KR800001404Y1 - 장력 퓨우즈 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

장력 퓨우즈 장치

제 1 도는 Cu-Zn계 상태도.

제 2 도는 β황동과 콘스턴탠에 관한 항장력-온도 특성도.

제 3 도는 β황동과 콘스턴탠에 관한 저항-온도 특성도.

제 4 도는 β황동 퓨우즈선의 전류-시간 특성도.

제 5 도는 제 4 도의 전류-시간 특성을 얻기 위한 도식 해석도.

제 6 도는 본 고안에서 사용하는 퓨우즈선의 사용상태의 각 예를 도시하는 개략도.

제 7a 도는 본 고안 실시예의 평면도.

(b)는 (a) 도의 일부를 절결한 정면도.

(c)는 (a) 도의 저면도.

본 고안은 장력을 작용시키면서 전류를 통전하여 사용하는 퓨우즈장치에 관한 것이다.

통신용 퓨우즈선은 통신기를 양호하게 보호하기 위하여 전단전류/정격전류의 값이 적을 것과, 장해전류가 흘렀을때의 온도 상승에 의해 밀접한 반도체소자, 유기전열물등을 소손하지 않을 것이 요구된다. 또 수만의 통신회선을 갖는 자동전화 교환기등에 있어서는 각 회선에 각각 설치된 퓨우즈 장치중 어떤 퓨우즈장치의 퓨우즈선이 절단되었는지를 표시(검지)하는 기능을 갖고 있을것이 요망된다.

그런데 일반적으로 사용하고 있는 황동은 제 1 도의 Cu(동)-Zn(아연)계 상태도에서 도시되는 Zn 35%이하의 α상(α고용체)이나, Zn의 비율을 증가하여 40%가까이 되면 β상이 나타나서 α+β상이 된다. 또 Zn의 비율을 증가하여 43%에 달하면 β상이 80%이상으로 되고, Zn의 비율이 45%가 되면 β상이 100%에 가까워지나 동시에 γ상이 발생하기 시작한다. γ상이 되면 갑자기 취약성이 되어 인선(引線)등의 소성 가공이 전혀 불가능하게 된다.

본 고안은 성분이 아연 43-45%로 나머지는 동이며, β상이 80%이상이 되는 황동을 350±50℃의 저온소둔(低溫燒鈍)과 인선 가공을 반복하여 조직을 섬유상화하므로서 선의 지름이 0.06mm정도에 이르는 세선(細線)으로 가능함과 동시에 454-468℃의 사이에 규칙-불규칙 변태점을 갖는 β황동선에 장력을 작용시키면서 전류를 흐르도록 하여 퓨우즈로서의 성능을 발휘시킴과 동시에 절단된 경우에는 경보회로의 ON 및 절단 표시동작의 양쪽 또는 한쪽을 작용하도록 하는 것을 특징으로 한 장력퓨우즈장치를 제공하는 것이다.

이하 본 고안을 상세히 설명하면, β황동의 상온에 있어서의 물리 정수는 제1표와 같다.

[제 1 표]

이러한 황동의 최대 특징은 454-468℃사이에 규칙-불규칙 변태점을 갖고, 이러한 온도 이하에서는 체심 입방 격자의 중심에 동, 8우(隅)에 아연의 원자가 배열하여 Cu-Zn의 규칙격자를 만드나 변태점 이상의 온도가 되면 동과 아연의 원자는 제멋대로 혼입(混入)하여 격자점에 배열한다. 이러한 규칙-불규칙변태에 수반하여 다른 금속이나 합금에서는 볼 수 없는 다음과 같은 특이한 특성상의 변화를 일으킨다.

제 2 도는 β황동과 콘스턴탠(Ni 43-46%나머지는 동)에 관하여 항장력의 온도의존성(溫度依存性)을 표시하고, 제 3 도는 그 전기 저항의 온도의존성을 나타낸다.제 2 도에서 알 수 있는 바와같이 콘스턴탠과 같은 고용체에서는 일반적으로 온도가 상승함에 따라 항장력은 서서히 감소하는데 비해 β황동에서는 상온에서 200℃까지의 감소는 전기한 콘스턴탠보다는 감소율이 적은데도 불구하고 250℃부근에서 감소가 급격해지고, 300℃를 넘으면 더욱 급격히 감소하고, 450℃에서는 상온시의 70-100kg/nm²의 약 40분의 1에 상당하는 2kg/nm²로 저하한다.

또 제 3 도에서 분명한 바와같이 β황동의 전기 저항의 온도계수 300℃까지는 2.3×10^-3으로 대략 일정치를 나타내나 그 이상의 온도가 되면 비 직선적으로 급격히 증가하여 470℃에 달하면 상온의 5.6±0.1μΩ/cm의 약 3배에 상당하는 16-17μΩ/cm가 된다.

본 고안에서는 이상과 같은 특이한 성질을 갖는 β황동선에 전류를 통하면서 제 6 도 (a)(b) 및 (c)의 방식으로 장력을 작용시켜서 퓨우즈로 사용된다.

제 6a 도의 경우에는 β황동 퓨우즈선(11)의 양단에 장력을 작용시키는 경우로 이런 경우는 2개의 스프링 단자를 갖는 것이 되므로 이들중 한쪽에서 경보회로의 폐로, 다른쪽에서 퓨우즈 절단표시 동작이 가능하다.

제 6b 도의 경우는 퓨우즈선(11)의 일단을 고착하여 타단에 장력을 적용시키는 경우로서 이런 경우는 스프링 단자는 하나이기 때문에 이것으로 경보회로를 닫던가 절단표시 동작의 한쪽이 이루어진다.

제 6c 도의 경우는 퓨우즈(11)을 긴장시켜서 양단을 고착하고 그 중간에 압력 또는 인장력을 주므로서 장력을 작용시키는 경우로 이러한 경우에도 스프링 단자는 1개이므로 제 6b 도의 경우와 똑같이 경보회로의 폐로 또는 퓨우즈 절단 표시 동작중의 한쪽이 이루어진다. 특히 제 6 도 (a) 및 (b)의 경우는 퓨우즈선의 절단부가 작용하여 장력에 의하여 급속히 당기거나 떨어지므로 단락시에 발생하는 불꽃을 끊는 효과있고, 무장력형 퓨우즈에 비하여 차단 용량을 수배로 증대하는 이점이 있다.

제 7 도 (a)(b) 및 (c)는 본 발명을 자동전화 교환기의 릴레이회로 보호용 퓨우즈 장치로서 실현한 경우의 일예이다.

즉, 절연성 기체(1)의 통부(2)내에 전기한 β황동으로 된 퓨우즈선(11)을 배치하고 이것을 금속제스프링단자(4)(5)사이에 장설한 것으로 제 6a 도의 경우에 상당하며, 퓨우즈선(11)이 절단되었을때에는 스프링단자(4)(5)가 서로 떨어지는 방향에는 튀어오르고, 예를 들면 스프링단자(4)의 표시체(6)가 절단 표시 동작을 하고, 스프링 단자(5)는 경보회로의 폐로를 이룬다.

본 장력 퓨우즈 장치에 사용하는 β황동 퓨우즈선(11)의 정격전류, 선의지름, 기계적, 전기적성능, 사용조건 및 퓨우즈 특성을 제2표에 그러한 전류-시간특성을 제 4 도에 표시한다.

[제 2 표]

상기한 바와 같이 β황동 퓨우즈선에 장력을 작용시키면서 전류를 흘리면서 사용한 경우에는 과대전류가 흐르면 "줄"열에 의해 퓨우즈선의 온도가 상승하고 이에 따라서 전기 저항이 증가하고, 다시 온도상승을 촉진하는 결과 퓨우즈선의 항장력이 급격히 감소하여 이것이 작용장력 이하로 된 순간에 퓨우즈선은 절단된다.

상기한 메카니즘은 상승적으로 작용하는 것이므로 작용장력을 퓨우즈선의 상온에 있어서의 절단하중의 5-35%로 선정하므로서 제 4 도에서와 같이 다른 단일 금속이나 합금에서는 얻을 수 없는 예민한 전류-시간 특성이 얻어진다. 만약 퓨우즈선에 내장성(耐張性)의 다른 단일금속이나 합금을 사용한 경우에는 작용장력을 크게하면 정격전류 통전시에 크리이프 단선이 일어나고 반대로 작용장력을 작게하면 절단시에 적열 또는 백열상태가 되어 주위의 유기전연물을 소손하던가 트랜지스터, 다이오드와 같은 반도체소자의 특성에 변화를 준다. 여기서 상기한 실시예와 같이 β황동 퓨우즈선에 20±15%의 장력을 작용시켜서 사용하면 제 2 도 및 제 3 도의 특성도에서 용이하게 이해할 수 있는 바와같이 절단시의 온도가 400℃이상에 도달될 수는 없으며, 또 정격전류 통전시의 크리이프 단선도 거의 없다.

이상과 같은 장점을 갖는 본 고안의 장력 퓨우즈장치는 크로스형 자동전화 교환기, 전자 자동전화교환기등의 릴레이 회로의 보호 또는 트랜지스터, 다이오드등 반도체 소자를 포함하는 전자회로의 보호에 적합하다.

다음에 지금까지 설명한 본 고안인 장력 퓨우즈 장치의 효과를 이론적으로 해명한다.

장력이 작용하는 경우의 퓨우즈선의 전류-시간 특성을 도시하는 i-t곡선은 하기의 (1), (2)식의 연립방정식을 풀으므로서 얻어진다.

온도-시간곡선 : u=f (t)----------------(1)

항장력-온도곡선 : τ=g (u)-------------(2)

단, u는 온도(℃), t는 시간(sec), τ는 장력(g)을 표시한다.

이들은 일반적으로 비 직선 방정식이므로 제 5 도에 표시하는 도식 해석법으로 푸는 편이 실용상 편리하다.

다음에 그러한 작도법을 설명한다.

먼저 전류치 in을 파라미터로 한 곡선,

u=f(t)｜i=in(n=1,2…n)----------------(1')

을 제1상한(象限)에 t-u곡선으로 그리고, 다음에 제2상한에 퓨우즈선의 재질과 선의 지름에 따라 결정되는 절단 하중과 온도와의 관계,

τ=g(u)｜d=d_o-------------------(2')

를 u-τ｜d=d_o곡선으로 그린다. 단, d는 선의 지름, d_o는 특정의 선의 지름을 표시함.

이들 2개의 곡선에서 i-t곡선을 구하려면 다음 순서에 의한다. 지금 퓨우즈선에 작용하는 장력이 τ₁인 경우에 대해 설명한다.

단, τ〉τ₁〉τ₀인 관계로 τ₀는 상온에 있어서의 퓨우즈선의 절단하중으로 한다. 제2상한의 τ축상에 0τ₁을 장력 τ₁의 크기로 잡고, τ₁에서 종축에 평행선을 그어 u-τ｜d=d_o곡선과의 교차점을 u₁이라 하면 이 u₁은 장력 τ₁이 작용하는 경우의 퓨우즈선의 절단 온도를 표시하므로 그 점을 통과하여 횡축에 평행으로 그은 직선과 제1상한에 있어서 전류 i₁, i₂…i₅가 흐른 경우의 t-u곡선과의 교차점 t₁, t₂…t₅이라고 한다면 이것들은 절단시간을 표시하므로 이들 점을 통해 종축에 평행으로 그은 직선과 제4상한에 있어서 0i₁, 0i₂…0i₅를 각각 전류 i₁, i₂…i₅의 크기를 표시토록 잡고, 그들 점에 의해 횡축에 평행선을 그은 직선과의 교차점을 구하여 이들 점을 연결하는 곡선을 그리면 이를 구하려는 i-t 곡선은 s이다.

이상의 도식해법에서 알 수 있는 바와 같이 장력의 작용하는 퓨우즈의 i-t 특성(전류-시간 특성)

i=h(t)-----------------(3)

는 전기한(1'), (2')식의 연립방정식의 해답으로 정하여진다. 그런데(1')식의 제 3 도, (2')식은 제 2 도에서 각각 결정되므로 황동 퓨우즈선의 규칙-불규칙 변태를 기준으로 하는 특이한 물리적 성질의 변화가 극히 효과적으로 작용하고 있다는 것이 증명되었다.

또한 본 고안 장력 퓨우즈 장치를 사용하는 주위의 분위기에 따라서는 β황동선에 니켈, 은, 카드미움, 주석등을 도금함으로서 부식에 의한 자연절단을 방지하는데 유효한 경우도 있다.

이상 설명한 바와같이 본 고안에 의하면 성분이 아연 43-45%와 나머지가 동이며, β상(相)이 80%이상의 황동으로 되는 퓨우즈선에 장력을 작용시켜 이러한 퓨우즈선의 절단시에 경보 동작 및 절단 표시동작의 양쪽 또는 그중 하나를 할 수 있게 하므로서 예민한 전류-시간 특성을 갖고, 또 반도체소자, 유기절연물등을 소손하지 않은 온도범위에서 신속한 회로고장의 복구에 기여하는 퓨우즈선 절단 검지기능을 갖춘 장력 퓨우즈장치를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 성분이 아연 43-45%와 나머지가 동이고, β상이 80%이상의 황동으로 되는 퓨우즈선(11)에 장력을 작용시켜 이러한 퓨우즈선(11)의 절단시에 전기한 바의 작용하는 장력의 반작용에 의하여 절단 검지 동작을 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장력 퓨우즈장치.