WO2018194392A1 - 차단기 - Google Patents

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WO2018194392A1
WO2018194392A1 PCT/KR2018/004555 KR2018004555W WO2018194392A1 WO 2018194392 A1 WO2018194392 A1 WO 2018194392A1 KR 2018004555 W KR2018004555 W KR 2018004555W WO 2018194392 A1 WO2018194392 A1 WO 2018194392A1
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김영일
고흥열
박준형
최명섭
박희태
이석우
김영배
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인텍전기전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker.
  • the switchgear is a facility that converts and distributes high-voltage power to low pressure in order to supply power required by a load facility installed in each power consumer, and is generally provided with a switch, an arrester, a transformer, a circuit breaker, and the like. Various measuring equipment is provided.
  • the breaker is mainly installed in the transmission line or the receiving end of the transmission line to open and close the normal current when there is no failure in the power system, and to protect the system and various power equipment by cutting off the fault current when a short circuit occurs. do.
  • Such breakers are classified into a vacuum circuit breaker (VCB), an oil circuit breaker (OCB), an air circuit breaker (ACB), and a gas circuit breaker (GCB) according to an insulating medium.
  • VB vacuum circuit breaker
  • OOB oil circuit breaker
  • ACB air circuit breaker
  • GCB gas circuit breaker
  • a conventional circuit breaker using a Thompson coil applies an instantaneous current to a coil wound around a coil, thereby generating an electromagnetic repulsion force between the coil and the repulsive plate located on the coil to maintain the moved rebound plate when the rebound plate is moved. It is difficult.
  • One embodiment of the present invention is to provide a circuit breaker that can act as a large force because the electromagnetic force is determined according to the input amount of the current to perform the opening and closing operation by applying a current to the coil.
  • One embodiment of the present invention can maintain the closing and closing operation by the electromagnetic force by the permanent magnet, and because it is a simple structure to provide a breaker that is easy to maintain and maintain.
  • a movable part installed inside the housing;
  • a circuit breaker including a thomson coil unit to move the movable portion and a permanent magnet to be maintained after the movable portion is moved.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention may generate a fast operation speed by using a thomson coil, and perform an opening and closing operation by applying a current to the thomson coil, so that the electromagnetic force may be determined according to the input amount of the current.
  • the circuit breaker according to the embodiment of the present invention can maintain the closing and closing operation by the electromagnetic force by the permanent magnet, and because it is a simple structure, the maintenance and maintenance can be easy and the noise can be low.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional view of a circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of the magnetic flux acting on the breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a magnetic flux line of a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a B vector of a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a graph showing the current, repulsive force, holding force and moving distance of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the repulsive force and the holding force when the breaker in the forward direction according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a graph showing the repulsive force and the holding force when the reverse direction of the breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of the magnetic flux acting on the breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit breaker 1 may include a housing 10, a movable part 30, a Thompson coil part 50, and a permanent magnet 70.
  • the housing 10 may have a hollow portion (not shown) such that the movable portion 30, the Thompson coil portion 50, and the permanent magnet 70 are installed therein.
  • the housing (yoke) may be formed of a ferromagnetic material capable of magnetization.
  • the housing 10 may be formed to surround the movable part 30, the Thompson coil part 50, and the permanent magnet 70 so that the magnetic flux may flow smoothly. have.
  • the movable part 30 may be installed inside the housing 10 to move upward and downward by an electromagnetic force, and the movable member 31, the repulsive member 33, and the coupling member. (35).
  • the movable member 31 may be formed of a ferromagnetic material capable of magnetization.
  • the movable member 31 may be formed in a cylindrical shape.
  • the coupling member 35 may be formed to surround the rebound member 33 is located in the center of the movable member 31. At this time, the coupling member 35 may be formed of a ferromagnetic material capable of magnetization.
  • the rebound member 33 may be spaced apart from the upper side and the lower side of the movable member 31.
  • the movable member 31 may be moved by the thomson coil unit 50, and may be formed of an aluminum material having a high conductivity.
  • the movable part 30 is the z-axis by the electron repulsion force caused by the current density generated by the current supplied to the Thompson coil unit 50, that is, the upper coil 51 and the lower coil 53 You can move up and down in the direction.
  • the Thompson coil unit 50 may be formed with a lower coil 53 for moving the movable part 30 in the upper direction and an upper coil 51 for moving the movable part in the lower direction.
  • the rebound member 33 may be positioned between the upper coil 51 and the lower coil 53 to move up and down between predetermined intervals.
  • the repulsive member 33 is disposed between the upper coil 51 and the lower coil 53 and uses the electromagnetic repulsive force generated by applying current to the upper coil and the lower coil. In other words, it uses a thomson coil and can generate a fast operation speed.
  • the current applied to the lower coil and the lower coil may be set in a direction to cancel the magnetic flux by the magnet.
  • the circuit breaker according to the embodiment of the present invention may generate a fast operation speed by using a thomson coil and perform an opening and closing operation by applying a current to the thomson coil so that a large force may be applied because the electromagnetic force is determined according to the input amount of the current. Can be.
  • the upper coil 51 and the lower coil 53 may be installed inside the support member 55 formed of an epoxy material, respectively. At this time, the support member 55 allows the upper coil 51 and the lower coil 53 to be fixed inside the housing 10.
  • the upper coil 51 and the lower coil 53 may be formed to raise and lower the movable part 30 in accordance with the flow of current.
  • the upper coil 51 and the lower coil 53 may be wound in a ring shape.
  • the permanent magnet 70 may be formed to face the side of the coupling member 35 is formed in the radially outer portion of the movable member (31). At this time, the permanent magnet 70 may generate a holding force (holding force) that the movable portion 30 can maintain the rising and falling state.
  • the circuit breaker 1 may generate a holding force capable of maintaining the state after the movable part 30 moves, including the permanent magnet 70. At this time, the holding force must be in close contact with a strong force in order to maintain the open state in which the current is blocked by the repelling member 33 or the rebounding member is attached.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a magnetic flux line of a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram illustrating a B vector of a circuit breaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Thompson coil unit 50 generates a magnetic field due to electric current in the upper coil 51 and the lower coil 53, and generates a repulsive member by the generated magnetic field.
  • An eddy current can be generated at 33. This produces an electron repulsion force, which is the Lorentz force.
  • FIG. 5 is a graph showing the current, repulsive force, holding force and moving distance of the breaker according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a graph showing the repulsive force and holding force when the breaker in the forward direction according to an embodiment of the present invention
  • 7 is a graph showing the repulsive force and the holding force when the reverse direction of the breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic force of the magnet is attenuated by the magnetic flux caused by the current, thereby reducing the holding force.
  • the holding force is slightly increased by the current.
  • the holding force is again reduced by the magnetic flux of the magnet facing upward as the movable part approaches the upper yoke.
  • the magnetic flux by the magnetic flux and the magnetic flux by the current are combined to increase the holding force so that the plate does not move.
  • the direction of the current can be set in a direction such that the magnetic flux by the magnet is canceled out.
  • the circuit breaker according to the embodiment of the present invention may generate a fast operation speed by using a thomson coil and perform an opening and closing operation by applying a current to the thomson coil so that a large force may be applied because the electromagnetic force is determined according to the input amount of the current. Can be.
  • Breaker according to an embodiment of the present invention can maintain the blocking and closing operation by the electromagnetic force by the permanent magnet, and because it is a simple structure can be easy to maintain and maintain and less noise.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

차단기가 제공된다. 차단기는 하우징; 하우징 내부에 설치된 가동부; 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함한다.

Description

차단기
본 발명은 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 수배전반은 전력을 공급받아 각각의 전력 수용가에 설치된 부하설비에서 요구하는 전력을 공급하기 위해서, 고압의 전력을 저압으로 변환하여 분배하는 설비이며, 통상적으로 내부에는 개폐기, 피뢰기, 변압기, 차단기 및 각종 계측장비 등이 구비되어 있다.
이때 차단기는 주로 송전선로의 송전단이나 수전단에 설치되어 전력 계통에 고장이 없을 때 정상 전류를 개폐하는 것은 물론, 단락 등의 고장이 발생하였을 때 고장 전류를 차단하여 계통 및 각종 전력기기를 보호한다.
이러한 차단기는 절연 매질에 따라 진공 차단기(vacuum circuit breaker, VCB), 오일 차단기(oil circuit breaker, OCB), 기중 차단기(air circuit breaker, ACB) 가스 차단기(gas circuit breaker, GCB) 등으로 분류된다.
한편, 수배전반 회로의 내부에서 아크가 발생하게 되면, 아크의 고온 고압으로 인하여 각종 계측장비 등 내부 기기가 파손될 수 있고 경우에 따라서는 절연이 파괴되어 이와 접촉한 사용자에게도 피해가 발생할 수 있는 위험성이 있다.
또한 종래의 톰슨 코일을 이용한 차단기는 권선을 감은 코일에 순간적인 전류를 인가하고, 이에 따라 코일과 코일 위에 위치한 반발판 사이에 전자반발력을 발생시켜 반발판을 이동시킬 때 이동된 반발판을 유지하기 어렵다.
본 발명의 일 실시예는 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘을 작용할 수 있는 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 영구자석에 의해 전자력에 의한 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이한 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 하우징; 상기 하우징 내부에 설치된 가동부; 상기 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 상기 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함하는 차단기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 영구자석에 의해 전자력에 의한 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 단면도를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기에 작용하는 자속의 흐름에 대한 것을 표시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 자속선을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 B vector를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 전류, 반발력, 유지력 및 이동거리를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 정방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 역방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기에 작용하는 자속의 흐름에 대한 것을 표시한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 하우징(10), 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)을 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 내부에 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)이 설치되도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때 하우징(요크)은 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다.
한편, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)을 둘러싸도록 형성되어 자속을 원활히 흐를 수 있게 할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 가동부(30)는 하우징(10) 내부에 설치되어 전자력에 의해 상하 방향으로 움직일 수 있고, 가동부재(31), 반발부재(33) 및 결합부재(35)를 포함할 수 있다. 이때 가동부재(31)는 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 가동부재(31)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 결합부재(35)는 가동부재(31)의 중심부에 위치하여 반발부재(33)를 감싸도록 형성될 수 있다. 이때 결합부재(35)는 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다.
도 1을 참고하면, 반발부재(33)는 가동부재(31)의 상부측 및 하부측에 이격 배치될 수 있다. 이때 가동부재(31)는 톰슨 코일부(50)에 의해 이동될 수 있고, 도전율이 높은 비자성체로 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 가동부(30)는 톰슨 코일부(50) 즉, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전류가 공급됨으로써 발생하는 전류 밀도에 의한 전자 반발력에 의해 z축 방향으로 상하 운동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 톰슨 코일부(50)는 가동부(30)를 상부 방향으로 움직이게 하는 하부 코일(53) 및 가동부를 하부 방향으로 움직이게 하는 상부 코일(51)이 형성될 수 있다.
이때, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 소정의 간격으로 이격 배치되고 전류가 흐르게 되면 도 2에 도시된 바와 같이 전류 밀도에 의한 전자 반발력이 생성될 수 있다. 이때 반발부재(33)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53) 사이에 위치되어 소정의 간격 사이를 상하 운동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53) 사이에 반발부재(33)가 배치되고 상부 코일 및 하부 코일에 전류를 인가함으로써 발생하는 전자 반발력을 이용하여 이동하는 것으로 즉, 이는 톰슨 코일을 이용한 것으로서 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있다.
이때, 하부 코일 및 하부 코일에 인가되는 전류는 자석에 의한 자속이 상쇄되도록 하는 방향으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘을 작용할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 각각 에폭시 소재로 형성된 지지부재(55) 내부에 설치될 수 있다. 이때 지지부재(55)는 하우징(10) 내부에 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)이 고정될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 전류의 흐름에 따라 가동부(30)를 승 하강 시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 링 형상으로 감기어 이루어질 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전원이 인가되면 링 형상으로 감긴 코일에 전류가 흐르게 되어 전자기력이 발생되고 이렇게 발생된 전자기력에 의해서 반발부재(33)가 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 영구자석(70)은 가동부재(31)의 반경 방향 외측부에 형성되어 결합부재(35)의 측면과 마주보도록 배치될 수 있다. 이때 영구자석(70)은 가동부(30)가 상승 및 하강 상태를 유지할 수 있는 유지력(홀딩력)을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 영구자석(70)을 포함하여 가동부(30)가 이동한 후 그 상태를 유지할 수 있는 홀딩력을 발생시킬 수 있다. 이때 홀딩력은 반발부재(33)가 떨어져 전류가 차단된 개극 상태를 유지하거나 반발부재가 붙어서 전류를 잘 도통시키기 위해서는 강한 힘으로 밀착시켜야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 자속선을 도시한 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 B vector를 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 톰슨 코일부(50)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전류를 인하여 자계를 생성하고, 생성된 자계에 의해 반발부재(33)에 와전류가 생성될 수 있다. 이에 의해 전자 반발력이 생성되는데 이것에 의한 힘이 로렌츠 힘이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 전류, 반발력, 유지력 및 이동거리를 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 정방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 역방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전류에 의한 자속에 의해 자석의 자속이 감쇄되면서 유지력이 감소함을 할 수 있다. 또한 전류에 의해서 유지력이 미세하게 증가함을 알 수 있다. 아울러, 가동부가 위쪽 요크와 가까워지면서 위쪽으로 향하는 자석의 자속에 의해 유지력이 재감소함을 알 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 자속에 의한 자속과 전류에 의한 자속이 합쳐져 유지력이 증가하여 플레이트가 이동하지 않는다. 이에 의해 전류의 방향은 자석에 의한 자속이 상쇄되도록 하는 방향으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘을 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 영구자석에 의한 전자력에 의해 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (1)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치된 가동부;
    상기 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 상기 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함하는 차단기.
PCT/KR2018/004555 2017-04-21 2018-04-19 차단기 WO2018194392A1 (ko)

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