Arc Extinction Circuit Breaker이란 무엇인가요

회로 차단기의 전류를 운반하는 접점이 분리될 때, 아크가 형성되고 접점이 분리된 후 잠시 동안 지속됩니다. 이 아크는 생성되는 열 에너지 때문에 위험하며, 폭발적인 힘을 발생시킬 수 있습니다.

회로 차단기는 장비를 손상시키거나 인원을 위험에 빠뜨리지 않고 아크를 소멸시켜야 합니다. 아크는 차단기의 성능에 크게 영향을 미칩니다. DC 아크를 중단하는 것은 AC 아크보다 본질적으로 더 어려운 작업입니다. AC 아크에서는 각 파형 주기 동안 전류가 자연스럽게 제로에 도달하여 아크가 일시적으로 사라집니다. 이 제로 크로스는 아크 재점화를 방지할 기회를 제공하며, 전류가 없는 짧은 간격 동안 간극을 탈이온화하고 재점화를 억제합니다.

아크의 전도도는 전자 밀도(세제곱 센티미터당 이온 수), 아크 직경의 제곱, 그리고 아크 길이의 역수와 비례합니다. 아크 소멸을 위해서는 자유 전자 밀도(이온화)를 줄이고, 아크 직경을 축소하고, 아크 길이를 늘리는 것이 중요합니다.

아크 소멸 방법

회로 차단기에서 아크 소멸을 위한 두 가지 주요 방법이 있습니다:

고저항 방법

• 원리: 시간이 지남에 따라 아크의 효과 저항을 증가시켜, 열 발생이 아크를 유지할 수 없을 정도로 전류를 감소시킵니다. 이를 통해 아크가 소멸됩니다.

• 에너지 소산: 아크의 저항 특성으로 인해 대부분의 시스템 에너지는 회로 차단기 내에서 소산되며, 이는 큰 단점입니다.

• 아크 저항 증가 기술:

• 냉각: 이온의 이동성과 전자 밀도를 감소시킵니다.

• 아크 길이 증가: 접점 분리를 통해 경로 길이를 증가시켜 저항을 높입니다.

• 단면적 감소: 아크의 직경을 좁혀 전도도를 감소시킵니다.

• 아크 분할: 아크를 작은 세그먼트로 나누어 (예: 금속 격자 또는 슬루를 사용하여) 총 저항을 증가시킵니다.

저저항 (영전류 중단) 방법

• 적용성: 50 Hz 시스템에서 1초당 100번의 자연적인 전류 제로 크로스를 활용하는 AC 회로에만 적용됩니다.

• 메커니즘:

• 전류가 제로에 도달할 때까지 아크 저항은 낮은 수준을 유지합니다.

• 제로 크로스에서 아크는 자연스럽게 소멸합니다. 접점 간에 유전 강도가 신속히 복구되어 재점화를 방지하며, 전류가 없는 짧은 간격 동안 간극을 탈이온화합니다.

• 장점: AC 파형의 고유한 제로 포인트를 활용하여 차단기 내 에너지 소산을 최소화하므로, 아크 중단에 매우 효율적입니다.