WO2022240272A1 - 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기 - Google Patents

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arc extinguishing
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엘에스일렉트릭 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an arc extinguishing unit and an air breaker including the same, and more particularly, to an arc extinguishing unit capable of effectively extinguishing an arc generated by interrupting a current and an air breaker including the same.
  • a circuit breaker refers to a device capable of allowing or blocking current to the outside by contacting and separating fixed contacts and movable contacts.
  • a fixed contact and a movable contact provided in the circuit breaker are respectively energized and connected to an external power source or load.
  • the movable contact is movably provided in the circuit breaker.
  • the movable contact can be moved towards or away from the stationary contact.
  • the circuit breaker can be energized with an external power source or load.
  • the movable contact and the fixed contact in contact are spaced apart from each other. At this time, the current energized between the movable contact and the fixed contact does not immediately disappear, but changes into an arc form and extends along the movable contact.
  • An arc can be defined as a flow of electrons at high temperature and high pressure. Therefore, when the generated arc stays in the internal space of the circuit breaker for a long time, there is a concern that each component of the circuit breaker may be damaged. In addition, when the arc is discharged to the outside of the circuit breaker without a separate treatment process, there is a risk of injury to the user.
  • circuit breakers are generally provided with an extinguishing device for extinguishing and discharging an arc.
  • the generated arc passes through the extinguishing device, the arc pressure is increased, the moving speed is increased, and it is cooled at the same time and can be discharged to the outside.
  • the generated arc must be quickly guided to an arc extinguishing device.
  • An object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure capable of solving the above problems and an air circuit breaker including the same.
  • an object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure capable of quickly extinguishing and moving a generated arc and an air circuit breaker including the same.
  • one object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure in which an arc generated when a small current is cut off in a direct current air circuit breaker can quickly move to a grid and be extinguished, and an air circuit breaker including the same.
  • Another object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure that does not require excessive design changes and an air circuit breaker including the same in order to include a magnetic material that forms a magnetic field related to an arc movement path.
  • Another object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure in which a space occupied by the arc is not excessively increased even when a magnetic material forming a magnetic field related to an arc movement path is provided, and an air circuit breaker including the same.
  • Another object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure in which a magnetic field formed by each magnet can be strengthened when a plurality of magnetic bodies forming a magnetic field related to an arc movement path and an air circuit breaker including the same are provided.
  • one object of the present invention is to provide an arc extinguishing unit having a structure in which an arc extinguishing path of a generated arc can be secured even if a magnetic material is provided, and an air circuit breaker including the same.
  • the present invention provides side plates spaced apart from each other and arranged to face each other, a grid disposed between the side plates, provided in plurality, spaced apart from each other and coupled to the side plates, and an upper side of the grid. and a grid cover positioned to cover the grid, wherein the grid includes grid legs extending downward from both ends in the width direction so that an induced magnetic field can be formed by an arc generated when the fixed contact and the movable contact are spaced apart. It provides an arc extinguishing unit that includes.
  • the grid leg may extend adjacent to an end of the side plate.
  • the grid leg may include a first grid leg extending from one end of the grid in a width direction and a second grid leg extending from an opposite side of the first grid leg, the first grid leg and the second grid leg.
  • the width of the legs may be made the same.
  • the sum of lengths of the first grid leg and the second grid leg in the width direction may be half or more of the width of the grid.
  • first grid leg and the second grid leg may have the same length in the width direction of the upper part and the length in the width direction of the lower part.
  • the grid leg may be formed to surround a protruding contact point extending upward of the movable contact point.
  • first grid leg and the second grid leg may have a width wider than a length of an air gap, which is a distance between the first grid leg or the second grid leg and the protruding contact point.
  • a ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg or the second grid leg to the length d2 of the air gap may be greater than or equal to 1.
  • a ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg or the second grid leg to the length d2 of the air gap may be 2.5 or less.
  • the present invention provides a fixed contact, a movable contact that moves in a direction toward or away from the fixed contact, and positioned adjacent to the fixed contact and the movable contact,
  • An arc extinguishing unit configured to extinguish an arc generated when the fixed contact and the movable contact are spaced apart, wherein the arc extinguishing unit is spaced apart from each other and disposed between side plates disposed to face each other, and is provided in plurality A grid spaced apart from each other and coupled to the side plates, and a grid cover located above the grid and covering the grid, wherein the grid includes an induced magnetic field generated by an arc generated when a fixed contact and a movable contact are spaced apart.
  • an air circuit breaker including grid legs extending downward from both ends in the width direction so as to be formed.
  • the fixed contact point is disposed at the lower end, the fixed contact point extending toward the top, and disposed extending upward of the fixed contact point, one end is coupled to the fixed contact point, and the other end is spaced apart from the fixed contact point. It may include a formed low runner, and a protruding contact disposed extending upward of the movable contact, energized when in contact with the low runner, and formed to be spaced apart from the low runner when the movable contact is tripped. have.
  • the grid leg may extend to surround the protruding contact at both sides.
  • an arc induction path (A.P) to move the arc in an upward direction is formed by the magnetic field formed by the grid, regardless of the flow of current in the arc, so that the arc extinguishing unit grid has an arc. can be applied more quickly.
  • the present invention provides a protruding contact and a low runner in contact with a fixed contact and a movable contact in a spaced state in a trip state in a first state, and a protruding contact and a low runner in a spaced apart state in a second state, so that small current interruption in a DC air circuit breaker is possible. For arcs that occur when they occur, they occur closer to the grid. Accordingly, there is an advantage in that the generated arc is more easily applied and extinguished through the grid.
  • an air gap may be formed between the protruding contact and the grid leg. Since the air gap increases the pressure in the arc generating region, the generated arc may receive an increasing force. Accordingly, the arc can be more easily applied to the grid or the grid legs and extinguished quickly.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an air circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which a rear cover is removed from the air circuit breaker of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a front view illustrating a state in which a rear cover is removed from the air circuit breaker of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a state in which a rear cover is removed from the air circuit breaker of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which a rear cover is removed from the air circuit breaker of FIG. 1 .
  • FIG. 6 and 7 are perspective views illustrating one embodiment of an arc extinguishing unit provided in the air circuit breaker of FIG. 1 from different directions.
  • FIG. 8 is a front view illustrating an embodiment of the arc extinguishing unit shown in FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a plan view illustrating an embodiment of an arc extinguishing unit shown in FIG. 6 .
  • FIG. 10 is a side view illustrating an embodiment of an arc extinguishing unit shown in FIG. 6 .
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the protruding contact shown in FIG. 5;
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a blocking unit and an arc extinguishing unit shown in FIG. 5 .
  • FIG. 13 is a partially enlarged view illustrating a state in which protruding contacts, low runners, fixed contacts, and movable contacts of the blocking unit and arc extinguishing unit shown in FIG. 12 are contacted or separated from each other in a first trip state.
  • FIG. 14 is a perspective view illustrating a state in which the blocking unit and the arc extinguishing unit shown in FIG. 12 are disposed in a tripped state.
  • FIG. 15 is a perspective view of the blocking portion and the arc extinguishing portion shown in FIG. 14 viewed from another direction.
  • FIG. 16 is a front view illustrating a blocking portion and an arc extinguishing portion shown in FIG. 15;
  • 17 and 18 are conceptual views of a magnetic field induced in a grid leg and an arc induction path A.P of an arc according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a schematic graph of arc extinguishing time according to an embodiment of the present invention.
  • conductivity means that a current or an electrical signal is transmitted between one or more members.
  • magnet used in the following description refers to any object capable of magnetizing a magnetic body or generating a magnetic field.
  • the magnet may be provided as a permanent magnet or an electromagnet.
  • air circuit breaker used in the following description means a circuit breaker configured to extinguish an arc using air or compressed air. It is assumed that each configuration described below is applied to an air circuit breaker.
  • each configuration described below may be applied to an air circuit breaker, a compressed air circuit breaker, a gas circuit breaker, an oil circuit breaker, and a vacuum circuit breaker.
  • magnetic field (MF) used in the following description means a magnetic field formed by a magnet. Or, it means a magnetic field formed by a plurality of magnets disposed adjacent to each other. That is, the magnetic field M.F. means a magnetic field formed by one or a plurality of magnets.
  • Magnetic Field Area means an area of a magnetic field formed by a magnet or the like. In particular, it means a place where a magnetic field formed by a magnet or a magnetized magnetic body affects a section where an arc is generated.
  • A.A Arc-generation Area
  • A.A means an area where an arc is generated. It refers to an area where the movable contact and the fixed contact are spaced apart and an arc is likely to occur. In particular, when there is a protruding contact, it means an area where the protruding contact and the low runner are spaced apart and an arc is likely to occur.
  • A.P means a direction of an electromagnetic force received by an arc generated by a magnet part according to an embodiment of the present invention by a Lorentz force.
  • the path of the arc may be induced by the electromagnetic force generated by the Lorentz force.
  • an air circuit breaker 10 includes a cover part 100, a driving part 200, a blocking part 300, and an arc extinguishing part 600.
  • an air circuit breaker 10 according to an embodiment of the present invention includes a cover part 100.
  • the cover part 100 forms the outer shape of the air circuit breaker 10 .
  • a space is formed inside the cover part 100, and each component for operating the air circuit breaker 10 can be mounted. That is, the cover part 100 functions as a kind of housing.
  • the cover part 100 may be formed of a material with high heat resistance and high rigidity. This is to prevent damage to each component mounted inside and to prevent damage caused by an arc generated inside.
  • the cover part 100 may be formed of synthetic resin or reinforced plastic.
  • the cover portion 100 has a rectangular pillar shape having a height in the vertical direction.
  • the shape of the cover unit 100 may be provided in any shape capable of mounting components for operating the air circuit breaker 10 therein.
  • the inner space of the cover part 100 is electrically connected to the outside.
  • Each component mounted inside the cover unit 100 may be electrically connected to an external power source or load.
  • the cover part 100 includes an upper cover 110 and a lower cover 120 .
  • the upper cover 110 forms the upper side of the cover part 100 .
  • the upper cover 110 is positioned above the lower cover 120 .
  • the upper cover 110 and the lower cover 120 may be integrally formed.
  • a space is formed inside the upper cover 110 .
  • Various components provided in the air circuit breaker 10 are mounted in the space.
  • the blocking unit 300 and the arc extinguishing unit 600 may be mounted in the inner space of the upper cover 110 .
  • the inner space of the upper cover 110 communicates with the inner space of the lower cover 120 .
  • Components such as the blocking portion 300 may be accommodated throughout the inner space of the upper cover 110 and the inner space of the lower cover 120 .
  • An arc extinguishing unit 600 is located on one side of the upper cover 110, on the upper side in the illustrated embodiment.
  • the arc extinguishing unit 600 may be partially exposed on the upper surface of the upper cover 110 .
  • the arc generated in the inner space of the upper cover 110 passes through the arc extinguishing unit 600 and is extinguished to be discharged to the outside of the air circuit breaker 10 .
  • the fixed contact point 310 of the blocking unit 300 is exposed.
  • the fixed contact point 310 may be electrically connected to an external power source or load through the exposed portion.
  • the top cover 110 includes a first top cover 111 and a second top cover 112 .
  • the first upper cover 111 is configured to cover one side of the upper side of the air circuit breaker 10, the front side in the illustrated embodiment.
  • the first upper cover 111 is coupled to the second upper cover 112 by any fastening means.
  • An opening is formed in the first upper cover 111 .
  • the fixed contact point 310 may be exposed to the outside through the opening.
  • three openings are formed in the left and right directions.
  • the second upper cover 112 is configured to cover the other side of the upper side of the air circuit breaker 10, the rear side in the illustrated embodiment.
  • the second upper cover 112 is coupled to the first upper cover 111 by any fastening means.
  • the lower cover 120 forms the lower side of the cover part 100 .
  • the lower cover 120 is located below the upper cover 110 .
  • a space is formed inside the lower cover 120 .
  • Various components provided in the air circuit breaker 10 are mounted in the space.
  • the driving unit 200 and the blocking unit 300 may be mounted in the inner space of the lower cover 120 .
  • the inner space of the lower cover 120 communicates with the inner space of the upper cover 110 .
  • Components such as the blocking unit 300 may be accommodated throughout the inner space of the lower cover 120 and the inner space of the upper cover 110 .
  • the movable contact band 320 of the blocking unit 300 is located on the front side.
  • the movable contact stand 320 may be exposed to the outside through an opening formed in the lower cover 120 .
  • the movable contact bar 320 may be electrically connected to an external power source or load through the exposed portion.
  • an air circuit breaker 10 according to an embodiment of the present invention includes a driving unit 200.
  • the driving unit 200 is rotated as the fixed contact 311 and the movable contact 321 of the blocking unit 300 are spaced apart, thereby performing a trip mechanism. Accordingly, the air circuit breaker 10 can be cut off from energization to the outside, and the user can recognize that an operation to cut off the energization has been performed.
  • the driving unit 200 is accommodated inside the air circuit breaker 10 . Specifically, the driving unit 200 is partially accommodated in a space inside the cover unit 100 . In addition, the remaining parts of the driving unit 200 are accommodated inside a case provided on one side (rear side in the illustrated embodiment) of the cover unit 100, which is not given reference numerals.
  • the driving unit 200 is connected to the blocking unit 300 .
  • the crossbar 220 of the driving unit 200 is configured to rotate together with the rotation of the movable contact bar 320 of the blocking unit 300 .
  • the driving unit 200 can be rotated together.
  • the driving unit 200 is rotatably accommodated inside the air circuit breaker 10 .
  • the driving unit 200 includes a shooter 210, a crossbar 220 and a lever 230.
  • the shooter 210 rotates as the movable contact point 320 of the blocking unit 300 rotates in a direction away from the fixed contact point 310.
  • the shooter 210 is connected to the crossbar 220 and the lever 230.
  • one end of the shooter 210 is constrained by the crossbar 220 .
  • An elastic member is provided at the other end of the shooter 210 . Accordingly, in a state in which the fixed contact 311 and the movable contact 321 are in contact, the shooter 210 presses the elastic member and stores restoring force.
  • the external force for the pressing may be provided by a state in which the crossbar 220 is rotated toward the fixed contact point 310 .
  • the movable contact 321 When the movable contact 321 is separated from the fixed contact 311, the movable contact 320 is rotated in a direction away from the fixed contact 310. Accordingly, the crossbar 220 is also rotated, and one end of the shooter 210 is released and rotated by the restoring force provided by the elastic member.
  • the shooter 210 is connected to the lever 230. As the shooter 210 rotates and strikes the lever 230, the lever 230 also rotates and a trip operation may be performed.
  • the crossbar 220 is connected to the movable contact bar 320 and rotates as the movable contact bar 320 rotates. Accordingly, the shooter 210 restrained by the crossbar 220 may be released and a trip operation may be performed.
  • the crossbar 220 may extend between the plurality of blocking parts 300 .
  • a total of three movable contact points 320 of the blocking unit 300 are provided and disposed in the left and right directions.
  • the crossbar 220 may be connected by penetrating the plurality of movable contact points 320 disposed in the left and right directions.
  • the crossbar 220 contacts the one end of the shooter 210 and restrains the shooter 210 .
  • the crossbar 220 is rotated together with the movable contact bar 320, the crossbar 220 releases the one end of the shooter 210.
  • the lever 230 may be rotated by hitting the rotating shooter 210 .
  • the lever 230 may be partially exposed to the outside of the air circuit breaker 10 .
  • the lever 230 is rotated in a preset direction.
  • the user can easily recognize that the trip operation has been performed.
  • the user can rotate the lever 230 to adjust the air circuit breaker 10 to a state in which electricity can be re-energized.
  • the air circuit breaker 10 includes a blocking unit 300 .
  • the blocking unit 300 includes a fixed contact point 310 and a movable contact point 320 that are spaced apart from or in contact with each other.
  • the air circuit breaker 10 can be energized with an external power source or load.
  • the air circuit breaker 10 is disconnected from an external power supply or load.
  • the external power applied to the air circuit breaker 10 may be DC power.
  • the external power applied to the air circuit breaker 10 may be a small current.
  • the blocking unit 300 is accommodated inside the air circuit breaker 10 . Specifically, the blocking part 300 is rotatably accommodated in the inner space of the cover part 100 .
  • the blocking unit 300 may be electrically connected to the outside.
  • current from an external power source or load may flow into any one of the fixed contact point 310 and the movable contact point 320.
  • current may flow from the other one of the fixed contact point 310 and the movable contact point 320 to an external power source or load.
  • the blocking part 300 may be partially exposed to the outside of the air circuit breaker 10 . Accordingly, the blocking unit 300 may be electrically connected to an external power source or load through a member such as a conducting wire (not shown).
  • a plurality of blocking units 300 may be provided.
  • a plurality of blocking parts 300 may be disposed spaced apart from each other in one direction. Between each blocking unit 300 , a barrier rib for preventing interference between currents flowing through each blocking unit 300 may be provided.
  • the blocking unit 300 is provided with three.
  • the three blocking parts 300 are spaced apart from each other in the left and right directions of the air circuit breaker 10 .
  • the number of blocking units 300 may be changed according to the amount of current flowing through the air circuit breaker 10 .
  • the blocking unit 300 includes a fixed contact unit 310 and a movable contact unit 320.
  • the fixed contact point 310 may be in contact with or spaced apart from the movable contact point 320 .
  • the air circuit breaker 10 can be energized with an external power source or load.
  • the fixed contact point 310 and the movable contact point 320 are spaced apart, the air circuit breaker 10 is disconnected from an external power supply or load.
  • the fixed contact point 310 is fixedly installed on the cover part 100 . Therefore, contact and separation between the fixed contact band 310 and the movable contact band 320 are achieved by the rotation of the movable contact band 320 .
  • the fixed contact strip 310 is accommodated in the inner space of the upper cover 110 .
  • the fixed contact point 310 may be partially exposed to the outside of the air circuit breaker 10 . Through the exposed portion, the fixed contact point 310 can be electrically connected to an external power source or load.
  • the fixed contact point 310 is exposed to the outside through an opening formed on the front side of the upper cover 110 .
  • the fixed contact point 310 may be formed of a material having electrical conductivity.
  • the fixed contact band 310 may be formed of copper (Cu) or iron (Fe) and an alloy material including these.
  • a fixed contact 311 is disposed at the lower end of the fixed contact stand 310 . Also, the stationary contact stand 310 extends upward.
  • the fixed contact 311 may be in contact with or separated from the movable contact 321 .
  • the fixed contact 311 is located on one side of the fixed contact strip 310 facing the movable contact strip 320, the rear side in the illustrated embodiment.
  • the stationary contact 311 is electrically connected to the stationary contact band 310 .
  • the fixed contact 311 is located on the rear side of the fixed contact strip 310 .
  • the fixed contact point 311 may be integrally formed with the fixed contact point 310 .
  • the air circuit breaker 10 When the fixed contact 311 and the movable contact 321 come into contact, the air circuit breaker 10 is energized with an external power source or load. In addition, when the fixed contact point 311 is spaced apart from the movable contact point 321, the air circuit breaker 10 is disconnected from an external power source or load.
  • the low runner 330 may extend and protrude upward from the fixed contact stand 310 .
  • the row runner 330 may extend upward toward the arc extinguishing unit 600 .
  • One end of the row runner 330 is coupled to the fixed contact point 310 and the other end is formed to be spaced apart from the fixed contact point 310 .
  • the row runner 330 is electrically connected to the fixed contact point 310 .
  • the row runner 330 is located on the rear side of the stationary contact strip 310 .
  • the row runner 330 may be integrally formed with the fixed contact point 310 .
  • the row runner 330 may contact and be energized with a protruding contact point 322 to be described later.
  • the low runner 330 may serve to induce an arc generated when the fixed contact point 310 and the movable contact point 320 are separated from each other and transfer it to the grid 620 .
  • the row runner 330 may be formed of a magnetic material having magnetism. This is to apply an attractive force to the arc, which is the flow of electrons.
  • the movable contact point 320 may be in contact with or separated from the fixed contact point 310 .
  • the air circuit breaker 10 can be energized or cut off from an external power source or load by contact and separation between the movable contact point 320 and the fixed contact point 310.
  • the movable contact stand 320 may include an extension 320a in which the movable contact 321 is disposed and at least a portion of the area extends upward. Specifically, referring to the drawings, at least a portion of the movable contact bar 320 may extend upward. A protruding contact point 322 may be disposed on the extension portion 320a.
  • the movable contact stand 320 is rotatably installed in the inner space of the cover unit 100 .
  • the movable contact band 320 may be rotated in a direction toward the fixed contact band 310 and in a direction away from the fixed contact band 310 .
  • the movable contact bar 320 is accommodated in the inner space of the upper cover 110 and the lower cover 120 . It is as described above that each inner space of the upper cover 110 and the lower cover 120 may communicate with each other.
  • the movable contact point 320 may be partially exposed to the outside of the air circuit breaker 10 . Through the exposed portion, the movable contact point 320 can be electrically connected to an external power source or load.
  • the movable contact bar 320 is exposed to the outside through an opening formed on the front side of the lower cover 120 .
  • the movable contact point 320 may be formed of a material having electrical conductivity.
  • the movable contact bar 320 may be formed of copper or iron and an alloy material including these.
  • the movable contact point 320 is connected to the driving unit 200 .
  • the movable contact bar 320 is connected to the crossbar 220 of the drive unit 200 .
  • the crossbar 220 may be coupled through the movable contact bar 320 .
  • the crossbar 220 may also be rotated. Accordingly, it is as described above that the driving unit 200 is operated and the trip operation can be performed.
  • the movable contact base 320 includes a movable contact 321 and a rotation shaft 328 .
  • the movable contact 321 may contact or be separated from the fixed contact 311 .
  • the movable contact 321 is located on one side of the movable contact 320 facing the fixed contact 310, the front side in the illustrated embodiment.
  • the movable contact 321 may rotate together with the movable contact stand 320 .
  • the movable contact bar 320 rotates toward the stationary contact bar 310
  • the movable contact 321 also rotates toward the stationary contact 311 and can come into contact with the stationary contact 311.
  • the movable contact 321 may also be spaced apart from the fixed contact 311.
  • the movable contact 321 is energized with the movable contact band 320 .
  • the movable contact 321 is located on the front side of the movable contact bar 320.
  • the movable contact 321 may be integrally formed with the movable contact stand 320 .
  • the air circuit breaker 10 is energized or cut off from an external power source or load by contact and separation between the movable contact 321 and the fixed contact 311 .
  • the air circuit breaker 10 includes various components for effectively forming the path of the generated arc. A detailed description thereof will be described later.
  • the rotating shaft 328 is a part where the movable contact bar 320 is rotatably coupled to the cover part 100 .
  • the movable contact band 320 may be rotated in a direction toward the fixed contact band 310 or away from the fixed contact band 310 about the rotation shaft 328 .
  • the rotating shaft 328 is located on the other side of the movable contact bar 320 opposite to the fixed contact bar 310, the rear side in the illustrated embodiment.
  • the air circuit breaker 10 includes an arc extinguishing unit 600.
  • the arc extinguishing unit 600 is configured to extinguish an arc generated when the fixed contact 311 and the movable contact 321 are spaced apart.
  • the generated arc passes through the arc extinguishing unit 600 and may be discharged to the outside of the air circuit breaker 10 after being extinguished and cooled.
  • the arc extinguishing unit 600 is coupled to the cover unit 100 .
  • One side of the arc extinguishing unit 600 for arc discharge may be exposed to the outside of the cover unit 100 .
  • the upper side of the arc extinguishing unit 600 is exposed to the outside of the cover unit 100 .
  • the arc extinguishing unit 600 is partially accommodated in the cover unit 100 .
  • a portion of the arc extinguishing unit 600 except for a portion exposed to the outside may be accommodated in the inner space of the cover unit 100 .
  • the arc extinguishing unit 600 is partially accommodated on the upper side of the upper cover 110 .
  • the arrangement may be changed according to the positions of the fixed contact 311 and the movable contact 312 . That is, the arc extinguishing unit 600 may be located adjacent to the fixed contact 311 and the movable contact 312 . Accordingly, an arc extending along the movable contact 312 rotated away from the fixed contact 311 can easily enter the arc extinguishing unit 600 .
  • a plurality of arc extinguishing units 600 may be provided.
  • the plurality of arc extinguishing units 600 may be physically and electrically spaced apart from each other.
  • the arc extinguishing unit 600 is provided with three.
  • each arc extinguishing unit 600 is located adjacent to each fixed contact 311 and each movable contact 321 .
  • each arc extinguishing unit 600 is located adjacent to the upper side of each of the fixed contact 311 and the movable contact 321 .
  • the arc extinguishing units 600 may be disposed adjacent to each other. In the illustrated embodiment, three arc extinguishing units 600 are arranged side by side in the left and right directions of the air circuit breaker 10 .
  • the arc extinguishing unit 600 includes a side plate 610 , a grid 620 , a grid cover 630 and an arc runner 650 .
  • Side plates 610 form both sides of arc extinguishing section 600, right and left in the illustrated embodiment.
  • the side plate 610 is coupled to each component of the arc extinguishing unit 600 and supports the components.
  • the side plate 610 is combined with the grid 620 , the grid cover 630 and the arc runner 650 .
  • a plurality of side plates 610 are provided.
  • the plurality of side plates 610 may be spaced apart from each other and disposed to face each other.
  • two side plates 610 are provided, forming the right and left sides of the arc extinguishing unit 600, respectively.
  • the side plate 610 may be formed of an insulating material. This is to prevent the generated arc from flowing toward the side plate 610 .
  • the side plate 610 may be formed of a heat-resistant material. This is to prevent damage or shape deformation by the generated arc.
  • a plurality of through holes are formed in the side plate 610 .
  • a grid 620 and an arc runner 650 may be inserted and coupled to some of the through holes.
  • a fastening member for fastening the grid cover 630 to the side plate 610 may be penetrated into another part of the through hole.
  • the side plate 610 is provided in the form of a plate having a plurality of corners formed at vertices.
  • the side plates 610 form both sides of the arc extinguishing unit 600 and may be provided in any shape capable of supporting each component of the arc extinguishing unit 600 .
  • the side plate 610 is coupled with the grid 620 . Specifically, insertion protrusions provided on both sides of the grid 620, in the illustrated embodiment, the right end and the left end are inserted and coupled to some of the through holes of the side plate 610.
  • Side plate 610 is coupled to the grid cover (630). Specifically, the grid cover 630 is coupled to the upper side of the side plate 610 .
  • the coupling may be achieved by a fitting coupling between the side plate 610 and the grid cover 630 or by a separate fastening member.
  • the side plate 610 is coupled to the arc runner 650.
  • the arc runner 650 is coupled to the rear side of the side plate 610, that is, to one side opposite to the fixed contact point 311.
  • the coupling may be achieved by a separate fastening member.
  • the grid 620 guides an arc generated when the fixed contact 311 and the movable contact 321 are spaced apart to the arc extinguishing unit 600 .
  • the grid 620 may be formed of a material having magnetism. This is to apply an attractive force to the arc, which is the flow of electrons.
  • a plurality of grids 620 may be provided.
  • a plurality of grids 620 may be spaced apart from each other and stacked.
  • a plurality of grids 620 are provided and stacked in the front-back direction.
  • the number of grids 620 may vary. Specifically, the number of grids 620 may be changed according to the size and performance of the arc extinguishing unit 600 or the rated capacity of the air circuit breaker 10 in which the arc extinguishing unit 600 is provided.
  • An introduced arc may be subdivided and flowed through a space in which the plurality of grids 620 are spaced apart from each other. Accordingly, the pressure of the arc may be increased, and the moving speed and arc extinguishing speed of the arc may be increased.
  • the arc runner 650 is positioned adjacent to the grid 620 furthest from the fixed contact point 311 among the plurality of grids 620, the grid 620 on the rear side in the illustrated embodiment.
  • the grid 620 may protrude downward in a direction toward the fixed contact point 311 , that is, at an end of the grid 620 in the width direction, in the illustrated embodiment, in the left and right direction. That is, the grid 620 is formed in a peak shape with left and right ends pointing downward.
  • the generated arc effectively proceeds toward the end of the grid 620 in the left-right direction, and can easily flow to the arc extinguishing unit 600 .
  • Grid 620 is coupled to side plate 610 .
  • a plurality of coupling protrusions are formed at the corners of the grid 620 in the width direction, left and right direction in the illustrated embodiment, in the extension direction, in the vertical direction in the illustrated embodiment.
  • the coupling protrusions of the grid 620 are inserted into and coupled to through holes formed in the side plate 610 .
  • One side of the grid 620 facing the grid cover 630, the upper end in the illustrated embodiment, may be positioned adjacent to the grid cover 630.
  • the arc flowing along the grid 620 may pass through the grid cover 630 and be discharged to the outside.
  • the grid cover 630 forms an upper side of the arc extinguishing unit 600 .
  • the grid cover 630 is configured to cover an upper end of the grid 620 .
  • An arc passing through a space in which the plurality of grids 620 are spaced apart from each other may be discharged to the outside of the air circuit breaker 10 through the grid cover 630 .
  • the grid cover 630 is coupled to the side plate 610 .
  • Protrusions inserted into the through-holes of the side plate 610 may be formed at the corners of the grid cover 630 in the width direction and in the left-right direction in the illustrated embodiment.
  • the grid cover 630 and the side plate 610 may be coupled by a separate fastening member.
  • the grid cover 630 extends in one direction, in the front-rear direction in the illustrated embodiment. It will be understood that the direction is the same as the direction in which the plurality of grids 620 are stacked.
  • the length of the grid cover 630 in the other direction, the width direction in the illustrated embodiment, may be determined according to the length of the plurality of grids 620 in the width direction.
  • the grid cover 630 includes a cover body 631, an upper frame 632, a mesh portion 633, and a blocking plate (not shown).
  • the cover body 631 forms the outer shape of the grid cover 630 .
  • the cover body 631 is coupled to the side plate 610 .
  • the upper frame 632 is coupled to the cover body 631 .
  • a predetermined space is formed inside the cover body 631 .
  • the space may be covered by an upper frame 632 .
  • the mesh portion 633 and the blocking plate are accommodated in the space. Accordingly, the space may be referred to as an “accommodating space”.
  • the receiving space communicates with a space formed by spacing the grids 620 apart.
  • the receiving space communicates with the inner space of the cover part 100 .
  • the generated arc may flow into the accommodation space of the cover body 631 by passing through the space formed by the separation of the grids 620 .
  • An upper end of the grid 620 may be in contact with one side of the cover body 631 facing the grid 620, the lower side in the illustrated embodiment.
  • cover body 631 may support the top end of grid 620 .
  • the cover body 631 may be formed of an insulating material. This is to prevent distortion of the magnetic field for forming the arc induction path A.P.
  • the cover body 631 may be formed of a heat-resistant material. This is to prevent damage or shape deformation by the generated arc.
  • the length of the cover body 631 in the front-back direction is longer than the length in the left-right direction.
  • the shape of the cover body 631 may be changed according to the shape of the side plate 610 and the shape and number of the grid 620 .
  • One side of the cover body 631 opposite to the grid 620, the upper frame 632 is coupled to the upper side in the illustrated embodiment.
  • the upper frame 632 is coupled to the upper side of the cover body 631 .
  • the upper frame 632 is configured to cover the accommodating space formed in the cover body 631, the mesh portion 633 accommodated in the accommodating space, and the blocking plate.
  • the length of the upper frame 632 in the front-back direction is longer than the length in the left-right direction.
  • the upper frame 632 is stably coupled to the upper side of the cover body 631 and may be provided in an arbitrary shape capable of covering the accommodation space and components accommodated in the accommodation space.
  • a plurality of through holes are formed in the upper frame 632 . Through the through hole, an arc passing between the grids 620 and extinguished may be discharged.
  • the through-holes are provided in three lines in the front and rear directions, three in the left and right directions, so that a total of nine is formed. The number of through holes may vary.
  • the through holes are spaced apart from each other.
  • a kind of rib is formed between the through holes.
  • the rib may press the mesh portion 633 accommodated in the space of the cover body 631 and the blocking plate from the upper side.
  • the mesh portion 633 and the blocking plate are not arbitrarily separated from the accommodation space of the cover body 631 .
  • the upper frame 632 may be fixedly coupled to the upper side of the cover body 631 .
  • the upper frame 632 is fixedly coupled to the upper side of the cover body 631 by a fastening member.
  • the mesh portion 633 and the blocking plate are positioned in the receiving space of the cover body 631 between the upper frame 632 and the cover body 631, that is, on the lower side of the upper frame 632.
  • the mesh portion 633 and the blocking plate are stacked from top to bottom in the accommodation space of the cover body 631 .
  • the mesh portion 633 passes through the space formed between the grids 620 and serves to filter out impurities remaining in the extinguished arc.
  • the extinguished arc passes through the mesh portion 633 and may be discharged to the outside after remaining impurities are removed. That is, the mesh unit 633 functions as a kind of filter.
  • the mesh portion 633 includes a plurality of through holes. It is preferable that the size, that is, the diameter of the through hole is smaller than the diameter of the impurity particles remaining in the arc. In addition, it is preferable that the diameter of the through hole is sufficiently large so that the gas included in the arc can pass through.
  • a plurality of mesh units 633 may be provided.
  • the plurality of mesh parts 633 may be stacked in a vertical direction. Accordingly, impurities remaining in the arc passing through the mesh portion 633 can be effectively removed.
  • the mesh portion 633 is accommodated in the accommodation space formed inside the cover body 631 .
  • the shape of the mesh part 633 may be determined according to the shape of the accommodation space.
  • the mesh part 633 is located on the lower side of the upper frame 632 .
  • the plurality of through holes formed in the mesh portion 633 communicate with the plurality of through holes formed in the upper frame 632 . Accordingly, the arc passing through the mesh portion 633 may pass through the upper frame 632 and be discharged to the outside.
  • a plurality of through-holes formed in the mesh portion 633 communicate with a space in which the grid 620 is spaced apart. As a result, the plurality of through holes formed in the mesh part 633 communicate with the inner space of the cover part 100 .
  • a blocking plate is positioned below the mesh portion 633 .
  • the blocking plate provides a passage for the arc passing through the space formed between the grids 620 to flow toward the mesh portion 633 .
  • the blocking plate is accommodated in the accommodation space of the cover body 631.
  • the blocking plate is located at the lowermost side of the accommodating space of the cover body 631 .
  • the blocking plate is formed to have a rectangular cross section in which the length in the front-back direction is longer than the length in the left-right direction.
  • the shape of the blocking plate can be changed according to the shape of the cross section of the accommodation space of the cover body 631 .
  • a grid 620 is positioned below the blocking plate.
  • the upper end of the grid 620 ie one end of the grid 620 facing the blocking plate, may contact the blocking plate.
  • the blocking plate includes a through hole (not shown).
  • the through hole is a passage through which an arc passing through a space formed by spacing a plurality of grids 620 from each other flows into the accommodation space of the cover body 631 .
  • Through-holes are formed through in a direction perpendicular to the blocking plate, in a vertical direction in the illustrated embodiment.
  • a plurality of through holes may be formed.
  • a plurality of through holes may be spaced apart from each other.
  • the arc runner 650 is located on one side of the side plate 610 facing the fixed contact 311 and the movable contact 321 . In the illustrated embodiment, the arc runner 650 is located on the underside of the side plate 610 .
  • the arc runner 650 is located on the other side of the side plate 610 opposite to the fixed contact point 311 . Specifically, the arc runner 650 is located on the rear side from the lower side of the side plate 610 so as to be opposite to the fixed contact 311 located on the front side of the side plate 610 .
  • the arc runner 650 is coupled to the side plate 610 .
  • the coupling may be formed by inserting a protrusion formed at an end portion of the arc runner 650 in a left-right direction into a through-hole formed in the side plate 610 .
  • the arc runner 650 may be formed of a conductive material. This is to induce the arc effectively by applying a suction force to the flowing arc.
  • the arc runner 650 may be formed of copper, iron, or an alloy including these.
  • the arc runner 650 extends toward the grid 620 by a predetermined length.
  • the arc runner 650 may be arranged to cover from the rear side the grid 620 located furthest from the stationary contact 311, the grid 620 located at the rearmost side in the illustrated embodiment. can
  • the arc does not extend beyond the grid 620 located at the rearmost side, damage to the cover unit 100 can be prevented. Also, the generated arc can be effectively directed toward the grid 620 .
  • the blocking unit 300 may further include a protruding contact point 322 .
  • the protruding contact 322 may be spaced apart from the movable contact 321 and disposed on the extension 320a. That is, the protruding contact 322 is spaced apart from the movable contact 321 along the extension 320a and disposed above the movable contact 321 . In this case, the protruding contact 322 may be disposed to contact the low runner 330 in a state in which the movable contact 321 is in contact with the fixed contact 311 .
  • the protruding contact 322 and the low runner 330 are also separated, and an arc may be generated between the protruding contact 322 and the low runner 330 in this process.
  • the protruding contact 322 is disposed extending from at least one of the plurality of movable contacts 321 .
  • the protruding contact 322 is formed by protruding three of the five movable contacts 321, the first, third, and fifth movable contacts 321 protruding, or the second and fourth movable contacts 321.
  • the movable contact 321 may protrude.
  • the protruding contact 322 may be formed extending from at least one of the movable contacts 321 .
  • the protruding contact 322 may protrude from an upper side of the centrally disposed movable contact 321 among the plurality of movable contacts 321 .
  • the protruding contact point 322 may extend upward so as to overlap at least a portion of the side plate 610 of the arc extinguishing unit 600 disposed above the protruding contact point 322 .
  • the protruding contact 322 may extend so that an upper portion of the protruding contact 322 overlaps the side plate 610 of the arc extinguishing unit 600 . Through this, the generated arc can be more quickly applied to the grid 620 and extinguished.
  • the width of the protruding contact 322 may correspond to the width of the movable contact 321 to which the protruding contact 322 extends.
  • the width of the protruding contact 322 corresponds to the width of the movable contact 321 from which the protruding contact 322 extends.
  • the width of the protruding contact 322 may be the same as or similar to the width of the movable contact 321 from which the protruding contact 322 extends.
  • the arc generating region includes a first arc generating region A.A1 and a second arc generating region A.A2.
  • the first arc generating region A.A1 is formed between the fixed contact 311 and the movable contact 321 .
  • the second arc generating region A.A2 is formed between the protruding contact 322 and the low runner 330 .
  • the low runner 330 may play the same role as the fixed contact point 311 in relation to the protruding contact point 322 .
  • the second arc generating region A.A2 may be formed between the protruding contact point 322 and the low runner 330 .
  • the protruding contact 322 is disposed above the movable contact 321 on the movable contact stand 320 . At this time, the protruding contact 322 and the low runner 330 are separated later than when the movable contact 321 and the fixed contact 311 are separated for a very short moment.
  • the movable contact 321 and the fixed contact 311 are first separated with a very short time difference. After that, the protruding contact point 322 and the low runner 330 may be spaced apart.
  • the protruding contact 322 and the low runner 330 are spaced later than the movable contact 321 and the fixed contact 311, so that the movable contact 321 and Even after energization is interrupted between the fixed contacts 311, energization occurs between the protruding contact 322 and the low runner 330 for a short time.
  • the movable contact stand 320 is in an energized state in which the movable contact 321 and the fixed contact 311 are in contact, and the low runner 330 and the protruding contact 322 are in contact, and the movable contact 321 and the fixed contact ( 311) is spaced apart, and the low runner 330 and protruding contact 322 are made movable between spaced trip states.
  • FIG. 12 is a diagram showing an energized state.
  • the movable contact 321 and the protruding contact 322 contact the fixed contact 311 and the low runner 330, respectively, and are energized.
  • the trip state of the movable contact stand 320 is a first state in which the movable contact 321 and the fixed contact 311 are spaced apart and contact between the low runner 330 and the protruding contact 322 is maintained, and the movable contact ( 321) and the fixed contact 311 are spaced apart, and a second state in which the low runner 330 and the protruding contact 322 are spaced apart. And, the trip state of the movable contact bar 320 may be sequentially changed to the first state and the second state.
  • FIG. 12 shows an energized state
  • FIG. 13 shows a first state
  • FIG. 14 shows a second state.
  • the movable contact 321 and the fixed contact 311 are spaced apart from each other. And, in the first state, contact is maintained between the low runner 330 and the protruding contact point 322 . Therefore, in the first state, a complete trip has not yet occurred, and current is applied through the low runner 330 and the protruding contact 322 .
  • the second state is formed when the protruding contact 322 and the low runner 330 are spaced apart. An arc is generated at the final separation site.
  • the arc generated in the first arc generating region A.A1 is a second arc by the protruding contact point 322 and the low runner 330 having the above-described features. It is generated in the generation area (A.A2).
  • An embodiment of the present invention has an effect of moving an arc generation position upward by providing the low runner 330 and the protruding contact point 322 . That is, according to an embodiment of the present invention, an area where an arc is generated is moved upward by a distance at which the protruding contact 322 protrudes upward from the movable contact 321 .
  • the arc generating region is between the movable contact 321 and the fixed contact 311 (first arc generating region).
  • the present invention is a protruding contact 322 and a low runner 330 contacted in a state in which the fixed contact 311 and the movable contact 321 are spaced apart in the trip state first state and the protruding contact 322 spaced apart in the second state And by having the low runner 330, the arc generated when the small current interruption occurs in the DC air circuit breaker is generated closer to the grid 620. Since the distance between the generated arc and the grid 620 is shortened, the time for the arc to be applied to the grid 620 is shortened, so the arc can be quickly extinguished.
  • Grid 620 may include grid legs 621 .
  • the grid leg 621 may include a grid leg 621 that extends from at least one end in the width direction and extends downward to surround the protruding contact point 322 from both sides.
  • grid legs 621 extend downward from both ends of the grid 620 .
  • the grid legs 621 extend from both ends of the grid 620 toward the movable contact point 320 . That is, the first grid leg 621a and the second grid leg 621b may extend downward from both sides of the protruding contact point 322 to surround the protruding contact point 322 .
  • a magnetic field induced by an arc formed between the protruding contact point 322 and the row runner 330 may be easily formed in the grid 620 and the grid leg 621 .
  • the grid leg 621 extending adjacent to the end of the side plate 610 may serve as a conventional arc guide. That is, the arc generated at the bottom of the arc extinguishing unit 600 can be easily applied to the grid leg 621 extending to the end of the side plate 610 and applied to the top of the grid 620 to be extinguished.
  • the grid leg 621 includes a first grid leg 621a extending from one end of the grid 620 in the width direction and a second grid leg extending from the opposite side of the first grid leg 621a. (621b).
  • the first grid leg 621a and the second grid leg 621b may have the same width.
  • grid leg grooves 622 may be formed between the grid legs 621 .
  • the induced magnetic field can be stably formed.
  • the arc may be applied along the first grid leg 621a and/or the second grid leg 621b to quickly extinguish the arc regardless of the position of the arc generated under the arc extinguishing unit 600 .
  • the grid legs 621 extend downward along the side plate 610 . Specifically, the grid leg 621 extends adjacent to the lower end of the side plate 610 .
  • an air gap (A.G), which is spaced apart from each other, may be formed between the grid leg 621 and the protruding contact point 322 .
  • the sum of lengths d1 of the first grid leg 621a and the second grid leg 621b in the width direction may be equal to or greater than half of the width of the grid 620 .
  • a magnetic field may be induced in the grid leg 621 and the grid 620 by an arc generated under the arc extinguishing unit 600 .
  • the strength of the magnetic field induced in the grid 620 and the grid leg 621 is in inverse proportion to the distance between the arc and the grid leg 621 .
  • the width of the grid leg 621 is small, the distance between the relatively generated arc and the air gap A.G, which is the distance between the generated arc and the grid leg 621, is increased. Accordingly, the intensity of the magnetic field induced in the grid 620 and the grid leg 621 is relatively weak. Accordingly, the electromagnetic force applied to the arc by the magnetic field induced in the grid 620 is relatively weak.
  • the sum of the lengths of the first grid leg 621a and the second grid leg 621b in the width direction is formed to be more than half of the width of the grid 620, so that the protrusion occurs between the contact point 322 and the row runner.
  • a more powerful induced magnetic field by the arc may be formed.
  • the length of the first grid leg 621a and the second grid leg 621b in the width direction of the upper part and the length of the lower part in the width direction may be the same or similar.
  • the widthwise length of the upper part of the first grid leg 621a and the second grid leg 621b and the length of the lower part in the widthwise direction are the same or similar to the first grid leg 621a and the second grid leg 621b.
  • 621a and a second grid leg 621b extend from the top.
  • first grid leg 621a and the second grid leg 621b extends downward from the grid 620 and changes, it occurs between the first grid leg 621a and the second grid leg 621b. It is difficult to form a uniform magnetic field induced in the first grid leg 621a and the second grid leg 621b by the arc.
  • the induced magnetic field formed through the grid leg 621 and the grid 620 can be stably formed.
  • the first grid leg 621a and the second grid leg 621b are wider than the length of the air gap A.G, which is the distance between the first grid leg 621a or the second grid leg 621b and the protruding contact point 322. It can be made to have a width.
  • the width d1 of the first grid leg 621a is longer than the length of the air gap A.G, which is the distance between the first grid leg 621a and the protruding contact 322. do.
  • the intensity of the magnetic field induced in the grid 620 and the grid leg 621 may be increased.
  • the intensity of the magnetic field of the grid leg 621 and the grid 620 induced by the arc is in inverse proportion to the distance between the protruding contact point 322 and the grid leg 621, that is, the length of the air gap A.G. is formed Also, when the width of the grid leg 621 is widened, the length of the air gap (A.G) is relatively reduced.
  • the width d1 of the grid leg 621 is longer than the length of the air gap A.G, the strength of the magnetic field induced in the grid leg 621 may increase.
  • the pressure applied to the generated arc may increase. Accordingly, the lifting force of the arc can also be increased.
  • the ratio (d1/d2) of the width (d1) of the grid leg 621 and the length (d2) of the air gap (A.G) is as follows.
  • the ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b to the length d2 of the air gap A.G is 1 may be ideal
  • the ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b to the length d2 of the air gap A.G is 1. may be ideal
  • the electromagnetic force by the magnetic field induced by the grid leg 621 and the pressure in the area where the arc is generated are strong enough to raise the arc generated under the arc extinguishing unit 600 to the arc extinguishing unit 600. may not be authorized.
  • the ratio d1 of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b and the length d2 of the air gap A.G. /d2) may consist of 1 or more, so that the arc generated by the magnetic field induced in the grid leg 621 may have sufficient strength to be applied to the arc extinguishing unit 600 by the electromagnetic force.
  • the ratio of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b to the length d2 of the air gap A.G. (d1/d2) is made up of 1 or more, so that the air gap (A.G) between the grid leg 621 and the protruding contact 322 is formed short, and the generated arc is sufficient to rise to the arc extinguishing unit 600. pressure can be built up.
  • an outermost grid 625 having a relatively short length among the grids may be included.
  • the outermost grid 625 is a grid disposed closest to the fixed contact 311 among a plurality of grids.
  • Grid legs 626 may also be provided on the outermost grid 625 .
  • the grid leg 626 of the outermost grid 625 may be shorter than the grid leg 621 of the grid 620 .
  • Grid leg grooves 627 may also be formed between the grid legs 626 of the outermost grid 625 .
  • the protruding contact 322 may protrude from an upper side of the centrally disposed movable contact 321 among the plurality of movable contacts 321 .
  • an air gap A.G is formed between the protruding contact 322 and the grid leg 621 . Since the air gap A.G is formed between the protruding contact point 322 and the grid leg 621, the pressure applied to the arc generated between the protruding contact point 322 and the low runner 330 is increased, thereby reducing the generated arc. A force to rise may be applied.
  • the air gap A.G is formed, the space of the arc generating area is reduced, and thus the pressure applied to the generated arc is increased, so that the generated arc can receive an upward force. Accordingly, the rising arc is more easily applied to the grid 620 or the grid leg 621 and can be quickly extinguished.
  • the magnetic field formed in the blocking unit 300, the electromagnetic force applied to the arc, and the arc induction path A.P will be described as follows.
  • the part marked with “ ⁇ ” means the flow in the direction in which the current (arc) emerges from the paper.
  • the part marked with “x” means the flow in the direction in which the current (arc) enters toward the paper.
  • DC air circuit breaker 10 is for direct current flowing from a movable contact 321 (protruding contact 322) to a fixed contact 311 (low runner 330) or vice versa. blocking is made Therefore, the arc generated when tripped is also formed in the same direction as the energized direction.
  • the magnetic field area M.F.A may include a magnetic field formed by a magnetic field formed by a permanent magnet and/or a ferromagnetic material disposed around a region where an arc is generated.
  • the magnetic field affecting the arc may be a magnetic field by a permanent magnet.
  • the magnetic field by the permanent magnet may form a direction of a magnetic field coming out of the N pole and entering the S pole. Due to this magnetic field, the arc may receive an electromagnetic force due to the Lorentz force.
  • the ferromagnetic material disposed around the area where the arc is generated may be induced to form a magnetic field in a direction obstructing the magnetic field caused by the current of the generated arc. This can be referred to as the induced magnetic field of ferromagnets.
  • the arc may receive an electromagnetic force due to a Lorentz force due to a magnetic field generated by a permanent magnet or an induced magnetic field generated by a ferromagnet.
  • Fleming's left hand rule states that if the third finger points in the direction of current (I) and the second finger points in the direction of magnetic field (B), the direction of the thumb is in the direction of electromagnetic force (F).
  • the angle between each finger should be a right angle.
  • the arc may move along the direction of the electromagnetic force received by the arc. This motion of the arc may be referred to as an arc-guided path (A.P.).
  • a magnetic field is induced in the grid leg 621 by an arc generated under the arc extinguishing unit 600, and an electromagnetic force is applied to the generated arc by the magnetic field induced in the grid leg 621. It is a drawing for explaining.
  • the direction of the arc current generated when the air circuit breaker 10 trips is from the movable contact 321 (protruding contact 322) to the fixed contact 311 (low runner 330). ) flows towards That is, in FIG. 17, the current (arc) is formed in a direction entering toward the paper.
  • the magnetic field B1 is formed in a direction surrounding the arc generated by Ampere's right-hand screw rule.
  • a magnetic field B2 induced in a direction obstructing the magnetic field B1 generated by the arc is generated in the grid leg 621.
  • the first grid leg 621a may be instantaneously magnetized to the N pole
  • the second grid leg 621b may be magnetized to the S pole.
  • the arc receives the electromagnetic force F toward the arc extinguishing unit 600, that is, the upper side according to Fleming's left hand rule.
  • An arc induction path (A.P) is formed in the direction of the electromagnetic force (F) applied to the arc. Accordingly, an arc may be applied toward the grid 620 or the grid leg 621 of the arc extinguishing unit 600 .
  • An arc extinguishing unit and an air circuit breaker 10 including the same including the same according to an embodiment of the present invention, through the electromagnetic force applied to the arc by the magnetic field induced in the grid leg 621, the arc induction path (A.P) to the grid 620 ) to form.
  • the arc which has insufficient power to rise due to the small current, can be raised by receiving the electromagnetic force. Accordingly, the arc can be extinguished more quickly.
  • the arc can be more easily applied to the arc extinguishing unit 600 by the electromagnetic force by the magnetic field induced in the grid leg 621 and the pressure by the air gap A.G.
  • the direction of the arc current generated when the air circuit breaker 10 trips is from the fixed contact 311 (low runner 330) to the movable contact 321 (protruding contact 322). ) flows towards That is, a current (arc) is formed in a direction coming out of the paper.
  • the magnetic field B1 is formed in a direction surrounding the arc generated by Ampere's right-hand screw rule.
  • a magnetic field B2 induced in a direction obstructing the magnetic field B1 generated by the arc is generated in the grid leg 621.
  • the second grid leg 621b may be instantaneously magnetized to the N pole, and the first grid leg 621a may be magnetized to the S pole.
  • the arc receives the electromagnetic force F toward the arc extinguishing part 600, that is, the upper side according to Fleming's left hand rule. .
  • An arc extinguishing unit and an air circuit breaker 10 including the same including the same according to an embodiment of the present invention, through the electromagnetic force applied to the arc by the magnetic field induced in the grid leg 621, the arc induction path (A.P) to the grid 620 ) to form.
  • the arc which has insufficient power to rise due to the small current, can be raised by receiving the electromagnetic force. Accordingly, the arc can be extinguished more quickly.
  • the arc can be more easily applied to the arc extinguishing unit 600 by the electromagnetic force by the magnetic field induced in the grid leg 621 and the pressure by the air gap A.G.
  • the arc extinguishing unit and the air circuit breaker including the same include grid legs 621 formed by inducing magnetic fields in different directions according to the current direction of the arc. Accordingly, regardless of the direction of the current in the DC air circuit breaker, there is an advantage in that the arc can be rapidly extinguished by always applying electromagnetic force to the upper side of the generated arc.
  • the horizontal axis represents the ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b and the length d2 of the air gap A.G
  • the vertical axis represents the arc extinguishing It represents the arc extinguishing time, which is the time it takes to
  • the line l on the vertical axis means the arcing time limit, which is the limiting time required to extinguish the arc.
  • the arcing time is limited. It can be seen that it takes more time to extinguish the arc than the time.
  • the ratio (d1/d2) of the width (d1) of the first grid leg (621a) or the second grid leg (621b) and the length (d2) of the air gap (A.G) exceeds 1, the arc extinguishing time is further increased. It decreases.
  • the length d2 of the air gap A.G is too small, mechanical friction may occur between the protruding contact point 322 and the grid leg 621 .
  • the ratio (d1/d2) of the width d1 of the first grid leg 621a or the second grid leg 621b to the length d2 of the air gap A.G is preferably 2.5 or less.

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Abstract

아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기가 개시된다. 본 발명은, 서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치되는 측판, 상기 측판 사이에 배치되며, 복수로 구비되어 서로 이격되며 상기 측판에 각각 결합되는 그리드, 및 상기 그리드의 상측에 위치되어, 상기 그리드를 덮는 그리드 커버를 포함하고, 상기 그리드는, 고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생하는 아크에 의한 유도 자기장이 형성 가능하도록, 폭 방향의 양 단에서 하부로 연장되는 그리드 레그를 포함하는 아크 소호부를 제공한다.

Description

아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기
본 발명은 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전류가 차단되어 발생된 아크를 효과적으로 소호할 수 있는 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기에 관한 것이다.
차단기는 고정 접점 및 가동 접점의 접촉 및 이격에 의해 외부와의 통전을 허용하거나 차단할 수 있는 기기를 의미한다. 차단기에 구비되는 고정 접점 및 가동 접점은 각각 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결된다.
가동 접점은 차단기에 이동 가능하게 구비된다. 가동 접점은 고정 접점을 향하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다. 가동 접점과 고정 접점이 접촉되면, 차단기는 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
차단기에 과전류 또는 이상 전류가 흐를 경우, 접촉 상태에 있던 가동 접점과 고정 접점은 서로 이격된다. 이때, 가동 접점과 고정 접점 사이에서 통전되던 전류는 바로 소멸되지 않고, 아크(arc)의 형태로 변화되며 가동 접점을 따라 신장(extend)된다.
아크는 고온 고압의 전자의 흐름으로 정의될 수 있다. 따라서, 발생된 아크가 차단기 내부 공간에서 장시간 체류될 경우, 차단기의 각 구성 요소가 손상될 염려가 있다. 또한, 아크가 별도의 처리 과정 없이 차단기의 외부로 배출될 경우, 사용자가 상해를 입을 염려가 있다.
이에, 차단기에는 아크를 소호(extinguish)하면서 배출하기 위한 소호 장치가 구비됨이 일반적이다. 발생된 아크는 소호 장치를 통과하며 아크 압력이 증가되며 이동 속도가 빨라지고, 동시에 냉각되며 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 발생된 아크는 아크 소호 장치로 신속하게 유도되어야 한다.
그런데, 직류 기중 차단기 중 소전류가 흐르는 직류 기중 차단기의 경우, 발생되는 아크의 힘이 상대적으로 약하다. 또한, 직류의 경우 전류에 0점이 존재하지 않으므로, 교류 전류에 비하여 아크 소호가 더 어려운 문제가 존재한다.
특히, 직류 기중 차단기에 있어서 소전류를 차단하는 경우, 내부에서 발생되는 아크의 힘이 상대적으로 약하므로, 차단 후 발생되는 아크가 아크 소호부의 그리드까지 이동되지 못하는 문제가 발생한다. 이와 같이 소호되지 못한 아크는 가동 접점 및 고정 접점에 인접하여 머물면서, 접점을 녹이는 등의 문제가 발생된다.
따라서, 이와 같이 직류 기중 차단기에서 소전류 차단 시 발생되는 아크를 효과적으로 소호시키기 위한 고려가 필요하다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공하는데 있다.
먼저, 발생된 아크를 신속하게 소호 및 이동시킬 수 있는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 직류 기중 차단기에서 소전류 차단 시 발생되는 아크가 신속하게 그리드로 이동하여 소호될 수 있는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 아크의 이동 경로와 관련된 자기장을 형성하는 자성체를 구비하기 위해, 과다한 설계 변경이 요구되지 않는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 아크의 이동 경로와 관련된 자기장을 형성하는 자성체가 구비되더라도, 점유하는 공간이 과다하게 증가되지 않는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 아크의 이동 경로와 관련된 자기장을 형성하는 자성체가 복수 개 구비되는 경우, 각 자석이 형성하는 자기장이 강화될 수 있는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 자성체가 구비되더라도, 발생된 아크의 소호 경로가 확보될 수 있는 구조의 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치되는 측판, 상기 측판 사이에 배치되며, 복수로 구비되어 서로 이격되며 상기 측판에 각각 결합되는 그리드, 및 상기 그리드의 상측에 위치되어, 상기 그리드를 덮는 그리드 커버를 포함하고, 상기 그리드는, 고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생하는 아크에 의한 유도 자기장이 형성 가능하도록, 폭 방향의 양 단에서 하부로 연장되는 그리드 레그를 포함하는 아크 소호부를 제공한다.
또한, 상기 그리드 레그는 상기 측판의 단부와 인접하도록 연장될 수 있다.
또한, 상기 그리드 레그는 상기 그리드의 폭 방향의 일 단에서 연장되는 제1 그리드 레그, 및 상기 제1 그리드 레그의 반대편에서 연장되는 제2 그리드 레그를 포함하고, 상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그의 폭은 동일하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그의 폭 방향의 길이의 합은, 상기 그리드의 폭의 절반 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그는, 상부의 폭 방향의 길이와, 하부의 폭 방향의 길이가 동일하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 그리드 레그는, 상기 가동 접점의 상측으로 연장되는 돌출 접점을 감싸도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그는, 상기 제1 그리드 레그 또는 상기 제2 그리드 레그와 상기 돌출 접점 간의 거리인 에어갭의 길이보다 더 넓은 폭을 가지도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 그리드 레그 또는 제2 그리드 레그의 폭(d1)과, 상기 에어갭의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 그리드 레그 또는 제2 그리드 레그의 폭(d1)과, 상기 에어갭의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 2.5 이하일 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 고정 접점, 상기 고정 접점을 향하는 방향 또는 상기 고정 접점에서 멀어지는 방향으로 이동되는 가동 접점, 및 상기 고정 접점 및 상기 가동 접점에 인접하게 위치되어, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점이 이격되어 발생된 아크를 소호하도록 구성되는 아크 소호부를 포함하며, 상기 아크 소호부는, 서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치되는 측판, 상기 측판 사이에 배치되며, 복수로 구비되어 서로 이격되며 상기 측판에 각각 결합되는 그리드, 및 상기 그리드의 상측에 위치되어, 상기 그리드를 덮는 그리드 커버를 포함하고, 상기 그리드는, 고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생하는 아크에 의한 유도 자기장이 형성 가능하도록, 폭 방향의 양 단에서 하부로 연장되는 그리드 레그를 포함하는 기중 차단기를 제공한다.
또한, 하단에 상기 고정 접점이 배치되고, 상부를 향해 연장되는 고정 접점대, 상기 고정 접점의 상측으로 연장되어 배치되고, 일단은 상기 고정 접점대에 결합되고, 타단은 상기 고정 접점대로부터 이격되도록 형성되는 로우 러너, 및 상기 가동 접점의 상측으로 연장되어 배치되고, 상기 로우 러너에 접촉되는 경우 통전가능하게 이루어지고, 상기 가동 접점이 트립되는 경우 상기 로우 러너로부터 이격되도록 이루어지는 돌출 접점을 포함할 수 있다.
또한, 상기 그리드 레그는 상기 돌출 접점을 양 측에서 감싸도록 연장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 그리드에 의해 형성된 자기장에 의하여, 아크의 전류의 흐름과 무관하게 상부 방향으로 아크를 이동시키려는 아크 유도 경로(A.P)가 형성되어, 아크 소호부의 그리드에 아크를 보다 빠르게 인가시킬 수 있다.
본 발명은 트립 상태 제1 상태에서 고정 접점 및 가동 접점이 이격된 상태에서 접촉되는 돌출 접점 및 로우 러너 및 제2 상태에서 이격되는 돌출 접점 및 로우 러너를 구비함으로써, 직류 기중 차단기에서 소전류 차단이 일어날 때 발생하는 아크에 대하여 그리드에 보다 가깝게 발생시킨다. 이에 따라, 발생된 아크가 보다 용이하게 그리드를 통해 인가 및 소호되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 돌출 접점과 그리드 레그 사이에 에어갭을 형성할 수 있다. 에어갭이 발생함으로써 아크 발생 영역의 압력을 높이므로, 발생된 아크는 상승되는 힘을 받을 수 있다. 이에 따라, 아크가 그리드 또는 그리드 레그에 보다 용이하게 인가되어, 신속하게 소호될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 기중 차단기에서 후면 커버가 탈거된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 기중 차단기에서 후면 커버가 탈거된 상태를 도시하는 정면도이다.
도 4는 도 1의 기중 차단기에서 후면 커버가 탈거된 상태를 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 1의 기중 차단기에서 후면 커버가 탈거된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 기중 차단기에 구비되는 아크 소호부의 일 실시예를 서로 다른 방향에서 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 아크 소호부의 일 실시예를 도시하는 정면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 아크 소호부의 일 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 아크 소호부의 일 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 11은 도 5에 도시된 돌출 접점을 도시하는 사시도이다.
도 12는 도 5에 도시된 차단부 및 아크 소호부를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 차단부 및 아크 소호부의 돌출 접점 및 로우 러너, 고정 접점 및 가동 접점이 트립 상태 제1 상태에서 접촉되거나, 이격되는 모습을 나타낸 부분확대도이다.
도 14는 도 12에 도시된 차단부 및 아크 소호부가 트립 상태에 배치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 차단부 및 아크 소호부를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 차단부 및 아크 소호부를 나타낸 정면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 레그에 유도된 자기장 및 아크의 아크 유도 경로(A.P)에 대한 개념도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 시간에 관한 개략적인 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기를 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
1. 용어의 정의
이하의 설명에서 사용되는 "통전"이라는 용어는 하나 이상의 부재 사이에 전류 또는 전기적 신호가 서로 전달됨을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 "자석"이라는 용어는 자성체를 자화하거나 자기장을 발생시킬 수 있는 임의의 물체를 의미한다. 일 실시예에서, 자석은 영구 자석(permanent magnet) 또는 전자석(electromagnet)으로 구비될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "기중 차단기(Air Circuit Breaker)"라는 용어는 공기 또는 압축 공기를 이용하여 아크를 소호하도록 구성되는 차단기를 의미한다. 이하에서 설명되는 각 구성들은 기중 차단기에 적용됨을 전제한다.
다만, 이하에서 설명되는 각 구성들은 공기 차단기, 압축공기 차단기, 가스 차단기, 유(oil) 차단기 및 진공 차단기 등에도 적용될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "자기장(Magnetic Field, M.F)"이라는 용어는, 자석에 의하여 형성되는 자기장을 의미한다. 또는 서로 인접하게 배치되는 복수 개의 자석에 의하여 형성되는 자기장을 의미한다. 즉, 자기장(M.F)은, 하나 또는 복수 개의 자석에서 의하여 형성되는 자기장을 의미한다.
"자기장 영역(Magnetic Field Area, M.F.A)"이라는 용어는, 자석 등에 의하여 형성되는 자기장의 영역을 의미한다. 특히, 자석이나, 자화된 자성체에 의하여 형성되는 자기장이 아크가 발생되는 구간에 영향을 미치는 곳을 의미한다.
"아크 발생 영역(Arc-generation Area, A.A)"은 아크가 발생되는 영역을 의미한다. 가동 접점 및 고정 접점이 이격되며 아크가 발생될 가능성이 높은 영역을 의미하며, 특히, 돌출 접점이 있는 경우에 돌출 접점 및 로우 러너가 이격되며 아크가 발생될 가능성이 높은 영역을 의미한다.
"아크 유도 경로(Arc-guided Path, A.P)"란 본 발명의 일 실시예에 따른 자석부에 의하여 발생된 아크가 로렌츠 힘에 의하여 받는 전자기력의 방향을 의미한다. 아크는 로렌츠 힘에 의하여 발생되는 전자기력에 의하여 아크의 경로가 유도될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", "우측", "좌측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 도 1에 도시된 좌표계를 통해 이해될 것이다.
2. 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)의 구성의 설명
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 커버부(100), 구동부(200) 및 차단부(300) 및 아크 소호부(600)를 포함한다.
(1) 커버부(100)의 설명
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 커버부(100)를 포함한다.
커버부(100)는 기중 차단기(10)의 외형을 형성한다. 또한, 커버부(100)는 내부에 공간이 형성되어, 기중 차단기(10)의 작동을 위한 각 구성 요소들이 실장될 수 있다. 즉, 커버부(100)는 일종의 하우징(housing)으로 기능된다.
커버부(100)는 고내열성, 고강성의 소재로 형성될 수 있다. 내부에 실장된 각 구성 요소들의 손상을 방지하고, 내부에서 발생된 아크에 의해 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 일 실시예에서, 커버부(100)는 합성 수지 또는 강화 플라스틱으로 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 커버부(100)는 상하 방향을 높이로 하는 사각기둥 형상이다. 커버부(100)의 형상은 기중 차단기(10)의 작동을 위한 구성 요소를 내부에 실장할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.
커버부(100)의 내부 공간은 외부와 통전된다. 커버부(100)의 내부에 실장된 각 구성 요소는 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
도시된 실시예에서, 커버부(100)는 상부 커버(110) 및 하부 커버(120)를 포함한다.
상부 커버(110)는 커버부(100)의 상측을 형성한다. 상부 커버(110)는 하부 커버(120)의 상측에 위치된다. 일 실시예에서, 상부 커버(110)와 하부 커버(120)는 일체로 형성될 수 있다.
상부 커버(110)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 기중 차단기(10)에 구비되는 다양한 구성 요소가 실장된다. 일 실시예에서, 상부 커버(110)의 내부 공간에는 차단부(300) 및 아크 소호부(600) 등이 실장될 수 있다.
상부 커버(110)의 내부 공간은 하부 커버(120)의 내부 공간과 연통된다. 차단부(300) 등의 구성 요소는 상부 커버(110)의 내부 공간 및 하부 커버(120)의 내부 공간에 걸쳐 수용될 수 있다.
상부 커버(110)의 일측, 도시된 실시예에서 상측 면에는 아크 소호부(600)가 위치된다. 아크 소호부(600)는 상부 커버(110)의 상측 면에서 부분적으로 노출될 수 있다. 상부 커버(110)의 내부 공간에서 발생된 아크는 아크 소호부(600)를 통과하며 소호되어 기중 차단기(10)의 외부로 배출될 수 있다.
상부 커버(110)의 타측, 도시된 실시예에서 전방 측에는 차단부(300)의 고정 접점대(310)가 노출된다. 고정 접점대(310)는 상기 노출된 부분을 통해 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
도시된 실시예에서, 상부 커버(110)는 제1 상부 커버(111) 및 제2 상부 커버(112)를 포함한다.
제1 상부 커버(111)는 기중 차단기(10)의 상측의 일측, 도시된 실시예에서 전방 측을 덮도록 구성된다. 제1 상부 커버(111)는 임의의 체결 수단에 의해 제2 상부 커버(112)와 결합된다.
제1 상부 커버(111)에는 개구부가 형성된다. 상기 개구부를 통해 고정 접점대(310)가 외부에 노출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 상기 개구부는 좌우 방향으로 세 개 형성된다.
제2 상부 커버(112)는 기중 차단기(10)의 상측의 타측, 도시된 실시예에서 후방 측을 덮도록 구성된다. 제2 상부 커버(112)는 임의의 체결 수단에 의해 제1 상부 커버(111)와 결합된다.
하부 커버(120)는 커버부(100)의 하측을 형성한다. 하부 커버(120)는 상부 커버(110)의 하측에 위치된다.
하부 커버(120)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 기중 차단기(10)에 구비되는 다양한 구성 요소가 실장된다. 일 실시예에서, 하부 커버(120)의 내부 공간에는 구동부(200) 및 차단부(300) 등이 실장될 수 있다.
하부 커버(120)의 내부 공간은 상부 커버(110)의 내부 공간과 연통된다. 차단부(300) 등의 구성 요소는 하부 커버(120)의 내부 공간 및 상부 커버(110)의 내부 공간에 걸쳐 수용될 수 있다.
하부 커버(120)의 일측, 도시된 실시예에서 전방에는 차단부(300)의 가동 접점대(320)가 위치된다. 가동 접점대(320)는 하부 커버(120)에 형성된 개구부를 통해 외부에 노출될 수 있다. 가동 접점대(320)는 상기 노출된 부분을 통해 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
(2) 구동부(200)의 설명
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 구동부(200)를 포함한다.
구동부(200)는 차단부(300)의 고정 접점(311)과 가동 접점(321)이 이격됨에 따라 회전되어, 트립 동작(trip mechanism)을 수행한다. 이에 따라, 기중 차단기(10)는 외부와의 통전이 차단될 수 있고, 사용자는 통전을 차단하기 위한 동작이 수행되었음을 인지할 수 있다.
구동부(200)는 기중 차단기(10)의 내부에 수용된다. 구체적으로, 구동부(200)는 커버부(100) 내부의 공간에 부분적으로 수용된다. 또한, 구동부(200)의 나머지 부분은 도면 부호가 부여되지 않은, 커버부(100)의 일측(도시된 실시예에서 후방 측)에 구비되는 케이스의 내부에 수용된다.
구동부(200)는 차단부(300)와 연결된다. 구체적으로, 구동부(200)의 크로스바(220)는 차단부(300)의 가동 접점대(320)의 회전에 따라 함께 회전되도록 구성된다.
따라서, 차단부(300)의 가동 접점대(320)가 회전 이동되면, 구동부(200)가 함께 회전될 수 있다. 구동부(200)는 기중 차단기(10)의 내부에 회전 가능하게 수용된다.
도시된 실시예에서, 구동부(200)는 슈터(210), 크로스바(220) 및 레버(230)를 포함한다.
슈터(210)는 차단부(300)의 가동 접점대(320)가 고정 접점대(310)에서 멀어지는 방향으로 회전됨에 따라 함께 회전된다. 슈터(210)는 크로스바(220) 및 레버(230)와 연결된다.
구체적으로, 슈터(210)는 크로스바(220)에 의해 일측 단부가 구속된다. 슈터(210)의 타측 단부에는 탄성 부재가 구비된다. 이에 따라, 고정 접점(311)과 가동 접점(321)이 접촉된 상태에서, 슈터(210)는 상기 탄성 부재를 가압하며 복원력을 저장한다. 상기 가압을 위한 외력은 크로스바(220)가 고정 접점대(310)를 향해 회전된 상태에 의해 제공될 수 있다.
가동 접점(321)이 고정 접점(311)에서 이격되면, 가동 접점대(320)는 고정 접점대(310)에서 멀어지는 방향으로 회전된다. 이에 따라, 크로스바(220) 또한 회전되며 슈터(210)의 일측 단부가 해방되어 상기 탄성 부재에 의해 제공된 복원력에 의해 회전된다.
슈터(210)는 레버(230)와 연결된다. 슈터(210)가 회전되며 레버(230)를 타격함에 따라, 레버(230) 또한 회전되며 트립 동작이 수행될 수 있다.
크로스바(220)는 가동 접점대(320)와 연결되어, 가동 접점대(320)가 회전됨에 따라 함께 회전된다. 이에 따라, 크로스바(220)에 구속된 슈터(210)가 해방되어 트립 동작이 수행될 수 있다.
크로스바(220)는 복수 개의 차단부(300) 사이에서 연장될 수 있다. 도시된 실시예에서, 차단부(300)의 가동 접점대(320)는 총 세 개 구비되어 좌우 방향으로 배치된다. 크로스바(220)는 좌우 방향으로 배치되는 복수 개의 가동 접점대(320)를 관통하여 연결될 수 있다.
크로스바(220)는 슈터(210)의 상기 일측 단부와 접촉되어, 슈터(210)를 구속한다. 크로스바(220)가 가동 접점대(320)와 함께 회전되면, 크로스바(220)는 슈터(210)의 상기 일측 단부를 해방한다.
레버(230)는 회전되는 슈터(210)에 타격되어 회전될 수 있다. 레버(230)는 기중 차단기(10)의 외측에 부분적으로 노출될 수 있다. 차단부(300)에 의해 트립 동작이 수행되면, 레버(230)는 기 설정된 방향으로 회전된다.
이에 따라, 사용자는 트립 동작이 수행되었음을 용이하게 인지할 수 있다. 또한, 사용자는 레버(230)를 회전 조작하여 기중 차단기(10)가 다시 통전될 수 있는 상태로 조정할 수 있다.
구동부(200)에 의해 트립 동작이 수행되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
(3) 차단부(300)의 설명
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 차단부(300)를 포함한다.
차단부(300)는 서로 이격되거나 접촉되는 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320)를 포함한다.
고정 접점대(310)와 가동 접점대(320)가 서로 접촉되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다. 고정 접점대(310)와 가동 접점대(320)가 이격되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전이 차단된다. 이때, 기중 차단기(10)에 걸리는 외부의 전원은 직류 전원일 수 있다. 또한, 기중 차단기(10)에 걸리는 외부의 전원은 소전류일 수 있다.
차단부(300)는 기중 차단기(10)의 내부에 수용된다. 구체적으로, 차단부(300)는 커버부(100)의 내부 공간에 회전 가능하게 수용된다.
차단부(300)는 외부와 통전될 수 있다. 일 실시예에서, 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320) 중 어느 하나에는 외부의 전원 또는 부하에서 전류가 유입될 수 있다. 또한, 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320) 중 다른 하나에서 외부의 전원 또는 부하로 전류가 유출될 수 있다.
차단부(300)는 기중 차단기(10)의 외부에 부분적으로 노출될 수 있다. 이에 따라, 차단부(300)는 도선(미도시) 등의 부재를 통해 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
차단부(300)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 차단부(300)는 서로 일 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 각 차단부(300) 사이에는, 각 차단부(300)에 통전되는 전류 간의 간섭을 방지하기 위한 격벽이 구비될 수 있다.
도시된 실시예에서, 차단부(300)는 세 개 구비된다. 또한, 세 개의 차단부(300)는 기중 차단기(10)의 좌우 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 차단부(300)의 개수는 기중 차단기(10)에 통전되는 전류의 양에 따라 변경될 수 있다.
도시된 실시예에서, 차단부(300)는 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320)를 포함한다.
고정 접점대(310)는 가동 접점대(320)와 접촉 또는 이격될 수 있다. 고정 접점대(310)에 가동 접점대(320)가 접촉되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다. 고정 접점대(310)와 가동 접점대(320)가 이격되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전이 차단된다.
명칭에서 알 수 있듯이, 고정 접점대(310)는 커버부(100)에 고정 설치된다. 따라서, 고정 접점대(310)와 가동 접점대(320)의 접촉 및 이격은 가동 접점대(320)의 회전에 의해 달성된다.
도시된 실시예에서, 고정 접점대(310)는 상부 커버(110)의 내부 공간에 수용된다.
고정 접점대(310)는 기중 차단기(10)의 외부에 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 노출된 부분을 통해, 고정 접점대(310)는 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
도시된 실시예에서, 고정 접점대(310)는 상부 커버(110)의 전방 측에 형성되는 개구부를 통해 외부에 노출된다.
고정 접점대(310)는 전기 전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 고정 접점대(310)는 구리(Cu) 또는 철(Fe) 및 이들을 포함하는 합금 소재로 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 고정 접점대(310)의 하단에 고정 접점(311)이 배치된다. 또한, 고정 접점대(310)는 상부를 향해 연장된다.
고정 접점(311)은 가동 접점(321)과 접촉 또는 이격될 수 있다. 고정 접점(311)은 가동 접점대(320)를 향하는 고정 접점대(310)의 일측, 도시된 실시예에서 후방 측에 위치된다.
고정 접점(311)은 고정 접점대(310)와 통전된다. 도시된 실시예에서, 고정 접점(311)은 고정 접점대(310)의 상기 후방 측에 위치된다. 일 실시예에서, 고정 접점(311)은 고정 접점대(310)와 일체로 형성될 수 있다.
고정 접점(311)과 가동 접점(321)이 접촉되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결된다. 또한, 고정 접점(311)이 가동 접점(321)과 이격되면, 기중 차단기(10)는 외부의 전원 또는 부하와 통전이 차단된다.
고정 접점대(310)의 상측으로 로우 러너(330)가 연장되어 돌출될 수 있다. 로우 러너(330)는 아크 소호부(600)를 향해 상측으로 연장될 수 있다. 로우 러너(330)는 일단은 고정 접점대(310)에 결합되고, 타단은 고정 접점대(310)로부터 이격되도록 형성된다.
로우 러너(330)는 고정 접점대(310)와 통전된다. 도시된 실시예에서, 로우 러너(330)는 고정 접점대(310)의 상기 후방 측에 위치된다. 일 실시예에서, 로우 러너(330)는 고정 접점대(310)와 일체로 형성될 수 있다.
로우 러너(330)는 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320)가 서로 접촉되는 때에 후술할 돌출 접점(322)과 접촉되어 통전될 수 있다.
로우 러너(330)는 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320)가 이격될 때 발생하는 아크가 유도되어 그리드(620)로 전달되는 역할을 할 수 있다. 이를 위해 로우 러너(330)는 자성을 갖는 자성체 소재로 형성될 수 있다. 전자의 흐름인 아크에 흡인력(attractive force)을 인가하기 위함이다.
또한, 로우 러너(330)와 돌출 접점(322)은 접촉된 상태에서 이격되면서, 로우 러너(330)와 돌출 접점(322) 사이에 아크가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 자세하게 후술한다.
가동 접점대(320)는 고정 접점대(310)와 접촉 또는 이격될 수 있다. 가동 접점대(320)와 고정 접점대(310)의 접촉 및 이격에 의해, 기중 차단기(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전 또는 통전 차단될 수 있음은 상술한 바와 같다.
가동 접점대(320)는 가동 접점(321)이 배치되고, 적어도 일부의 영역이 상부를 향해 연장되는 연장부(320a)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도면을 참조하면, 가동 접점대(320)의 적어도 일부가 상부를 향해 연장될 수 있다. 연장부(320a)에는 돌출 접점(322)이 배치될 수 있다.
가동 접점대(320)는 커버부(100)의 내부 공간에 회전 가능하게 설치된다. 가동 접점대(320)는 고정 접점대(310)를 향하는 방향 및 고정 접점대(310)에서 멀어지는 방향으로 회전될 수 있다.
도시된 실시예에서, 가동 접점대(320)는 상부 커버(110) 및 하부 커버(120)의 내부 공간에 수용된다. 상부 커버(110) 및 하부 커버(120)의 각 내부 공간이 서로 연통될 수 있음은 상술한 바와 같다.
가동 접점대(320)는 기중 차단기(10)의 외부에 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 노출된 부분을 통해, 가동 접점대(320)는 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.
도시된 실시예에서, 가동 접점대(320)는 하부 커버(120)의 전방 측에 형성되는 개구부를 통해 외부에 노출된다.
가동 접점대(320)는 전기 전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 가동 접점대(320)는 구리 또는 철 및 이들을 포함하는 합금 소재로 형성될 수 있다.
가동 접점대(320)는 구동부(200)와 연결된다. 구체적으로, 가동 접점대(320)는 구동부(200)의 크로스바(220)와 연결된다. 일 실시예에서, 가동 접점대(320)에는 크로스바(220)가 관통 결합될 수 있다.
가동 접점대(320)가 회전되면, 크로스바(220) 또한 회전될 수 있다. 이에 따라, 구동부(200)가 작동되어 트립 동작이 수행될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도시된 실시예에서, 가동 접점대(320)는 가동 접점(321) 및 회전축(328)을 포함한다.
가동 접점(321)은 고정 접점(311)과 접촉 또는 이격될 수 있다. 가동 접점(321)은 고정 접점대(310)를 향하는 가동 접점대(320)의 일측, 도시된 실시예에서 전방 측에 위치된다.
가동 접점(321)은 가동 접점대(320)와 함께 회전될 수 있다. 가동 접점대(320)가 고정 접점대(310)를 향해 회전되면, 가동 접점(321) 또한 고정 접점(311)을 향해 회전되어 고정 접점(311)과 접촉될 수 있다.
또한, 가동 접점대(320)가 고정 접점대(310)에서 멀어지는 방향으로 회전되면, 가동 접점(321) 또한 고정 접점(311)에서 이격될 수 있다.
가동 접점(321)은 가동 접점대(320)와 통전된다. 도시된 실시예에서, 가동 접점(321)은 가동 접점대(320)의 상기 전방 측에 위치된다. 일 실시예에서, 가동 접점(321)은 가동 접점대(320)와 일체로 형성될 수 있다.
가동 접점(321)과 고정 접점(311)의 접촉 및 이격에 의해, 기중 차단기(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전 또는 통전 차단됨은 상술한 바와 같다.
고정 접점(311) 및 가동 접점(321)이 서로 접촉되어 통전되는 상태에서, 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)이 이격되면 아크가 발생된다. 본 발명의 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 발생된 아크의 경로를 효과적으로 형성하기 위한 다양한 구성들을 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
회전축(328)은 가동 접점대(320)가 커버부(100)에 회전 가능하게 결합되는 부분이다. 가동 접점대(320)는 회전축(328)을 중심으로 고정 접점대(310)를 향하는 방향 또는 고정 접점대(310)에서 멀어지는 방향으로 회전될 수 있다.
회전축(328)은 고정 접점대(310)에 반대되는 가동 접점대(320)의 타측, 도시된 실시예에서 후방 측에 위치된다.
(4) 아크 소호부(600)의 설명
도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기(10)는 아크 소호부(600)를 포함한다.
아크 소호부(600)는 고정 접점(311)과 가동 접점(321)이 이격되어 발생되는 아크를 소호하도록 구성된다. 발생된 아크는 아크 소호부(600)를 통과하며 소호 및 냉각된 후 기중 차단기(10)의 외부로 배출될 수 있다.
아크 소호부(600)는 커버부(100)에 결합된다. 아크 소호부(600)는 아크가 배출되기 위한 일측이 커버부(100)의 외측에 노출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 아크 소호부(600)는 그 상측이 커버부(100)의 외측에 노출된다.
아크 소호부(600)는 커버부(100)에 부분적으로 수용된다. 아크 소호부(600)는 외부로 노출되는 부분을 제외한 나머지 부분이 커버부(100)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 아크 소호부(600)는 상부 커버(110)의 상측에 부분적으로 수용된다.
상기 배치는, 고정 접점(311) 및 가동 접점(312)의 위치에 따라 변경될 수 있다. 즉, 아크 소호부(600)는 고정 접점(311) 및 가동 접점(312)에 인접하게 위치될 수 있다. 이에 따라, 고정 접점(311)에서 멀어지도록 회전되는 가동 접점(312)을 따라 연장 형성되는 아크가 아크 소호부(600)로 용이하게 진입될 수 있다.
아크 소호부(600)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 아크 소호부(600)는 서로 물리적, 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 아크 소호부(600)는 세 개 구비된다.
즉, 각 아크 소호부(600)는 각 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)에 인접하게 위치된다. 도시된 실시예에서, 각 아크 소호부(600)는 각 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)의 상측에 인접하게 위치된다.
아크 소호부(600)는 서로 인접하게 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 세 개의 아크 소호부(600)는 기중 차단기(10)의 좌우 방향으로 나란히 배치된다.
도시된 실시예에서, 아크 소호부(600)는 측판(610), 그리드(620), 그리드 커버(630) 및 아크 러너(650)를 포함한다.
측판(610)은 아크 소호부(600)의 양측, 도시된 실시예에서 우측 및 좌측을 형성한다. 측판(610)은 아크 소호부(600)의 각 구성 요소와 결합되어, 상기 구성 요소들을 지지한다.
구체적으로, 측판(610)은 그리드(620), 그리드 커버(630) 및 아크 러너(650)와 결합된다.
측판(610)은 복수 개 구비된다. 복수 개의 측판(610)은 서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 측판(610)은 두 개 구비되어, 각각 아크 소호부(600)의 우측 및 좌측을 형성한다.
측판(610)은 절연성 소재로 형성될 수 있다. 발생된 아크가 측판(610)을 향해 유동되는 것을 방지하기 위함이다.
측판(610)은 내열성 소재로 형성될 수 있다. 발생된 아크에 의해 손상되거나 형상이 변형되는 것을 방지하기 위함이다.
측판(610)에는 복수 개의 관통공이 형성된다. 상기 관통공 중 일부에는 그리드(620) 및 아크 러너(650)가 삽입 결합될 수 있다. 또한, 상기 관통공 중 다른 일부에는 그리드 커버(630)를 측판(610)에 체결하기 위한 체결 부재가 관통 결합될 수 있다.
도시된 실시예에서, 측판(610)은 꼭지점에 복수 개의 모서리가 형성된 판 형으로 구비된다. 측판(610)은 아크 소호부(600)의 양측을 형성하고, 아크 소호부(600)의 각 구성 요소를 지지할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.
측판(610)은 그리드(620)와 결합된다. 구체적으로, 측판(610)의 상기 관통공 중 일부에는 그리드(620)의 양측, 도시된 실시예에서 우측 단부 및 좌측 단부에 구비되는 삽입 돌기가 삽입 결합된다.
측판(610)은 그리드 커버(630)와 결합된다. 구체적으로, 측판(610)의 상측에는 그리드 커버(630)가 결합된다. 상기 결합은 측판(610)과 그리드 커버(630)의 끼움 결합 또는 별도의 체결 부재에 의해 달성될 수 있다.
측판(610)은 아크 러너(650)와 결합된다. 구체적으로, 측판(610)의 후방 측, 즉 고정 접점(311)에 반대되는 일측에 아크 러너(650)가 결합된다. 상기 결합은 별도의 체결 부재에 의해 달성될 수 있다.
그리드(620)는 고정 접점(311)과 가동 접점(321)이 이격되어 발생된 아크를 아크 소호부(600)로 유도한다.
그리드(620)는 자성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 전자의 흐름인 아크에 흡인력(attractive force)을 인가하기 위함이다.
그리드(620)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 그리드(620)는 서로 이격되어 적층될 수 있다. 도시된 실시예에서, 그리드(620)는 복수로 구비되어, 전후 방향으로 적층된다.
그리드(620)의 개수는 변경될 수 있다. 구체적으로, 그리드(620)의 개수는 아크 소호부(600)의 크기, 성능 또는 아크 소호부(600)가 구비되는 기중 차단기(10)의 정격 용량 등에 따라 변경될 수 있다.
복수 개의 그리드(620)가 서로 이격되어 형성되는 공간을 통해, 유입된 아크가 소분되어 유동될 수 있다. 이에 따라, 아크의 압력이 증가되며, 아크의 이동 속도 및 소호 속도가 증가될 수 있다.
복수 개의 그리드(620) 중 고정 접점(311)에서 가장 먼 그리드(620), 도시된 실시예에서 후방 측의 그리드(620)에 인접하게 아크 러너(650)가 위치된다.
그리드(620)는 폭 방향, 도시된 실시예에서 좌우 방향의 단부가 고정 접점(311)을 향하는 방향, 즉 하측을 향해 돌출 형성될 수 있다. 즉, 그리드(620)는 좌우 방향의 단부가 하측을 향하는 첨두(peak) 형상으로 형성된다.
이에 따라, 발생된 아크는 그리드(620)의 좌우 방향의 상기 단부를 향해 효과적으로 진행되어, 아크 소호부(600)로 용이하게 유동될 수 있다.
그리드(620)는 측판(610)에 결합된다. 구체적으로, 그리드(620)의 폭 방향, 도시된 실시예에서 좌우 방향의 모서리에는 복수 개의 결합 돌기가 그 연장 방향, 도시된 실시예에서 상하 방향으로 복수 개가 형성된다. 그리드(620)의 상기 결합 돌기는 측판(610)에 형성된 관통공에 삽입 결합된다.
그리드 커버(630)를 향하는 그리드(620)의 일측, 도시된 실시예에서 상측 단부는 그리드 커버(630)에 인접하게 위치될 수 있다. 그리드(620)를 따라 유동된 아크는, 그리드 커버(630)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
그리드 커버(630)는 아크 소호부(600)의 상측을 형성한다. 그리드 커버(630)는 그리드(620)의 상측 단부를 덮도록 구성된다. 복수 개의 그리드(620)가 서로 이격되어 형성된 공간을 통과한 아크는 그리드 커버(630)를 통해 기중 차단기(10)의 외부로 배출될 수 있다.
그리드 커버(630)는 측판(610)에 결합된다. 그리드 커버(630)의 폭 방향, 도시된 실시예에서 좌우 방향의 모서리에는 측판(610)의 관통공에 삽입되는 돌기가 형성될 수 있다. 또한, 그리드 커버(630)와 측판(610)은 별도의 체결 부재에 의해 결합될 수 있다.
그리드 커버(630)는 일 방향, 도시된 실시예에서 전후 방향으로 연장 형성된다. 상기 방향은 복수 개의 그리드(620)가 적층되는 방향과 같음이 이해될 것이다.
그리드 커버(630)의 타 방향, 도시된 실시예에서 폭 방향의 길이는 복수 개의 그리드(620)의 폭 방향의 길이에 따라 결정될 수 있다.
도시된 실시예에서, 그리드 커버(630)는 커버 본체(631), 상부 프레임(632), 메시부(633), 및 차단 판(미도시)을 포함한다.
커버 본체(631)는 그리드 커버(630)의 외형을 형성한다. 커버 본체(631)는 측판(610)에 결합된다. 또한, 커버 본체(631)에는 상부 프레임(632)이 결합된다.
커버 본체(631)의 내부에는 소정의 공간이 형성된다. 상기 공간은 상부 프레임(632)에 의해 덮일 수 있다. 상기 공간에는 메시부(633) 및 차단 판이 수용된다. 이에, 상기 공간은 "수용 공간"이라고 지칭될 수 있다.
상기 수용 공간은 그리드(620)가 이격되어 형성되는 공간과 연통된다. 결과적으로, 상기 수용 공간은 커버부(100)의 내부 공간과 연통된다. 이에 따라, 발생된 아크는 그리드(620)가 이격되어 형성되는 공간을 통과하여, 커버 본체(631)의 상기 수용 공간으로 유동될 수 있다.
그리드(620)를 향하는 커버 본체(631)의 일측, 도시된 실시예에서 하측에는 그리드(620)의 상측 단부가 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 커버 본체(631)는 그리드(620)의 상측 단부를 지지할 수 있다.
커버 본체(631)는 절연성 소재로 형성될 수 있다. 아크 유도 경로(A.P)를 형성하기 위한 자기장이 왜곡되는 것을 방지하기 위함이다.
커버 본체(631)는 내열성 소재로 형성될 수 있다. 발생된 아크에 의해 손상되거나 형상이 변형되는 것을 방지하기 위함이다.
도시된 실시예에서, 커버 본체(631)는 전후 방향의 길이가 좌우 방향의 길이보다 길게 형성된다. 커버 본체(631)의 형상은 측판(610)의 형상 및 그리드(620)의 형상과 개수에 따라 변경될 수 있다.
그리드(620)에 반대되는 커버 본체(631)의 일측, 도시된 실시예에서 상측에는 상부 프레임(632)이 결합된다.
상부 프레임(632)은 커버 본체(631)의 상측에 결합된다. 상부 프레임(632)은 커버 본체(631)에 형성된 상기 수용 공간 및 상기 수용 공간에 수용된 메시부(633), 및 차단 판을 덮도록 구성된다.
도시된 실시예에서, 상부 프레임(632)은 전후 방향의 길이가 좌우 방향의 길이보다 길게 형성된다. 상부 프레임(632)은 커버 본체(631)의 상측에 안정적으로 결합되어, 상기 수용 공간 및 상기 수용 공간에 수용된 구성 요소를 덮을 수 있는 임의의 형상으로 구비될 수 있다.
상부 프레임(632)에는 복수 개의 관통공이 형성된다. 상기 관통공을 통해, 그리드(620) 사이를 통과하며 소호된 아크가 배출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 상기 관통공은 좌우 방향으로 세 개씩 전후 방향으로 세 줄 구비되어, 총 아홉 개 형성된다. 관통공의 개수는 변경될 수 있다.
상기 관통공은 서로 이격되어 위치된다. 상기 관통공 사이에는 일종의 리브(rib)가 형성된다. 상기 리브는 커버 본체(631)의 공간에 수용된 메시부(633), 및 차단 판을 상측에서 가압할 수 있다.
이에 따라, 아크가 발생되더라도, 메시부(633) 및 차단 판이 커버 본체(631)의 상기 수용 공간에서 임의 이탈되지 않는다.
상부 프레임(632)은 커버 본체(631)의 상측에 고정 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 상부 프레임(632)은 체결 부재에 의해 커버 본체(631)의 상측에 고정 결합된다.
상부 프레임(632)과 커버 본체(631)의 사이, 즉 상부 프레임(632)의 하측에서 커버 본체(631)의 상기 수용 공간에는 메시부(633) 및 차단 판이 위치된다. 달리 표현하면, 커버 본체(631)의 상기 수용 공간에는 상측에서 하측으로 메시부(633) 및 차단 판이 적층된다.
메시부(633)는 그리드(620) 사이에 형성된 공간을 통과하며 소호된 아크에 잔존하는 불순물을 걸러내는 역할을 수행한다. 소호된 아크는 메시부(633)를 통과하며, 잔존하는 불순물이 제거된 후 외부로 배출될 수 있다. 즉, 메시부(633)는 일종의 필터(filter)로 기능된다.
메시부(633)는 복수 개의 관통공을 포함한다. 상기 관통공의 크기, 즉 직경은 아크에 잔존하는 불순물의 입자의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 관통공의 직경은 아크가 포함하는 가스가 통과될 수 있도록, 충분히 크게 형성되는 것이 바람직하다.
메시부(633)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 메시부(633)는 상하 방향으로 적층될 수 있다. 이에 따라, 메시부(633)를 통과하는 아크에 잔존하는 불순물이 효과적으로 제거될 수 있다.
메시부(633)는 커버 본체(631)의 내부에 형성된 상기 수용 공간에 수용된다. 메시부(633)의 형상은 상기 수용 공간의 형상에 따라 결정될 수 있다.
메시부(633)는 상부 프레임(632)의 하측에 위치된다. 메시부(633)에 형성된 복수 개의 관통공은 상부 프레임(632)에 형성된 복수 개의 관통공과 연통된다. 이에 따라, 메시부(633)를 통과한 아크는 상부 프레임(632)을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
메시부(633)에 형성된 복수 개의 관통공은 그리드(620)가 이격되어 형성되는 공간과 연통된다. 결과적으로, 메시부(633)에 형성된 복수 개의 관통공은 커버부(100)의 내부 공간과 연통된다.
메시부(633)의 하측에는 차단 판이 위치된다. 차단 판은 그리드(620) 사이에 형성된 공간을 통과한 아크가 메시부(633)를 향해 유동되기 위한 통로를 제공한다. 차단 판은 커버 본체(631)의 상기 수용 공간에 수용된다. 차단 판은 커버 본체(631)의 상기 수용 공간에서 가장 하측에 위치된다.
도시된 실시예에서, 차단 판은 전후 방향의 길이가 좌우 방향의 길이보다 긴, 직사각형의 단면을 갖도록 형성된다. 차단 판의 형상은 커버 본체(631)의 상기 수용 공간의 단면의 형상에 따라 변경될 수 있다.
차단 판의 하측에는 그리드(620)가 위치된다. 일 실시예에서, 그리드(620)의 상측 단부, 즉 차단 판을 향하는 그리드(620)의 일측 단부는 차단 판에 접촉될 수 있다. 차단 판은 관통공(미도시)을 포함한다.
관통공은 복수 개의 그리드(620)가 서로 이격되어 형성된 공간을 통과한 아크가 커버 본체(631)의 상기 수용 공간으로 유입되는 통로이다. 관통공은 차단 판에 수직한 방향, 도시된 실시예에서 상하 방향으로 관통 형성된다.
관통공은 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 관통공은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
아크 러너(650)는 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)을 향하는 측판(610)의 일측에 위치된다. 도시된 실시예에서, 아크 러너(650)는 측판(610)의 하측에 위치된다.
아크 러너(650)는 고정 접점(311)에서 반대되는 측판(610)의 타측에 위치된다. 구체적으로, 아크 러너(650)는 측판(610)의 전방 측에 위치되는 고정 접점(311)에 반대되도록, 측판(610)의 하측에서 후방 측에 위치된다.
아크 러너(650)는 측판(610)에 결합된다. 상기 결합은 아크 러너(650)의 좌우 방향의 단부에 형성되는 돌기가 측판(610)에 형성된 관통공에 삽입되어 형성될 수 있다.
아크 러너(650)는 전도성 소재로 형성될 수 있다. 유동되는 아크에 흡인력을 인가하여, 효과적으로 아크를 유도하기 위함이다. 일 실시예에서, 아크 러너(650)는 구리, 철 또는 이들을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
아크 러너(650)는 그리드(620)를 향해 소정의 길이만큼 연장된다. 일 실시예에서, 아크 러너(650)는 고정 접점(311)에서 가장 멀도록 위치되는 그리드(620), 도시된 실시예에서 가장 후방 측에 위치되는 그리드(620)를 후방 측에서 덮도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 아크가 가장 후방 측에 위치되는 그리드(620)를 넘어 연장되지 않게 되어, 커버부(100)의 손상이 방지될 수 있다. 또한, 발생된 아크가 그리드(620)를 향해 효과적으로 유도될 수 있다.
3. 돌출 접점(322)의 설명
도 11 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부(300)는 돌출 접점(322)을 더 포함할 수 있다.
돌출 접점(322)은 가동 접점(321)과 이격되어 연장부(320a) 상에 배치될 수 있다. 즉, 돌출 접점(322)은 연장부(320a)를 따라 가동 접점(321)과 이격되어, 가동 접점(321)의 상측에 배치된다. 이때, 돌출 접점(322)은 가동 접점(321)이 고정 접점(311)과 접촉된 상태에서 로우 러너(330)에 접촉되도록 배치될 수 있다.
돌출 접점(322)과 로우 러너(330)가 서로 접촉됨으로써, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에 통전될 수 있다.
그리고, 가동 접점대(320)가 트립되는 경우, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)도 이격되며 이 과정에서 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에 아크가 발생될 수 있다.
돌출 접점(322)은 복수의 가동 접점(321) 중 적어도 하나로부터 연장되어 배치된다.
예를 들어, 돌출 접점(322)은 5개의 가동 접점(321) 중에서 가운데 3개가 돌출되어 형성되거나, 첫 번째, 세 번째 및 다섯 번째 가동 접점(321)이 돌출되어 형성되거나, 두 번째, 네 번째 가동 접점(321)이 돌출되어 형성될 수 있다. 또는, 상술한 경우와 다른 경우로 돌출 접점(322)이 가동 접점(321) 중 적어도 하나로부터 연장되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 돌출 접점(322)은 복수의 가동 접점(321) 중 중앙에 배치된 가동 접점(321)의 상측에서 돌출되어 형성될 수 있다.
돌출 접점(322)은, 돌출 접점(322) 상측에 배치되는 아크 소호부(600)의 측판(610)에 적어도 일부가 겹치도록 상측으로 연장될 수 있다.
구체적으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 돌출 접점(322)은 아크 소호부(600)의 측판(610)에 돌출 접점(322)의 상부가 겹치도록 연장될 수 있다. 이를 통해, 발생되는 아크가 그리드(620)로 보다 빠르게 인가되어 소호될 수 있다.
돌출 접점(322)의 폭은, 돌출 접점(322)이 연장되는 가동 접점(321)의 폭과 대응되게 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 11 등을 참조하면, 돌출 접점(322)의 폭은 돌출 접점(322)이 연장되는 가동 접점(321)의 폭과 대응되게 이루어진다. 다시 말해, 돌출 접점(322)의 폭은 돌출 접점(322)이 연장되는 가동 접점(321)의 폭과 동일하거나 유사한 크기일 수 있다. 이를 통해, 인접한 가동 접점(321)과의 간섭이나, 돌출 접점(322)이 복수로 형성될 때 인접한 돌출 접점(322)끼리의 간섭을 줄일 수 있다.
4. 가동 접점대(320)의 트립 동작과, 아크 발생 영역(A.A)의 이동
본 실시예에서 아크 발생 영역은 제1 아크 발생 영역(A.A1) 및 제2 아크 발생 영역(A.A2)을 포함한다.
제1 아크 발생 영역(A.A1)은, 고정 접점(311) 및 가동 접점(321) 사이에 형성된다. 제2 아크 발생 영역(A.A2)은, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에 형성된다.
로우 러너(330)는 돌출 접점(322)과의 관계에서 고정 접점(311)과 같은 역할을 할 수 있다. 따라서, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에 제2 아크 발생 영역(A.A2)이 형성될 수 있다.
돌출 접점(322)은 가동 접점대(320) 상에 가동 접점(321)의 상측에 배치된다. 이때, 돌출 접점(322)과 로우 러너(330)는 가동 접점(321)과 고정 접점(311)이 이격될 때보다 매우 짧은 순간 더 늦게 이격된다.
구체적으로, 가동 접점(321)이 고정 접점(311)으로부터 이격되기 위하여 가동 접점대(320)의 트립 동작이 발생되면, 매우 짧은 시간차를 두고 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 먼저 이격되고, 그 후에 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)가 이격될 수 있다.
즉, 차단부(300)가 트립동작을 하는 경우, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)가 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)보다 시간적으로 늦게 이격되므로, 가동 접점(321) 및 고정 접점(311) 사이에 통전이 차단된 이후에도 짧은 시간 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에 통전이 일어난다.
이에 대하여 트립 상태와 관련하여 설명하면 다음과 같다.
가동 접점대(320)는, 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 접촉되고, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)이 접촉되는 통전 상태, 및 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 이격되고, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)이 이격되는 트립 상태 사이에서 이동 가능하게 이루어진다.
구체적으로, 도 12는 통전 상태를 도시한 도면이다. 가동 접점(321) 및 돌출 접점(322)이 각각 고정 접점(311) 및 로우 러너(330)에 접촉되어 각각 통전된다.
이때, 상술한 바와 같이 직류 전원이 인가되므로, 고정 접점(311) 및 로우 러너(330)로부터 가동 접점(321) 및 돌출 접점(322)으로 전류가 흐르거나, 그 반대로 전류가 흐를 수 있다.
가동 접점대(320)의 트립 상태는, 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 이격되고, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)의 접촉이 유지되는 제1 상태, 및 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 이격되고, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)이 이격되는 제2 상태를 포함한다. 그리고, 가동 접점대(320)의 트립 상태는 제1 상태 및 제2 상태로 순차적으로 변화할 수 있다.
구체적으로, 도 12는 통전 상태를 나타내며, 도 13은 제1 상태를 나타내고, 도 14는 제2 상태를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 제1 상태에서 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)은 서로 이격된다. 그리고, 제1 상태에서 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)은 접촉이 유지된다. 따라서, 제1 상태에서는 아직 완전한 트립이 일어나지 않고, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)을 통해 통전이 이루어진다.
그리고, 도 14를 참조하면, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)가 이격됨으로써, 제2 상태가 형성된다. 아크는 최종 이격 부위에서 발생된다.
돌출 접점(322)이 구비되지 않은 상태에서는 제1 아크 발생 영역(A.A1)을 통해 아크가 발생한다. 그러나, 트립 상태 중 제1 상태에서 돌출 접점(322)이 로우 러너(330)와 접촉을 유지하고, 가동 접점(321) 및 고정 접점(311)이 이격되므로, 제1 상태에서 제2 상태로 변화할 때, 최종 이격 부위는 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)이 된다.
따라서, 돌출 접점(322)이 구비되지 않은 경우에 제1 아크 발생 영역(A.A1)에서 발생했던 아크는 상술한 특징들을 구비하는 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)에 의하여 제2 아크 발생 영역(A.A2)에서 발생된다.
본 발명의 일 실시예는 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322)을 구비함으로써, 아크가 발생되는 위치가 위쪽으로 이동되는 효과를 갖는다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 돌출 접점(322)이 가동 접점(321)보다 위쪽으로 돌출되는 거리만큼 아크가 발생되는 영역이 위쪽으로 이동되는 효과를 갖는다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)를 구비하는 차단부에서, 아크 발생 영역은 가동 접점(321) 및 고정 접점(311) 사이(제1 아크 발생 영역(A.A1))에서 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이(제1 아크 발생 영역(A.A2))으로 이동됨으로써, 아크 소호부(600) 즉 그리드(620)와 가깝게 이동된다.
본 발명은 트립 상태 제1 상태에서 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)이 이격된 상태에서 접촉되는 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 및 제2 상태에서 이격되는 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330)를 구비함으로써, 직류 기중 차단기에서 소전류 차단이 일어날 때 발생하는 아크에 대하여 그리드(620)에 보다 가깝게 발생시킨다. 발생된 아크와 그리드(620) 사이의 거리가 짧아지므로, 아크가 그리드(620)에 인가되는 시간이 더 짧아져, 아크가 빠르게 소호될 수 있다.
5. 그리드 레그(621)의 설명
그리드(620)는 그리드 레그(621)를 포함할 수 있다. 그리드 레그(621)는 폭 방향의 적어도 일단에서 연장되고, 돌출 접점(322)을 양 측에서 감싸도록 하부로 연장되는 그리드 레그(621)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 그리드 레그(621)는 그리드(620)의 양 단에서 하부로 연장된다. 다시 말해, 그리드 레그(621)는 그리드(620)의 양 단에서 가동 접점대(320)를 향해 연장된다. 즉, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)는 돌출 접점(322)의 양 측에서 돌출 접점(322)을 감싸도록 하부로 연장될 수 있다.
상술한 구조를 통해, 그리드(620) 및 그리드 레그(621)에는 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에서 형성되는 아크에 의한 유도된 자기장이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 측판(610)의 단부와 인접하도록 연장되는 그리드 레그(621)는 기존의 아크 가이드 역할을 할 수 있다. 즉, 아크 소호부(600)의 하부에서 발생된 아크는, 측판(610)의 단부까지 연장된 그리드 레그(621)에 용이하게 인가되어 그리드(620) 상부까지 인가되어 소호될 수 있다.
도 16을 참조하면, 그리드 레그(621)는 그리드(620)의 폭 방향의 일 단에서 연장되는 제1 그리드 레그(621a), 및 제1 그리드 레그(621a)의 반대편에서 연장되는 제2 그리드 레그(621b)를 포함한다. 이때, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 폭은 동일하게 이루어질 수 있다. 또한, 그리드 레그(621) 사이에는 그리드 레그 홈(622)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 폭이 동일하므로, 유도된 자기장이 안정적으로 형성될 수 있다.
또한, 아크 소호부(600) 하부에서 발생된 아크의 위치와 관계없이 제1 그리드 레그(621a) 및/또는 제2 그리드 레그(621b)를 따라 아크가 인가되어 빠르게 소호될 수 있다.
그리드 레그(621)는 측판(610)을 따라 하부로 연장된다. 구체적으로, 그리드 레그(621)는 측판(610)의 하측 단부와 인접하도록 연장된다.
이에 따라, 아크 발생 영역(A.A)에서 발생되는 아크와 물리적 거리가 가까워지므로, 아크가 용이하게 인가될 수 있다. 따라서, 아크가 신속하게 소호될 수 있다. 또한, 그리드 레그(621)와 돌출 접점(322) 사이에는 이격되는 공간인 에어갭(A.G)이 형성될 수 있다.
제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 폭 방향의 길이(d1)의 합은 그리드(620)의 폭의 절반 이상일 수 있다.
아크 소호부(600) 하부에서 발생되는 아크에 의하여 그리드 레그(621) 및 그리드(620)에 자기장이 유도될 수 있다. 이때, 그리드(620) 및 그리드 레그(621)에 유도되는 자기장의 세기는, 아크와 그리드 레그(621) 사이의 거리에 반비례한다.
따라서, 그리드 레그(621)의 폭이 작은 경우, 상대적으로 발생되는 아크와 그리드 레그(621)까지의 거리인 에어갭(A.G)의 거리가 길어진다. 이에 따라, 그리드(620) 및 그리드 레그(621)에 유도된 자기장의 세기는 상대적으로 약하다. 따라서, 그리드(620)에 유도된 자기장에 의하여 아크에 인가되는 전자기력의 힘은 상대적으로 약해진다.
본 발명은 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 폭 방향의 길이의 합이 그리드(620)의 폭의 절반 이상으로 형성됨으로써, 돌출 접점(322) 및 로우 러너 사이에서 발생되는 아크에 의한 유도 자기장이 보다 강력하게 형성될 수 있다.
제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)는 상부의 폭 방향의 길이와, 하부의 폭 방향의 길이가 동일하거나, 유사하게 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 상부의 폭 방향의 길이와, 하부의 폭 방향의 길이가 동일하거나, 유사하게, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)가 상부로부터 연장된다.
만약, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 폭이 그리드(620)로부터 하부로 연장되며 변경되면, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b) 사이에서 발생하는 아크에 의하여, 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)에 유도되는 자기장이 균일하게 형성되기 어렵다.
따라서, 상술한 바와 같은 제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)의 구조를 통해, 그리드 레그(621) 및 그리드(620)를 통해 형성되는 유도된 자기장이 안정적으로 형성될 수 있다.
제1 그리드 레그(621a) 및 제2 그리드 레그(621b)는 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)와 돌출 접점(322) 간의 거리인 에어갭(A.G)의 길이보다 더 넓은 폭을 가지도록 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 제1 그리드 레그(621a)와 돌출 접점(322) 간의 거리인 에어갭(A.G)의 길이보다, 제1 그리드 레그(621a)의 폭(d1)이 더 길게 형성된다.
상술한 구조를 통해, 그리드(620) 및 그리드 레그(621)에 유도된 자기장의 세기가 커질 수 있다.
구체적으로, 아크에 의해 유도되는 그리드 레그(621) 및 그리드(620)의 자기장의 세기는, 돌출 접점(322)과 그리드 레그(621) 사이의 거리, 즉 에어갭(A.G)의 길이에 반비례하게 형성된다. 그리고, 그리드 레그(621)의 폭이 넓어지면, 상대적으로 에어갭(A.G)의 길이가 작아진다.
따라서, 그리드 레그(621)의 폭(d1)이 에어갭(A.G)의 길이보다 길면, 그리드 레그(621)에 유도되는 자기장의 세기가 커질 수 있다.
또한, 상술한 구조에 따르면, 에어갭(A.G)의 길이가 짧으므로 발생되는 아크에 인가되는 압력이 증가할 수 있다. 이에 따라, 아크의 상승력이 또한 증가할 수 있다.
그리드 레그(621)의 폭(d1)과 에어갭(A.G) 길이(d2)의 비율(d1/d2)에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상일 수 있다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상일 수 있다.
제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)가 1보다 작은 경우, 그리드(620) 및 그리드 레그(621)에 유도된 자기장의 세기가 약할 뿐만 아니라, 에어갭(A.G)의 길이가 커져서 아크에 인가되는 압력이 충분하지 않을 수 있다.
따라서, 그리드 레그(621)에 의하여 유도된 자기장에 의한 전자기력, 및 아크가 발생하는 영역의 압력이, 아크 소호부(600) 하부에 발생된 아크를 아크 소호부(600)까지 상승시키는데 충분한 힘이 인가되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 레그(621)는 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상으로 이루어져, 그리드 레그(621)에 유도되는 자기장이 발생되는 아크를 전자기력에 의하여 아크 소호부(600)에 인가될 수 있는 충분한 세기를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드 레그(621)는 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상으로 이루어져, 그리드 레그(621)와 돌출 접점(322)까지의 에어갭(A.G)이 짧게 형성되어, 발생되는 아크가 아크 소호부(600)로 상승할 수 있는 충분한 압력을 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 그리드 중 상대적으로 길이가 짧게 형성되는 최외곽 그리드(625)가 포함될 수 있다. 최외곽 그리드(625)는 복수의 그리드 중에서 고정 접점(311)을 향해 가장 인접하게 배치되는 그리드이다.
최외곽 그리드(625)의 길이가 짧게 형성됨으로써, 최외곽 그리드(625)와 인접하게 배치되는 고정 접점대(310) 및 가동 접점대(320)의 접촉 및 이격에 필요한 공간 또는 아크를 유도하기 위한 다양한 구성을 배치하는데 필요한 공간을 확보할 수 있다.
최외곽 그리드(625)에도 그리드 레그(626)가 구비될 수 있다. 최외곽 그리드(625)의 그리드 레그(626)는 그리드(620)의 그리드 레그(621)에 비하여 짧게 형성될 수 있다. 그리고, 최외곽 그리드(625)의 그리드 레그(626) 사이에도 그리드 레그 홈(627)이 형성될 수 있다.
6. 에어갭(A.G)과 아크의 상승력
본 발명의 일 실시예에서, 돌출 접점(322)은 복수의 가동 접점(321) 중 중앙에 배치된 가동 접점(321)의 상측에서 돌출되어 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 돌출 접점(322) 및 그리드 레그(621) 사이에 에어갭(A.G)이 형성된다. 돌출 접점(322) 및 그리드 레그(621) 사이에 에어갭(A.G)이 형성됨으로써, 돌출 접점(322) 및 로우 러너(330) 사이에서 발생되는 아크에 인가되는 압력이 높아짐으로써, 발생된 아크에 상승하려는 힘이 인가될 수 있다.
구체적으로, 에어갭(A.G)이 형성됨으로써 아크 발생 영역의 공간이 감소하고, 이에 따라 발생된 아크에 인가되는 압력이 높아짐으로써, 발생된 아크는 상승되는 힘을 받을 수 있다. 이에 따라, 상승되는 아크는 그리드(620) 또는 그리드 레그(621)에 보다 용이하게 인가되어, 신속하게 소호될 수 있다.
7. 자기장에 의한 아크 유도 경로(A.P)의 설명
도 17 내지 도 18을 참조하여, 차단부(300)에 형성되는 자기장, 아크에 인가되는 전자기력 및 아크 유도 경로(A.P)에 대하여 설명하면 다음과 같다.
이하의 설명에서, "⊙"로 표시된 부분은 전류(아크)가 지면(paper)에서 나오는 방향으로 흐름을 의미한다. 또한, "ⓧ"로 표시된 부분은 전류(아크)가 지면(paper)을 향해 들어가는 방향으로 흐름을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 기중 차단기(10)는 가동 접점(321)(돌출 접점(322))에서 고정 접점(311)(로우 러너(330))로 흐르거나, 그 반대로 흐르는 직류에 대한 차단이 이루어진다. 따라서, 트립될 때 발생하는 아크 또한, 통전되는 방향과 동일한 방향으로 형성된다.
도 16을 참조하면, 고정 접점(311) 및 가동 접점(321)이 이격된 트립 상태에서, 로우 러너(330) 및 돌출 접점(322) 사이 공간 및 그리드(620)의 하측 공간에는, 발생되는 아크에 전자기력이 인가되는 자기장 영역(M.F.A)이 형성된다.
자기장 영역(M.F.A)은 영구자석에 의한 자기장 및/또는 아크가 발생하는 영역 주위에 배치된 강자성체에 의해 형성되는 자기장을 포함할 수 있다.
예를 들어, 아크에 영향을 주는 자기장은 영구자석에 의한 자기장일 수 있다. 영구자석에 의한 자기장은 N극에서 나와 S극으로 들어가는 자기장 방향이 형성될 수 있다. 이러한 자기장에 의하여, 아크는 로렌츠 힘(Lorentz force)에 의한 전자기력을 받을 수 있다.
또한, 아크가 발생하는 영역 주위에 배치된 강자성체는 발생된 아크의 전류에 의한 자기장을 방해하는 방향으로 자기장을 형성하도록 유도될 수 있다. 이를 강자성체의 유도된 자기장이라고 할 수 있다.
아크는 영구자석에 의한 자기장이나, 강자성체에 의한 유도된 자기장에 의하여 로렌츠 힘에 의한 전자기력을 받을 수 있다.
발생된 아크가 받는 전자기력의 방향은, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 설명할 수 있다. 플레밍의 왼손 법칙이란 세 번째 손가락을 전류(I)의 방향으로, 두 번째 손가락을 자기장(B)의 방향으로 가리키면, 엄지손가락의 방향이 전자기력(F)의 방향이 된다. 여기서 각 손가락의 사이 각은 직각이어야 한다.
이때, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 아크가 받는 전자기력의 방향을 따라, 아크가 이동될 수 있다. 이러한 아크의 움직임을 아크 유도 경로(Arc-guided Path, A.P)라고 할 수 있다.
도 17을 참조하면, 아크 소호부(600) 하부에서 발생된 아크에 의하여 그리드 레그(621)에 자기장이 유도되며, 발생된 아크에 그리드 레그(621)에 유도된 자기장에 의한 전자기력이 인가되는 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 기중 차단기(10)가 트립 시 발생하는 아크의 전류의 방향은 가동 접점(321)(돌출 접점(322))에서 고정 접점(311)(로우 러너(330))쪽으로 흐른다. 즉, 도 17에서 전류(아크)는 지면(paper)을 향해 들어가는 방향으로 형성된다.
이때, 아크의 전류 방향을 고려할 때, 앙페르의 오른나사 법칙에 의하여 발생된 아크를 둘러싸는 방향으로 자기장(B1)이 형성된다.
도 17의 (b)를 참조하면, 그리드 레그(621)에는 아크에 의해 발생된 자기장(B1)을 방해하는 방향으로 유도된 자기장(B2)이 발생된다. 이때, 순간적으로 제1 그리드 레그(621a)는 N극으로 자화되며, 제2 그리드 레그(621b)는 S극으로 자화될 수 있다.
그리고, 도 17의 (c)를 참조하면, 유도된 자기장(B2)에 의해, 아크는 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 아크 소호부(600)쪽, 즉 상부 측으로 전자기력(F)을 받는다. 아크에 인가되는 전자기력(F)의 방향으로 아크 유도 경로(A.P)가 형성된다. 이에 따라, 아크 소호부(600)의 그리드(620) 또는 그리드 레그(621) 쪽으로 아크가 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기(10)는, 그리드 레그(621)에 유도된 자기장에 의하여 아크에 인가되는 전자기력을 통해 아크 유도 경로(A.P)를 그리드(620) 쪽으로 형성한다. 이를 통해, 소전류로 인하여 상승하는 힘이 부족한 아크가 전자기력을 받아 상승될 수 있다. 이에 따라 아크가 보다 빠르게 소호될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 돌출 접점(322) 및 그리드 레그(621) 사이에 에어갭(A.G)을 형성함으로써, 발생된 아크에 인가되는 압력이 커지므로 아크가 아크 소호부(600) 쪽으로 상승하려는 힘이 발생한다.
따라서, 그리드 레그(621)에 유도된 자기장에 의한 전자기력 및 에어갭(A.G)에 의한 압력에 의해 아크는 보다 용이하게 아크 소호부(600)로 인가될 수 있다.
도 18의 (a)를 참조하면, 기중 차단기(10)가 트립 시 발생하는 아크의 전류의 방향은 고정 접점(311)(로우 러너(330))에서 가동 접점(321)(돌출 접점(322))쪽으로 흐른다. 즉, 전류(아크)가 지면(paper)에서 나오는 방향으로 형성된다.
이때, 아크의 전류 방향을 고려할 때, 앙페르의 오른나사 법칙에 의하여 발생된 아크를 둘러싸는 방향으로 자기장(B1)이 형성된다.
도 18의 (b)를 참조하면, 그리드 레그(621)에는 아크에 의해 발생된 자기장(B1)을 방해하는 방향으로 유도된 자기장(B2)이 발생된다. 이때, 순간적으로 제2 그리드 레그(621b)는 N극으로 자화되며, 제1 그리드 레그(621a)는 S극으로 자화될 수 있다.
도 18의 (c)를 참조하면, 그리드 레그(621)에 유도된 자기장(B2)에 의해, 아크는 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 아크 소호부(600)쪽, 즉 상부 측으로 전자기력(F)을 받는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기(10)는, 그리드 레그(621)에 유도된 자기장에 의하여 아크에 인가되는 전자기력을 통해 아크 유도 경로(A.P)를 그리드(620) 쪽으로 형성한다. 이를 통해, 소전류로 인하여 상승하는 힘이 부족한 아크가 전자기력을 받아 상승될 수 있다. 이에 따라 아크가 보다 빠르게 소호될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 돌출 접점(322) 및 그리드 레그(621) 사이에 에어갭(A.G)을 형성함으로써, 발생된 아크에 인가되는 압력이 커지므로 아크가 아크 소호부(600) 쪽으로 상승하려는 힘이 발생한다.
따라서, 그리드 레그(621)에 유도된 자기장에 의한 전자기력 및 에어갭(A.G)에 의한 압력에 의해 아크는 보다 용이하게 아크 소호부(600)로 인가될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호부 및 이를 포함하는 기중 차단기는, 아크의 전류 방향에 따라 서로 다른 방향으로 자기장이 유도되어 형성되는 그리드 레그(621)를 포함한다. 이에 따라, 직류 기중 차단기에서 전류의 방향과 무관하게, 발생되는 아크에 대하여 항상 상부 측으로 전자기력을 인가하여 빠르게 소호할 수 있는 장점이 있다.
8. 아크 소호 시간
도 19는, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)와 아크 소호 시간의 상관관계를 나타낸 것이다.
가로축은 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)를 나타내고, 세로축은 아크가 소호되는 데 걸리는 시간인 아크 소호 시간을 나타낸 것이다. 또한, 세로축의 l 선은 아크를 소호 하는데 걸리는 제한 시간인 아킹타임 제한 시간을 의미한다.
"-▲-"는 아크의 전류 방향이 돌출 접점(322)에서 로우 러너(330)를 향하는 경우이고, "-◆-"는 아크의 전류 방향이 로우 러너(330)에서 돌출 접점(322)을 향하는 경우이다.
도 19를 참조하면, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)가 1 이상인 경우, 아킹타임 제한 시간을 만족하는 것을 알 수 있다.
그리고, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)가 1 미만이 경우, 아킹타임 제한 시간보다 아크를 소호하는데 걸리는 시간이 더 걸리는 것을 알 수 있다.
즉, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)가 1 미만인 경우, 아크를 소호하는데 걸리는 시간이 증가한다.
제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)가 1을 넘는 경우, 아크 소호 시간은 더 줄어든다. 다만, 에어갭(A.G)의 길이(d2)가 지나치게 작아지는 경우 돌출 접점(322) 및 그리드 레그(621) 사이에 기계적인 마찰이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 제1 그리드 레그(621a) 또는 제2 그리드 레그(621b)의 폭(d1)과, 에어갭(A.G)의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 2.5 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치되는 측판;
    상기 측판 사이에 배치되며, 복수로 구비되어 서로 이격되며 상기 측판에 각각 결합되는 그리드; 및
    상기 그리드의 상측에 위치되어, 상기 그리드를 덮는 그리드 커버를 포함하고,
    상기 그리드는,
    고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생하는 아크에 의한 유도 자기장이 형성 가능하도록, 폭 방향의 양 단에서 하부로 연장되는 그리드 레그를 포함하는,
    아크 소호부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리드 레그는,
    상기 측판의 단부와 인접하도록 연장되는,
    아크 소호부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그리드 레그는,
    상기 그리드의 폭 방향의 일 단에서 연장되는 제1 그리드 레그; 및
    상기 제1 그리드 레그의 반대편에서 연장되는 제2 그리드 레그를 포함하고,
    상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그의 폭은 동일하게 이루어지는,
    아크 소호부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그의 폭 방향의 길이의 합은,
    상기 그리드의 폭의 절반 이상인,
    아크 소호부.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그는,
    상부의 폭 방향의 길이와, 하부의 폭 방향의 길이가 동일하게 이루어지는,
    아크 소호부.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 그리드 레그는,
    상기 가동 접점의 상측으로 연장되는 돌출 접점을 감싸도록 이루어지는,
    아크 소호부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 그리드 레그 및 제2 그리드 레그는,
    상기 제1 그리드 레그 또는 상기 제2 그리드 레그와 상기 돌출 접점 간의 거리인 에어갭의 길이보다 더 넓은 폭을 가지도록 이루어지는,
    아크 소호부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 그리드 레그 또는 제2 그리드 레그의 폭(d1)과, 상기 에어갭의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 1 이상인,
    아크 소호부.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 그리드 레그 또는 제2 그리드 레그의 폭(d1)과, 상기 에어갭의 길이(d2)의 비(d1/d2)는 2.5 이하인,
    아크 소호부.
  10. 고정 접점;
    상기 고정 접점을 향하는 방향 또는 상기 고정 접점에서 멀어지는 방향으로 이동되는 가동 접점; 및
    상기 고정 접점 및 상기 가동 접점에 인접하게 위치되어, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점이 이격되어 발생된 아크를 소호하도록 구성되는 아크 소호부를 포함하며,
    상기 아크 소호부는,
    서로 이격되어, 서로 마주하도록 배치되는 측판;
    상기 측판 사이에 배치되며, 복수로 구비되어 서로 이격되며 상기 측판에 각각 결합되는 그리드; 및
    상기 그리드의 상측에 위치되어, 상기 그리드를 덮는 그리드 커버를 포함하고,
    상기 그리드는,
    고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생하는 아크에 의한 유도 자기장이 형성 가능하도록, 폭 방향의 양 단에서 하부로 연장되는 그리드 레그를 포함하는,
    기중 차단기.
  11. 제10항에 있어서,
    하단에 상기 고정 접점이 배치되고, 상부를 향해 연장되는 고정 접점대;
    상기 고정 접점의 상측으로 연장되어 배치되고, 일단은 상기 고정 접점대에 결합되고, 타단은 상기 고정 접점대로부터 이격되도록 형성되는 로우 러너; 및
    상기 가동 접점의 상측으로 연장되어 배치되고, 상기 로우 러너에 접촉되는 경우 통전가능하게 이루어지고, 상기 가동 접점이 트립되는 경우 상기 로우 러너로부터 이격되도록 이루어지는 돌출 접점을 포함하는,
    기중 차단기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그리드 레그는,
    상기 돌출 접점을 양 측에서 감싸도록 연장되는,
    기중 차단기.
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