KR880003291Y1 - 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회로 차단기

제1(a)도는 일반적인 회로차단기를 표시한 평면도.

제1(b)도는 제1(a)도의 b-b선 단면도.

제2도는 제1도 회로차단기에 있어, 금속입자의 거동에 대한 모식적 설명도.

제3(a)도는 종래의 회로차단기에 사용되고 있는 접촉자의 측면도.

제3(b)도는 제3(a)도의 평면도.

제3(c)도는 제3(b)도의 c-c선 단면도.

제4(a)도는 제3도에 표시된 도체를 사용하였을 경우의 아크발생상태를 표시한 측면도.

제4(b)도는 제4(a)도의 정면도.

제4도는 비교를 위한 다른 도체구조인 경우의 금속입자의 거동에 대한 모식적 설명도.

제6도, 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도는 각기 이고안에 의한 회로 차단기의 실시예에 관한 것으로서, (a)는 각기 평면도, (b)는 각기 (a)도의 VIB-VIB선 측단면도, (c)및 (d)는 각기 실시예의 동작설명도.

제11도는 이 고안 회로차단기에 있어, 금속입자의 거동에 대한 모식적 설명도.

제12도 및 제13도는 아크차폐체의 다른 실시예를 표시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

각 도면중 동일 부분에는 동일부호를 부여함.

1 : 포위체 2 : 제1접촉자

201 : 제2도체 202 : 제1의 접점

3 : 제2의 접촉자 301 : 제2의 도체

302 : 제2의 접점 4 : 조작기구부

5 : 소호판 6, 7 : 아크차폐체

601, 701 : 홈

이 고안은 회로차단기에 관한 것으로서, 특히 차단시에 있어서 한류성능을 향상시킨 회로차 단기에 관한 것이다.

제1(a)도는 일반적인 회로차단기를 표시한 평면도이고, 제1(b)도는 제1(a)도의 b-b선 측단면도이다. 제1(a)도 및 제1(b)도에 있어서, 가동접점(302)과 고정접점(202)이 폐로되어있으면 전류는 고정도체(201)→고정접점(202)→가동접점(302)→가동도체(301)의 경로로 흐른다. 이 상태에 있어서, 단락전류등의 대전류가 이 회로에 흐르면 조작기구부(4)가 작동하여 가동접점(302)을 고정접점(202)에서 이탈시킨다.

이때에 고정접점(202)과 가동접점(302)간에는 아크A가 발생하여 고정접점(202)과 가동접점(302)사이에는 아크전압이 발생한다. 이 아크전압은 고정접점(302)의 이탈거리가 중대함에 따라서 상승한다.

또한 동시에 아크A가 소호판(5)방향으로 자기력에 의하여 당겨져서 신장하기 때문에 아크전압은 더욱 상승한다.

이와같이하여 아크전류는 전류영점이 되어 아크 A를 소호하고 차단이 완결되는 것이다.

이와같은 차단동작중에 있어서, 가동접점(302)과 고정접점(202)의 사이에는 아크A에 의하여 단시간, 즉, 수미리초이내에 대량의 에너지가 발생한다. 이때문에 포위체(1)내의 기체온도는 상승하고, 압력도 급격히 상승되지만, 이 고온고압의 기체는 배출구(101)에 대기중으로 방출된다. 회로차단기 및 그 내부구성부품은 그 차단에 있어서, 상기한바와같은 동작을 하지만, 다음에서 고정접점(202)과 가동접점(302)의 동작에 대하여 특별히 설명한다.

일반적으로 아크저항 R는 다음과 같은 식이 부여된다.

""

단, R : 아크저항(Ω), ρ : 아크저항율(Ω, ㎝), L : 아크길이(㎝), S : 아크단면적(㎠)

그러나, 일반적으로 수 KA이상의 대전류이고 아크길이 L가 50㎜이하의 짧은 아크A에 있어서는 아크공간은 표면에 아크의 뿌리가 존재하는 그 도체의 금속입자에 의하여 점유되게 되는 것이다. 더욱이 이 금속입자의 방출은 도체표면에 직각 방향으로 생기는 것이다. 또한 방출된 금속입자는 방출된 당시에 있어서는 도체금속의 비등점에 가까운 온도를 보유하고 다시 아크공간으로 주입되는 찰라에 전기적 에너지의 주입을 받아 고온고압화됨과 동시에 도전성을 갖게 되며, 아크공간의 압력분포에 따른 방향으로 팽창하면서 고속으로 도체에서 멀어지는 방향으로 흘러가게되는 것이다.

그리고 아크공간에 있어서의 저항율ρ및 아크단면적S는 이 금속이자의 발생량과 그 방출방향에 의하여 결정된다. 따라서, 아크전압도 이와같은 금속입자의 거동에 의하여서 결정되는 것이다.

다음에서 이와같은 금속입자의 거동을 제2도에 따라서 설명한다. 또한 x면을 접점부재로 구성한 경우에도 금속입자의 진동은 다음 설명과 하등 다를바가 없다.

제2도에 있어서, 한쌍의 도체(8), (9)는 상호 대향하는 한쌍의 금속제원주형의 일반적인 도체로서 도체(8)은 양극이며, 도체(9)는 음극이다. 또한 도체(8), (9)의 각기의 Y면은 각기의 대향면인 x면이외의 전기적 접촉면인 도체표면을 표시한다.

x면을 접점부재로 구성하여도 다음 금속입자의 진동에는 하등 변동될 바 없다.

또한 도면중 1점쇄선으로 표시한 윤곽 Z는 도체(8), (9)사이에 발생한 아크A의 외곽을 표시하며 더욱이 금속입자a및 금속입자b는 도체(8), (9)의 x면 및 Y면에서 증발등에 의하여 방출된 각기의 금속입자를 모식적(模式的)으로 표시한것으로서 그 방출방향은 각기 화살표 m및 화살표 n에 의하여 표시한 각 유선 방향이다.

이와같이 도체(8), (9)에서 방출된 금속입자 a, b는 아크공간의 에너지에 의하여 도체금속의 비등온도인 약3,000℃ 정도에서 도전성을 갖게되는 온도 즉, 8,000℃ 이상 또는 더욱 고온의 20,000℃ 정도까지 승온되어 그 승온과정에 있어 아크공간에서 에너지를 탈취하여 아크공간의 온도를 하강시켜 그 결과로 아크저항 R를 증대시킨다.

더욱이, 아크공간에서 금속입자 a, b가 탈취하는 에너지량은 승온정도가 클수록 크며, 승온정도는 도체(8), (9)에서 방출된 a, b의 아크공간에 있어서의 위치 및 방출경로에 의하여 결정된다.

더욱이 도체(8), (9)에서 방출된 금속입자 a, b의 경로는 아크공간의 압력분포에 의하여서 결정된다.

이 아크공간의 압력은 전류자신의 핀치력금속입자 a, b의 열팽창과의 비례에 의하여서 결정된다. 핀치력은 전류의 밀도에 의하여 대략 결정되는 양이고, 이것은 즉 도체(8), (9)상의 아크 A의 뿌리크기에 따라서 결정된다. 일반적으로 금속입자 a, b는 핀치력에 의하여 결정된 공간을 열팽창되면서 비행한다고 생각하면 된다.

또한 도체(8), (9)상에 있어 아크 A의 뿌리에 제한을 가하지 않을 경우에는 금속입자 a는 한쪽도체(9)에서 다른도체(8)를 향하여 일방적으로 베이퍼제트(Vapor jet)되어 불어내는 것이 알려져있다. 이와같이 한쪽도체(9)에서 다른도체(9) (8)를 ㅇ하여 금속입자 a의 양광주에 주입된 금속입자 a는 대략 도체(9)에서만 공급되는 것이다. 제2도에서는 일예로서 음극에서 양극으로 강하게 이동되고 있는 것을 표시하였으나, 그 반대방향의 이동의 경우도 있다.

다음에 상기 사정을 설명한다.

제2도에 있어서, 어떠한 이유로 도체(9)에서 도체(8)을 향하여 일방적인 이동이 생기고 있다고 한다.

도체(9)의 대향면인 x면에서 방출한 금속입자 a는 도체계면에 직각으로 즉, 양광주를 향하여 비행하려고 한다. 이때에 도체(9)의 x면에서 방출된 금속입자 a는 핀치력에 의하여 발생된 압력에 의하여 양광주에 주입된다. 다른쪽의 도체(8)의 x면에서 방출된 금속입자 a는 양광주내의 입자 흐름에 밀려서 x면의 외각방향으로 배출되어 양광주에 진입하지 못하고 순식간에 계외로 도망쳐 버리게 된다.

이와같이 도체(8)에서 방출된 것과, 도체(9)에서 방출된 것과의 금속입자 a의 행동이 제2도의 화살표 m, m'의 유선표시와 같이 상이한 것은 전술한 바와같이 도체계면에 있어서의 핀치력에 의하여 생긴 압력에 차이가 있기때문이다.

이와같이 하여 도체(9)의 일방향의 이동은 이동을 받은 측의 도체(8)을 가열하여 도체(8)의 표면상의 아크의 뿌리(양극점, 음극점)를 그 정면의 x면에서 그 이외의 면으로 확대시킨다. 이때문에 도체(8)의 도체계면상의 전류밀도는 저하하고, 아크의 압력도 저하한다.

따라서 접점도체(9)에서 일방적인 이동을 강하게한다.

이와같이 생긴 각기의 도체(8), (9)를 출발한 금속입자 a의 비행경로의 차이는 아크공간에서 탈취하는 에너지량의 차이가 된다. 따라서 도체(8)의 x면을 출발한 금속입자 a는 양광주에서 충분히 에너지를 흡수할수 있지만, 도체(8)의 x면을 출발한 금속입자 a는 충분하게 에너지를 흡수하지못하고 유효하게 아크 A를 냉각하지 않고서 계외(系外)로 방출되어 버린다.

또한 도체(8), (9)의 Y면에서 발생한 금속입자 b는 도면의 화살표 n의 유선표시와 같이 아크A에서 충분히 열을 탈취하지 않을뿐더러 아크단면적 S를 증대시켜 아크A의 아크저항 R를 저하시킨다.

이와같이 한쪽의 도체(9)로부터 이동이 있을경우에는 양광주의 금속입자 a에 의한 냉각 효율이 나빠져 양쪽의 도체(8), (9)의 대향면 이외의 면인 Y면에서 발생하는 금속입자 b는 양광주냉각에 하등 기여하지 못하고, 더욱이 아크 단면적 S를 증대시킴으로서 아크저항 R도 저하된다.

따라서 한쪽의 도체에서 다른쪽의 도체로 일방적인 금속입자의 이동이 존재하면 아크전압을 상승시키는 점에서는 불리하고, 따라서 차단시의 한류성능을 향상시키지 못한다.

일반적으로 종래의 회로차단기에 사용되고 있는 고정접촉자 및 가동접촉자는 제2도의 모델 도체와 같게 대향면의 표면적이 크다. 그러므로 발생된 아크의 뿌리크기에 제한이 가하여 지지않을뿐더러 대향면이외에도 그 측면등에 노출면이 있음으로 제2도에서 설명한바와같이 양접촉자면에 생긴 아크의 뿌리(양극범 또는 음극점)의 위치및 크기에 별도의 제한이 가하여져 있지 않기 때문에 제2도에서 설명한 기구에서 한쪽의 접촉자에서 다른쪽의 접촉자에 대하여 금속입자 a의 일방적인 이동이 이루어지며 이때문에 아크단면적 S가 커지게되어 상술한 바와같이 차단시의 한류성능을 향상하지 못하는 결점이 있다.

또한 종래의 회로차단기에 사용되고 있는 다믄접촉자의 예에서는 접점근방에 도체의 용융을 방비하기위하여 접점근방의 도체면 일부를 절연물(10')로 피복한 것이 있었다.

제3(a)도는 그와같은 접촉자(2)를 표시한 측면이고, 제3(b)도는 제3(a)도의 평면도이며, 제3(c)도는 제3(d)도의 c -c선 단면도이다.

그 예에서는 도체의 선단부분은 절연물(10')로 피복하지 않았다. 이와같은 구성의 한쌍의 도체를 사용하여 제4도에서와 같이 회로차단기를 구성한것에 있어서는 그 한쌍의 고정접촉자(2)와 가동접촉자(3)사이에 제4(a)도 및 제4(b)도에 표시된바와같은 아크 A가 발생한다. 이 아크 A에 있어서는 제4(a)도 및 제4(b)도에서 명백한 바와같이 아크의 뿌리, 즉 양극점, 음극점의 위치가 도체의 선단을 향하여 크게 확대되어 있어 제2도에서 설명한 바와 동일한 이유에 의하여 차단시의 한류성능을 향상시키지 못하는 결점이 있다 다시 제5도에 표시하는 바와같이 한쌍의 접점중 한쪽의 것에만 그 접촉면의 주변부분을 피복하는 절연물판상체(81)로 피복을 하였을경우에 대하여 그 표면상태를 조사한바, 이 예에서는 절연물(10')에 포위된 접점이 있는 도체(9)의 x면에서는 그 흐름방향이 좁게 제한된 금속입자 a가 아크 양광주부분에 주입되지만, 절연물(10')로 피복되지 않은 접점이 있는 도체(8)의 x면에서 방출된 금속입자에 있어서는 아크의 뿌리, 즉 그 양극면, 음극면은 제한점이 없이 도체표면으로 넓게 확산되고 다시금 접점의 측면인 Y면에까지 확산되므로 전류 밀도가 감소된다.

따라서 핀치력은 약하게 되어 금속입자가 아크밖으로 도망치는점은 제2도의 경우와 같다. 이때문에 결국 아크 양광주부의 양상은 비록 일측 도체곤방에 절연물을 장설하여도 결국은 일방향에만 금속입자의 이동현상이 되어서, 결국은 양측도체 공히 아크의 뿌리의 크기를 제한하지 않은 경우와 같은 양상을 표현하고 아크전압도 별반 큰 상승이 없어 한류성능은 향상되지 않는다.

위에서 설명한 바와같이 아크전압을 상승시키기 위하여서는 아크의 뿌리에 생긴 금속입자를 양극 모두에 양광주에 유효하게 주입시키는것이 필요하며, 또한 금속입자를 양광주에 주입하는 힘은 아크의 뿌리에 생긴 핀치력에 의한 압력이다.

핀치력은 접촉자상의 아크의 뿌리의 크기, 또는 전류밀도에의하여 크게 변화되는 이상, 이를 제어하는것은 가능한 것이다.

예를들면 종래의 접촉자는 적어도 한쪽의 x면적이 넓어서 아크의 뿌리의 크기를 유효한 정도로 제한할수있게되지 않았다.

그러나, 이와같은 절연물을 사용하지 않는 접촉자에 있어서도 각기 양접촉자의 대향하는 x면을 충분하게 적게하면 어느정도 x면상에서의 전류밀도가 상승되어 핀치력이 증가됨과 동시에 각 금속입자는 종래와는 다르게 어느정도 양측에서 양광주에 주입되어서 아크전압이 종래보다는 상승한다.

그러나, 그것만으로서는 x면이외 즉, Y면의 아크의 뿌리가 확대한만큼 x면의 전류밀도는 감소되어 금속입자의 주입압력은 저하된다. 따라서 종래의 접촉자의 경우 금속입자에 의한 양광주의 냉각효과가 최대한으로 발휘되는 것은 아니다.

더욱이 종래의 접촉자의 커다란 결점은 y면으로 아크뿌리가 확대하기때문에 일반적으로 y면에 많이 장설되는 도체와의 접합부에 직접아크의 뿌리가 확대되기 쉬워서, 이 열에 의하여 융점이 낮은 접합부재가 용융되어 접점탈락을 일으키는 위험성이 있었던 것이다. 이 고안의 목적은 높은 아크전압을 보유하고, 차단시의 한류성능이 양호하며, 더욱이 접점탈락의 우려가 없는 회로차단기를 얻고져 하는 것이다.

이고안의 회로차단기에서는 회로차단기의 일측접점의 전기적접촉면의 일부를 남기고, 그 주변공간에 표출된 도체의 접점근방부분을 도체를 형성하는 재료보다도 고저항율을 가지는 고저향재료의 물질(이하 고저항재료라 칭한다.)로 된 아트차폐체(판상아크 차폐판및 테이핑, 코오팅의 피복물)의 배후에 음폐하여 그것으로 금속입자를 강제적으로 아크공간에 주입하도록 한것을 특징으로 한것으로서 전극을 고속으로 이탈시킬수 있게 한 것이다.

또한 제1, 제2의 도체를 흐르는 전류에 의한 자속이 상호 반발하도록 하며, 이탈속도를 빠르게하거나 제1의 도체를 포위체에, 그리고 제2의 도체를 조작기구부에 각기 회동가능하게 유지하여 상호 반발하지 않게 한것이다.

또는 한쌍의 접점의 각기의 도체를 흐르는 전류를 대략 평행상태에서 동일방향으로 흐르게 하여 전자반발력이 발생하지 않게 한것이다.

상기한 고저항재료로서는 예를들면 유기 혹은 무기절연물, 또는 동닉켈, 동망강, 망가닝, 철탄소, 철닉켈 혹은 철크롬등의 고저항금속이 사용될수 있다.

또한 온도상승에 대하여 저항이 급격하게 증가하는 철의 사용도 가능하다.

다음에 이고안의 실시예등을 도면에 의하여 설명한다.

제6도, 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도의 각 (a)는 이고안에 관한 회로차단기의 각 실시예를 표시한 평단면도이며, 각 (b)는 각(a)의 VIB-VIB선 측단면도이다.

포위체(1)는 절연체에 의하여 구성되고 개폐장치의 외틀을 형성하는 것으로 배출구(101)를 구비하였다.

제6도에 있어서, 제1의 가동접촉자(2)는 포위체(1)에 고정된 유지판(102)에 축(103)에 의하여 중간부가 회동할수있게 지지된 제1의 가동도체(201)와 제1의 가동도체(201)의 일단부에 착설된 제1의 접점(202)으로 구성되어있다.

제2의 가동접촉자(3)는 제1의 가동도체(201)에 대하여 개폐동작하는 제2의 가동도체(301)와, 제1의 접점(202)에 상대해서 제2의 가동도체(301)일단부에 착설된 제2의 접점(302)으로 구성되어있다.

조작기구부(4)는 제2의 가동접촉자(3)를 제1의 가동접촉자(2)에 대하여 개폐조작하는 것으로서, 제2의 가동도체(301)의 타단부를 축(401)에 의하여 회동할수 있게 지지하는 지지체(402)와, 제2의 가동도체(301)의 중간부에 축(403)에 의하여 일단부가 회동할수 있게 착설된 하부링크(404), 하부링크(404)의 타단부에 축(405)에 의하여 일단부가 회동할수있게 착설된 상부링크(406)와, 상부링크(406)의 타단부에 축(도시없음)에 의하여 회동할수있게 착설된 조작핸들 (407)등으로 구성되어있다.

소호판(5)은 제2의 접점(302)이 제1의 접점(202)에서 이탈할때에 생기는 아크를 소호하는것으로서, 한쌍의 측판(501) (502)에 의하여 지지되어있다. 아크차폐체(6) (7)는 상기한 고저항 재료로 구성되어 각각 제1, 제2의 접점(202) (302)을 돌출시켜서 상호 아크에 대향하도록 각 제1, 제2의 가동도체(201) (301)에 착설되어있다. 스프링(8)은 포위체(1)와 제1의 가동도체(201)사이에 장착되고 제1의 접점(201)을 제2의 접점(202)에 대하여 압압하는 것이다 접속단자(9)는 가동도체(10)를 통하여 제1의 가동도체(201)에 접속되고 외부도체 도시없음)에 접속되는 것이다.

제6(b)도에 표시한 상태에 있어서, 조작핸들(407)을 시계방향으로 회동시키면 상부, 하부링크(406) (404)로된 링크기구가 동작하여 제1, 제2의 접점(202) (302)이 제6(c)도에 표시된바와같이 폐로한다.

따라서 전류는 접속단자(9)→가동도체(10)→제1의 가동도체(201)→제1의 접점(202)→제2의 접점(302)→제2의 가동도체(301)로 와, 전원측에서 부하측으로 흐른다. 이 상태에 있어서, 단락전류등의 대전류가 이 회로에 흐르면 조작기구부(4)가 작동하여 제2의 접점(302)을 제1의 접점(202)에서 이탈시킨다.

이때에 제1의 접점(202)과 제2의 접점(302)간에 아크가 발생한다.

이 아크에 있어서는 제11도에 표시하는 바와같이 아크차폐체(6), (7)에 의하여 금속입자가 반사되어 아크공간이 고압으로 되며, 그결과로 아크가 효과적으로 냉각되어 소호된다. 이 아크차폐9 체(6), (7)를, 제6도에 표시한 바와같이 제1의 접점(202)과 제2의 접점(302)의 접촉면, 즉 제11도에 표시한 대향면인 x면의 주변부근에 설치한다면, 도체표면인 Y면 까지 아크A가 이동하는것을 방지하여 아크 A의 뿌리의 크기를 제한하게된다.

이때문에 금속입자 a, c의 발생을 x면에 집중시킬수 있음과 동시에 아크단면적 s도 축소시킬수 있어 금속입자 a, c를 아크공간으로 유효하게 주입되게 촉진시킬수 있는 것이다. 따라서 아크공간의 냉각, 아크저항율 ρ의 상승 및 아크저항 R의 상승을 더욱 촉진하여 아크전압을 더욱 상승시킬수 있는 것이다.

또한 제1의 가동도체(201)는 유지판(102)에 축(103)으로 회동할수있게 지지되어 있음으로 제1, 제2의 접점(202) (302)이 이탈직후에 아크A가 발생하면 아크차폐체(6), (7)의 효과에 의하여 전기공간 Q의 압력이 매우 커져 그 힘에 의하여 제1의 가동도체(201)는 매우 빠른 속도로, 제2의 가동도체(301)에서 이탈한다.

이 상태를 제6(D)도에 표시한다.

즉 제2의 가동도체(301)는 조작기구부(4)의 관성때문에 비교적 완만한 이탈속도밖에 가질수 없지만, 제1의 가동도체(201)는 전기공간 Q의 압력에 의하여 매우 빠른 이탈속도를 갖기때문에 제1, 제2의 접접 (202), (302)이 이탈한직후의 아크전압의 상승이 급격해져서 회로에 흐르는 전류의 파고치(波高値)도 억제된다. 다음에, 제7도에 의하여 이 고안의 다른 실시예를 설명한다.

제1의 접촉자(2)는 포위체(1)에 고정된 유지판(2a)에 축(2b)에 의하여 회동할수 있게 지지된 제1의 도체(201)와, 제1의 도체(201)의 일단부에 착설된 제1의 접점(202)으로 구성되어있으며, 제1의 도체(201)는 가동도체(203)를 통하여 접속단자(204)에 접속되어있다.

제2의 접촉자(3)는 제1의 접촉자(2)에 대하여 개폐하는 것으로서, 제1의 도체(201)에 대하여 개폐동작하는 제2의 도체(301)와, 제1의 접점(202)에 상대해서 제2의 도체(301)의 일단부에 착설된 제2의 접점(302)으로 구성되어있으며 제2의 도체(301)는 가동도체(303)를 통하여 외부도체(도시하지 않음)에 접속되고, 그 타단부는 포위체(1)에 고정된 유지판(304)에 축(305)에 의하여 회동할수 있게 지지되어있다. 스프링(2A)은 제1의 도체(201)와 포위체(1)사이에 장착되고 제1의 접점(202)을 제2의 접점(302)에 압압시키는 것이다.

조작기구부(4)는 제2의 접촉자(3)를 개폐조작하는것으로서, 링크기구를 구성하는 하부링크(401)의 일단부가 축(402)에 의하여 제2의 도체(301)에 회동할수 있게 결합되며 상부링크(403)의 일단부가 축(404)에 의하여 하부링크(401)의 타단부에 회동할수 있게 결합되어있으며, 조작핸들(405)이 상부링크(403)의 타단부에 축(도시없음)에 의하여 회동할수 있게 결합되어있다. 소호판(5)은 제2의 접점(302)이 제1의 접점(202)에서 이탈할때 생기는 아크를 소호하는 것으로서, 한쌍의 측판(501), (502)으로 지지되어있다.

아크차폐체(6), (7)는 상기된 바와같은 고저항 재료로 구성되고 제1, 제2접점(202), (302)을 각기 돌출시켜서 상호아크에 대향하도록 각각 제1, 제2의 도체(201), (301)에 착설되어있다. 다음에 이 동작을 설명한다.

조작핸들(405)을 시계방향으로 회동시키면, 제7(c)도에 표시한 바와같이 제1, 제2의 접점(202), (302)이 폐로된다. 이 상태에 있어서, 단락전류등의 대전류가 흐르면 제1, 제2의 도체(201), (301)의 흐르는 상호 반대방향의 평행전류때문에 제1, 제2의 도체(201), (301)느 전자(電磁)반발하며 제1의 도체(201)는 제7(D)도에 표시된 바와같이 이탈되어 제1, 제2의 접점(202), (302)사이에 아크A가 발생한다. 이어서, 조작기구부(4)가 작동하여 제2의 도체(301)를 완전이탈시킨다.

이 경우, 아크A에 있어서는 제11도에 표시된 바와같이 아크차폐체(6), (7)에 의하여 금속입자가 반사되고 아크공간이 고압으로되며, 그 결과 아크가 효과적으로 냉각되어 소호된다. 이 아크차폐체(6), (7)를 제7도에 표시한 바와같이, 제1의 접점(202)과 제2의 접점(302)의 접촉면, 즉 제11도에 표시된 대향면인 X면의 주변 가깝게 압력이 매우 높아지기때문에 전기한 전자 자발력에 아크차폐체(6), (7)의 효과에 의하여 지극히 빠른 속도로서, 제1, 제2의 도체(201), (301)를 이탈시킬수 있으며 아크전압의 상승개시시간도 매우 빨라지며, 아크전압의 상승도 매우 크게진다.

따라서, 회로에 흐르는 전류의 파고치를 매우 작게할수 있으며 종래의 회로차단기의 한계를 월등하게 초월하여 아크전압을 현저하게 상승시킬수있어 지극히 높은 한류성능을 얻을수 있는것이다.

이 고안의 다른 실시예를 제8도에 따라 설명한다.

제1의 접촉자(2)는 포위체(1)에 고정된 유지판(2a)에 타단부가 축(2b)에 의하여 회동할수있게 지지된 제1의 도체(201)과, 제1의 도체(201)의 일단부에 착설된 제1의 접점(202)으로 구성되었으며, 제1의 도체(201)는 가동도체(203)를 통하여 접속단자(204)에 접속되어있다. 제2의 접촉자(3)는 제1의 접촉자(2)에 대하여 개폐하는 것으로서, 제1의 도체(201)에 대하여 개폐동작하 는 제2의 도 체(301)와, 제1의 접점(202)에 상대되게 제2의 도체(301)의 일단부에 착설된 제2의 접점(302)등으로 구성되어있으며, 제2의 도체(302)는 가동도체(303)를 통하여 회부도체(도시없음)에 접속되고, 중간부는 축(304)에 의하여 가동자틀(305)의 일단부에 회동할수 있게 지지되어 있다.

가동자틀(305)의 타단부는 지지판(306)에 축(307)에 의하여 회동할수 있게 지지되어 있다. 스프링(2A)은 제1의 도체(201)와 포위체(1)사이에 장착되며, 꼬임스프링(3A)은 축(304)에장설되고 양단부는 제2의 도체(301)와 가동자틀(305)에 계합되어있으며, 제1, 제2의 접점(202), (302)을 각각 압압하는것이다. 조작기구부(4)는 제2의 접촉자(3)를 개폐조작하는 것으로서, 링크기구를 구성하는 하부링크(401)의 일단부가 축(304)에 회동할수 있게 결합되고 조작핸들(402)도 링크기구에 회동할수 있게 결합되어있다.

소호판(5)는 제2의 접점(302)이 제1의 접점(202)에서 이탈할때에 발생하는 아크를 소호하는 것으로서, 한쌍의 측판(501), (502)으로 지지되어 있다. 아크차폐체(6), (7)는 상기된 고저항 재료로 구성되고 제1, 제2의 접점(202), (302)을 각각 돌출시켜서 상호 아크A에 대향하도록 제1, 제2의 도체(201), (301)에 각각 착설되어있다. 조작핸들(402)을 시계방향으로 회동시키면, 제8(c)도에 표시한 바와같이 제1, 제2의 접점(202), (302)이 폐로된다.

이 상태에 있어서, 단락전류등의 재전류가 흐르면 제1, 제2의 도체(201), (301)에 흐르는 상호 반대방향의 평행전류때문에 제1, 제2의 도체(201), (301)느 전자반발되고 제1, 제2의 도체(201), (301)는 함께 이탈하여 아크전압을 한층 상승시킬수 있는 것이다. 이 고안은 상기한 바와같이 구성되어있으며 제2의 도체(301)의 타단부는 가동자를 (305)에 축(304)에 의하여 회동할수있게 지지되며 제1의 도체(201)의 타단부는 유지판(2a)에 축(2b)에 회동할수있게 지지되어 있으며, 더욱이 제1의 도체(201)의 타단부는 유지판(2a)에 축(2b)으로 회동할수있게 지지되었고, 제1, 제2의 도체(201), (301)를 흐르는 전류가 평행되게 상호 반대방향으로 흘르기때문에 단락전류등의 대전류가 흐르면 조작기구부(4)의 작동을 기다릴것없이 제1, 제2의 도체(201), (301)를 흐르는 전류에 의하여 전자반발한다.

이 전자반발에 의하여 제1, 제2의 도체(201), (301)는 동시에 이탈하여 아크A를 발생한다. 아크 A 가 발생하면 상기한 전자반발력에 갸해져서 아크차폐체(6), (7)사이의 공간Q의 압력상승에 의하여 지극히 빠른 속도로 이탈할수 있다.

따라서, 아크전압의 상승개시시간도 매우 빠르게 되며 제1, 제2의 도체(201), (301)가 함께 이탈되기때문에 아크의 길이도 신장되어 아크차폐체(6), (7)의 효과와 부합되어 아크전압의 상승도 지극히 커지게 되고 회로에 흐르는 전류파고치를 매우 작게 할수있는 것이다. 또한 교류용 회로 차단기에서는 아크발생중 접점상의 극성은 정하여지지않을뿐더러 아크 발생중에도 동일접점상의 극성은 변화한다. 따라서, 이 고안의 회로차단기에서는 전자반발에 의하여 이탈하는 접점상의 극성이 음극인가, 양극인가에 따라 상이한 한류성능에 대한 극성효과가 발생을 방지하여 한류성능을 안정하게 할수가 있는 것이다. 즉 제1의 접점(202), 제2의 접점(302)을 착설한 제1의 도체(201), 제2의 도체(302)의 양쪽을 다같이 회동할수있는 전자반발형으로 하므로서 상기효과를 얻을수있다.

이 고안의 다른 실시예를 제9도에 의하여 설명한다. 제1의 접촉자(2)느 포위체(1)에 고정된 유니판(2a)에 축(2b)에 의하여 회동할수있게 지지된 제1의 도체(201)와, 제1의 도체(201)의 일단부에 착설된 제1의 접점(202)등으로 구성되었으며, 제1의 도체(201)는 가동도체(203)를 통하여 접속단자(204)에 접속되어있다.

제2의 접촉자(3)는 제1의 접촉자(2)에 대하여 개폐하는것으로서, 제1의 도체(201)에 대하여 개폐동작하는 제2의 도체(301)와, 제1의 접점(202)에 상대되게 제2의 도체(301)의 일단부에 착설된 제2의 접점(302)등으로 구성되어있으며, 제2의 도체(302)는 가동도체(303)를 통하여 외부도체(도시없음)에 접속되며, 그 중간부는 가동자틀(304)의 일단부에 축(305)에 의하여 회동할수 있게 지지되어있다.

크로스바(306)는 가동자틀(304)의 타단부에 수직방향으로 착설되어 각상(相)을 동시에 개폐하는 것이다. 꼬임스프링(307)은 축(305)에 장설되어, 양단부가 각각 제2의 도체(302)와 가동자틀(304)에 계합하고있다. 스프링(2A)은 제1의 도체(201)와 포위체(1)사이에 장착되어 제1의 접점(202)을 제2의 접점(302)에 압압하는것이다. 조작기구부(4)는 제2의 접촉자(3)를 개폐조작하는 것으로서, 링크기수를 구성하는 하부링크(401)의 일단부가 축(305)에 의하여 제2의 도체(301)에 회동할수있게 결합되고, 상부링크(401)의 타단부에 회동할수있게 결합되며 조작핸들(404)이 상부링크(402)의 타단부에 축(도시없음)에 의하여 회동할 수 있게 결합되어있다.

소호판(5)은 제2의 접점(302)이 제1의 접점(202)에서 이탈할때 발생하는 아크를 소호하는것으로서, 한쌍의 측판(501), (502)으로 지지되어있다. 아크차폐체(6), (7)는각기 전술한 고저항재료로 구성되어 각각 제1, 제2의 접점(202), (302)을 돌출시켜 상호 아크에 대향하도록 제1, 제2의 도체(201), (301)에 착설되어있다.

다음에 이 동작을 설명한다.

조작핸들(404)을 시계방향으로 회동시키면 제9(c)도에 표시된바와같이 제1, 제2의 접점(202), (302)이 폐로된다.

이 상태에 있어서, 단락전류등의 대전류가 흐르게되면 제1, 제2의 도체(201), (301)에 흐르는 동일방향의 평행전류때문에 제1, 제2의 도체(201), (301)는 전자반발을 하지않고, 제1의 도체(201)는 제9(D)도에 표시된 바와같이 이탈하면, 제1, 제2의 접점(202), (302)사이에 아크 A가 발생한다.

이어서, 조작기구부(4)가 작동하여 제2의 도체(301)를 완전하게 이탈시킨다. 이 경우, 아크A에 있어서는 제11도에서 표시된 바와같이 아크차폐체(6), (7)에 의하여 금속입자가 반사되며 아크공간이 고압으로되어 그 결과에 의하여 아크가 효과적으로 냉각되어 소호된다. 이 고안은 상기한 바와같이 구성되어 있는데 제1의 도체(201)는 축(305)에 의하여 회동할수있게 가동자를(304)에 지지되었으며, 또 아크차폐체(6), (7)가 착설되어있다.

따라서, 조작기구부(4)는 그 관성에 의하여 가동도체(201)의 이탈속도는 느리지만, 아크차폐체(6), (7)간의 공간Q의 압력이 매우 높아지기때문에 가동도체(201)는 조작기구부(4)의 구동을 기다릴것 없이 매우 빠른 속도로 이탈한다. 이 때문에 이탈직후의 아크전압이 상승이 빨라져서 아크차폐체(6), (7)의 아크A의 수축효과와 부합되어 회로에 흐르는 전류의 파고치도 억제되고 높은 한류효과를 얻을수 있는 것이다.

더욱이 비교적 큰 순간전류가 흐르게 되어도 함부로 제1, 제2의 접점(202), (302)의 반발이 일어나지 않는다. 또한 교류용회로 차단기에 있어서는 아크발생중 접점상의 극성은 정하여지지않을뿐더러 아크발생중에도 동일접점상의 극성은 변화한다.

따라서, 이 고안의 회로차단기에서는 전자반발력에 의하여 이탈하는 접점상의 극성이 음극이나 양극이냐에 따라서 상이한 한류성능에 대한 극성효과의 발생을 방지하여 한류성능을 안정시킬수 있는것이다. 즉 제1의 접점(202), 제2의 접점(302)을 착설한 제1의 도체(201), 제2의 도체(301)양쪽 모두 회동할수있는 전자반발형으로 하므로서 상기의 효과를 얻을수있는 것이다.

이 고안의 또 다른 실시예를 제10도에 의하여 설명한다.

고정접촉자(2)는 포위체(1)에 고정된 고정도체(201)와, 고정도체(201)의 일단부에 착설된 고정접점(202)등으로 구성되어있다. 가동접촉자(3)는 고정접촉자(2)에 대하여 개폐하는것으로서, 고정도체(201)에 대하여 개폐동작하는 가동도체(301)와 고정접점(202)에 상대해서 가동도체(301)의 일단부에 착설된 가동접점(302)등으로 구성되어있으며 가동도체(302)는 가동도체(303)를 통하여 외부도체(도시없음)에 접속되었으며 중간부는 축(304)에 의하여 가동자를(305)의 일단부에 회동할 수 있게 지지되어있다.

가동자틀(305)의 타단부에는 크로스바(306)가 지면에 수직방향으로 관통 삽입되어 있으며 각상의 가동자틀(305)을 회동할 수 있게 지지하고있다.

조작기구부(4)는 가동접촉자(3)을 개폐조작하는것으로서, 가동도체(301)의 중간부에 축(304)에 의하여 일단부가 회동할수있게 착설된 하부링크(401)의 타단부에 축(402)에 의하여 회동할 수 있게 착설된 상부링크(403)와, 상부링크(403)의 타단부에 축(도시없음)에 의하여 회동할수 있게 착설된 조작핸들(404)과, 축(304)에 착설된 양단부가 각각 가동도체(301)와 가동자틀(305)에 계합한 꼬암스프링(405)등으로 구성되어 있다.

소호판(5)은 가동접점(302)이 고정접점(202)에서 이탈할때 발생하는 아크를 소호하는 것으로서, 한쌍의 측판(501), (502)에 의하여 지지되고 있다. 아크차폐체(6), (7)는 각각 전술한 고저항재료로 구성되며 고정접점(202), 가동접점(302)을 돌출시켜서 상호 아크A에 대향하도록 고정도체(201), 가동도체(301)에 각각 착설되어 있다.

조작핸들(404)을 시계방향으로 회동시키면 제10(c)도에 표시한 바와같이 가동접점(302)과 고정접점(202)이 폐로된다. 이 상태에 있어서 전류는 고정도체(201) -＞ 고정접점-＞ 가동접점(302) -＞ 가동도체(301)로와, 전원측에서 부하측으로 흐른다. 이 상태에서는, 가동도체(301)와 고정도체(201)에 흐르는 전류의 방향은 동일하기때문에 비교적 큰 전류가 흐르는 경우에 있어서도 전류에 의한 가동도체(301)와 고정도체(201)의 반발은 일어나지 않는다. 결국, 비교적 커다란 순간저류치가 흐르더라도 분별없이 고정접점(202)과 가동접점(302)의 반발은 일어나지 않으며 고정접점(202)과 가동접점(302)의 소모가 적고 용착을 방지할수 있다.

지금, 단락전류등의 대전류가 이 회로에 흐르게 되면 조작기구부(4)가 작동하여 가동접점(302)을 고정접점(202)에서 이탈시킨다. 이때, 고정접점(202)과 가동접점(302)사이에 아크A가 발생한다.

이 상태를 제10(D)도에 표시한다.

이 아크A에 있어서는 제11도에서 표시된 바와같이 아크차폐체(6), (7)에 의하여 금속입자가 반사되어 아크공간이 고압으로 되며 그 결과 아크가 효과적으로 냉각되어 소호된다. 이 고안은 상기와같이 구성되어있는데, 가동도체(201)는 축(304)에 의하여 회동할수 있게 가동자틀(305)에 지지되어있으며 또한 아크차폐체(6), (7)가 착설되어 있다.

따라서 조작기구부(4)는 그 관성에 의하여 가동도체(201)의 이탈속도는 느리지만, 아크차폐체(6), (7)사이의 공간Q의 압력이 매우 높아지기때문에 가동도체(201)는 조작기구부(4)의 구동을 기다릴것 없이 매우 빠른 속도로 이탈한다. 이 때문에, 이탈직후의 아크전압의 상승도 빠르며, 또한 아크차폐체(6), (7)의 아크A의 수축효과와 부합되어 회로에 흐르는 전류파고치도 억제되어 높은 한류효과를 얻을수 있는 것이다.

제11도는 제6도, 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도의 회로차단기에 있어서 금속입자의 거동의 모식적 설명도이다. 또x면을 접점부재로 구성한 경우에도 금속입자의 진동은 다음 설명과 하등 변동될바가 없다.

제11도에 있어서 한쌍의 도체(8), (9)는 제2도와 동일현상으로 구성되어있고 또한 아크차폐체(6), (7)가 도체(8), (9)의 각 대향면인 x면을 돌출시키도록 아크A에 대향하게 도체(8), (9)에 착설되어있다. 물론, x면을 접점부재로 구성하여도 금속입자의 진동은 완전 동일하다. 즉, 공간 Q, Q에 있어서 압력치는 아크A자신의 공간의 압력치 이상으로는 될수없지만, 그러나 적어도 아크차폐체(6), (7)가 설치되어있지 않은경우와 비교하여 압도적으로 높은 값을 표시한다. 따라서, 아크차폐체(6), (7)에 의하여 발생한 상당히 높은 압력을 갖는 주변 공간 Q, Q는 아크A의 공간확대를 억제하는 힘을 부여하여 아크A를 좁은 공간으로 "수축"하게 된다.

이것은 즉 대향면인 x면에서 발생한 금속입자 a, c등의 유선 m, m',o, o'을 아크 공간에 수축폐쇄시키는 것이된다. 따라서, x면에서 발생한 금속입자 a, c는 유효하게 아크공산에 주입된다. 그 결과, 유효하게 주입된 대량의 금속입자 a, c는 아크공간에서 종래장치와는 비교할 수 없는 대량의 에너지를 탈취하므로 아크공간을 현저하게 냉각시킨다. 따라서, 올 ρ즉, 아크저항 R를 현저하게 상승시켜서 아크전압을 지극히 크게 상승시킨다. 제12도 및 제13도는 아크차폐체의 다른 실시예를 표시한 사시도이다. 제12도및 제13도에 있어서, 홈(601), (701)은 제1, 제2의 접점(202), (302)에서 소호판(5)의 방향으로 제1, 제2의 도체(201), (301)를 노출되게 아크차폐체(6), (7)에 설치된 것이다.

즉 홈(601), (701)을 설치하므로서 아크A가 소호판(5)에 직접 접촉되어 효과적으로 소호된다. 즉 아크A의 뿌리가 홈(601), (701)내를 주행하여 압력발생원이 제1, 제2의 도체(201), (301)의 전자 반발 회전축에서 멀어지기때문에 제1, 제2의 도체(201), (301)의 화전 모멘트가 커져서 제1, 제2의 접점(202), (302)의 이탈속도가 상승되고 아크전압이 증가되어 소호가 양호하게 이루어진다. 더욱이 소호판(5)은 사용하지 않아도 소호할수 있으며 소호판(5)의 구성재료로서는 자성체 또는 비자성재의 어느것이어도 무방하다.

즉 자성재로 구성한 경우에는 아크의 냉각은 효과적으로 이루어지지만, 정격전류가 큰 회로차단기에 있어서는 자성재에 발생하는 와전류에 의하여 졍격운전시의 온도상승이 문제된다. 한편, 비자성재로 구성한 경우에는 아크의 냉각효과는 조금 떨어지지만, 정격운전시의 온도상승은 문제가 되지 않는다.

상기한 바와같이 이 고안에 의하면 접점이탈개시시간을 빠르게 할수가 있어 이탈속도를 빠르게하여 아크길이를 지극히 빠른시간에 크게 신장할수 있기 때문에 종래와 비교하여 월등하게 높은 한류성능을 갖는 회로차단기를 저렴한 가격으로 얻을수있는 것이다.

Claims (5)

1. 포위체(1)내에 설치되고 일단부에 제1접점(202)이 설치되며 타단부에 외부도체가 접속되는 동시에 중간부가 상기 포위체(1)에 회전가능하게 지지된 제1도체(201)와, 상기 제1접점(202)에 상접하는 제2접점(302)을 일단부에 갖추고 타단부측이 상기 포위체(1)에 회전가능하게 보게되며 조작기구부(4)에 의하여 개폐조작되는 제2도체(301)로된 한쌍의 접촉자와, 상기 도체 및 접점보다도 저항율이 높은 고저항재료로 상기 제1, 제2의 도체(201) (301)의 접점(202) (302)의 주위를 포위하여 덮은 아크차폐체(6), (7)를 구비한것을 특징으로하는 회로차단기.
2. 제1항에 있어서, 조작기구부(4)는 제2도체(301)의 타단부를 축(401)에 의하여 회전가능하게 지지하는 지지체(402)와, 상기 제2도체(301)의 중간부에 축(403)에 의하여 일단부가 회전가능하게 설치된 하부링크(404)와, 이 하부링크(404)의 타단부에 축(405)에 의하여 일단부가 회전가능하게 설치된 상 부링크(406)와 이 상부링크(406)의 타단부에 축에 의하여 회전가능하게 설치된 조작핸들(407)로서 구성된것을 특징으로하는 회로차단기.
3. 제1항에 있어서 제1도체(201)와 포위체(1)사이에는 상기 제1접점(202)을 상기 제2접점(302)에 압압하는 스프링(2A)를 설치한것을 특징으로하는 회로차단기.
4. 제1항에 있서서, 제1도체(201)와 제2도체(301)는 각 접점(202), (302)이 접촉하는경우 서로 대략평행이 되게 설치하며 상기 양도체(201), (301)를 흐르는 전류에 의하여 상기 양도체가 서로 전자반발하는 접속으로 한것을 특징으로하는 회로차단기.
5. 제1항에 있어서, 제1도체(201)와 제2도체(302)는 각 접점(202), (302)에 접촉하는경우 서로 대략 평행이 되게 설치하며 상기 양도체(201), (301)를 흐르는 전류에 의하여 상기 양도체가 서로 전자반발하지 않는 접속으로 한것을 특징으로하는 회로차단기.