24도는 자계인가 수단을 부설한 진공용기의 외주전면을 피복층에서 부터 피복한 진공차단기의 반제단면도.

제25도는 자계인가수단을 부설한 진공용기를 애자관에 갑삽하고 또한 진공용기와 애자관과의 사이에 쿠션(Cushion) 층을 설치한 진공차단기의 단면설명도.

제26도는 제25도에 있어 XXVI-XXVI선 단면도이다.

본 발명은 진공차단기의 자왜현상(磁歪現象)에 따른 진동소음의 저감을 도모케한 진공차단기에 관한 것이다. 일반적으로 진공차단기는 제1도에 표시한 바와 같이 내부를 고진공으로 유지한 진공용기(1) 내에 외부회로(도시는생략)를 가설하여 차단하는 고정된 고정전극(2)을 수납하고 도시하지 않은 조작기구를 개입시켜 가동전극(3)을 고정전극(2)에 대하여 접촉, 내지 분리되도록 구성되여있다. 진공용기(1)는 원통상에 형성한 유리 또는 “세라믹스”로된 절연통(4)(4)의 양단에 박판상의 접속링(5)(5)의 기부를 형성하고 각절연통(4)(4) 일단의 접속링(5)(5)을 개입시켜 동축적으로 접합함과 동시에 각절연통(4)(4)의 타단을 타단의 접속링(5)(5)의 단부에 접속시킨 원판상의 단판(6)(6)에 의하여 기밀하게 차단하고 그내부를 고진공으로 유지시켰다.

진공용기(1) 내에는 위의 고정전극(2)이 일방의 단판(6)의 중심부를 삽통하고, 또한 적당히 고정된 고정리드(7)의 내단부에 고착되여 있고 그고정전극(2)에 대하여 접속 또는 분리하는 가동전극(3)은 타방의 단판(6)을 습동자재 하게 삽통하고 또한 베로즈(8)를 개입하여 기밀하게 결착된 가동리드(9)의 내단부에 고착되여 있다.

더우기 제1도에 있어서 10으로 표시하는 것은 고정, 가동전극(2)(3)을 포위하는 원통상의 주“실드”로 위의 일단부의 접속링(5)(5) 사이에 개입된 링상태의 중간금구(11)에 지지되여있고 그의 양단부부근에는 각단판(6)의 내부에 삽설한 링상의 보조실드(12)의 단부가 그 외측에 위치하여 배치되여있다. 또 제1도에 있어서 13으로 표시한 것은“베로즈”(8)를 보호하기 위한 캡상태의“베로즈실드”로“베로즈”(8)을 덮은것과 같이 하여 가동 리드(9)의 내반부 부근에 결착하였다.

그러나 상술한 진공차단기에 있어서 단판(6) 및 주실드(10)와 중간금구(11) 및 보조실드(12)는 스텐레스스틸강과 같은 비자성체로되는 것으로 기부(基部)를 절연통 (4)에 삽설한 접속링(5)은 그열팽창 계수가 절연통(4)과 동등한 것이 바람직하므로 일반으로 Fe-Ni-Co 합금 또는 Fe-Ni 합금등이 사용되고 있다.

그런데 Fe-Ni-Co 합금 또는 Fe-Ni 합금등은 강자성체 이므로 고정 가동전극 (2)(3)에 상용(壽用) 주과수의 전류가 통전되며는 각접속링(5)은 통전전류에 의하여 생기는 교번자계에 의해 자왜 현상(현상)이 발생되여져 특히 현재의 진공차단기와 같이 대정격전류(大定格)(예를들어 2000A 특히 3000A 이상)가 교번으로 흐를때는 진동소음의 문제가 생기고 있다.

즉 각접속링(5)은 고정 가동전극(2)(3)을 교번으로 흐르는 통전전류(I)에 의하여 자기외로를 형성하고 통전전류(I)에 의한 각 접속링(5)의 자계의 강한 자화력 H는 통전전류I의 통로부터 각접속링(5)까지의 거리(접속링 5의 반경)를 r로 하면는 H=1/2πr[AT/m]로 나타난다. 따라서 통전전류 I는 3000A로 접속링(5)의 반경 r가 0.075m일 때에는 각접속링(5)에 약 64OOAT/m(800e)의 교번자계가 인가되는 것으로 각각의 접속링(5)는 자왜현상에 의하여 원주방향으로 신축되여 진동하고 소음이 발생되는 것이다.

그리고 자왜현상에 의한 진동소음은 통전전류I가 3000A 주파수 5OHz 접속링 (5)의 반경이 0.075m의 진공차단기에 있어서는 접속링(5)부터 1.Om의 위치에 있어 70dB로 측정되여있다. 더욱이 측정은 간이소음계의 A특성에 의한것으로 이때의 암소음(暗騷音)은 44dB였다.

또 접속링(5)의 반경이 0.08m의 진공차단기에 있어서의 그것은 동일측정조건으로 69-72dB였다. 따라서.근래와 같이 진공차단기를 인가가 밀접한 장소에 설치할 때에는 소음공해등의 문제를 일으키고있다. 여기서 강자성체에 자계 H를 인가(印加)하고 그강함을 서서히 높혀가면 자성체의 자계 H와 동방향의 길이 I가 변화하여 그길이의 변화율 π=41/1(41는 자기외에 의하여 변화한 길이를 표시함)은 일반으로 제2도에 표시하는 바와 같이 자계 H의 항강함의 증대와 함께 증가하고 자계 H가 500e 이상이 되면은 자화가 포화되는 동시에 변화율 π도 포화하는 것으로 알려졌다.

더구나 자계 H와 직교하는 방향에서는 자성체의 길이는 반대로 감소하는 방향으로 변화하는 것이여서 자화의 포화상태에 있어서 같은 변화율로 포화하는 것이다. 또 자기회로에 있어서 일부분의 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태가되면 위의 자기저항(magnetic reluctunce) R은 크다. 즉, 비투자율(μs)이 공기의 비투자율 us≒1과 거의같아지는 것으로 알려졌다.

본 발명은 상술한 문제에 비추어서된 것으로 그목적으로하는 바는 강자성체로된 접속링에 대하여 자계인가 수단을 부설하여 자기외를 포화 또는 포화에가까운 상태로 하거나, 또는 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화에가까운 상태로 하고 그리고 통전전류에 의하여 생기는 교번 자계에 의한 진동소음을 저감 또는 전혀없게 한 진공차단기를 제공코저한다.

다음제 3도이하의 도면으로써 본발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제3도는 통전전류에 의하여 생기는 교번자계의 영향을 배제하기 위하여 접속링에 자기외를 포화혹은 포화에 가까운 상태로 하는 자계인가 수단을 부설한 본발명에관한 진공차단기의 제1실시예의 반재 단면도로 이진공차단기(14)는 내부를 고진공으로 유지한 진공용기 (15) 내에 수납한 고정 가동전극(16)에 대하여 가등전극(17)을 고정전극(16)에 대하여 접촉 또는 분리되도록 조작 기구(도시생략)등에 의하여 구성되여있다.

진공용기(15)는 원통상으로 형성한 유리등의 절연물로된 적당수의 절연통(18)의 양단에 박판상의 접속링(19)(19)의 기부를 매설하고 각절연통(18)(18)을 링상의 중간금구(20)에 협지시킨 일단의 접속링(19)(19)에 의하여 등축적으로 접합하고 또한 그타단(개구단)을 타단의 접속링(19)(19)의 단부에 접합한 원판상의 단판(21)(21)에 의하여 기밀하게 봉합하여 그내부를 고진공으로 유지하고 있다.

더구나 각접속링(19)은 절연통(18)과같은 열팽창계수로 하기위해 Fe-Ni-Co 합금 또는 Fe-Ni 합금등의 강자성체로 되는 것이고 중간금구(20)와 단판(21)은 스텐레스스틸과 같은 비자성체로 되는 것이다.

진공용기(15)는 단판(21)의 중심부에 외부회로(도시생략)와 접속되여지는 고정리드(22)가 삽통되는 동시에 기밀하게 고착되여있고 고정리드(22)의 내단부에는 고정전극(16)이 고착되여있다. 또 타방의 단판 (21)의 중심부에는 외부회로와 적당하게 접속되는 가동리드(23)가 축방향에 습동자재하게 삽통함과함께 금속의“베로즈” (24)를 개입하여 기밀하게 장착되여있고 그내단부에는 고정전극(16)과 접촉 이반하여 외부회로를 이용하여 차단하는 가동전극(17)이 적당하게 고착되어 있다. 더구나 가동리드(23)는 축방향을 왕복이동하는 조작기구와 연동연결 되여져있는 것이다.

또 진공용기(15)내에는 고정전극과 가동전극(16)(17)등을 포위한 원통상의 주실드(25)가 증간중구(20)에 의하여 그외주 중앙부근이 지지되여 있고 또한 단부를 주실드(25)의 외측에 위치시키여 대향한 원환상의 보조실드(26)가 각각의 기부를 단판 (21)(21)에 삽설하여 수납되여있다. 더구나 주실드(25) 및 보조실드(26)는 단판(21)등은 스텐레스틸과 같은 비자성체로되여 있는 것이다.

전기각 접속링(19)의 외주에는 제3도 제4도에 표시한 바와 같이 각 접속링 (19)의 자기외를 미리 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하는 제1의 자계인가 수단이 부설되여있다. 자계인가 수단은 접속링(19)의 원주방향에 배열되고 또한 선단을 대향한 2n배(n는 정수)되는 복수대이실시예에서는 4대의 계철(27)과 각대를 이루는 계철 (27)의 선단간에 협지된 영구자석(28)과에 의하여 구성되여져있다. 계철(27)은 규소강 순철 또는“파마로이”등의 고투자율자료(연질자기재료)로되여 그기부를 적당한 접착제에 의하여 접속링(19)의 외주면에 고착되여져있다.

또 영구자석(28)은 희토류(希土類)코발트, 백금“코발트후에라이드”또는“알니코”등의 일반적인 영구 자석재료(경질자기재료)로 그의 자극면을 계철(27)의 선단에 대향시켜 협지됨 과함께 적당한 접착제들 개입시켜서 고착되여있다.

더구나 이실시예에 있어서 영구자석(28)은 잔류 자속밀도 Br가 0.91-0.98[

](910C-9800G)로 유지력, He가 (5.01-5.81)×10⁵[A/m](630C-7300G)이다. 또한 장방체(14×15×15mm)의 것을 사용하고 있고 통상의 통전전류I(예를들어 3000A)에 의하여 접속링(19)에 인가된다. 교번자계 Hp=1/2πr에서는 탈자(탈磁)되지 않는 유지력_INc(자기분극이 영이될때의 유지력)이상의것인 것은 물론이고, 통상의 통전전류I 보다 일항(一桁)의 큰사고 전류(일반으로 10-8OKA)에 의하여 생기는 자계에 의하여서도 탈자되지 않도록 충분히 큰 유지력_IH_C를 가진 것이다.

그리고 각대의 계철(27)에 협지된 영구자석(28)의 자극은 제4도 표시한 바와같이 인접된 영구자석(28)와 대향하는 자극이 동극이 되도록 배설항과 함께 그 자로(磁絡)를 이룩한 계철(27)의 일방 접속링(19)대를 이룩한 계철(27)의 타방을 통하는 폐회로되는 것이고 또한 각영구자석(28)에 의해 접속링(19)에 인가되는 자계는 통전전류에 의해 생기는교번자계의 인가에 의해 접속링(19)이 영향을 받는일이 없도록 접속링(19)의 자기의 가상비포화 혹은 포화에 가까운 상태로되는 정도의 강한 것으로되여 있다.

환언하면 접속링(19)가 Fe-Ni-Co 합금으로되는 것이고 또한 통전전류에 의하여 접속링(19)에 인가되는 교번자계가 ±75Oe 일 때에는 제2도에서도 알 수 있는 바와 같이 Fe-Ni-Co 합금의 자기외의 변화율이 50Oe로 거의 영으로되어 각영구자석 (28)에 의해 125Oe 이상의 자계를 상시 접속링(19)에 인가하여 두는 것에 따라 접속링(19)에 인가되는 자계의 강함은 500e-200Oe 이상의 범위로 변동되는 것으로 되여 Fe-Ni-Co 합금으로된 접속링(19)의 자기외에 의한 변화률이 영, 즉 그진동이 완전하게 억제되여 진동소음이 발생하는 것이 없어지는 것이다.

더구나 이실시예에 있어서 진공차단기(14)의 진동소음은 접속링(19)의 반경이 0.08m 주파수 50Hz 3000A의 통전전류를 통전한 조건하에 있어서 접속링(19)의 외주면부터 1.Om 거리의 위치에서 44-45dB(암소음 44dB하에 있어서 간이 소음계의 A 특성에 의한 측정)였다. 따라서 이실시예의 진공차단기(14)에 경우에는 진동소음이 거의 완전하게 저감되여져있는 것을 알 수 있다.

또 Fe-Ni-Co 합금의 B-H곡선(자기히스테리시스곡선)을 측정 한바, 제5도에 표시하는 바와 같이 약 2.5O₂의 자계 부터 급격하자 속밀도 B의 증가량이 적어져서 급각도로 절곡하여차차로 포화되는 것을 알게 되였다.

따라서 2.5+75=77.50e(통전전류 3000A로 거리 r는 0.08m) 정도의 자계를 영구자석(28)에 의하여 접속링(19)에 인가하여 두어도 통전전류에 의한 자의 진동에서 생기는 소음은 뚜렷하치 감소되여 이정도의 자계를 인가하여 두는데 따라 진동소음을 감소하는 효과가 충분한 것이다.

제6도는 각접속링(19)에 부설한 자계인가수단인 영구자석(28)의 배취위치를 바꾼 제2실시예를 표시한 것으로 이실시예 일 때에는 2n배(n온정수)되는 복수대의 계철(27)은 각접속링(19)의 내주에 배설되여있다. 그리고 각계철(27)의 기부는 적당한 접착제에 의하여 접속링(19)의 내주면에 고착되여있고 대를 이룩한 계철(27)의 선단은 전술한 제1실시예의 계철(27)과 같이 서로 대향함과함께 그선단에는 전기 일반적인 영구자석(28)이 협지되여 또한 적당히 접착제에 의하여 고착되여있다. 더구나 각 영구자석(28)등은 접속링(19)의 원주방향에 배설되여져 있는 것으로 인접된 영구자석 (28)의 대향하는 자극이 등극이 되도록 설치되여 있는 것이다.

제7도는 각접속링(19)에 부설한 가계인가 수단으로 영구자석(28)을 접속링 (19)의 내외주에 배설한 제3도 실시예를 표시한 것으로 접속링(19)의 내외 양주면에는 2n배(n는 정수)되는 영구자석(28)을 각각 협지한 복수대의 계철(27)을 동일원주상으로 하고 또한 내외대칭적으로 장착 되여있다. 더구나 인접된 각영구 자석(28)의 대향자극은 동극이 되도록 설치되여있는 것이고 대칭적으로 배설된 내외주의 영구자석(28)에 의하여 접속링(19)에 인가되는 자계는 동일의 방향이 되도록 설치되여있다.

제8도는 자접속링(19)에 부설한 자계인가수단의 제4실시예를 표시하 것으로 이실시예에서는 제1실시예와 같은 복수대의 계철(27)이 접속링(19)의 외주면에 적당하게 격리하여 고착되여있다. 그리고 각대를 이룩한 계철(27)의 선단간에 협지되어 인접된 영구자석(28)의 자극은 대향하는 자극이서로 다르게 설치되여 있고 이격하여 인접된 계철(27)의 사이에 있어서 접속링(19)은 설(演 자석(29)에 의해 자화하도록되여 있다.

더구나 상술한 제1 제2 제3실시예에 있어서 인접된 영구자석(28)의 자극도 제4실시예와 같이 내외주의 각각의 대향하는 자극이 서로다르게 되도록 설치하고 설(洩) 자속에 의하여 각대의 계철(27) 사이에 있어서 접속링(19)을 자화하도록 하여도 무방하다 다시 상술한 제1 제2 제3 및 제4실시예에 있어서는 영구자석(28)을 이룩한 계철(27)의 선단간에 협지 하였을 때를 상술하였으나 이실시예에 한한 것은 아니고 예를 들어 거의 C자 상의 영구자석 혹은 원호상의 영구자석을 접속링(19)의 외주내주 혹은 내외주에 있어서 동일원주상이 적당히 이격하여 장착하고 각각의 인접된 자극을 동극 또는 이극이 대향하는 구성으로 할수도 있다.

제9도는 각접속링(19)에 부설한 자계인가 수단의 제5실시예를 표시한 것으로 이실시예에는 접속링(19)의 외주연에 전술한 각실시예와 같은 영구자석(28)을 개입한 링상의 계철(30)이 감장(감裝)됨과 함께 적당한 지지부재(도시생략)를 개입하여 지지 되여있다. 그리고 새는 자속에 의하여 접속링(19)이 그자기의를 상시포화상태 또는 그것에 가까운 상태가 되도록 자화되는 것이다. 더욱이 이실시예 에있어 서진공차단기의 진동소음은 제 1실시예 경우의 진공차단기와 동일의조건 동일의 측정조건의 것으로 43-5dB였다.

또 그실시예에 있어서는 적수의 영구자석(28)을 개입한 링상의 계철(30)을 접속링(19)의 외주에 감장하였을 때에 대하여 진술하였으나 예를들어 적수의 영구자석을 개입한 링상의 계철을 접속링(19)의 내주 또는 내외주에 배설하고 접속링(19)에 동일원주방향의 자계를 인가하는 구성으로 하였을 때에도 같은 작용효과를 갖는다.

제10도는 접속링(19)에 부설한 자계인가 수단의 제6실시예를 표시한 것으로 이실시예에서는 상술한 각 실시예와 다르며 전자석을 이용하여 각접속링(19)에 자계를 인가하도록 구성되여있다. 즉 각접속링(19)의 외주에는 거의 C자상으로 형성한 복수의 계철(31)이 적당하게 이격됨과함께 동일원주상에 배설되여 장착되여 있고 각계철(31)에는 동선(32)이 권선되어있다.

그리고 동선(32)에 화살 방향의 전류를 흐르게 하여 접속링(19)에 자기외가 상시포화 혹은 표화에 가까운 상태로 되는 자계를 인가하였다. 더구나 전자석에 의해 접속링(19)에 자계를 인가하려며는 이실시예에 하정되지 않고 예를 들어 C자상의 복수의 계철을 접속링(19)에 경우 내주 또는 내외수의 동일원주상에 장착하고 각계절동선을 권장하 구성으로 할수도 있으며 같은 작용효과를 얻을 수 있는 것이다.

제11도는 전자석에 의해 각접속링(19)에 대하여 자계인가수단의 제7 실시예를 표시하는 것으를 이실시예 일 때에는 각접속링(19)의 외주에 링상의 계철(33)이 감장됨과 함께 적당한 지지부재(도시생략)를 개입하여 지지되여있고 이계철(33)에는 동선 (34)이 권선되어있다. 그리고 동선(34)에 화살 B방향의 전류를 흐르게함으로써 계철 (33)이 화살 방향의 자계를 발생하게하고 새는 자속에 의하여 접속링(19)를 자가외가 상시포화에 가까운상태 또는 포화상태로 되도록 자화하여있다. 더욱이 이 실시예의 경우에 진공차단기의 진동소음은 제1차지령의 경우에 진공차단기와 동일의 조건 동일의 측정조건하에서 5C-54dB였다.

제12도는 자계의 인가방향을 변경한 자계인가수단의 제8실시예를 표시한 것으로 상술한 각실시예가 접속링(19)의 원주방향에 자계를 인가하여 그자기외를 상시포화에 가까운 상태 또는 포화상태로하는데 대하여 이실시예에서는 통전전류의 경로와 평행한 방향, 즉 축방향의 자계를 각접속링(19)에 인가하여 그자기외를 상시포화 혹은 포화에 가까운 상태로하는 점이 상이하다.

즉 각접속링(19)의 외주에는 제12도에 있어서 상하 방향에착자(着磁)된 영구자석(28)을 선단간에 협지함과 같이 착자된 방향에 연신(延伸)한 대를 거의 자상의 복수의 계철(27)이 그원주방향에 적당하게 이격하여 장착되여 있다.

더구나 각접속링(19)에 축방향의 자계를 인가하여 그자기외를 포화혹은 포화에 가까운 상태로 하는데는 상술한 제8실시예에 한하지 아니하고 각접속링(19)의 내주 또는 내외주면에 영구자석을 개입한 C자상의 복수의 계철을 원주방향에 적당히 이격하여 장착하거나 또는 각접속링(19)의 외주 및 내주 또는 내외주에 자상의 복수의 계철을 원주방향에 적당하게 이격하여 장착함과 함께 각 계철에 동선을 권선하여 전자석으로 하거나 다시 축방향에 연신한 통상 또는 C자상의 복수의 영구자석만을 각접속링(19)의 외주 및 내주 또는 내외주에 적당히 장착하는 구성으로 할수도 있는 것이고 이와 같이 구성함으로써 같은 작용효과를 갖는다.

제13도는 접속링(19)에 부설한 자계인가수단의 제9실시예의 부분단면 설명도로 이실시예는 전술한 각실시예가 통전전류에 의해 생기는 교번자계의 영향을 배제하기 위하며 접속링(19)에 그자기외를 포화혹은 포화에 가까운 상태로하는 자계인가수단을 부설한데 대하여 접속링(19)에 적어도 일부분의 자속밀도를 포화혹은 포화에 가까운 상태로 하여 겉보기상의 자기저항을 높이여 교번자계의 영향을 배제하기 위한 자계인가 수단을 부설한 것이다.

즉 각접속링(19)의 외주에는 전술한 제1실시예와 같이 1개의 영구자석(28)이 그의 일방의 자극에 의하여 흡착됨과 함께 적당한 접착제에 의하여 고착되여 있다. 이 영구자석(28)은 자기 회로를 형성하는 접속링(19)의 일부분의 자속밀도를 상시포화 혹은 포화에 가까운 상태르 하고 교반자계에 의해 진동소음을 저감 혹은 전혀 없게 하기위한 것이다.

여기에 자기회로에 있어서 일부의 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 되며는 전술한 바와같이 그 겉보기상의 자기저항 R가 크다. 즉 그 비투자율 μs가 공기의 비투자와 거의 비슷하여 알려지는 것으로 알려져 있다. 따라서 반경 γ의 접속링 (19)에 있어 일부분(원수방향의 길이 1 단면적 S)의 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태에 있어 진공의 투자율을 μs=4μ×10-7[H/m] 접속링(19)의 비투자율 μs로하며는 그 일부분의 자기저항 R는 다음 식으로 나타난다.

R = 1/μo μs S[A/wb] ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (1)

또 진공차단기(14)에 흐르는 통전전류 I에 의하여 각접속링(19)이 부여되는 기자력은 F는

F =nl[AT] (n= 1) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (2)

이며 또한 자속 Φ는

Φ=F/R [wb] ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (3)

이다. 그러나 접속링 (19)의 일부분의 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 되였을 때의 비투자율 μs는 거의 1이고 그 일부분의 자속밀도 B_l은 단면적이 S이므로

B_l=ψ/S[wb/m²] ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (4)

(wb/m²=10⁴G)로 나타난다. 이 (4)식에 (1)(2)(3)의 각식을 대입하여

B_l=F/R·S=4π(10^-7)/1[wb/m²] ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (5)

를 얻는다. 한편 접속링(19)에 아무런 자계인가수단이 부여되진 않을 때에 있어서 각각의 자속밀도 B₂는 다음식 으로 나타난다.

B₂=4π(10^-7) μs 1/2πr[(wb/m²] ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (6)

따라서 1개의 영구자석 (28)에서 되는 자계인가 수단을 설치하였을 때와 설치하지 않았을 때의 자속밀도를 비교하여 보면

로 된다. 지금 접속링(19)의 직경이 150mm(γ=75mm) 영구자석(28)에 의하여 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태에 자화되는 길이 1가 15mm일 때의 양자의 자속밀도를 비교하여보면 Fe-Ni-Co합금의 비투자율 μs가 3000Arms의 통전 전류 I에 있어서 173으로 실시되었음으로

으로 된다. 따라서 각 접속링(19)에 있어서 15mm의 부분의 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태에 자화됨에 따라서, 통전전류 I에서 교반자계는 약 1/5로 저감된다. 그럼에으로 자외현상에 의한 각접속링(19)의 진동이 저감함과 함께 그 진동에 의한 소음이 저감되는 것으로 된다.

더욱이 상술한 제9실시예의 진공차단기의 진동소음은 진공차단기의 접속링 (19)의 반경이 0.075m주파수 50H₂3000A의 통전전류를 통전한 조건하에 있어서 접속링(19)부터 1.Om 떨어진 위치에서 51dB(암소음 44dB하에 있어서 간이소음계의 A특성에 의한 측정)이었다. 따라서 종래의 것과 비교하여 19dB정도의 소음 저감이 되어져 있는 것으로 된다. 또 이 실시예의 영구자석(28)은 JEC(일본국규격에 정하여져 있는 보통 최대의 사고전류 80KArms의 2.5배(피크치로한 규격)의 전류에 의한 자계의 강한(H=8O×10³×2.5/2rπ=80×10³×2.5/π×150×10^-3=4.25×10⁵[AT/m]=5340[Oe]이라도 탈자되지 않는 것으로, 사고전류의 크기에 대응하여 탈자되지 않는 범위내의 유지력을 비치한 영구자식에 변경하는 것도 관계없음은 물론이다.

제14도는 접속링(19)에 부설한 자제인가 수단의 제10실시예의 횡단면 설명도로 이 실시예에 있어서는 접속링(19)에 그 겉보기상의 자기저항을 높이기 위하여 복수의 영구자석(25)을 장착하여 있다. 즉 각접속링(19)의 외주에는 전기 제1실시예와 같은 4개의 영구자석(28)이 그 일방의 자극에 의하여 흡착됨과 함께 원주방향에 거의 등분(等分)으로 격리되고 또한 적당한 접착제를 개입시켜 고착되여 있다.

그리고 인접된 영구자석(28)에 있어서 접속링(19)에 흡착한 자극은 서로 이극이 되도록 설치되여 있다.

더구나 실시예에 있어서 진공차단기의 진동소음은 제9실시예에 있어서의 진공차단기와 동일의 조건, 동일의 측정조건의 근본에서 46dB였다.

제15도는 접속링(19)에 부설한 자계인가수단의 제1l실시예의 횡단면도로 접속링(19)에 그 겉보기상의 자기저항을 높이기 위하여 제1실시예와 같은 2개의 영구자석 (28)을 장착함과 함께 이들을 계철(35)에 의하여 연결되여 있다.

즉 각접속링의 외주에는 2개의 영구자석(28)이 원주방향에 적당히 격리하여 각각의 한편의 자극에 의해 흡착됨과 함께 접착제에 의해 고착되여 있다.

그리고 인접된 영구자석(28)의 경우 접촉링(19)에 흡착된 자극은 서로 이극이 되도록 설치하여 있는 것과 함께 타방의 자극에는 원호상에 만곡한 계철(35)이 적당히 고착되여 있다.

따라서 양 영구자석(28)에 의한 자력선은 공간으로 새는것이 적으며, 대부분의 영구자석(28), 접속링 (19), 인접한 영구자석(28)과 계철(35)의 가운데를 통과하게됨으로 양 영구자석(28)에 의한 접속링(19)의 걷보기상의 자기저항은 효율이 양호하게 높이여져 있다. 더구나 이 실시예에 경우 진공차단기의 진동소음은 제9실시예에 경우 진공차단기의 동일의 조건 동일의 측정조건에서 48dB였다.

제16도는 접속링(19)에 부설한 자계인가수단의 제12실시예의 횡단면도로 접속링(19)에 그걷보기상의 자기저항을 높이기 위하여 제10실시예와 같이 4개의 영구자석 (28)을 장착함과 함께 각각을 원호상의 4개의 계철(35)에 의해 서로에 연결되여 있다. 더구나 인접된 각 계철(35)의 단부는 적당히 이격되여 있는 것이다. 그리고 이 실시예에 경우 진공차단기의 진동소음은 제9실시예에 경우 진공차단기와 동일의 조건, 동일의 측정조건하에서 44dB 였다. 따라서 교번자계에 의하여 각 접속링(19)에 생기는 자왜현상에 의해 진동소음은 전혀없게 볼수 있다.

제17도는 접속링(19)에 부설한 자계인가수단의 제13실시예의 부분단면 설명도로 접속링(19)에 그걷보기상의 자기저항을 높이기 위해 상술한 제9-제12실시예와 다른 전자석을 장착하였다. 즉 각접속링(19)에 외주에는 거의 C자상으로 형성한 적어도 1개의 계철(36)이 원주방향에 연설하여 고착되여 있고 이계철(36)에는 동선(37)에 화살방향의 직류 전류를 통전하는데 따라서 각접속링(19)이 적어도 일부분은 자속밀도가 포화 혹은 포화에 가까운 상태가 되도록 자화되여 있다.

따라서 상술한 각 실시예와 같은 작용 효과를 얻는다.

더구나 제9-제13실시예에 있어서는 접속링(19)의 원주방향과 동방향의 자계를 인가하여 그 걷보기상의 자기저항을 높였을 때에 대하여 상세히 설명하였으나 이 실시예에 한정된 것은 아니고 예를 들어 접속링(19)을 절단방향 즉, 측방향의 자계를 인가하여 그 걷보기상의 자기저항을 높이게 하는 구성으로 할 수도 있는 것이다. 상기 13도-17도의 실시예에 있어서 자계인가수단을 접속링의 외주에 배설한 것을 진술하였으나 이것에 한정하는 것이 아리고 접속링의 내주에 배설하여도 좋고 혹은 쌍방의 배설하여도 좋은 것은 물론이다.

이상에 상술한 제1 제5실시예 및 제8-제12실시예에 있어서는 일반적인 영구자석재료를 소결등에 의해 형성한 영구자석(28)을 사용하였을 때에 대하여 상술하였으나 이 일반적인 영구자석(28)에 한정하는 것이 아니고 예를들어 일반적인 영구자석을 “레진”으로 “바인드”하여 착자시킨 “레진바이드” 자석을 사용하거나 또는 희토류코발트(예를들어 사마륨코발트)등의 분말합금을 가요성이 풍부한 푸라스틱 또는 고무등으로 바인드하여 거의 장방체상으로 형성하고 또한 착자한 소위 푸라스틱자석 및 고무자석 혹은 분말합금을 종이등에 전착(展着)하여 착자시킨 종이 자석등 가요성의 영구자석으로 사용할 수도 있다. 이와같은 래진 바인드자석 혹은 가요성의 영구자석을 사용하므로써 일반적으로 단단하고도 연한 접속링에 장착하는 제조공정에 있어서 그 떨어지거나 특히 자극부근에 결손등에 염려가 있었던 소결자석의 결정을 층분히 제거함과 함께 제9-제12 실시예와 같이 그 자극면을 접속링에 접합할 때에는, 양자를 밀착할 수가 있다.

제18도는 접속링(19)에 부설한 자계인가 수단을 상술한 가요성의 영구자석으로 한 제14실시예의 횡단면도로 각종 링(19)의 외주에는 제10실시예의 영구자석(28)과같이 가요성의 4개의 영구자석(38)이 원주방향에 거의 등분으로 격리되여서 그 한편의 자극에 의해 흡착함과 같이 적당한 접착제에 의해 고착되여 있다.

각 영구자석(38)은 접속링(19)의 외주면에 흡착한 인접된 한편의 자극이 다른 극이 되도록 설치되여 있고 타방의 자극에는 접속링(19)에 감장한 링상의 계철(39)이 흡인됨과 함께 접착제에 의해 고착되여 있다.

따라서 각 영구자석(38)에 의한 자력선은 공간에서 새는 것이 적으며 접속링 (19)의 자기의 또는 자속밀도는 효율이 양호하게 높여져 있다. 제19도는 접속링(19)에 부설한 자제인가 수단을 가요성의 영구자석으로한 제15실시예의 단면설명도로 각 접속링(19)의 외주에는 대상으로한 제15실시예의 단면설명도로 각 접속링(19)의 외주에는 대상으로 성형한 가요성 영구자석(40)이 한편의 자극에의해 흡착하여 권장됨과 함께 적당한 접착제에 의해 고착되여 있고 그 타방의 자극면에는 링상의 계철(41)이 적당하게 감장되여 있다.

대상의 영구자석(40)은 그 장방향에 등분으로 구별됨과 함께 인접된 자극이 서로간에 다르게 되도록 그 부피의 방향에 착자되여 있다. 더구나 대상에 형성한 가요성의 영구자석(40)의 착자방향은 제20도에 표시한 바와 같이 그 폭방향에 따라 장방향으로 등분으로 구별하여 착자하여도 무방하고 또 제21도에 표시한 바와 같이 소구별로 구분함이 없이 부피 방향에 착자하여도 무방하다. 어느 쪽이건 거의 같은 작용효과를 갖는다.

또한 링상의 계철(41)을 감장하지 않을때에 있어서도 무방하다. 제22도는 접속링(19)의 외주에 그 자기의 또는 적어도 일부의 자속밀도는 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기위한 자계인가 수단을 부설하고 이 자계인가 수단을 부설한 접속링(19)의 외주에 자계인가 수단을 피복하는 연길고분자 수지로 된 피복층을 형성한 진공차단기의 반재단면도로 제1실시예의 진공차단기(14)의 접속링(19)에 피복층을 설치하였을 때를 예시한 것이다.

즉 각 접속링(19)의 외주에는 제2도 제3도에 표시한 바와 같이 선단간에 협지한 영구자석(28)의 자력에 의하여 홉착유지된 각대의 계철(27) 및 각각의 영주자석(28)을 유지함과 함께 진공용기(15)의 외주면 내전압의 향상을 도모하기 위하여 영구자석 (28)등을 피복하는 연질 고분자 수지로 된 피복층(42)인 각각 형성되여 있다. 피복층 (42)을 형성하는 고분자수지는 진공차단기의 진공용기(15)를 배치하는 분위기와 피복층(42)을 형성할 때에 금형을 사용하거나 아니하거나에 따라서 다음과 같은 것이 사용되고 있는 것이다.

즉 금형을 사용하여 피복층(42)을 형성할 때이며 진공용기(15)가 대기중에 있을때에는 액상실리콘고무, 액상에폭시고무 액상포살화이드고무 또는 액살포리푸타겐고무 등이 사용된다.

진공용기(15)가 가스 분위기중에 배치될 때에는 액상포리부타겐고무 액상에폭시고무 또는 액상포리우레탄고무등이 사용되고 다시 진공용기(15)가 절연유 증에 배치될 때는 액상실리콘고무 액상포리프타겐고무 또는 액상포리우레탄 등이 상용된다.

또 금형을 사용하지 않고 피복층(42)을 형성할 때에 있어 진공용기(15)가 대기중에 있을 때에는 씰재용 큰고무 씰재용 애폭시고무 씰재용 포리프타젠고무 또는 씰재용 포리살화이드 등이 상용되고 진공용기(15)가 깨스 분위기중 또는 절연유중에 배치될 때에는 씰재용 시리큰고무 씰재용 에폭시고무 또는 씰재용포리프다젠고무 등이 사용된다.

더구나 연질고분자 수지는 통상의 이소시아네드류를 다량 비 혼합하고 실온방치하므로써 고무질층으로 되여 경화되는 것이어서 내열사이클에 의한 진공용기(15) 등의 팽창수축에도 충분히 추종되는 것이다.

상술한 실시예에 있어서는 제1실시예의 진공차단기(14)의 접속링(19)의 외주에 피복층(42)을 설치하였을 때에 대하여 상술하였으나 기타 접속링(19)의 외주에 전술한 여러가지의 자계인가 수단을 부설한 실시예에 사용할 수 있는 것은 물론이고, 각각 피복층을 설치함으로써 자계인가 수단의 유지 및 외부연면 나전압의 향상을 도모할 수 있는 것이다.

제24도는 접속링(19)의 외주에 그 자기의 또는 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기 위하여 자계인가 수단을 부설하고 이자계인가 수단을 부설한 진공용기(15)의 외주면을 피복하는 연질고분자 수지에서 되는 피복층을 형성한 진공차단기의 반재단면으로 제1실시예의 진공차단기(14)에 피복층을 설치하였을 때를 예시한 것이다.

따라서 이 실시예 때에는 제22도의 실시예보다 그 외부연면내 전압이 일층 향상되여 있다.

제25도는 접속링(19)의 외주에 그 자기외 또는 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화인 가까운 상태로 하기 위하여 자계인가 수단을 부설하고 이자계인가 수단을 부설한 진공용기(15)를 그 외경보다 대경의 공을 가진 경질 고분자 수지에서 된 애자관내에 삽입하고 진공용기(15)와 애자관과의 사이에 연질고분자수지로된 쿠숀층을 주형(注型)에 의해 형성한 진공차단기의 단면 설명도로 제1실시예의 진공차단기 (14)를 애자관내에 감장하였을 때를 예시하였다.

즉 각종접속링(19)의 외주에는 제26도에 표시한 바와같이 선단간에 영구자석 (28)을 협지한 각대의 계철(27)이 영구자석(28)의 자력에 의해 흡착유지됨과 함께 원주방향으로 적당하게 격리하여 배설되여 있다.

그리고 복수대의 계철(27)과 각각의 영구자석(28)으로 된 자계인가 수단을 각 접속링(19)의 외주에 부설한 진공용기(15)는 그 단부(21)(21)의 외경과 거의 같은 공(44a)을 가진 애자관(44)에 감삽되여져있다.

애자관(44)는 진공용기(15) 전체를 외적응력부터 보호함과 함께 그 긴방향(축방향)의 외표면내 전압의 향상을 도모하는 것으로 에폭시수지 등의 경질고분자수지로 되는 것이고 그 외주면(44b)는 외부연면 거리의 증대를 도모하기 위하여 단면파형상으로 형성되여 있다.

애자관(44)에 있어서 고정리드(22)축의 단부에는 전기 외부회로와 고정리드 (22)와를 접속하기위한 리드 도체(도시 생략)를 고정할 때 사용하는 매입금구(45)가 적어도 1개 배설되여 있고 그 체부에는 외방에 개구된 나사공(45a)이 천공되여 있다.

또 애자관(44)에 있어서 가동리드(23)축의 단부에는 이 애자관(44)과 함께 진공용기(15)를 도시하지 않은 고정틀에 결착할 때에 사용하는 복수의 매입금구(46)가 원주방향에 적당히 격리하여 매설되여 있고 각각의 체부에는 볼트와 같은 체결구(도시생략)가 나합되는 나사공(46a)이 외방에 개구하여 천공되여 있다.

전기애자관(44)의 내주면과 긴공용기(15)의 외주면과의 사이에는 한편의 단판(21)의 절결부(47)에서 주입하여 연질고무상에 경화한 연질고분자 수지로 되는 쿳숀층(48)이 형성되여 있다. 콧숀층(48)은 접속링(19) 및 영구자석(28) 등에 있어서 산화등의 환경열화를 방지함과 함께 영구자석(28)이 계철(27)의 접속링(19)에 대한 고착을 확실히하고 또한 냉열 싸이클에 의해 애자관(44)과 진공용기(15)와의 상호의 응력을 흡수완화하고 다시 진공용기(15)의 외부연면내전압의 향상을 도모하지 위한 것으로 액상시리콘고무 액상포리프다젠고무 또는 액상에폭시 고무등이 사용되여 있다.

더구나 각 액상고분자수기는 통상의 이소시아네드류를 다량 혼합함과 함께 실온방치랑하므로써 연질고무질층으로 되여 경화되는 것이다. 따라서 접속링(19)과 영구자석(28) 및 계철(27)과의 사이에 “포이드”가 생길 염려가 없다.

이상과 같이 본 발명은 절연통의 양단에 이절연통내를 진공상태로 밀봉하는 단판을 자성체의 접속링에 의해 접합하고 진공용기를 구성하여 진공용기내에 고정하고 가동전극을 접속시켜 접촉분리가 되게 설치한 진공차단기에 있어서 접속링의 자기외를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기위한 자계인가 수단을 부설한 것으므로 진공차단기에 있어서 접속링의 자왜현상에 의한 진동을 저감 혹은 전무하게 할 수 있는 것이다.

또 자계인가 수단인 영구자석으로 하여 “레진바인드” 자석 또는 가용성의 것을 사용하며는 파손이나 결손등을 방지할 수가 있어 나아가서는 진공차단기를 염가로 할수 있고 또한 용이하게 지각할 수가 있는 것이다.

또 접속링에 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기 위하여 자계인가 수단을 부설한 것이므로 교번자계에 의해 접속링에 생기는 진공소음의 저감 및 전무하게 하는 것을 적은 영구자석 또는 전자석등의 자계인가수단에 의해 행할 수가 있다.

또한 접속링의 외주에 자기의 또는 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기 위한 자계인가수단을 부설하고 이자게 인가 수단을 부설한 진공용기의 적어도 접속링의 외주에 자계인가 수단을 피복하는 연결고분자 수지로된 피복층을 형성한 것이여서 진동소음이 일층 저감할 수 있음과 함께 자계인가 수단의 접속링에 대한 고정을 용이하게 할수 있고 또 자계인가 수단의 환경열화를 방지하고 특히 진공용기의 외부 연면 내전압을 향상시킬 수가 있다.

또 접속링의 외주에 이 접속링의 자기의 또는 적어도 일부분의 자속밀도를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기위한 자계인가수단을 부설하고 이 자계인가수단을 부설한 진공용기를 그 외부보다 대경의 공을 가진 경질고분자 수지로 된 애자관내에 감삽하고 진공용기와 애자관과의 사이에 연질고분자 수지로 된 쿳숀층을 주형에 의해 형성한 것이므로 자왜현상에 의한 접속링의 진동을 저감 혹은 저무가되고 진공차단기의 진동소음이 저감 혹은 전무하게 된다. 또 영구자석 등의 자계인가 수단의 접속링에 대한 고정쿳숀층의 형성에 의해 자동적으로 행하여지는 것과 같이 이 쿳숀층에 의해 자계인가 수단의 환경열화를 방지할 수가 있다.

또 애자관과 쿳숀층과에 의한 진공용기에 가하여기는 외적 응력을 흡수 완화할수가 있고 또한 진공용기의 외부연면 내전압을 대폭으로 향상시킬 수가 있는 등의 효과를 얻게되는 것이다.

Claims (1)

1. 본문에 상술한 바와같이 절연통(18)의 양단을 잔공상태로 봉함하는 단판(21)을 자성체의 접속링(19)에 의해 접합하여 진공용기(15)내에 고정하고 가동전극(17)을 접촉분리가 자재토촉 설치하여서된 진공차단기에 있어서 접속링(19)에 자기왜(자氣왜)를 포화 혹은 포화에 가까운 상태로 하기위한 자계인가 수단을 계철(27)을 개입시켜 접속링(19)의 내외주에 복수의 영구자석(28)을 형성함을 특징으로 한 진공차단기.

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