하이브리드 DC 회로 차단기

대부분의 직류 성형 케이스 회로 차단기는 자연 공기 아크 소멸을 사용하며, 일반적으로 두 가지 아크 소멸 방법이 있습니다. 하나는 전통적인 개폐 방식으로, 접점이 축 방향으로 아크를 늘리고 도전 회로가 자기장을 생성하여 아크를 굽히고 길게 늘려서 아크 축과 수직으로 끌어당깁니다. 이는 아크 길이를 증가시키고 횡방향 움직임을 유도하여 공기 냉각을 통해 아크 소멸을 달성합니다.

다른 방법은 자기력이나 자기 폭발 코일에서 발생하는 자기장에 의해 아크가 아크 칙으로 자기적으로 이동하여 빠른 아크 소멸을 일으킵니다. 전류가 특정 값(임계 부하 전류) 미만으로 떨어질 때, 전통적인 개폐 동안 아크가 효과적으로 소멸되지 않습니다. 이 시점에서 자기 폭발 힘이 약해져 아크 움직임을 위한 충분한 구동력이 제공되지 않아 아크가 아크 칙으로 들어가지 못하게 됩니다. 따라서 아크 칙이 무효화되어 아크가 장시간 정체되고 연소되며, 이로 인해 절단 시간이 크게 연장되거나 절단 실패로 이어질 수 있습니다. 따라서 임계 부하 전류에서의 중단 시 빠른 아크 소멸을 보장하기 위해 기술적 최적화가 필요합니다.

실용 신안 내용

본 실용 신안은 기존 기술의 단점을 극복하고 특히 임계 부하 전류에서의 절단 시 과도한 아크 지속 시간 문제를 해결하기 위해 하이브리드 DC 회로 차단기를 제공합니다. 이 장치는 차단기 작동 중 부하 전류가 임계 수준인지 자동으로 판단하고, 해당 경우에 현재 교환 기법을 자동으로 사용하여 임계 부하 전류에서 발생하는 아크를 빠르게 소멸시킵니다.

본 실용 신안은 상기 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 기술적 해결책을 채택합니다: 첫 번째 기계 스위치가 메인 회로 내에 직렬로 연결되고, 첫 번째 기계 스위치와 병렬로 연결된 교환 회로, 그리고 가동될 때 교환 회로를 활성화하는 구동 회로를 포함하는 하이브리드 DC 회로 차단기입니다. 하이브리드 DC 회로 차단기는 또한 다음과 같습니다:

• 두 입력 단자가 첫 번째 기계 스위치 양 끝에 연결된 스위칭 전원 공급 장치;

• 스위칭 전원 공급 장치의 출력과 구동 회로의 입력 사이에 직렬로 연결되어 하드웨어를 통해 구현되며, 스위칭 전원 공급 장치의 출력을 예정된 첫 번째 지연 시간만큼 지연하여 구동 회로로 보내는 지연 회로; 첫 번째 지연 시간과 스위칭 전원 공급 장치의 설정 시간의 합이 비임계 부하 전류 조건에서의 하이브리드 DC 회로 차단기의 아크 시간보다 큰 구동 지연 시간을 구성합니다;

• 메인 회로 내에서 첫 번째 기계 스위치와 직렬로 연결된 두 번째 기계 스위치. 두 번째 기계 스위치는 첫 번째 기계 스위치와 기계적으로 연결되어 있지만, 첫 번째 스위치에 대해 예정된 시간 지연으로 작동합니다. 이 예정된 시간은 구동 지연 시간과 비임계 부하 전류 아크 시간의 차보다 작습니다.

또한, 지연 회로는 스위칭 전원 공급 장치의 출력을 구동 회로로 보내고 이를 유지한 후 두 번째 지연 시간 동안 구동 회로에 전원 공급을 중단하는 데에도 사용됩니다. 바람직하게는, 지연 회로는 광커플러를 통해 연결된 두 개의 RC 방전 회로로 구성됩니다.

기존 기술과 비교하여, 본 실용 신안의 기술적 해결책은 다음과 같은 유익한 효과가 있습니다: DC 회로 차단기에서 임계 부하 전류에서의 아크 소멸 문제에 대응하여, 본 실용 신안은 기존 아크 소멸 방식에 교환 회로를 추가하고 순수 하드웨어 기반 접근 방식을 통해 차단기가 중단 중에 부하 전류가 임계 수준인지 자동으로 판단할 수 있게 합니다. 임계 부하 전류에서 작동할 때, 장치는 자동으로 교환 기법을 사용하여 이러한 조건에서 발생하는 아크를 빠르고 선택적으로 소멸시킵니다.

그림 3에 표시된 대로, 본 실시예의 하이브리드 DC 회로 차단기의 작동 과정 및 원리는 다음과 같습니다:

• 0부터 T₀까지, 시스템은 정상 작동 상태입니다. 첫 번째 기계 스위치와 두 번째 기계 스위치는 폐쇄되어 있으며, 스위칭 전원 공급 회로는 전원이 공급되지 않고, 교환 회로는 비활성화 상태입니다.

• T₀부터 시작하여, 첫 번째 기계 스위치의 이동 접점과 고정 접점이 물리적으로 분리되기 시작하여 그 양단 사이에 아크가 발생합니다. 스위칭 전원 공급 장치는 아크 전압을 입력 전원으로 사용하여 출력을 설정하기 시작합니다. 만약 이 시점에서 차단기가 임계 부하 수준이 아닌 전류를 중단하고 있다면, 아크 지속 시간은 T₀부터 T₁까지이며, 아크 전압 파형은 Uarc₁입니다. 만약 차단기가 임계 부하 전류를 중단하고 있다면, 아크 지속 시간은 T₀부터 T₂까지 확장되고, 아크 전압 파형은 Uarc₂입니다.

본 실용 신안에서 사용되는 교환 회로는 저전류 임계 부하 조건에서만 활성화됩니다. 따라서 고정격 전류 교환 부품이 필요하지 않아 교환 회로의 건설 비용이 낮아집니다. 또한, 교환 제어는 완전히 하드웨어 회로를 통해 구현되므로 논리 제어 장치나 복잡한 제어 알고리즘이 필요 없습니다.