KR200393296Y1 - 배선용 차단기의 소호장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배선용 차단기의 소호장치에 관한 것으로서, 가동단자의 이동궤적으로부터 케이싱의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드와, 그리드의 양측 단부를 각각 고정함과 아울러 케이싱에 고정시키는 한 쌍의 고정측판을 포함하는 아크슈트와; 각 고정측판으로부터 케이싱의 중심방향으로 연장형성되어 가동단자를 향하는 면은 그리드와 함께 아크챔버를 형성한 한 쌍의 하이브리드 고정판과; 각 하이브리드 고정판의 가동단자의 반대쪽 면에 각각 고정설치되는 한 쌍의 측면 마그넷; 및 고정단자의 인입부와 연장부 사이에 개재되는 베이스 마그넷;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 가동단자와 고정단자 사이에 발생하는 반발력을 최대한 높여주고 전자 반발력에 의해 가동단자가 분리되면서 발생하는 아크를 최대한 신장시켜 아크 전압을 일반 인가전압보다 상승시켜 줄 수 있으며, 아크에너지 값을 크게 떨어뜨려 접점과 가동단자의 손상을 최대한 줄이는 효과가 있다

Description

배선용 차단기의 소호장치{ARC CHAMBER FOR CIRCUIT BREAKER}

본 고안은 배선용 차단기의 소호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이상 상태인 단락사고 발생시 전자 반발력을 극대화하여 한류차단 성능을 높이고 아크를 신속하게 제거할 수 있도록 한 배선용 차단기의 소호장치에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기로서, 크게 전원측과 부하측과의 연결을 이룰 수 있는 단자부, 고정단자와 가동단자가 기구적으로 접촉할 수 있도록 개폐를 시켜주는 기구부, 및 전원측에서 과전류 또는 단락전류를 감지하여 기구부의 트립동작을 유도하는 트립부로 구성되어 있다.

배선용 차단기에서 차단하고자 하는 단락전류는 차단기의 정격전류보다 수 십 배가 넘는 전류이며, 차단기가 차단시킬 수 있는 단락전류를 차단용량이라 한다. 배선용 차단기는 단락전류를 일정전류 이하의 전류로 제한하여 전류를 차단하게 되는데 이를 한류차단이라 한다. 일반적으로 배선용 차단기는 소호부의 소호능력에 비례하고 기구부의 동작시간에 반비례하는 한류성능을 나타낸다.

이러한 배선용 차단기의 소호장치를 첨부한 도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 기술에 의한 배선용 차단기의 소호장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 소호장치의 분해사시도이며, 도 3a와 도 3b는 도 1의 소호장치가 각각 정격전류와 이상전류가 흐를 때의 작동상태를 보인 측면도이다.

이들 도면에서 도시된 바와 같이, 소호장치(1)는 케이싱(10a)(10b)의 형상에 의하여 고정설치되는 고정단자(2)와, 고정단자(2)의 소정면에 브레이징된 고정접점(2a)과 접촉할 수 있도록 가동접점(3a)이 결합된 가동단자(3)와, 케이싱(10a)(10b)에 고정설치되어 가동단자(3)의 회전경로 주위의 일정한 공간 즉, 아크챔버(21)를 형성하는 아크슈트(20)를 구비한다.

아크슈트(20)는 강자성의 성질을 갖는 금속으로 조성되는 판형의 복수 개의 그리드(22)를 일정 간격으로 분리 배치하여 양쪽의 절연성의 고정측판(23)에 의하여 고정된 결합체를 이룬다.

그리고, 고정접점(2a)에 인접한 일측에는 가동접점(3a)이 고정접점(2a)으로부터 떨어지기 시작할 때 발생하는 아크를 고정접점(2a)로부터 이동시킬 수 있도록 아크런너(2b)가 돌출되게 형성된다.

이와 같은 소호장치에 정격전류가 흐를 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 고정접점(2a)과 가동접점(3a)이 접촉된 상태가 유지되나, 과전류나 단락전류와 같은 이상전류가 발생하였을 경우, 도 3b과 같이 고정접점(2a)과 가동접점(3a)의 사이에서 발생하는 전자반발력에 의해 가동단자(3)가 고정단자(1)로부터 개리되면서 전류를 차단하게 된다.

가동단자(3)가 개리되는 순간 고정접점(2a) 및 가동접점(3a) 사이에서 아크(40)가 발생되고, 발생된 아크(40)는 아크런너(3)로 유도되어 아크슈트(20)로 이동한다.

이때 아크(40)는 아크슈트(20)의 그리드(22)에 의해 분할됨으로써 아크전압이 전원전압보다 높게 상승되고, 이에 따라 단락전류를 제한시켜 아크가 소멸하게 된다.

이러한 아크 소호효과는 아크슈트(20)의 그리드(22)를 고정하는 절연성의 고정측판(23)에서 발생되는 소호성 가스(gas)에 의해서도 발생된다.

이렇듯 아크 소호는 여러 가지 복합적인 요인에 의해 이루어지게 되는 것이나, 상기와 같은 종래의 소호장치는 가동단자(3)의 회전운동으로 발생된 아크(40)가 아크런너(2b)를 통해 아크슈트(20)로 이동한 후 아크슈트(20) 사이에서 아크(40)가 신장될 때 아크(40)의 기둥이 상부그리드(30)까지 경유하지 못하기 때문에 충분한 아크전압의 상승을 얻을 수 없으며, 그리드(22)를 지지하는 고정측판(23)도 아크 에너지에 의한 소호성 가스의 발생이 충분하지 못해 압력상승에 따른 아크전압 상승효과를 기대할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 소호장치(1)는 아크(40)가 각각의 그리드(22)에 의한 분할과 냉각 효과에 의해서만 아크 소호가 이루어지기 때문에 소호시간이 길어지고, 가동단자(3)의 회전축 쪽으로 아크 열가스가 역배기됨으로써 아크의 재발호 현상과 가동접점(3a) 및 고정접점(2a)의 소손에 많은 영향을 미친다는 문제가 있다.

본 고안은 상기와 같은 점에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은, 이상전류 발생시 접점 사이의 전자 반발력을 증대시키고 접점이 분리된 후 발생하는 아크전압을 상승시키며 통과전류를 최대한 억제시킴으로써 차단기의 한류성능을 극대화하여 차단기에 직접적으로 영향을 미치는 아크에너지를 최대한 줄여 차단기능을 원활히 수행하여 부하를 보호하고 차단기의 손상을 방지할 수 있도록 하는 배선용 차단기의 소호장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 케이싱과, 외측 단부는 부하측과 연결되고 내측 단부는 상기 케이싱의 내부로 소정 길이로 인입된 후 상기 인입방향과 반대방향으로 절곡되어 연장된 고정단자와, 상기 고정단자의 절곡된 일측 단부와 접촉되거나 개리될 수 있도록 상기 케이싱의 내부에 이동가능하게 설치되는 가동단자를 포함하는 배선용 차단기에 있어서, 상기 가동단자의 이동궤적으로부터 상기 케이싱의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드와, 상기 그리드의 양측 단부를 각각 고정함과 아울러 상기 케이싱에 고정시키는 한 쌍의 고정측판을 포함하는 아크슈트와; 상기 각 고정측판으로부터 상기 케이싱의 중심방향으로 연장형성되어 상기 가동단자를 향하는 면은 상기 그리드와 함께 아크챔버를 형성한 한 쌍의 하이브리드 고정판과; 상기 각 하이브리드 고정판의 상기 가동단자의 반대쪽 면에 각각 고정설치되는 한 쌍의 측면 마그넷; 및 상기 고정단자의 인입부와 연장부 사이에 개재되는 베이스 마그넷; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치를 제공한다.

이 경우, 상기 베이스 마그넷은 적어도 2개가 상기 고정단자의 전로와 수직하게 적층형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하이브리드 고정판은 상기 고정단자와 상기 가동단자의 사이에 아크 발생시 분해되어 소호가스를 생성할 수 있도록 나일론 계열의 절연재에 의하여 조성된 것이 바람직하다.

상기 하이브리드 고정판의 상기 가동단자의 반대쪽 면에는 상기 측면 마그넷을 판면방향에 대하여 절연시킬 수 있도록 함몰되게 형성된 마그넷수용홈이 구비된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하이브리드 고정판의 마그넷수용홈에는 상기 측면 마그넷을 고정할 수 있도록 후크가 형성된 것이 효율적이다.

한편, 상기 고정측판과 상기 하이브리드 고정판은 일체로 몰딩되어 형성된 것이 바람직하다.

이하, 본 고안에 의한 배선용 차단기의 소호장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 하며, 관련된 공지 기능이나 부품에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 소호장치가 장착된 배선용 차단기의 단극차단유닛의 일부 케이싱을 제거한 모습을 보인 정면도이고, 도 4는 도 3의 단극차단유닛에서 소호장치 부분을 보인 상면 사시도이고, 도 5은 도 3의 소호장치의 일부를 분해한 부분 분해사시도이고, 도 6은 도 3의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 7a와 도 7b는 본 고안의 소호장치가 각각 정격전류와 이상전류가 흐를 때의 작동상태를 각각 보인 부분 단면도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 단극차단유닛(100)은, 케이싱(101)과, 케이싱(101)의 외측에 부하측과 연결되는 외측단부(102e)와 케이싱(101)의 내부로 소정 길이로 인입된 인입부(102d)와 상기 인입방향과 반대방향으로 절곡되어 연장된 연장부(102c)를 포함하여 케이싱(101)에 대향되게 고정설치된 한 쌍의 고정단자(102)(102)와, 케이싱(101)의 중심부에 케이싱(101)에 대하여 회전가능하도록 회전가능하게 설치되는 샤프트(104)와 결합되어 샤프트(104)와 함께 또는 독립적으로 회전하면서 상기 양 고정단자(102)(102)와 접촉 또는 개리되는 가동단자(103)와, 상기 고정단자(102)와 가동단자(103)의 사이에서 발생하는 아크를 소호하는 본 실시예의 한 쌍의 소호장치(120)를 구비한다.

상기 소호장치(120)는, 도 4 내지 도 6에서 도시된 바와 같이, 가동단자(103)의 회전궤적으로부터 케이싱(101)의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드(122)와, 그리드(122)와 함께 아크챔버(121)를 형성하는 한 쌍의 하이브리드 고정판(123)(123)과, 각 하이브리드 고정판(123)(123)의 가동단자(103)의 반대쪽 면에 각각 설치되는 한 쌍의 측면 마그넷(128)(128)과, 고정단자(102)의 인입부(102d)와 연장부(102c) 사이에 설치되는 베이스 마그넷(129)을 포함한다.

그리드(122)의 양측에는 이 그리드(122)의 양측 단부에 형성된 돌기(122a)를 수용하며 고정할 수 있도록 관통공(123b)이 형성된 고정측판(123b)에 의하여 결합됨으로써 아크슈트를 형성한다. 하이브리드 고정판(123)은 상기 고정측판(123b)로부터 케이싱(101)의 중심방향으로 연장형성된 것으로서, 절연성능의 향상과 생산비를 절감할 수 있도록 고정측판(123b)과 일체로 몰딩되어 형성된 것이 바람직하다.

하이브리드 고정판(123)의 가동단자(103)를 향하는 각 면(123e)은 그리드(122)와 함께 아크챔버(121)를 형성하며, 가동단자(103)가 고정단자(102)로부터 개리될 때 아크가 발생시 순간적인 온도 급상승에 의하여 분해되어 소호가스를 생성시킬 수 있도록 나일론 계열의 절연재로 조성될 수 있다.

그리고, 하이브리드 고정판(123)(123)의 가동단자(103)의 반대쪽 면에는 상기 측면 마그넷(128)을 측면 마그넷(128)의 판면방향에 대하여 절연을 유지할 수 있도록 함몰되게 형성된 마그넷수용홈(123d)이 구비된다.

하이브리드 고정판(123)의 마그넷수용홈(123d)에는 측면 마그넷(128)의 체결공정을 간이화하고 측면 마그넷의 고정력을 확보할 수 있도록 후크(123c)가 형성되며, 측면 마그넷(128)의 대응 부위에는 상기 후크(123c)에 압입되어 체결될 수 있게 체결공(128a)이 형성될 수 있다.

베이스 마그넷(129)은 상기 측면 마그넷(128)(128)과 함께 가동접점(103a)이 고정접점(102a)으로부터 개리시 가동단자(103)와 고정단자(102)간의 전자반발력을 극대화하는 기능을 하는 것으로서, 균일한 자로를 형성할 수 있도록 적어도 2개가 상기 고정단자(102)의 전로에 대하여 수직하게 적층형성될 수 있다.

또한, 베이스 마그넷(129)의 양측 단부에는 베이스 마그넷(129)이 케이싱(101)의 내부에서 유동되지 않도록 하이브리드 고정판(123)(123)의 단부와 케이싱(101)의 내벽에 형성된 단턱 사이에 협지될 수 있게 단턱(129a)(129a)이 돌출형성된다. 이 경우, 측면 마그넷(128)과 베이스 마그넷(129) 사이에 아크가 발생하지 않도록 측면 마그넷(128)은 하이브리드 고정판(123)에 함몰 형성된 마그넷수용홈(123d)에 안착하여 상호간 절연을 유지할 수 있게 한다는 점은 상술한 바와 같다.

이하, 본 실시예에 따른 배선용 차단기의 소호장치의 작용을 도 7a와 도 7b를 참조하여 설명한다.

도 7a에 도시된 것과 같이, 일반적인 통전상태에서는 가동단자(103)와 고정단자(102)(102) 사이에 전자 반발력이 발생하지 않고 일정한 접촉력을 유지하면서 전류가 흐르게 되지만, 도 7b에서와 같이 사고전류가 발생하게 되면 가동단자(103)와 고정단자(102)(102), 그리고 고정접점(102a)과 가동접점(103a) 사이에 전자 반발력이 발생하여 가동단자(103)가 시계방향으로 회전하게 된다.

이때 전자 반발력을 증가시켜 주는 수단으로 도 6에서 나타낸 것과 같이 베이스 마그넷(129)과 측면 마그넷(128)(128) 그리고 상부그리드(150)의 배치로 슬롯(slot) 형태의 마그넷을 구성함으로써 가동단자(103)와 고정단자(102) 그리고 가동접점(103a)과 고정접점(102a) 사이에 발생하는 일반적인 전자반발력에 비해 약 20배 이상의 전자반발력을 증대시킬 수 있다.

이 전자반발력에 의하여 아크전압을 인가전압 이상으로 상승하는 것을 유도하는 것이다. 그리고, 하이브리드 고정판(123)은 가스화 물질(상술한 나일론 계열의 재료)로 구성되어 있어서 아크열에 의해 소호성 가스를 생성하게 되고, 이때 분해된 가스화 물질은 순간적으로 압력을 급상승시켜 아크 기둥을 더욱 신장시켜 아크 전압을 높여 주게 된다. 이에 의하여 한류성능은 크게 향상하게 된다. 즉, '하이브리드'란, 그리드(122)의 간격유지 및 케이싱(101)에의 지지역할과, 상호 협력에 의하여 가동단자(103)와 고정단자(102) 사이의 전자반발력을 급격히 상승시키기 위한 측면 마그넷(128)과 베이스 마그넷(129)의 절연·지지역할 및, 아크챔버(121) 내의 아크 발생시 소호가스를 발생하여 아크슈트의 외부로 배출하는 역할 등의 다중 기능을 수행한다는 점을 이르는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 배선용 차단기의 소호장치에 의하면, 가동단자의 회전궤적으로부터 케이싱의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드 및 그리드의 양측 단부를 각각 고정함과 아울러 케이싱에 고정시키는 한 쌍의 고정측판을 포함하는 아크슈트와, 각 고정측판으로부터 상기 케이싱의 중심방향으로 연장형성되어 가동단자를 향하는 면은 그리드와 함께 아크챔버를 형성한 한 쌍의 하이브리드 고정판과, 각 하이브리드 고정판의 가동단자의 반대쪽 면에 각각 고정설치되는 한 쌍의 측면 마그넷 및, 고정단자의 인입부와 연장부 사이에 개재되는 베이스 마그넷을 포함함으로써, 전자기력을 최대한 이용하여 가동단자와 고정단자 사이에 발생하는 반발력과 두 접점 사이에 발생하는 반발력을 최대한 높여주고 전자 반발력에 의해 가동단자가 분리되면서 발생하는 아크를 최대한 신장시켜 아크 전압을 일반 인가전압보다 상승시켜 줄 수 있으며, 하이브리드 고정판으로부터 아크가 발생하는 주위에 가스화 물질을 배출하여 높은 압력을 발생시켜 아크슈트를 통해 밖으로 최대한 빨리 분출할 수 있는 구조를 형성함으로써 아크에너지 값을 크게 떨어뜨려 접점과 가동단자의 손상을 최대한 줄이는 효과가 있다.

이상과 같이 본 고안에 따른 배선용 차단기의 소호장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 고안이 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 배선용 차단기의 소호장치의 사시도,

도 2a와 도 2b는 도 1의 소호장치가 각각 정격전류와 이상전류가 흐를 때의 작동상태도,

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 소호장치가 장착된 배선용 차단기의 단극차단유닛의 일부 케이싱을 제거한 모습을 보인 정면도,

도 4는 도 3의 단극차단유닛에서 소호장치 부분을 보인 상면 사시도,

도 5은 도 3의 소호장치를 부분적으로 분해한 분해사시도,

도 6은 도 3의 A-A선에 따른 단면도,

도 7a와 도 7b는 본 고안의 소호장치가 각각 정격전류와 이상전류가 흐를 때의 작동상태를 각각 보인 작동상태도이다.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

101: 케이싱 102: 고정단자

103: 가동단자 104: 샤프트

120: 소호장치 121: 아크챔버

123: 하이브리드 고정판 128: 측면 마그넷

129: 베이스 마그넷 150: 상부그리드

Claims (6)

1. 케이싱과, 외측 단부는 부하측과 연결되고 내측 단부는 상기 케이싱의 내부로 소정 길이로 인입된 후 상기 인입방향과 반대방향으로 절곡되어 연장된 고정단자와, 상기 고정단자의 절곡된 일측 단부와 접촉되거나 개리될 수 있도록 상기 케이싱의 내부에 이동가능하게 설치되는 가동단자를 포함하는 배선용 차단기에 있어서,

   상기 가동단자의 이동궤적으로부터 상기 케이싱의 외측방향에 복수 개가 일정간격으로 배열된 그리드와, 상기 그리드의 양측 단부를 각각 고정함과 아울러 상기 케이싱에 고정시키는 한 쌍의 고정측판을 포함하는 아크슈트와;

   상기 각 고정측판으로부터 상기 케이싱의 중심방향으로 연장형성되어 상기 가동단자를 향하는 면은 상기 그리드와 함께 아크챔버를 형성한 한 쌍의 하이브리드 고정판과;

   상기 각 하이브리드 고정판의 상기 가동단자의 반대쪽 면에 각각 고정설치되는 한 쌍의 측면 마그넷; 및

   상기 고정단자의 인입부와 연장부 사이에 개재되는 베이스 마그넷; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 마그넷은 적어도 2개가 상기 고정단자의 전로와 수직하게 적층형성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하이브리드 고정판은 상기 고정단자와 상기 가동단자의 사이에 아크 발생시 분해되어 소호가스를 생성할 수 있도록 나일론 계열의 절연재에 의하여 조성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 하이브리드 고정판의 상기 가동단자의 반대쪽 면에는 상기 측면 마그넷을 판면방향에 대하여 절연시킬 수 있도록 함몰되게 형성된 마그넷수용홈이 구비된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 하이브리드 고정판의 마그넷수용홈에는 상기 측면 마그넷을 고정할 수 있도록 후크가 형성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 고정측판과 상기 하이브리드 고정판은 일체로 몰딩되어 형성된 것을 특징으로 하는 배선용 차단기의 소호장치.