새로운 세대의 하이브리드 아크 없는 AC 컨택터의 설계 및 구현

 I. 프로젝트 배경 및 해결해야 할 주요 이슈​
교류 컨택터는 가장 널리 사용되는 저전압 전기 장치 중 하나로, 장기간 운영 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다. 그러나 그들의 전통적인 설계에는 근본적인 결함이 있습니다: 회로를 끊을 때 접점에서 불가피하게 아크가 발생합니다.

이 본질적인 결함은 다음과 같은 심각한 문제들을 초래합니다:

1. ​극도로 제한된 전기 내구성: 아크는 접점에 상당한 전기 마모를 일으켜, 전기 수명(약 2~2.5백만 회)이 기계 수명(20~25백만 회)보다 훨씬 짧아지며, 일반적으로 후자의 1/10 수준입니다.
2. ​전자기 오염: 아크는 전력망을 오염시키고, 라디오파 간섭을 생성하여 다른 전기 장비에 영향을 미칩니다.
3. ​안전 위험: 유도 부하를 끊을 때 발생하는 과전압 서지가 연결된 장비를 손상시키며, 또한 컨택터의 작동 주파수를 제한합니다.

​II. 핵심 솔루션: 무아크 차단 원리​
이 솔루션의 핵심 혁신은 ​주 접점 + 병렬 스리스토어 모듈을 결합한 하이브리드 구조를 채택하고, 정확한 트리거 제어 회로를 통해 그들의 스위칭 순서를 정확히 동기화하는 것입니다.

1. ​핵심 설계 접근법:
   • 양방향 스리스토어를 접촉 없는 스위치로 사용하여 ​먼저 닫고, 마지막으로 끊는​ 전류 스위칭을 달성하여 아크 발생을 완전히 피합니다.
   • 전통적인 기계 접점을 안정 상태 전도 중 전류를 운반하도록 사용하여, 순수 접촉 없는 스위치(예: 단독 스리스토어)의 단점(예: 서지 전류 저항이 낮음, 전도 전압 강하가 높음, 비용이 높음, 대형 열 방출판 필요)을 극복합니다.
   • 기계 접점과 반도체 장치(스리스토어) 사이의 밀리초 단위 정밀 동기화는 이 솔루션의 성공에 핵심적입니다.
2. ​핵심 작업 흐름 (CJ20-40A 컨택터를 예로):

​III. 프로세스 구현 및 수정 계획​
이 솔루션은 ​​"성숙한 제품을 기반으로 한 대상 수정"​ 원칙을 준수하여 산업화 장벽과 비용을 크게 줄입니다.

​구체적인 수정 사항:

1. ​전자기 시스템: 정밀한 동기화 요구 사항을 충족하기 위해 작동 시간을 조정하고 최적화합니다.
2. ​접점 및 아크 소멸 시스템:
   o 아크 없는 차단이 이루어지므로, 원래의 아크 억제실은 불필요해져 제거할 수 있습니다.
   o 고온 내구성 절연 케이스로 교체합니다. 이 새로운 케이스는 세 개의 양방향 스리스토어, 트리거 제어 회로, 기타 필수 전자 부품을 통합합니다.
3. ​외관 및 호환성: 수정된 컨택터의 외부 치수, 장착 구멍, 배선 방법은 표준 컨택터와 완전히 일치합니다. 사용자는 장착 베이스나 배선 로직을 변경하지 않고 교체 및 업그레이드할 수 있어 시장 도입을 크게 용이하게 합니다.

​IV. 테스트 결론 및 중요한 가치​
이 솔루션을 기반으로 개발된 AC 컨택터는 엄격한 기계 및 전기 내구성 테스트를 통과하여 안전성, 신뢰성, 타당성을 입증했습니다.

​제공된 핵심 가치:
• ​혁신적인 성능 향상: 스위칭 아크의 완전한 제거로 전기 내구성이 수십 배 증가하여 이론적으로 기계 수명 수준에 도달합니다. 또한 접점 유지 보수가 줄어들고 허용 가능한 작동 주파수가 증가합니다.
• ​응용 분야 확대: 아크 없는 특성은 화학 플랜트, 석탄 광산, 우주 항공 등 엄격한 폭발 방지 및 화재 방지 요구 사항이 있는 고위험 환경에서 안전하게 적용될 수 있으며, 제어 시스템 및 전력 분배 시스템에서 매우 신뢰성 있는 핵심 구성 요소가 됩니다.
• ​친환경: 아크로 인한 전력망 오염 및 전자기 간섭을 크게 줄여 현대적인 녹색 전기 제품 개발 트렌드에 부합합니다.