KR20120134492A - 배선용 차단기의 소호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기의 소호 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 발생되는 아크를 상기 아크챔버 방향으로 전이시키는 아크러너부가 복수 개의 그리드 중에서 적어도 어느 한 개의 그리드에 형성됨으로써, 상기 아크러너를 용이하게 형성할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있고 상기 아크러너의 용융점을 높여 소손에 대한 내구성을 높일 수 있다.

Description

배선용 차단기의 소호 장치{ARC EXTINGUISH DEVICE FOR CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로, 특히 단락전류 발생시 생기는 아크를 소호하는 배선용 차단기의 소호 장치에 관한 것이다.

배선용 차단기에서 아크는 단락전류 발생시 전원측 접촉단자(이하, 고정접촉자)와 가동측 접촉단자(이하, 가동접촉자)가 떨어질 때에 발생하는데, 전류 차단시 양쪽 접촉자 사이의 접점에서 전류의 관성에 의해 발생한다.

통상적으로 사용되는 소호장치는 그리드(grid)라 불리는 V자형 자성판을 난연성 절연판인 아크챔버(arc chamber)에 적당한 간격을 두고 여러 층으로 수납하여 아크를 그리드 끝으로 이동시켜서 아크를 냉각시키는 동시에 아크를 분할하여 짧게 해주는 방법으로 아크를 소호하게 된다.

그리고 고정접촉자에는 아크를 아크챔버 방향으로 신속하게 전이하기 위한 아크러너(arc runner)가 구비되어 있다. 아크러너는 고정접촉자에 리벳이나 스크류 등을 이용하여 체결하고 있다.

도 1은 기존 배선용 차단기의 내부 구조를 보인 도면으로서, 배선용 차단기 내에는 전로로부터 전원을 공급받아 부하 측에 전달하기 위한 고정접촉자(1) 및 가동접촉자(2)와, 상기 가동접촉자(2)를 움직여 개로와 폐로를 가능하게 하여 주는 링크기구부(3)와, 단락 전류 등의 이상 전류를 검출하는 검출기구부(4)와, 상기 검출기구부(4)의 검출 신호를 링크기구부(3)에 기계적 신호로 전달하여 주는 크로스바(5)와, 상기 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)의 개리시 발생하는 아크를 억제 소호하는 소호부(6) 등이 설치되어 있다. 상기 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)에는 서로 접촉되거나 분리되는 고정접점(11)과 가동접점(21)이 구비되어 있다.

상기 소호부(6)는 소정의 내부공간을 갖는 아크챔버(61)와, 상기 아크챔버(61)에 수직방향을 따라 적당한 간격을 두고 비스듬히 수납되는 복수 개의 그리드(62)들로 이루어져 있다.

배선용 차단기는, 폐로 상태에 있는 배선용 차단기에 정격 전류의 수십 배가 되는 이상 전류가 흐르면 검출기구부(4)에서 이를 감지하여 전자석의 원리에 의해 흡인력이 발생하고 이 흡인력에 의해 아마튜어(7)가 빠른 속도로 흡인된다. 아마튜어(7)가 흡인되면 그 동작에 의해 크로스바(5)가 회전하고, 이때 크로스바(6)에 의해 폐로 상태로 구속되어 있던 링크기구부(3)는 크로스바(5)의 구속으로부터 해제되어 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1)를 개리 시킨다.

고정접촉자(1)와 가동접촉자(2)가 개리되면 전로가 개로 상태로 전환되어 이상 전류가 지속적으로 통전 되는 것을 막아주게 되고, 고정접촉자(1)가 가동접촉자(2)로부터 개리될 때 아크가 발생하게 된다. 발생한 아크는 초기상태에서 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이에 머무르고 있으며, 이를 아크 습착 상태라고 한다.

습착된 아크는 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이의 거리가 증가함에 따라 발생하는 전자 구동력에 의해 소호부(6)의 아크챔버(61)쪽으로 이동을 하게 되고, 상기 아크챔버(61) 내의 그리드(62)들 사이에서 냉각 절단되며, 전류의 영점에서 완전히 소호되어 전류의 폐로 상태가 된다.

상기와 같은 종래 배선용 차단기에 있어서는, 아크를 아크챔버 방향으로 빠르게 전이시키기 위한 아크러너(8)가 도 2와 같이 별도로 제작되어 고정접촉자(1)에 리벳이나 스크류로 체결되거나 또는 상기 아크러너(9)가 도 3에서와 같이 고정접촉자(1)에 일체로 형성되어 있다.

그러나, 상기 아크러너(8)가 별도로 제작되어 고정접촉자(1)에 조립되는 경우에는 별도의 조립 공정이 추가되어야 하므로 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또, 상기 아크러너(8)가 고정접촉자(1)에 일체로 형성되는 경우에는 상기 아크러너(8)가 고정접촉자(1)와 같은 용융점이 낮은 구리 계열로 형성되어 아크러너(8)의 소손이 심해 내구성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 아크러너를 용이하게 형성하여 제조 비용을 절감할 수 있는 배선용 차단기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 아크러너를 용융점이 높은 부재에 형성하여 내구성을 높일 수 있는 배선용 차단기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전로로부터 전원을 공급받아 부하 측에 전달하기 위한 고정접촉자 및 가동접촉자; 상기 고정접촉자의 일측에 구비되는 아크챔버; 및 상기 아크챔버에 적층되어 아크를 소호시키는 복수 개의 그리드;를 포함하고, 상기 복수 개의 그리드 중에서 적어도 어느 한 개는 상기 고정접촉자에 대응되는 아크러너부가 구비되어 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 발생되는 아크를 상기 아크챔버 방향으로 전이시키는 배선용 차단기의 소호 장치가 제공된다.

여기서 상기 그리드의 일부가 절곡되어 상기 아크러너부가 형성될 수 있다.

그리고 상기 아크러너부가 형성되는 그리드는 상기 아크챔버에 안착되어 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 사이에서 연장되고 단부가 고정접촉자를 향해 절곡 형성되는 아크러너부로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 그리드의 일부가 고정접촉자 방향으로 돌출되어 상기 아크러너부가 형성될 수 있다.

그리고 상기 복수 개의 그리드 중에서 어느 한 개의 그리드가 다른 그리드에 비해 두껍게 형성되어 상기 아크러너부가 형성될 수 있다.

그리고 상기 아크러너부가 상기 그리드에 별도의 체결수단에 의해 조립될 수 있다.

본 발명에 의한 배선용 차단기의 소호 장치는, 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 발생되는 아크를 상기 아크챔버 방향으로 전이시키는 아크러너부가 상기 복수 개의 그리드 중에서 적어도 어느 한 개의 그리드에 형성됨으로써, 상기 아크러너를 용이하게 형성할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있고 상기 아크러너의 용융점을 높여 소손에 대한 내구성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 배선용 차단기의 내부 구조를 보인 개략도,
도 2는 도 1에 따른 배선용 차단기에서 아크러너의 일례를 설명하기 위해 보인 사시도,
도 3은 도 1에 따른 배선용 차단기에서 아크러너의 다른 예를 설명하기 위해 보인 사시도,
도 4는 본 발명의 배선용 차단기에서 아크러너의 일례를 설명하기 위해 보인 사시도,
도 5는 도 4에 따른 아크러너의 일례를 보인 종단면도,
도 6 내지 도 8은 도 4에 따른 아크러너의 다른 예들을 각각 보인 사시도.

이하, 본 발명에 의한 배선용 차단기의 소호 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 배선용 차단기에서 아크러너의 일례를 설명하기 위해 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 아크러너의 일례를 보인 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 배선용 차단기는, 고정접촉자(1)와, 가동접촉자(2)와, 링크기구부(3)와, 검출기구부(4)와, 크로스바(5)와, 소호부(6) 등으로 이루어진다.

상기 소호부(6)는 도 4에서와 같이, 소정의 내부공간을 갖는 아크챔버(61)와, 상기 아크챔버(61)에 수직방향을 따라 적당한 간격을 두고 비스듬히 수납되는 복수 개의 그리드(62)들로 이루어진다.

상기 아크챔버(61)는 전방(가동접촉자 방향을 전방이라고 함)이 개구되고 후방이 수직방향을 따라 복수 개의 그리드 장착용 슬릿(611)이 형성된다. 그리고 상기 아크챔버(61)의 후방에는 아크 배출구(미도시)가 형성되거나 또는 아예 개방되어 형성되고, 상하 양단이 개구되어 형성된다. 그리고 상기 아크챔버(61)의 하부에는 상기 고정접촉자(1)가 배치된다. 상기 고정접촉자(1)의 접촉단에는 상기 아크챔버(61)의 전방측에 소정의 깊이만큼 삽입되어 배치된다.

여기서, 상기 고정접촉자(1)의 접촉단에는 가동접촉자(2)의 가동접점(21)과 선택적으로 접촉되도록 고정접점(11)이 용접 결합된다. 상기 고정접점(11)은 가동접접점(21)과 완전하게 접촉하여 안전한 회로를 이루어야 하며, 통전시 접촉저항을 줄여 발열을 적게 해야 하고, 차단시에는 완전히 개리되어 전류를 차단할 수 있어야 한다. 이를 위해, 고정접점(11)은 접촉저항, 소모성 및 융착성이 적은 것이 바람직할 수 있다.

상기 고정접촉자(1)의 접촉단 일측, 즉 고정접점(11)의 일측은 편평하게 연장되어 후술할 아크러너부(628)와 중첩될 수 있는 길이만큼 형성된다. 종래에는 상기 고정접점의 일측에 아크러너가 체결되어 있었으나 본 실시예에서는 아크러너가 별도로 구비되지 않으므로 상기 고정접점의 일측은 편평하게 형성될 수 있다.

상기 그리드(62)는 복수 개의 소호용 그리드(이하, 제1 그리드)(621)와 적어도 한 개 이상의 아크러너용 그리드(이하, 제2 그리드)(625)로 구분될 수 있다. 물론, 상기 제2 그리드(625)도 아크를 소호하는 역할을 동시에 하지만 고정접촉자(1)에서 아크를 아크챔버 방향으로 전이시키는 역할을 추가로 하기 때문에 아크러너용 그리드로 구분한다.

상기 제1 그리드(621)는 제2 그리드(625)의 상측에 위치하고, 상기 제2 그리드(625)는 제1 그리드(621)의 하측, 즉 상기 고정접촉자(1)에 가장 근접한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 그리드(621)는 강자성체로 된 판체로 형성된다. 상기 제1 그리드(621)의 후방단에는 아크챔버(61)의 그리드 장착용 슬릿(611)에 삽입되도록 수납돌기(622)가 양측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 상기 수납돌기(622)의 전방측으로는 상기 아크챔버(61)에 삽입되어 고정되도록 고정부(623)가 형성되며, 상기 고정부(623)의 사이에는 후방측을 향해 브이(V)자 모양으로 공간부(624)가 형성된다.

상기 제2 그리드(625)는 제1 그리드(621)와 마찬가지로 강자성체로 된 판체로 형성된다. 상기 제2 그리드(625)의 후방단에는 아크챔버(61)의 그리드 장착용 슬릿(611)에 삽입되도록 수납돌기(626)가 양측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 상기 수납돌기(626)의 전방측으로는 상기 아크챔버(61)에 삽입되어 고정되도록 고정부(627)가 형성되며, 상기 고정부(627)의 사이에는 전방측으로 연장되어 상기 고정접촉자(1)의 상면에 대응되도록 아크러너부(628)가 형성된다.

도 4 및 도 5에서와 같이 상기 제2 그리드(625)는 상기 제1 그리드(621)와 동일한 두께와 크기로 형성될 수 있다. 그리고 상기 아크러너부(628)는 고정접촉자(1)의 접촉단과 중첩될 수 있는 길이만큼 연장되어 그 전방측 단부가 상기 고정접촉자(1)의 접촉단 상면에 대응될 수 있도록 하향 절곡되어 형성될 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명에 의한 배선용 차단기의 소호 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 폐로 상태에 있는 배선용 차단기에 정격 전류의 수십 배가 되는 이상 전류가 흐르면 검출기구부(4)에서 이를 감지하여 전자석의 원리에 의해 흡인력이 발생하고 이 흡인력에 의해 아마튜어(7)가 빠른 속도로 흡인된다. 상기 아마튜어(7)가 흡인되면 그 동작에 의해 크로스바(5)가 회전하면서 폐로 상태로 구속되어 있던 링크기구부(3)는 크로스바(5)의 구속으로부터 해제되어 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1)를 개리시킴으로써 전로가 개로 상태로 전환되어 이상 전류가 지속적으로 통전 되는 것을 막아주게 된다.

여기서, 상기 고정접촉자(1)가 가동접촉자(2)로부터 개리되는 과정에서 아크가 발생하게 된다. 이 발생한 아크는 초기상태에서는 상기 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2) 사이에 머물렀다가 상기 가동접촉자(2)와 고정접촉자(1) 사이의 거리가 증가함에 따라 전자 구동력에 의해 상기 소호부(6)의 아크챔버(61)쪽으로 이동을 하게 된다. 그리고 상기 아크챔버로 이동하는 아크는 아크챔버(61) 내에 적층된 그리드(62)들 사이에서 냉각 절단되어 전류의 영점에서 완전히 소호된다.

이때, 상기 아크챔버(61)에 적층된 그리드(621)(625) 중에서 상기 고정접촉자(1)에 인접한 제2 그리드(625)에는 아크를 아크챔버(61)쪽으로 전이하기 위한 아크러너부(628)가 형성됨에 따라 상기 고정접촉자(1)와 가동접촉자(2) 사이에 머물러 있던 아크가 빠르게 아크챔버(61)로 이동하여 소호된다.

상기와 같은 상기 아크러너가 별도로 제작되어 고정접촉자에 조립되는 경우에는 조립공정이 추가되어 제조 비용이 증가하게 되고, 상기 고정접촉자에 아크러너가 일체로 형성되는 경우에는 아크러너의 용융점이 낮아 심하게 소손되어 내구성이 저하될 수 있었다.

하지만, 본 실시예와 같이 상기 제2 그리드(625)에 아크러너부(628)를 일체로 형성함에 따라 상기 아크러너를 별도로 제작하여 조립할 필요가 없어 제조 공정이 간소화되면서 제조 비용을 절감할 수 있고, 상기 아크러너의 용융점이 높아져 소손될 우려가 적어지면서 내구성이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 배선용 차단기의 소호 장치에서 아크러너부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 제2 그리드가 제1 그리드와 동일한 두께를 가지도록 형성되고 상기 아크러너부가 절곡되어 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 도 6에서와 같이 상기 아크러너부(628)가 고정접촉자(1)의 접촉단 상면에 대응될 수 있도록 연장되고 그 연장된 전방측 단부의 저면이 다른 부위보다 두꺼운 두께(t)를 갖도록 형성되거나 또는 도 7에서와 같이 상기 제2 그리드(625) 전체가 상기 제1 그리드(621)보다 전체적으로 두껍게, 즉 상기 아크러너부(628)가 고정접촉자에 대응될 수 있는 정도의 두께(t)를 가지도록 형성될 수도 있다.

상기와 같이 아크러너부(628)가 제2 그리드(625)의 두께를 이용하여 형성하는 경우에도 기본적인 구성과 이로 인한 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하다. 다만, 본 실시예의 경우는 전술한 실시예와 달리 상기 제2 그리드(625)의 일부를 절곡하지 않고도 아크러너부(628)를 형성할 수 있어 제2 그리드의 제작이 전술한 실시예에 비해 간소화될 수 있을 뿐만 아니라 아크러너부(628)의 표면적을 조절할 수 있다.

한편, 도 8에서와 같이, 상기 아크러너부(628)를 별도로 제작하고 제2 그리드에 연장부(629)를 형성하여 그 연장부(629)에 아크러너부(628)를 조립할 수도 있다. 이 경우에는 상기 아크러너부를 별도로 제작하여야 하므로 제조 비용이 전술한 실시예들에 비해 증가될 수는 있지만 상기 아크러너부를 고정접촉자에 조립하는 것에 비해서는 용융점이 높은 재질을 이용할 수 있어 내구성은 개선될 수 있다. 아울러, 상기 제2 그리드에 별도의 아크러너부를 일체로 형성하지 않게 되므로 그만큼 제2 그리드의 제작이 용이하게 되고 아크러너부의 표면적을 조절할 수 있다.

1 : 고정접촉자 11 : 고정접점
2 : 가동접촉자 21 : 가동접점
6 : 소호부 61 : 아크챔버
621 : 제1 그리드 625 : 제2 그리드
626 : 수납돌기 627 : 고정부
628 : 아크러너부

Claims (6)

1. 전로로부터 전원을 공급받아 부하 측에 전달하기 위한 고정접촉자 및 가동접촉자;
   상기 고정접촉자의 일측에 구비되는 아크챔버; 및
   상기 아크챔버에 적층되어 아크를 소호시키는 복수 개의 그리드;를 포함하고,
   상기 복수 개의 그리드 중에서 적어도 어느 한 개는 상기 고정접촉자에 대응되는 아크러너부가 구비되어 상기 고정접촉자와 가동접촉자 사이에 발생되는 아크를 상기 아크챔버 방향으로 전이시키는 배선용 차단기의 소호 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그리드의 일부가 절곡되어 상기 아크러너부가 형성되는 배선용 차단기의 소호 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 아크러너부가 형성되는 그리드는 상기 아크챔버에 안착되어 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 사이에서 연장되고 단부가 고정접촉자를 향해 절곡 형성되는 아크러너부로 이루어지는 배선용 차단기의 소호 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 그리드의 일부가 고정접촉자 방향으로 돌출되어 상기 아크러너부가 형성되는 배선용 차단기의 소호 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 그리드 중에서 어느 한 개의 그리드가 다른 그리드에 비해 두껍게 형성되어 상기 아크러너부가 형성되는 배선용 차단기의 소호 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 아크러너부가 상기 그리드에 별도의 체결수단에 의해 조립되는 배선용 차단기의 소호 장치.

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