KR200460487Y1 - 소호부를 갖는 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소호부를 갖는 배선용 차단기에 관한 것으로서, 본 고안의 일측면에 의하면, 상하 방향으로 복수 개가 배열되며, 일측의 양단부에 돌출부가 형성되어 공간부를 형성하는 그리드; 상기 그리드를 지지하는 고정부; 상기 그리드의 양측면에 각각 고정되는 절연판; 상기 그리드의 하부에 위치하며, 아크 런너 및 상기 아크 런너의 상부에 배치되는 고정접점을 갖는 고정자; 상기 공간부 내에서 상하 운동하면서 상기 고정접점과 접촉 또는 분리되는 가동자;를 포함하는 배선용 차단기에 있어서, 상기 공간부 내에서 상기 절연판 사이의 간격은 상기 가동자의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 배선용 차단기가 제공된다.

Description

소호부를 갖는 배선용 차단기{CIRCUIT BREAKER WITH AN ARC EXTINGUISHING DEVICE}

본 고안은 소호부를 갖는 배선용 차단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사고전류에 의해 가동접촉자가 고정접촉자로부터 개리될 때 발생되는 아크를 소호하기 위한 소호부를 갖는 배선용 차단기에 관한 것이다.

배선용 차단기는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 일반적으로 전기회로를 흐르는 전류는 크게 전격전류와 단락?접지 등의 고장이 났을 때 흐르는 이상전류로 나뉜다.

이상전류는 전격전류에 비해 매우 크기 때문에 차단하기 어려워서 배선용 차단기는 전격전류는 물론 이상전류의 차단도 할 수 있도록 설계되어 있으며, 전격전류 정도의 작은 전류만 차단할 수 있는 것을 전격스위치라 하여 배선용 차단기와 구별하고 있다. 전력계통은 발전기?변압기?송전선 등 여러 기기로 이루어져 있다. 이들의 일부를 정지시키고 싶을 때는 정지시키고 싶은 발전기나 송전선의 전류를 차단기로 차단하여 전력계통으로부터 분리시켜야 한다. 또 전력계통에 단락?접지 등의 고장이 발생하면 큰 이상전류가 흐르게 되는데 이것을 그대로 두면 고장난 부분의 피해가 커지고 나머지 부분도 대전류로 고장날 수 있기 때문에 고장 부분을 차단하기 위하여 배선용 차단기가 사용된다.

일반적으로 배선용 차단기는 소호능력이 우수하고 전류를 차단하는데 걸리는 시간이 짧을수록 우수한 한류 성능을 나타낸다.

도 1은 종래의 배선용 차단기의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 종래의 배선용 차단기의 소호부의 구조를 분해한 분해사시도이며, 도 3은 종래의 배선용 차단기의 소호부의 작동도이고, 도 4는 종래의 배선용 차단기에 발생되는 아크의 방출 방향을 도시한 평면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 배선용 차단기(100)는 전류가 내측으로 유도되어 흐를 수 있도록 도체로 이루어진 제1 고정자(110)와, 상기 제1 고정자(110)를 통해서 흐르는 전류를 개폐 기구부(120)의 기구적 작동으로 상기 제1 고정자(110)와 선택적으로 접점을 이루는 가동자(130)와, 상기 가동자(130)와 제1 고정자(110)의 접점간에 발생하는 아크(arc)를 소멸시켜주는 소호부(140)와, 상기 가동자(130)의 일단이 결합되어 있는 연결 접촉자(150)와, 상기 연결 접촉자(150)에 연결되어 흐르는 전류를 외부로 유도하여 흐를 수 있도록 도체로 이루어진 제2 고정자(160)와, 이상 전류 및 사고 전류의 발생시 이를 검출하여 상기 개폐 기구부(120)를 작동시키는 트립부(170) 및 상기 개폐 기구부(120)를 수동으로 작동시키는 핸들(180)로 구성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 배선용 차단기(100)의 소호부(140)는 제1 고정자(141) 및 가동자(142)로 구성되며 상기 제1 고정자(141)와 가동자(142)에는 각각 고정접점(141a)과 가동접점(142a)이 브레이징 되어 있고 상기 고정접점(141a)은 후단을 엠보싱 처리하여 아크 런너(141b)의 역할을 할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 상기 제1 고정자(141)와 가동자(142)에 인접한 위치에는 아크슈트(143)가 있으며 상기 아크슈트(143)는 강자성의 성질을 갖는 금속으로 복수 개의 그리드(143a)와, 절연 재료를 사용하여 상기 그리드(143a)를 고정할 수 있는 고정판(143b)으로 구성된다. 상기 제1 고정자(141)와 상부그리드(144) 및 아크슈트(143)는 일체로 조립되어 절연 재질의 케이스(145) 내부에 장착된다.

종래의 배선용 차단기의 소호부의 동작은 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 배선용 차단기(100)는 전격전류에서 고정접점(141a)과 가동접점(142a)이 접촉된 상태를 유지하고 있으나, 과전류나 단락전류와 같은 이상전류가 발생하였을 때는 상기 고정접점(141a)과 가동접점(142a) 사이에서 발생하는 전자반발력에 의해 상기 가동자(142)가 개리되면서 전류를 차단하게 된다. 상기 가동자(142)가 개리될 때 상기 고정접점(141a) 및 가동접점(142a) 사이에서 아크가 발생되고 발생된 아크는 상기 아크 런너(141b)로 유도되어 상기 아크슈트(143)로 이동한다. 아크는 상기 아크슈트(143)의 그리드(143a)에 의해 분할되어 아크전압을 전원전압보다 높게 상승시켜 단락전류를 제한시켜 아크를 소멸하게 된다. 상기 아크슈트(143)의 그리드(143a)를 고정하는 절연판(143b)에서 발생되는 소호성 가스에 의해서도 아크의 소호 효과가 발생된다.

그런데 상기와 같은 종래의 배선용 차단기의 소호부는 상기 가동자(142)의 회전 운동으로 발생된 아크가 아크 런너(141b)를 통해 아크슈트(143)로 이동한 후 아크슈트(143) 사이에서 아크가 신장될 때 아크의 기둥이 상부그리드(144)까지 유도되지 못하기 때문에 충분한 아크 전압의 상승을 얻을 수 없으며 상기 그리드(143a)를 지지하는 절연판(143b)도 아크 에너지에 의한 소호성 가스의 발생이 충분하지 못해 압력 상승에 따른 아크전압 상승 효과를 기대할 수 없다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 배선용 차단기의 소호부는 아크가 상기 그리드(143a)에 의해 여러 방향(a, b, c)으로의 분할과 냉각 효과에 의해서만 아크 소호가 이루어지기 때문에 소호 시간이 길어지고 상기 가동자(142)의 회전축이 설치된 방향(d)으로 아크 열가스가 역배기 되어 아크의 재발호 현상과 상기 가동접점(142a) 및 고정접점(141a)을 손상시키는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 이상전류 차단 시에 생성되는 아크가 그리드 내부로 균일하고 원활하게 분산되도록 하여 소호성능을 향상시킬 수 있는 배선용 차단기의 소호부를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 일측면에 의하면, 상하 방향으로 복수 개가 배열되며, 일측의 양단부에 돌출부가 형성되어 공간부를 형성하는 그리드; 상기 그리드를 지지하는 고정부; 상기 그리드의 양측면에 각각 고정되는 절연판; 상기 그리드의 하부에 위치하며, 아크 런너 및 상기 아크 런너의 상부에 배치되는 고정접점을 갖는 고정자; 상기 공간부 내에서 상하 운동하면서 상기 고정접점과 접촉 또는 분리되는 가동자;를 포함하는 배선용 차단기에 있어서, 상기 공간부 내에서 상기 절연판 사이의 최소 간격은 상기 가동자의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 배선용 차단기가 제공된다.

본 고안의 상기 측면에서는 한 쌍의 절연판 사이의 간격을 상기 가동자의 폭 보다 작게 설정함으로써, 다시 말해서 절연판의 단부가 상기 소호공간의 내부로 돌출되도록 함으로써 생성된 아크가 그리드의 내부로 보다 원활하게 유입되도록 함과 동시에 절연판에 의해 생성되는 소호가스의 양을 증가시켜서 소호성능을 개선하도록 한다.

여기서, 상기 절연판은 상기 그리드의 측면에 배치되는 제1 절연판; 및 상기 제1 절연판과 연결되며, 상기 공간부 내부로 연장되는 제2 절연판;을 포함하도록 구성할 수 있다. 그리고, 상기 제2 절연판은 상기 제1 절연판와 결합되는 결합부; 및 상기 결합부에 대해서 상기 그리드를 향하여 경사지게 연장되는 경사부;를 포함하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 제2 절연판은 상기 그리드의 돌출부와 상기 가동자의 사이에 배치되도록 구성할 수 있다.

이외에, 상기 공간부 내에서 상기 절연판 사이의 최소 간격은 상기 아크 런너의 폭 보다 작게 설정하여 아크가 보다 더 그리드 내부로 유입되도록 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안의 측면들에 의하면, 차단 동작 시에 생성되는 아크가 그리드의 내부로 집중되어 유입되고, 절연판과의 접촉면적을 보다 늘릴 수 있으므로 소호성능을 개선할 수 있다.

도 1은 종래의 배선용 차단기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 배선용 차단기의 소호장치의 구조를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 종래의 배선용 차단기의 소호장치의 작동과정을 도시한 사시도이다.
도 4는 종래의 배선용 차단기에 발생되는 아크의 방출 방향을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 상기 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 상기 실시예를 도시한 평면도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 배선용 차단기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 5는 본 고안에 따른 배선용 차단기의 일 실시예를 도시한 사시도이이고, 도 6은 도 5에 도시된 실시예를 도시한 단면도이며, 도 7은 상기 실시예를 도시한 평면도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 실시예(10)는 상하 방향으로 복수 매가 소정 간격을 갖도록 적층되는 그리드(20)를 포함한다.

상기 그리드(20)는 강자성을 갖는 금속재로 이루어지며, 도 5를 기준으로 하여 전면부 양단에는 돌출부(22)가 형성되어 있다. 이들 돌출부(22)의 사이에 형성되는 공간은 후술할 가동자가 상하 운동하면서 발생되는 아크가 확산되어 소호되는 소호 공간부(24)를 형성하게 된다. 여기서, 상기 그리드(20)의 최상단에는 상부 그리드(26)가 배치되는데, 상기 상부 그리드(26)는 상기 소호 공간부(24)의 상부를 덮에서 생성된 아크가 상기 그리드(20)의 상부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.

상기 그리드(20)의 후단부에는 고정부(30)가 설치된다. 상기 고정부(30)는 상기 그리드(20)가 소정 간격을 갖고 고정된 상태를 유지할 수 있도록, 그리드를 고정하는 역할을 한다. 아울러, 상기 고정부(30)는 도시되지 않은 차단기 본체에 고정되게 된다.

상기 그리드(20)의 양측면에는 각각 제1 절연판(40)이 고정된다. 상기 제1 절연판(40)은 상기 상부 그리드(26)와 함께 생성된 아크가 그리드 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 하며 그리드(20)를 고정하는 역할도 겸하게 된다. 아울러, 상기 제1 절연판(40)은 아크와 접촉되면 소호 가스를 발생시키는 재질로 이루어져 아크를 신속하게 소호시키게 된다.

상기 제1 절연판(40)은 상기 그리드(20) 보다 길게 형성되어, 전면측이 그리드(20)의 전면으로부터 돌출되도록 배치된다. 이렇게 돌출된 부위에 제2 절연판(50)이 고정된다. 상기 제2 절연판(50)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연판(40)과 결합되는 결합부(52)와, 상기 결합부(52)로부터 연장되며 상기 소호공간부 내측으로 경사지게 연장되는 경사부(54)를 포함하고 있다. 따라서, 상기 경사부(54)의 단부 사이의 간격(a)은 상기 결합부(52) 사이의 간격보다 작게 형성된다.

상기 제2 절연판(50)의 전면측에 가동자(60)가 설치된다. 상기 가동자(60)는 통상적인 배선용 차단기의 가동자와 동일하게 구성되며, 복수 개의 가동 접촉자(62)가 나란하게 배치된 형태를 갖는다.

상기 가동자(60)의 하부에는 고정자(70)가 배치되는데, 상기 고정자(70)는 상기 가동자(60)와 접촉하게 되는 고정접점(72) 및 차단 과정에서 생기는 아크를 유도하기 위한 아크 런너(74)를 포함하여 구성된다. 여기서, 도 5를 참조하면, 상기 경사부(54) 사이의 간격(a), 상기 아크 런너(74)의 폭(b) 및 상기 가동자(60)의 폭(c) 사이에는 다음과 같은 관계가 있음을 알 수 있다.

a < b < c

이제 상기 실시예의 동작에 대해서 설명한다.

상기 가동자(60)와 상기 고정자(70)가 접촉되어 통전이 이루어지는 정상상태에서, 어떠한 원인에 의해 이상전류 발생시 상기 고정접점(72)과 가동자(60) 사이에서 발생하는 전자반발력에 의해 가동자(60)가 개리될 때 두 전극 사이에서 아크가 발생된다. 이때 아크는 고정접점(72)에서 어느 정도 정체되면서 상기 아크 런너(74)로 유도되고 상기 아크 런너(74)로 유도된 아크는 상기 소호공간의 내측벽을 이루는 제1 및 제2 절연판으로부터 소호성 가스를 발생시킨다.

이때, 발생된 소호성 가스는 공간부에서 순간적으로 급상승된 압력에 의해 아크의 기둥을 압축, 신장시켜 아크전압을 상승시키고 이로 인하여 한류 성능을 향상시키는 역할을 하게 된다. 아크는 상기 그리드(20)에 의해 발생된 자계에 의한 흡인력과 압력에 의해 상기 그리드(20)의 내부로 신속하게 이동하여 분할 및 냉각된다.

이때, 상기 제2 절연판이 상기 소호공간의 내부로 돌출되어 있으므로, 아크가 보다 신속하게 절연판과 접촉하여 소호성 가스가 생성될 수 있게 된다. 아울러, 상기 제2 절연판의 경사부는 상기 소호 공간을 추가적으로 차단하는 역할을 하므로 아크 발생 시에 소호 공간 내의 압력을 더욱 증가시켜 아크가 보다 신속하게 그리드 내부로 확산될 수 있도록 한다.

아울러, 상기 제2 절연판의 경사부는 생성된 아크가 상기 가동자 측으로 역배기되는 것을 방지하는 역할도 겸하게 된다. 이로 인해서, 상기 소호 공간 내부의 열가스 및 아크열에 의해 용융된 금속 입자가 가동자(60)측으로 배기되는 것을 방지하여 고정접점(72)과 가동자의 손상을 방지하고 아크의 역배기로 인한 재발호 현상을 방지하여 배선용 차단기의 한류 성능을 향상시킨다.

Claims (5)

1. 상하 방향으로 복수 개가 배열되며, 일측의 양단부에 돌출부가 형성되어 공간부를 형성하는 그리드;
   상기 그리드를 지지하는 고정부;
   상기 그리드의 양측면에 각각 고정되는 절연판;
   상기 그리드의 하부에 위치하며, 아크 런너 및 상기 아크 런너의 상부에 배치되는 고정접점을 갖는 고정자;
   상기 공간부 내에서 상하 운동하면서 상기 고정접점과 접촉 또는 분리되는 가동자;를 포함하는 배선용 차단기에 있어서,
   상기 공간부 내에서 상기 절연판 사이의 최소 간격은 상기 가동자의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연판은
   상기 그리드의 측면에 배치되는 제1 절연판; 및
   상기 제1 절연판과 연결되며, 상기 공간부 내부로 연장되는 제2 절연판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 절연판은 상기 그리드의 돌출부와 상기 가동자의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 공간부 내에서 상기 절연판 사이의 최소 간격은 상기 아크 런너의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2 절연판은
   상기 제1 절연판와 결합되는 결합부; 및
   상기 결합부에 대해서 상기 그리드를 향하여 경사지게 연장되는 경사부;를 포함하고,
   상기 경사부 사이의 간격이 상기 절연판 사이의 최소 간격에 해당되는 것을 특징으로 하는 배선용 차단기.

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