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[국내논문] 종자계형 진공 인터럽터에서 접점전극 슬릿의 영향에 관한 연구
A Study on the Effect of the Contact Electrode Slits in the Vacuum Interrupter with Axial Magnetic Field Type 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.15 no.9, 2002년, pp.822 - 829  

하덕용 (한양대학교 전기공학과) ,  강형부 (한양대학교 전기전자공학부) ,  최승길 (안산공업대학 전기과) ,  최경호 (동아대학교 기계공학과, (주)디엔디이)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with the distribution characteristics of the current density and axial magnetic flux density for each slits made on the contact electrode in the vacuum interrupter with axial magnetic field type using 3-dimension finite element analysis. It has been known that the presence of an axi...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 여기서 슬릿의 길이는 접점전극 반경(radius)의 66% 이고 슬릿의 폭은 최대 3 mm 이다. 그리고 3차원 유한요소해석에서 슬릿이 형성된 부분의 요소 성질은 진공으로 간주하여 해석을 실시하였다.
  • 0 을 이용하여 종자계형 진공 인터럽터를 3 차원으로 모델링 하였으며, 접점전극의 직경은 70 mm, 접점전극의 간극은 10 mm 로 일정하게 고정시켰다. 그리고 전류 전도부에 30 KA RMS 50 Hz의 사인 반파 전류를 인가하여 전류밀도와 자속밀도에 대한 과도해석을 실시하였다. 해석에 사용된 종자계형 진공 인터럽터를 구성하는 전극 모델의 각 부분별 물질 특성을 표 1에 나타내었다.
  • 본 논문에서는 상용 유한요소 해석 프로그램인 Ansys 6.0 을 이용하여 복잡한 전극 형상을 가진 종자 계형 진공 인터럽터에 사인 반파의 고장전류를 인가시켜 접점전극 내에서 슬릿별 전류밀도 및종자계 자속밀도의 크기와 분포, 접점전극 간극에서 전극 반경에 대한 슬릿별 종자계 자속밀도의 크기와 분포 그리고 간극의 중심에서 슬릿별로 인가 전류와 종자계 자속밀도 사이의 위상차등의 특성을 3 차원 유한 요소 법으로 시뮬레이션 하여 해석하였다.
  • 본 연구에서는 종자계형 진공 인터럽터를 상용해석 프로그램인 Ansys 6.0 을 사용하여 3 차원으로 모델링하고 30 KA RMS 50 Hz의 사인 반파 전류를 인가시킨 후 3 차원 유한 요소 해석을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
  • 본 해석에서는 상용 유한요소 해석 프로그램인 Ansys 6.0 을 이용하여 종자계형 진공 인터럽터를 3 차원으로 모델링 하였으며, 접점전극의 직경은 70 mm, 접점전극의 간극은 10 mm 로 일정하게 고정시켰다. 그리고 전류 전도부에 30 KA RMS 50 Hz의 사인 반파 전류를 인가하여 전류밀도와 자속밀도에 대한 과도해석을 실시하였다.
  • 해석에 사용된 종자계형 진공 인터럽터를 구성하는 전극 모델의 각 부분별 물질 특성을 표 1에 나타내었다. 외부전류 인가시 접점전극의 간극에서 발생하는 아크 플라즈마의 직경은 접점전극의 직경과 동일하고, 일정한 도전율 값을 가진 동질의 실린더 도체로 가정하여 각 부분별 전류밀도 및 자속밀도 크기와 분포를 해석하였다. 그림 3은 접점전극에 4 개의 슬릿을 만든 3차원 종자계형 진공 인터럽터의 유한요소 해석 모델을 나타낸 것이며 아크 플라즈마 영역과 진공에 대한 요소분할은 나타내지 않았다.

대상 데이터

  • 그러나 슬릿이 8개인 경우에는 그림 6(a)에서 보여진 것과 같이 접점전극에서 방사상으로 흐르는 전류의 영향으로 인해 4개 슬릿에 비해 훨씬 감소한 약 251 mT 정도의 자속밀도 값을 가지게된다. 상기의 결과들에서 보면 본 논문의 유한 요소 해석에 사용된 진공 인터럽터는 그림 1에서 보듯이 코일전극의 원호가 4개이었다. 그리고 접점전극의 슬릿이 또한 4개일 때 종자계 자속밀도 ​​​​​​​Bz 크기가 최대로 됨을 알 수 있었다.

이론/모형

  • 종자계형 진공 인터럽터에서 외부로부터 입력되는 전류밀도 Jo와 자속밀도 B의 분포를 얻기 위해서는 전류 벡터 포텐셜법과 자기 벡터 포텐셜법을 이용하며, 자속밀도 B의 분포 해석 시에는 반드시 와전류를 포함하는 식이 고려되어져야 한다. 도체와 아크를 포함하는 전류전도 영역에서 전류밀도 분포 Jo는 다음 식 (1)을 풀어 얻을 수 있다.
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