KR830000931Y1 - 저전압 진공 스위치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저전압 진공 스위치

제1도는 두개의 동심으로 간격지어진 일반적으로 원추형 차폐물을 가진 저전압 진공 단락스위치의 일부에 대한 측면도.

제2도는 두개의 동심으로 간격지어진 일반적으로 원추형 차폐물과 내부 원추형 차폐물이 연장한 스위치의 반대편 끝에 원반형 차폐물을 갖는 저전압 진공 단락스위치의 또 다른 실시예의 일부에 대한 측면도.

본 고안은 전해 화학처리 플랜트에 전형적으로 쓰이는 저전압 진공 스위치에 관한 것이다.

본 스위치는 하나의 직렬로 연결된 전지를 분로로 만들기 위해 단락스위치로서 사용된다. 수많은 이같은 전지들이 수천 암페아의 연속 전류와 전체 공급 전압이 직류 약 400볼트에 이르는 전압을 제공하는 직큐플랜트의 전력공급원에 전기적으로 직렬로 연결된다. 이 전지들이 직렬로 연결되고, 또 대략 같은 저항 특성을 가진 약 100개의 이같은 전지들이 있기 때문에, 각 전지에 걸리는 전압은 약 직류 4볼트이다.

진공 스위치들은 플랜트를 중단시키지 않고 각개의 전지를 바이패스하는 분로 스위치이다. 진공 스위치가 접점이 닫힌 상태에서 연결된 전지를 실제로 분로로 만들면, 약 4000 암페아의 직류 전류가 계속 스위치를 통하여 통전되며 스위치에는 직류 4볼트의 전위가 걸린다. 분로된 전지는 시스템으로부터 전기적으로 분리되어 점검 및 보수될 수 있다. 전지를 다시 작동시킬 때는 진공스위치가 접점이 분리되어서 개방된다. 진공스위치내에서는 높은 전류, 저전압 전류 아아크가 잠시동안 일어난다. 스위치접점 사이의 전위가 특정된 스위치 접점의 아아크 전압 미만일 때는 진공스위치내에서 아아크가 유지될 수 없기 때문에 이 아아크는 접점이 충분히 분리되면 꺼진다. 대부분의 재료에 있어서 이 전압은 대략 직류 15-20볼트이다.

진공스위치내에서 점화하는 고전류 아아크는 약 20밀리초내에 소멸된다. 접점재료는 스위치단락 상태에서 접촉저항이 낮으며 스위치 개방을 용이하기 우해 용접응력이 낮은 고전도율의 구리나 구리합금 중에서 선택된다. 고전류 아아크가 스위치 개방중에 점화하면, 접점재료는 점접 표면으로부터 증발된다. 이들 증발된 접점 재료의 일부는 스위치 외피의 내부표면에 응출될 것이다.

저전압 진공 단락 스위치는 함께 심리중인 출원인 1976년 1월 19일 출원된 미합중국 특허출원번호 제650,322에 설명되어 있다. 이 스위치는 간막이판 외부 주변에 환상의 절연고리모양 물체에 봉해진 한쌍의 유연한 환상의 주름진 간막이판으로 이루어진다.

한쌍의 반대편 원통형 도전 접점이 각 간막이판의 내부 주변을 봉하여져서 적어도 일부가 비워진 밀봉된 스위치 외피를 이룬다.

공동심리중인 1978년 7월 27일 출원된 미합중국 특허출원번호 제928,640호에는, 이 저전압진공스위치가 스위치내의 접점과 환상의 절연체 부분 사이에 놓여진 내부의환상 아아크 차폐물로써 개선되었다.

이 환상의 아아크 차폐물은 접점이 개방상태일때 전기적으로 스위치끝을 분리시키는 스위치의 환상아아크 차폐물에 증착된 접점재료의 접전물을 크게 감소시켰다.

차폐된 저전압 스위치의 한 실시예에 있어서 한쌍의 겹쳐진 부재가 아아크 차폐물을 형성한다. 이 겹쳐진 부재는 환상이고 스위치의 축 주위로 동심으로 놓여지나, 환상부재들은 스위치축과 평행이다.

반복된 작동후에 환상의 도자기 절연체를 따라 저항을 측정항서 증명되었듯이 접점재료가 환상의 아아크 차폐물 뒤에 쌓인 것이 발견되었다. 새로운 스위치에 있어서, 이 저항은 1메그옴 이상의 크기이다.

환상의 아아크 차폐물을 가진 스위치에 있어서 약 50회의 스위칭 작동후의 환상의 절연체의 저항은 수백에서 수천옴에 이르렀다.

어떤 특별한 전지조건 중에는, 진공 분리스위치가 개방된 상태에서 약 직류 400볼트의 전체폴랜트 전력 공급전압이 스위치에 걸리는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 만약에 상당량의 접점재료가 환상의 절연체 내부 표면에 쌓여서 절연체에 비교적 낮은 저항통로를 형성한다면 진공 스위치에는 절연파괴현상이 일어날 수 있는 것이다. 이것은 스위치에 손상을 가져오는 결과를 초래한다.

따라서, 본 고안은 직류전지를 분로시키는 진공 스위치에 관한 것으로 이 스위치는 높은 암페아수의 직류 연속전류에서 접점이 닫히 상태로 작동하며, 진공스위치 내부의 접점간에 아아크가 지속될 수 있는 전압 미만인 접점간의 직류전압에서 접점이 개방될 때는 이 연속전류을 차단하며, 이 스위치는 환상의 절연체 부분과, 한쌍의 유연한 외피 부분과, 각 환상의 유연한 주름진 외피부분의 외부로 퍼진 주변이 환상의 절연체 부분의 반대편 끝에서 봉해지는 반면에 각 환상의 유연한 주름진 외피 부분에 봉해지는 한쌍의 원통형 도전 접점 부분으로 이루어지며, 아아크 차폐 장치는 스위치내의 접점끝 표면과 환상의 절연체 부분 사이에 놓이며, 상기 아아크 차폐장치는 두개의 동심으로 간격지어진 일반적으로 원추형인 차폐물로 이루어져서, 내부 원추형 차폐물은 원통형 접점의 하나로부터 연장하고, 외부 원추형 차폐물은 환상의 절연부재 한끝으로부터 연장하고, 내부와 외부의 원추형 차폐물들은 스위치축에 대해 서로 일정한 한각을 가지며, 겹쳐지고 서로 평행하게 연장한다.

이 아아크 차폐구조는 증발된 접점재료가 반응을 하여 환상의 절연체 부분에 응축을 하기전에 꼬부라진 S형 통로를 따라 갈것을 요구한다. 이 아아크 차폐 구조로써 스위치는 수백회동안 대단히 높은 전류에서 작동되며, 환형 절연체의 측정된 저항은 1메그옴 이상으로 유지됨이 발견되었다. 스위치에 가해진 직류 400볼트의 전압에서도 스위치의 절연파괴가 없는 것이다.

본 고안이 좀더 명백히 이해되기 위하여, 첨부도면을 참조하면서 실시예를 설명한다.

제1도를 참조하면, 저압진공 단락스위치(10)는 도자기로 된 환상 절연체(12)로 이루어진다. 한쌍의 원통형 도전 접점(14a), (14b)와 한쌍의 유연한 환상의 접혀진 간막이판 부재(16a), (16b)가 환상의 절연체(12)와 함께, 스위치의 외피를 형성한다. 각 간막이판 부재(16a), (16b)의 내부 주변은 간막이판 부재를 통과하는 각 원통형 접점(14a), (14b)에 용접된다.

환상의 절연체(12)의 반대편 양다면(17a), (17b) 각각에 금속화된 표면에 제공되며, 간막이판 부재(16a), (16b)의 외부주변이 용접으로 이 금속화된 표면(17a), (17b)에 봉해진다.

평탄한 도전성의 단부판(18a), (18b)은 원통형 접점(14a)(14b)의 각 단부에 설치되어 스위치의 전기 접속을 전기적 모선봉(bus bar)에 연결시킨다. 이 모선은 스위치가 양단에 연결되는 전지를 분리시킨다.

아아크 차폐수단은 스위치와 동심으로 간격지어진 내부 원추형 차폐물(22)와 외부차폐물(24)로 이루어진다.내부 원추형 차폐물(22)은 하나의 원통형 접점(14b)에 연결되고 또 지지되어지는 지지다리부분(23)을 가진다. 내부 원추형 차폐물(22)은 이 지지다리부분(23)으로부터 스위치축에 관하여 애향한 유연한 간막이판(16a)를 향하여 각도지게 뻗친다. 지지다리부분(23)과 원추형 차폐믈 사이의 각도는 약 60도이어서 원추형 차폐물은 스위치의 축에 관하여 약 30도의 각도로 연장한다.

외부원추형 차폐물(24)은 환상절연체의 단부면상에서 금속화된 표면(17a)에 연결되는 지지다리부분(25)을 가진다. 외부 원추형 차폐물(24)은 내부 원추형 차폐물과 평행하지만 유연한 간막이판(16b)을 향하여 반대방향으로 뻗친다.

평행한, 간격지어진 내부 및 외부 원추형 차폐물은 그들 길이의 많은 부분이 겹쳐져서, 아아크 접점과 환상의 절연체 사이에 고부라진 S형 통로를 제공한다.

아아크로부터 접점 사이에 접점이 제1도에 도시된 상태로 개방되면서 외부로 튀겨져나온 증발된 접점재료는 내부의 원추형 차폐물(22)에 의하여 유연한 간막이판(16a)쪽으로 쏠려진다.

간막이판(16a) 위에 응축되지 않은 접점재료는 원추형 차폐물에 응축되는 경향이 있고, 환상 절연체의 내부 표면에 도달하여 그 위에 응축되기 전에 반대편 간막이판(16b)에서 쏠려지게 된다.

외부 원추형 차폐물(24)과 관련된 지지다리부분(25)은 환상절연체(12)와 외부원추형 차폐물(24) 사이의 간격이 적어도 지지다리 부분(25)이 뻗치는 단부에서는 좁은 간격이 되도록 비교적 짧아야 한다. 이로 인하여 증발된 접점재료가 환상절연체(12)의 내부표면의 길이에 따라 쌓이지 않게 하는 것이 확실하게 된다.

내부와 외부 원추형 차폐물(22), (24)은 지지다리부분(25)의 용접 접속에 적합한 열팽창 특성을 갖는 금속부재이면 좋다. 차폐물(22), (24)은 지지다리부분(25)의 용접 접속에 적합한 열팽창 특성을 갖는 금속부재이면 좋다. 차폐물(22)과 (24)로서 사용하기에 특별히 좋은 금속은 닉켈 함량이 높은 닉켈과 철의 합금으로 ; 42에서 46%의 닉켈합금 "니로메트(Niromet)"로서 더블유·비이·드라이버 컴페니의 상표인 합금이다.

접점개방 상태에서의 원통형 접접의 아아크 표면끝 사이의 간격은 약 0.32센티미터(0.125인치)이다. 스위치의 반대편쪽으로 연결되는 스위치의 도전부분 사이의 간격은 0.32센티미터의 간격을 널어야 하며, 대략 0.1875인치이다. 이와 같이, 원추형 차폐물(22), (24)은 평행하지만 이 칫수로 간격져야 한다. 각 원추형 차폐물의 끝은 마찬가지로 반대편 간막이판 부재(16a), (16b)로부터 같은 크기만큼 간격지어져야 한다.

이 간격으로서 스위치를 통하여 아아크 통로가 없음이 확실해진다.

각 원추형 차폐물(22), (24)의 연장단부는 대단히 간결한 구조내에서 편리한 간격을 제공하기 위하여 골마루가 지시된 간막이판내의 오목하게 접힌 환상 골마루위에 놓여질 수 있다.

제2도를 참조하면 스위치 구조는 제1도와 기본적으로 같은며, 원반형태의 환상차폐장치(28)가 추가된다.

환상 차폐장치(28)은 접점(16b)의 반대쪽에 있는 원통형 접점(14a)에 연결되고 또 지지되고, 접점(14b)으로부터 내부 원추형 차폐물이 설치되고 연장되었다. 차폐장치(28)는 근접해 있는 간막이판(16a)을 보호하는 차폐장치이다. 내부 원추형 차폐물(22)에 의하여 지시된 증발된 접점 재료는 유연한 간막이판(16a)보다는 차폐장치(28)에 오히려 충돌하여, 차폐장치(28)에 응축되는 경향이 있다. 특히 축길이가 짧은 조밀한 스위치에는, 내부 원추형 차폐물이 길이가 어느 정도 짧아야만 차폐장치(28)를 위한 충분한 공간과 간격을 준다.

아아크 차폐물을 형성하는 겹치는 부재들의 원추형태는 이들 부재들에게 높은 온도의 제조공정에서 적절히 위치되고 간격지게 하는 구조적인 강도를 준다.

내부 차폐물 부재는 전지의 양 전위 입력츠에 전기적으로 연결되는 도전접점에 연결되는 것이 좋다.

튀어나온 접점재료는 일반적으로 접점의 전자 충격의 결과로서 더욱 양전위 접점이나 스위치의 양극축에서 나온다. 연결된 내부 차폐물은 응축표면으로서 튀어나온 물질의 출처에 아주 근접되어 있다.

Claims (1)

1. 환상 절연체 부분과, 한쌍의 유연한 주름진 외피 부분과, 각 환상의 유연한 주름진 외피 부분의 외부로 연장한 끝부분은 환상 절연체의 단부에 대향하여 봉해지는 반면 유연한 주름진 외피부분에 내부로 연장한 끝부분이 봉해지는 한쌍의 원통접점 부재와, 그리고 접점단 표면과 환상 절연체 부분 사이의 스위치내에 배치된 아아크 차폐수단으로 구성되어지는 저점압 진공 스위치에 있어서, 아아크 차폐수단이 원통 접점들(14a, 14b)중의 하나로부터 연장한 내부 원추형 차폐수단(22)과, 환상 절연부재(12)의 한 끝(17a)으로부터 연장한 외부 차폐수단(24)의 동심원적으로 간격진 두 원추 차폐수단(22, 24)들로 구성되고, 내부 및 외부 원추차폐수단들은 본질적으로 겹치며 스위치축에 관련된 각도로 서로간에 평행하게 연장한 것을 특징으로 하는 저전압 진공 스위치.