KR890002446B1 - 진공차단기용 접점 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공차단기용 접점

제 1 도는 본 발명이 적용되는 진공차단기의 구조를 보인 단면도.

제 2 도는 제1 도의 전극부분의 확대단면도.

제 3도는 본 발명의 접점재료에 있어서의 합금에 대한 Cu의 체적비율을 25%로 고정하고 나머지 75%부분을 Mo와 W로 중량 배분한 경우의 내전압(耐電壓)성능의 변화를 나타낸 특성도.

제 4 도는 본 발명의 접점재료에 있어서 합금에 대한 Cu의 체적비율을 25%로 고정하고 나머지 75%의 부분을 Mo와 W로 중량 배분한 경우의 경도(硬度)의 변화를 보인 특성도.

제 5 도는 본 발명의 접점재료에 있어서 합금에 대한 Cu의 체적비율을 25%로 고정하고 나머지 75%의 부분을 Mo와 W로 중량배분한 경우의 전기 전도도의 변화를 보인 특성도.

제 6 도는 본 발명의 접점재료에 있어서 합금에 대한 Cu의 체적비율을 50%로 하고 나머지 50%의 부분을 Mo와 W로 각각 5 : 95에 중량배분한 합금은 반사전자상에 의한 금속조직도.

제 7 도는 본 발명의 접점재료에 있어서 합금에 대한 Cu의 체적비율을 50%로 하고 나머지 50%의 부분을 Mo와 W로 각각 58 : 42중량배분한 합금의 반사전자상에 의한 금속조직도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공절연용기 2, 3 : 단판(端板)

4, 5 : 전극 6, 7 : 전극봉(棒)

8 : 벨로즈(bellows) 9, 10 : 실드(shield)

51 : 납땜재료

본 발명은 내전압 성분이 뛰어난 차단기용 접점에 관한 것이다.

진공차단기는 그 무보수(無補修, 무공해성, 뛰어난 성능등의 잇점을 지니므로 적용범위가 급속이 확대되고 있는 제품이며, 진공이라는 상태를 이용하고 있기 때문에 진공차단기의 성능은 진공용기안의 접점재료에 따라서 결정될 요소가 매우 크다.

진공차단기용 접점재료의 만족할만한 특성으로서 (1) 차단용량이 클것, (2) 내전압성능이 높을것, 접족저항이 적을 것, (4) 용착력(溶着力)이 적을것, (5) 접점소모량이 적을 것, (6) 차단전류치가 작을 것, (7) 가공성이 좋을 것, (8) 충분한 기계적 강도를 가질 것 등이 있다.

실제의 접점재료에서는 이들 특성을 모두 만족시키는 것은 퍽 곤란하며 일반적으로는 용도에 따라서 특히 중요한 특성을 만족시키고 다른 특성을 어느정도 희생시킨 재료를 사용하고 있는 것이 실정이다.

종래 이런 종류의 접점재료로서 동-텅스텐(이하 Cu-W로 표시한다 다른 원소 및 원소의 조합으로 이루어진 합금에 관하여도 마찬가지로 원소기호로 표시한다)등과 같이 진공속에서의 내전압이 뛰어나 금속(Cr, W등)과 전기전도도가 뛰어난 Cu의 조합으로 된 재료가 차단성능이나 내전압 성능이 우수하므로 대전류나 고전압영역에서는 흔히 사용되고 있다.

그러나, 대전류와, 고전압화에 따른 요구는 더 엄격하며, 종래의 접점재료로서는 요구성능을 충분히 만족시키기가 곤란해지고 있다. 또 진공차단기의 소형화에 대해서도 마찬가지로 종래의 접점성능으로는 충분치가 않고 보다 뛰어난 성능을 지닌 접점재료가 요구되고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 것을 개량하기 위한 것으로서, 내전압 성능이 우수한 진공차단기용의 접점재료를 제공할 것을 목적으로 하고 있다.

우리는 Cu에다 갖가지 금속, 합금, 금속간 화합물을 첨가한 재료를 시험제작하여 진공차단기접점에 장착하여 여러가지 실험을 실시하였다. 이 결과 Cu, Mo 및 W로 이루어진 접점재료는 내전압성능이 매우 우수한 것이 판명되었다.

본 발명에 의한 진공차단기용 접점재료는 내화(耐火)성분으로서 Mo 및 W를 포함하며, 전기 양전도 성분으로서 동을 함유하며, 전기 양전도체로서의 동이 5체적 % 내지 80체적 %의 범위에 있음을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

제1도는 진공차단기의 구조도이며, 진공절연용기(1)와 상기 진공절연용기(1)의 양끝을 막는 단판(2) 및 (3)에 의하여 형성된 용기내부에 전극(4) 및 (5)가 각각 전극봉(6) 및 (7)의 한끝에 서로 대향하도록 배치되어 있다.

상기 전극(7)은 벨로즈(bellows)(8)을 거쳐서 상기 단판(3)에 기밀(氣密)을 손상하는일 없이 축방향의 동작이 가능하도록 접합되어 있다.

실드(shield)(9) 및 (10)가 아크에 의하여 발생하는 증기로 오염되는 일이 없도록 각각 상기 진공절연용기(1)의 내면 및 상기 벨로즈(8)을 덮고 있다.

전극(4) 및 (5)의 구성을 제 2 도에 보인다.

전극(5)는 그 배면에 전극봉(7)에 납땜재료(51)에 의하여 납땜되어 있다.

상기 전극(4)(5)는 본 발명의 Cu-Mo-W제 접점재료로 되어 있다.

이하 각종 측정 또는 시험을 실시한 결과에 관하여 설명한다.

제 3 도는 합금중 Cu량을 25체적 %로로 고정한 것에 나머지 75체적 %에 대하여 Mo와 W의 성분비를 변화시킨 때의 내전압 성능의 변화를 종래 Cu-W합금에서 25체적 % Cu-75체적 %W를 기준(제 3 도 좌단 MoO W100중량비)하여 나타낸 것이며, 종래품(상기 25체적 % Cu-75체적 % W)에 비교하여 내전압성능이 현저하게 상승하고 있는 것이 판명된다.

제 3 도에서 내전압 성능은 전기양도체인 Cu를 제외한 내화성분 Mo와 W의 중량비가 각각 50 : 50과 5 : 95의 두 곳에서 피이크를 나타내며, 전체로서 Cu-W 및 Cu-Mo 2원합금(제 3 도의 양단)보다 좋은 성능을 보인다.

단, Mo와 W의 중량비율에 있어서 Mo가 95이하이면 종래품(25체적 % Cu-75체적 %W)와 동등 혹은 그것 이상의 내전압 성능을 나타내지만, 바람직하기는 종래품의 1.5-2배 이상의 내전압 성능이 필요하며, 따라서 Cu를 제외한 Mo와 W의 중량 비율로 하여 각가 1 : 99 에서 10 : 90의 범위 및 25 : 75에서 80 : 20의 범위가 바람직하다.

또 제 3 도의 횡축은 상기와 같이 합금속의 전기 양도체인 Cu량을 25체적 %로 고정한 것에 대하여 나머지 내화성분 75체적 %를 Mo와 W의 중량 비율로 나타낸 것이며, 종축은 25체적 % Cu-75체적 %W의 방전율을 1로 할때, 다른 Mo와 W의 조합에 의한 합금의 방전율로서 기준이 되는 상기 25체적 % Cu-75체적 % W의 방전율을 나눈 값이다.

예로서 Mo와 W이 중량비율이 50 : 50의 경우 내전압 성능은 약 5가 된다. 이것은 기준이 되는 25체적 %Cu-75체적 % W의 "t1" 의 방전율임을 의미한다.

여기에서 방전율이란 전압을 인가하고, 수천에서 수10만회 진공차단기를 개폐한 때의 방전회수를 전개폐회수로 계산한 것이다.

제 4 도는 제 3 도와 마찬가지로 Cu를 25체적 %로 하고 나머지의 75체적 %를 Mo와 W의 중량비로 나타낸 것을 횡축으로 하고 종축에 종래의 Cu-75체적 % W 합금을 기준으로 하여 나타낸 경도를 나타낸다.

제 4 도보다 경도는 W양이 많은만큼 높고, Mo량이 많아지면 낮아지는 것을 알 수가 있다.

또 제 4 도의 횡축은 Mo와 W의 중량비율로 표시하였으나 Mo의 비중(10.2)과 W의 비중(19.1)에 의하여 Mo와 W의 중량비율을 체적비율로 나타내면 제 4 도에서 Mo100%의 점(값0.5)과 W100%의 점(값 1.0)을 연결하는 대략 직선이 된다. 즉 경도는 측정면상의 Mo와 W의 면적에 의하여 결정되며 이면적비는 체적비에 비례하므로 Mo-W체적비와 경도의 관계는 대략 직선이 된다.

한편 제 3 도에 보인 내전압 성능은 제 4 도에 보인 경도에 의하지 않고 종래부터 전해 내려오는 "경도와 내전압 성능을 상관이 있다"란 말에는 합치하지 않는다.

제 5 도 제3도, 제4도와 마찬가지로 Cu를 25체적 %로 하고 나머지 75체적 %를 Mo와 W의 중량비로 나타낸 것을 횡축으로 하고 종축에 종래의 25체적 % Cu-75체적 % W 합금을 기준으로 나타낸 전기전도도도를 보인다.

제 5 도에서 전기전도도는 Mo가 많을수록 좋지만 이것은 W와 Mo의 비(比)저항의 차에 의한 것이며, 태반은 25체적 %를 점하는 Cu에 의존하고 있다.

그러나, 여기에서도 제 4 도 보인 경도와 마찬가지로 전기전도도도 내전압 성능과 직접적 상관을 찾아 볼수가 없다.

이것은 Mo 및 W가 Cu와 거의고용(固容)하지 않기 때문이며, Cu의 합금중에 점하는 체적이 결정되면 경도는 나머지의 Mo, W의 비율로 결정되어 버리며, 전기전도도는 Cu의 체적으로 결정되는 것으로 생각된다.

한편 내전압의 성능에 관해서도 당초 본 발명자들은 Cu의 합금중에 점하는 체적의 비율이 일정하면 다만 Cu-W 2원 합금과 Cu-Mo 2원 합금의 2점의 데이터를 직선으로 이으면 중간의 Mo와 W를 동시에 함유하는 3원 합금도 이 직선상이 된다고 생각하고 있었다. 그러나, 실제로 실험을 해보면 제 3 도에 보인 것처럼 예상과는 다른 결과가 나왔다.

이 결과에 관하여는 현재로서는 원인불명이지만, 추축되는 바로서는 다음것을 들 수가 있다. 즉, Cu와 W, Cu와 Mo는 서로 고용되지는 않지만 W와 Mo는 핸슨(Hansen)의 2원 합금 상태도에 의하면 등정계(等晶系)이며, 전율(全率)이 고용된다.

얻어진 Cu-Mo-W의 3원 합금에 있어서 Mo와 W가 전량(全量)고용하여 있는지 여부는 모르지만, 도무지 고용하고 있지 않다고 말할수는 없다.

이 W-Mo의 고용체의 존재가 본 발명 합금의 내전압 성능의 향상에 관련이 있다고 생각이 된다.

이상은 Cu의 함유량이 25체적 %의 예에 관하여 본 발명을 설명하였지만, Cu의 함유량이 5 내지 80체적 % 범위내이면, 나머지 95-20체적 %를 내화성분으로 하고 Mo 및 W로 구성하면 내전압 특성이 뛰어나 특징을 얻을 수 있음을 확인하고 있다.

제 6 도는 합금중의 Cu량이 상기것과 달라서 50체적 %이며, 나머지 Mo와 W의 중량비가 5 : 95인 본 발명의 다른 한 실시예인 접점합금의 반사전자상 사진이며, 휘도(輝度)가 높은 부분이 W이고 중간도가 Mo이며, 낮은 부분이 Cu이다.

또 제 7 도는 합금중의 Cu량이 같이 50체적 %이며, 나머지의 Mo와 W의 주량비가 58 : 42인 본 발명의 다른 실시예인 접점 합금의 반사전자상 사진이다.

이를 제 6 도 및 제 7 도의 사진으로부터는 W와 Mo가 각각의 휘도로 표현되어 있기 때문에 전율(全率)고용되어 있지는 않다고 생각되지만, 전혀 고용되어 있지 않다고도 말하수는 없다. 따라서 W와 Mo의 고용도와 내전압 성능의 관계는 분명하지 않지만 무언가 상관이 있는 것으로 생각된다.

제6도 및 제7도의 합금은 W와 Mo로 골격을 형성한뒤, Cu의 융점이상 비산화성 분위기중에서 Cu를 침투시킨 소위 용침법(溶浸法)으로 제조한 것이다.

또, 발명자등은 제조법과 내전압성능의 관계를 살피기 위하여 상기 용침법, 공상분말소결법(固相粉末燒結法), 액상(液相)분말 소결법을 써서 합금을 시작(始作)하였으나 성능에 변화는 거의 발견할 수 없었다.

이같이 본 발명에 따르면 내화성분으로서 Mo 및 W를 함유하고 전기양전도 성분으로서 Cu를 함유하고 전기 양전도체로서의 Cu가 5체적 %에서 80체적 %에서 범위에 있음을 특징으로 하고 있으며, 내전압 성능이 매우 뛰어난 진공차단기용 접점을 얻어낼 수가 있다.

Claims (4)

1. 내화성분으로서 몰리브텐 및 텅스텐을 함유하며, 전기 양전도성분으로서 동을 포함하고, 전기 양전도체로서의 동이 5체적 %에서 80체적 % 범위에 있음을 특징으로 하는 진공차단기용 접점.
2. 제 1 항에 있어서, 내화성분으로서의 몰리브텐 및 텅스텐은 이들 중량성분비가 1 : 99 에서 95 : 5의 범위에 있음을 특징으로 하는 진공차단기용 접점.
3. 제 2 항에 있어서, 내화성분으로서의 몰리브텐 및 텅스텐은 이들 중량성분비가 1 : 99 에서 10 : 90의 범위에 있음을 특징으로 하는 진공차단기용 접점.
4. 제 2 항에 있어서, 내화성분으로서의 몰리브텐 및 텅스텐은 이들 중량성분비가 25 : 75 에서 80 : 20의 범위에 있음을 특징으로 하는 진공차단기용 접점.

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