KR100459357B1

KR100459357B1 - 전기스위치장치및구동방법

Info

Publication number: KR100459357B1
Application number: KR10-1998-0701854A
Authority: KR
Inventors: 휴 더피
Original assignee: 레이켐 코포레이션
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2005-01-15
Also published as: DE69618605D1; JPH11512557A; CN1202268A; DE69618605T2; US5737160A; CN1158686C; KR19990044604A; ATE212147T1; EP0850486A1; WO1997010609A1; EP0850486B1

Abstract

본 발명에서는 도 1과 도 9에 도시된 바와 같은 제1, 직렬, 기계 스위치(4)와 제2, 병렬, 기계 스위치(6)와 및 PTC 디바이스(2)를 포함하는 전기 스위치 장치를 개시하는데, PTC 디바이스(2)와 제2 스위치는 병렬로 연결되고 그 병렬 결합은 제1 스위치와 직렬로 연결되거나, 또는 PTC 디바이스(2)와 제1 스위치(4)는 직렬로 연결되고 그 직렬 결합은 제2 스위치와 병렬로 연결된다. 본 장치는 각 스위치들 및 PTC 디바이스들의 규격 전류 및 전압보다 더 높은 전류 및 전압을 인터럽트할 수 있다. 병렬 스위치는 전기 스위치 장치의 규격 전압 이하의 전압에서 전기 스위치 장치의 규격 인터럽트 전류를 인터럽트하도록 규격화될 수 있고, 직렬 스위치는 전기 스위치 장치의 규격 전압에서 전기 스위치 장치의 규격 인터럽트 전류 이하의 전류를 인터럽트하도록 규격화될 수 있다.

Description

전기 스위치 장치 및 구동 방법 {Electrical Switch Arrangement and Method of Operating the Same}

본 발명은 전기 스위치에 관한 것이다. 전기 회로에서 전류 흐름을 제어하기 위해 기계 스위치들이 광범위하게 사용되고 있다. "기계 스위치"라는 용어는 본 명세서에서 수동식을 포함하여 기계인, 전기인, 열적인 또는 다른 형태의 활성화에 응답하여 개방 또는 폐쇄하는 기계인 접점들을 포함한 전기 스위치를 나타내기 위해 사용된다. 그러한 디바이스들에는 간단한 수동 스위치들, 회로 차단기(circuit breakers), 그라운드 폴트 인터럽트(Gound Fault Interrupts), 릴레이들, 및 전열 릴레이들(electrothermal relays), 즉 열적으로 활성화되는 스위치들과 전기-열 디바이스들로도 일컬어지는 바이메탈 디바이스들(bimetal devices)이 포함된다.

기계 스위치가 그것을 통해 흐르는 전류를 인터럽트하기 위해 동작하면, 정상적인 동작 조건하에서 조차도, 그들이 분리하는 접점들 사이에 거의 항상 아킹(arcing)이 발생하고, 아크가 소멸될 때까지 그 스위치를 통해 아크 형태의 전류가 계속 흐르게 된다. 아크는 전류, 전압, 전류가 AC인지 또는 DC인지, 접점들의 분리 속도, 및 접점들을 형성하는 물질에 따라 어느 정도 접점들을 손상시킬 것이다. 기계 스위치는 보통 그것이 지정된 AC 또는 DC 전압에서 및 정해진 횟수의 작동들에 대해 안전하게 인터럽트할 수 있는 최대 전류값에 따라 규격화된다. 스위치의규격이 증가할수록 스위치의 비용, 크기, 및 복잡성이 급격히 증가한다. 스위치 규격에 대한 표준 절차는 일반적으로 특정 전압 및 다른 표준 전류 레벨들에서 검사하는 것을 수반한다. 스위치는 그것이 테스트를 통과할 최대 표준 전류 레벨에서 규격화된다. 예를 들면, 표준 전류 레벨들 중의 하나가 120 Volts에서 15amps이고 그 다음 더 높은 표준 전류 레벨이 120 Volts에서 20 amps라면, 15amps에서 규격화된 스위치는 15 amps에서 검사를 통과할 것이나 20 amps에서는 보통 실패할 것이고, 15 amps와 20 amps 사이의 비-표준 전류에서는 검사를 통과할 수도 있고 통과하지 못할 수도 있다.

PTC 회로 보호 디바이스는 잘 알려져 있다. 이 디바이스는 부하(load)와 직렬로 배치되고 정상 동작 조건들에서는 저온 및 낮은 저항 상태에 있다. 그러나, 만일 PTC 디바이스를 통해 전류가 과도하게 증가되면, 및/또는 PTC 디바이스 주위의 대기 온도가 과도하게 증가하면, 및/또는 정상 동작 전류가 정상 동작 시간보다 더 오래 지속되면, PTC 디바이스가 "트립"(tripped)되는데, 다시 말하면, 전류가 상당히 감소하는 고온, 고저항 상태로 변환된다. 일반적으로, PTC 디바이스는 비록 전류 및/또는 온도가 그들의 정상 레벨들로 되돌아 가더라도, PTC 디바이스가 전원으로부터 단절되고 식혀질 때까지 트립된 상태로 남아있을 것이다. 특히 유용한 PTC 디바이스들은 PTC 도전성 폴리머, 즉 (1) 유기 중합체, 및 (2) 중합체 내에 분산되거나, 또는 다른 상태로 분포된 미립자 도전성 필터, 바람직하게는 카본 블랙을 포함한 합성물로 구성된 PTC 소자를 포함한다. 그들을 포함하는 PTC 도전성 폴리머들과 디바이스들은 예를 들면, 미국 특허 제 4,237,441 호, 제 4,238,812 호, 제 4,315,237 호, 제 4,317,027 호, 제 4,426,633 호, 제 4,545,926 호, 제 4,689,475 호, 제 4,724,417 호, 제 4,774,024 호, 제 4,780,598 호, 제 4,800,253 호, 제 4,845,838 호, 제 4,857,880 호, 제 4,859,836 호, 제 4,907,340 호, 제 4,924,074 호, 제 4,935,156 호, 제 4,967,176 호, 제 5,049,850 호, 제 5,089,801 호, 및 제 5,378,407 호에 설명되어 있다.

회로의 정상 동작 조건하에서, PTC 회로 보호 디바이스는 낮은 온도, 낮은 저항 상태에 있다. 그러나, 만일 장애(fault)가 발생하면( 예를 들어, 만일 PTC 디바이스를 통하는 전류가 과도하게 증가한다면, 및/또는 그 디바이스 주위의 대기 온도가 과도하게 증가한다면, 및/또는 정상 동작 전류가 정상 동작 시간보다 더 오래 유지된다면), PTC 디바이스가 트립되는데, 다시 말하면, 회로 내의 전류가 안전한 레벨로 줄어드는 고온, 고저항 상태로 바뀐다. 일반적으로, PTC 디바이스는 비록 장애가 제거되더라도, 그 디바이스가 전원으로부터 단절되고 식혀질 때까지 트립된 상태로 남게될 것이다.

같은 제조 공정에 의해 만들어진 일군의 PTC 디바이스들에서, 공정 내에 제어할 수 없는 변화들이 임의의 개별 디바이스를 트립시키게 하는 조건들에 상당한 변화를 일으킬 수 있다. 일군 내의 디바이스들 가운데 임의의 것도 트립시키지 않을 최대 안정 상태 전류(the largest steady state current)는 본 명세서에서 "패스 전류"(I_패스) 또는 "홀드 전류"로서 언급되고, 그 디바이스들 모두를 트립시키게 할 최소의 안정 상태 전류는 "트립 전류"(I_트립)로서 언급된다. 일반적으로, I_패스와I_트립사이의 차이는 대기 온도가 증가함에 따라 서서히 감소된다. 예를 들어, 특정한 타입의 디바이스에 따라서는, 20℃에서 I_트립이 I_패스의 1.5배 내지 2.5배가 될 수 있다. 임의의 개개의 디바이스에 대해서, 패스 전류와 트립 전류는 실질적으로 같다. 그러나, 본 명세서에서는, I_패스와 다른 I_트립을 갖는 PTC 디바이스가 참조된다.왜냐하면 실질적인 문제에서, 전기 스위치의 제조 업자는 그러한 일군의 디바이스들로부터 얻은 PTC 디바이스들을 사용해야 하기 때문이다.

일반적으로, 대기 온도가 더 높아질수록, 패스 전류와 트립 전류는 더 낮아진다. 이 현상은 "열적 감세"(thermal derating)로서 언급되고, "감세 곡선"(derating curve)는 온도 대 패스 전류의 그래프를 나타내는데 사용된다.

우리는 두 개의 직렬 또는 병렬 연결된 기계 스위치들과, 본 명세서에서 "병렬 스위치"로서 언급된 그 스위치들 중의 하나와 병렬 상태이고, 본 명세서에서 "직렬 스위치"로서 언급된 다른 하나의 스위치와 직렬 상태인 PTC 장치를 포함한 전기 스위칭 장치(electrical switching arrangements)의 동작을 연구해오고 있다. 본인은 두 개의 스위치들이 실질상 같은 시간에 동작하면, 또는 병렬 스위치 직후에 직렬 스위치가 작동되면, 인가된 전압 V_스위치에서 전류 I_스위치가 그 장치를 통과할 때, 병렬 스위치가 실질적으로 더 낮은 전압에서 전류 I_스위치를 인터럽트하는 것과, PTC 디바이스의 저항의 증가 결과로서, 직렬 스위치가 전압 V_스위치보다 약간 더 낮은 전압에서 실질적으로 I_스위치보다 더 낮은 전류를 인터럽트하는 것을 발견했다. 그러므로, 스위치들 중의 하나 또는 둘다는 전압 V_스위치에서 전류 I_스위치보다 낮은 규격을 갖는 것이 가능하다( 또는, 택일적으로, 그 스위치들 중의 하나 또는 둘다는 전압 V_스위치보다 더 낮은 전압에서 I_스위치의 규격을 갖는 것이 가능하다). 그러므로, 그러한 스위칭 장치는 전압 V_스위치에서 전류 I_스위치를 인터럽트할 종래의 단일 스위치보다 더 싸고 및/또는 더 신뢰할 수 있게 될 수 있다. 본인은 또한 이 효과가 PTC 디바이스의 전기인 및 열적인 효과와 관계있다는 것과, 많은 경우, PTC 디바이스가 실온에서 10 ohm-cm보다 낮은 저항을 갖는 물질로 된 PTC 소자를 포함할 때 최선의 결과가 얻어진다는 것을 발견하였다. 그러한 저항을 갖는 PTC 도전성 폴리머들은 이미 이용할 수 있는 상태다.

이 발견들은 회로의 정상적인 사용에 있어서 회로 온과 오프를 스위치하되, 스위치들은 수동으로 또는 정상 사용중의 회로에서 발생하는 조건에 응답하여 동작되는 스위칭 장치들을 제공하는데 사용될 수 있다. 그들은 또한 스위치들이 장애 조건에 의해 간접적으로 동작되는 장애 보호 시스템들을 제공하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 스위칭 장치에 있어서, PTC 디바이스는 스위칭 동작 동안 부하(load)에 전달되는 에너지를 제한한다. 이 기능은 "장애 전류 제한" 특성을 제공한다.

병렬 스위치가 개방되면, PTC 디바이스의 저항은 그 디바이스를 통해 통과하는 전류에 의해 실질적으로 증가될 것임에 틀림없다. 더욱이, 저항 증가 속도는 스위칭 장치의 디자인에 중요한 영향을 끼친다. 만일, 두 개의 스위치들이 모두동시에 동작하게 되면, 전류는 접점들이 분리됨에 따라 접점들 사이에 아크 형태로, PTC의 저항이 그 아크가 지속되지 못할 만큼 증가할 때까지 직렬 스위치를 통해 계속해서 흐르게 될 것이다. 그러므로, PTC 디바이스의 저항이 더 빨리 그 레벨에 도달할수록 필요한 직렬 스위치의 규격이 낮아진다. 만일 병렬 스위치가 동작된 뒤에 직렬 스위치가 동작된다면, 이것은 직렬 스위치 내의 아킹 기간을 줄일 것이고, 아킹을 완전히 제거할 수도 있다. 그러므로, 만일 PTC 디바이스의 저항이 직렬 스위치가 동작되기 전에 요구된 레벨에 도달한다면, 직렬 스위치 내에 아킹이 없게 될 것이다. 이것은 직렬 스위치에 대해 이상적인 것이지만, 원하는 지연을 보증하는 비용이 낮은 규격을 갖는 스위치를 사용하는 매력을 능가할 수 있다. AC 회로에서, 아킹은, 만일 그것이 있다면, 전류가 영인 때 마다 멎기 때문에, 만일 PTC 디바이스가 반 싸이클 미만에 요구된 저항에 도달한다면, 일반적으로 직렬 스위치의 동작을 지연시킬 이유가 없다. 또한, 만일 PTC 디바이스의 저항이 요구된 레벨에 도달하자마자 직렬 스위치가 동작하지 않는다면, PTC 디바이스는 자체 또는 다른 소자에 손상을 주지않고, 직렬 스위치가 동작될 때까지 그의 고온 상태를 유지할 수 있어야 함을 주시해야 한다. 또한, 병렬 스위치가 동작되고 난 후 상당한 시간 동안 회로가 살아있지 않도록 보증하기 위해, 직렬 스위치는 병렬 스위치 뒤에 길어야 100ms 후에 개방되고 및/또는 동작되는 것이 바람직하다.

PTC 디바이스는 보통 특정한 전류(또는 범위의 전류)에서 및 특정한 전압( 또는 범위의 전압)에서의 사용에 적합한 것으로서 명시되는데, 이 명시들은 PTC 디바이스가 그러한 조건들 하에서 안전하게 트립해야 한다는 요구에 근거를 둔다.본 발명의 중요한 잇점은 전류가 단지 제한된 시간 동안(즉, 병렬 스위치가 동작하는 시간과 전류 흐름이 멎을 때까지의 시간 사이) PTC 디바이스를 통해 지나가고, PTC 디바이스가 일반적으로 정상적인 "트립된" 상태의 매우 높은 저항에 도달하지 않기 때문에, I_스위치와 V_스위치에서 동작한다는 일반적으로 PTC 디바이스와 연관된 특성을 PTC 디바이스가 가질 필요가 없다는 것이다. 결과적으로, 본 발명의 스위칭 장치는 PTC 디바이스와 일반적으로 연관된 전류와 전압들보다 훨씬 더 높은 전류와 전압을 인터럽트하는데 사용될 수 있다. 만일 I_스위치및/또는 V_스위치가 높으면, PTC 디바이스에 의해 흡수되는 에너지의 양은 그에 대응되게 높다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 본 발명은

(1) 제1, 직렬, 기계 스위치와,

(2) 제2, 병렬, 기계 스위치와, 및

(3) PTC 디바이스

를 포함하는 전기 스위치를 제공하되;

(a) 상기 PTC 디바이스와 상기 제2 스위치는 병렬로 연결되고 상기 병렬 결합은 상기 제1 스위치와 직렬 연결되거나, 또는

(b) 상기 PTC 디바이스와 상기 제1 스위치가 직렬로 연결되고 그 직렬 결 합은 상기 제2 스위치와 병렬 연결되어 있고;

상기 장치는, 두 개의 스위치들이 모두 전압 V_스위치에서 동작하는 회로 내의 전류 I_스위치를 인터럽트하기 위해 동시에 동작되는 정의된 처리 과정에 의해 규격화될 때,

최소한 다음 (A) 내지 (B) 가운데 하나를 구비하고:

(A) 직렬 스위치는, 전압 V_스위치에서 상기 처리 과정에 의해 규격화될 때, 많아야 I_스위치의 j배인, 여기서 j는 0.8, 바람직하게 0.6, 특정하게 0.25, 특별히 0.1인, 규격 전류 I_직렬을 가짐; 및

(B) 병렬 스위치는, 많아야 V_스위치의 k배인, 여기서 k는 0.8, 바람직하게 는 0.6, 특정하게 0.25, 특별히 0.1인, 전압 V_병렬에서 상기 처리 과정 에 의해 규격화될 때, 많아야 I_스위치인 규격 전류 I_병렬을 가짐; 및

상기 PTC 디바이스는, 개방 회로 전압 V_스위치를 갖는 검사 회로 내에서 많아야 I_스위치의 m배인, 여기서 m은 0.75, 바람직하게는 0.5, 특정하게 0.25, 특별하게 0.1인, 전류 I_PTC를 받게 될 때, 많아야 100ms이고, 바람직하게는 많아야 30ms이고, 특정하게는 많아야 8ms이고, 특별하게는 많아야 5ms인 저항 증가 시간만에, 그 저항이 최소한 100배, 바람직하게는 최소한 200배, 특정하게 최소한 700배, 특별하게는 최소한 1000배 증가하는 전기 스위치 장치를 제공한다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 본 발명은

(1) 제1, 직렬, 기계 스위치와,

(2) 제2, 병렬, 기계 스위치와, 및

(3) PTC 디바이스

를 포함하는 전기 스위치 장치를 제공하되;

(b) 상기 PTC 디바이스와 상기 제1 스위치가 직렬로 연결되고 그 직렬 결 합이 상기 제2 스위치와 병렬 연결되어 있고;

다음의 특성들 (A) 내지 (H) 가운데 최소한 하나를 갖는 전기 스위치 장치를 제공한다:

(A) PTC 디바이스는 5 ohm-cm 이하의 저항을 갖는 PTC 도전성 폴리머로 구성된 PTC 소자를 포함함;

(B) 상기 스위치들이 함께 일군이 되어 상기 직렬 스위치가 상기 병렬 스 위치와 같은 시간에 작동될 수 있음;

(C) 상기 장치는 상기 병렬 스위치가 작동된 다음 10 내지 100 ms 후인 미리 지정된 시간에 상기 직렬 스위치를 작동하는 수단을 포함하되, 상기 미리 지정된 시간은 상기 PTC 디바이스의 저항이 증가하는 속도 와 두 개의 스위치들의 규격들에 의해 결정됨;

(D) 상기 병렬 스위치는 상기 장치를 통과하는 과전류에 의해 작동되지 않음;

(E) 상기 병렬 스위치는 수동적으로 작동될 수 있음;

(F) 상기 직렬 스위치, 상기 병렬 스위치, 상기 PTC 디바이스, 및 상기 스위치 장치의 임의의 다른 소자 각각은, 전압이 10부터 600 volts까지 변화할 때, 많아야 5배, 바람직하게는 많아야 4배, 특정하 게는 많아야 2배, 특별하게는 많아야 1.2배만큼 변화하는 저항을 가 짐;

(G) 상기 PTC 장치는, 개방 회로 전압 V_PTC를 갖는 검사 회로 내에서 전 류 I_PTC를 인가받을 때, 길어야 100 ms, 바람직하게는 길어야 30ms, 특 정하게는 길어야 8ms, 특별하게는 길어야 5ms인 저항 증가 시간만 에, 그 저항이 최소한 100배, 바람직하게는 최소한 200배, 특정하게 는 최소한 700배, 특별하게는 최소한 1000배만큼 증가하되, I_PTC와 V_PTC는 다음 (i) 내지 (xii) 중 하나임:

(i) V_PTC가 12 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(ii) V_PTC가 24 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(iii) V_PTC가 60 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(iv) V_PTC가 120 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(v) V_PTC가 250 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(vi) V_PTC가 600 volts AC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(vii) V_PTC가 12 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(viii) V_PTC가 24 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(ix) V_PTC가 60 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(x) V_PTC가 120 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

(xi) V_PTC가 250 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms; 및

(xii) V_PTC가 600 volts DC이고, I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는

60 apms;

또는

(H) (i) 직렬 스위치가 직렬 스위치의 두 개의 접점들 사이에 아크가생기게 야기하는 미리 지정된 DC 전류와 전압에서 동작하 는 회로를 인터럽트하기 위해 사용될 때, 물질의 무게 M_직렬가

한 쪽 접점로부터 다른 쪽 접점로 이동되고,

(ii) 병렬 스위치가 상기 회로를 인터럽트하기 위해 사용될 때, 그것에 의해 아크가 병렬 스위치의 두 개의 접점들 사이에 생기게 야기되고, 물질의 무게 M_병렬이 한쪽 접점로부터 다른쪽 접점로 이동되고, 및

(iii) M_병렬은 최소한 M_직렬의 p배이고, 상기 p는 1.5, 바람직하게는 4, 특정 하게는 8임;

본 발명의 제3 특징에 따르면, 본 발명은

(A) 전압 V_정상을 갖는 전원;

(B) 전기 부하; 및

(C) (1) 상기 전원 및 상기 부하에 직렬 연결된 제1, 직렬, 기계 스 위치;

(2) 제2, 병렬, 기계 스위치, 및

(3) PTC 디바이스를 포함하는 전기 스위치 장치를 포함하는 전기 회로 를 제공하되,

(b) 상기 PTC 디바이스와 상기 제1 스위치가 직렬로 연결되고 그 직렬 결합이 상기 제2 스위치와 병렬 연결되어 있고;

다음을 구비한 전기 회로를 제공한다:

이 전기 스위치 장치는, 두 개의 스위치들 모두가 전압 V_정상에서 동시에 동작되는 정의된 처리 과정에 의해 규격화될 때, 최소한 I_정상의 q배인, 여기서 q는 1, 바람직하게는 1.5, 특정하게는 2인, 규격 전류 I_스위치를 가짐;

이 직렬 스위치는, 전압 V_회로에서 같은 처리 과정에 의해 규격화될 때, 많아야 I_정상의 r배인, 여기서 r은 0.9, 바람직하게는 0.75, 특정하게는 0.5, 특별하게는 0.25인, 규격 전류 I_직렬을 가짐;

이 병렬 스위치는, 많아야 V_정상의 s배인, 여기서 s는 0.9, 바람직하게는 0.75, 특정하게는 0.5, 특별하게는 0.25인, 전압 V_병렬에서 상기 처리 과정에 의해 규격화될 때, 많아야 I_정상인 규격 전류 I_병렬을 가짐; 및

이 PTC 디바이스는, 개방 회로 전압 V_정상을 갖는 검사 회로 내에서 전류 I_PTC를 받게될 때, I_PTC는 많아야 I_정상의 t배이고, 여기서 t는 0.9, 바람직하게는 0.75, 특정하게는 0.5, 특별하게는 0.25인데, 많아야 100ms이고, 바람직하게는 많아야 30ms, 특정하게는 많아야 8ms, 특별하게는 많아야 5ms인 저항 증가 시간만에 그 저항이 최소한 100배, 바람직하게는 최소한 200배, 특정하게는 최소한 700배, 특별하게는 최소한 1000배만큼 증가함.

본 발명의 제4 특징에 따르면, 본 발명은

(A) 전압 V_회로를 갖는 전원;

(B) 저항 R_부하를 갖는 전기 부하; 및

(C) (1) 상기 전원 및 상기 부하에 직렬 연결된 제1, 직렬, 기계 스위치,

(2) 제2, 병렬, 기계 스위치, 및

(3) PTC 디바이스를 포함하는 전기 스위치 장치

를 포함하고,

이 PTC 디바이스는, 개방 회로 전압 V_회로를 갖는 검사 회로 내에서 전류 I_회로를 받게될 때, 많아야 100ms, 바람직하게는 많아야 30 ms, 특정하게는 많아야 8ms, 특별하게는 많아야 5ms인 저항 증가 시간만에, 그 저항이 최소한 R_부하의 w배로 증가함. 여기서 w는 10, 바람직하게는 50, 특정하게는 100임;

을 구비한 전기 회로 내에 흐르는 전류 I_회로를,

(A) 병렬 스위치를 작동하는 단계, 및

(B) 단계(A)가 수행되고 0 내지 100ms 후에 직렬 스위치를 작동하는 단계

를 포함하여 인터럽트하는 방법을 제공한다.

PTC 디바이스가 mI_스위치의 함수인 I_PTC를 받기 위한 기준이 본 명세서에서 만들어지는 경우, 만일 I_스위치나 I_정상이 AC 전류라면 I_PTC는 AC이고, 및 만일 I_스위치나 I_정상이 DC 전류라면 I_PTC는 DC이다. I_PTC가 AC 전류이고, 이 디바이스가 반 사이클 미만에 요구된 저항에 도달하는 경우, 실재로 전류는 선정된 값에 도달하지 않을 수 있고; 또한, 요구된 저항 레벨에 도달하는데 걸리는 시간은 검사가 시작될 때의 전류의 위상각에 의존할 것이다. 그러므로, 본 명세서에서 주어진 시간은, 만일 인터럽트되지 않는다면, 소위 "기대" 전류인 선정된 값에 도달할 전원을 사용하여 측정된다.

비록 본 발명은 PTC 디바이스와 기계 스위치들의 조합에 대해 설명되었으나, 같은 각각의 규격 특성들을 갖는 고체 상태 디바이스들(solid state devices)이 본 발명의 전기 스위치들 내의 기계 스위치들을 대신해서 사용될 수 있다.

이 두 개의 스위치들은 일 예에서 수동적으로 동작될 수 있거나 또는, 예를 들면, 그 장치가 높은 전압에서 동작하는 회로 차단기의 일부인 경우, 전위 트랜스포머(potential transformer) 또는 전류 트랜스포머로부터의 낮은 전류에서 동작하는 보호용 릴레이를 통한 신호에 응답하여 동작될 수 있다.

도 1은 직렬 스위치(4)와 직렬로 연결된 병렬 결합된 PTC 디바이스(2)와 병렬 스위치(6)를 포함하는 본 발명의 장치(10)를 나타낸다. 전기 스위치 장치(10)가 동작되면, 병렬 스위치(6)가 즉각적으로 개방되어, 전류를 병렬 PTC 디바이스(2)로 보낸다. 그 결과 PTC 디바이스(2)의 저항이 증가하고, 그것에 의해 전류가 줄고 직렬 스위치(4)가 보다 낮은 전류에서 개방되도록 해준다. 어떤 응용에서는, 직렬 스위치(4)와 병렬 스위치(6)가 동시에 동작된다( 예를 들어, 함께 일군이 된 스위치들과 함께). 다른 응용에서는 직렬 스위치(4) 동작을 지연시키는 것이 유익할 수 있다; 그러한 지연은 기계으로 또는 전기으로 달성될 수 있다.

다른 소자들이 부가적인 또는 선택적인 기능들을 제공하기 위해 본 발명의 장치와 결합될 수 있다. 예를 들면, 유도 부하(inductive load)를 갖는 회로 내에서, PTC 디바이스(2)가 낮은 임피던스 상태에서 높은 임피던스 상태로 올라감에 따라 회로 내의 전류가 빠르게 감소하여 PTC 디바이스(2)를 가로질러 전압 서지(voltage surge)가 유발될 수 있다. 도 2는 그러한 환경에 유용한 장치를 나타내는데, 그 안에는 배리스터(varistor, 8)와 같은 전압 클램핑 디바이스(voltage clampping device)가 그러한 전압 서지들을 제한하기 위해 PTC 디바이스(2)와 병렬 연결되어 있다. 제너 다이오드(Zener diodes)와 같은 다른 전압 클램핑 디바이스들이 사용될 수도 있다.

도 3은 전압 대 전류 곡선의 개략도이고 어둡게 만든 영역 OABCD 내에서는 V volts 전압에서 I amp의 전류 규격을 갖는 전형적인 기계 스위치에 의해 안전하게 인터럽트될 수 있는 전압과 전류의 조합들을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 같은 디바이스가 선택된 전압에 따라 다른 식으로 규격이 정해질 수 있다; 및 스위치가 사용될 리 없는 범위의 전류와 전압의 최대값들이 있다.

도 4는 도 3과 같지만, 관심사인 V_스위치로 명시된 전압과 I_스위치로 명시된 전류의 조합도 나타낸다. 도 3과 4에 도시된 규격 특성을 갖는 스위치는 정상의 회로 전압 V_스위치에서 정상의 회로 전류, I_스위치를 인터럽트할 수 없을 것이다. 각 스위치들이 도 5에 도시된 바와 같은 규격을 갖는 본 발명의 전기 스위치 장치는 V_스위치와 같은 전압에서, I_스위치와 같은 전류를 인터럽트할 수 있다. 이 장치에서는 PTC 디바이스의 존재가 전류의 인터럽션을 첫째는 I_스위치/V_인터럽트포인트에서 및 두 번째는 I_인터럽트/V_스위치포인트에서인 두 개의 개별적인 스위칭 동작들로 나누는 효과를 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같은 다른 규격을 갖는 직렬 스위치와 병렬 스위치를 구비한, 도 1에 따른 PTC 디바이스와 기계 스위치들의 장치는 마찬가지로 V_스위치와 같은 전압에서, I_스위치와 같은 전류를 인터럽트할 수 있다. 도 5나 도 6 중의 하나의 규격 특성을 갖는 기계 스위치들을 포함한 전기 스위치 장치에서, 병렬 스위치는 인가된 전압 V_인터럽트에서 I_스위치의 전류를 인터럽트하기 위해 규격이 정해지고, 직렬 스위치는 인가된 전압 V_스위치에서 전류 I_인터럽트를 인터럽트하기 위해 규격이 정해진다.

도 5와 6의 개략적인 곡선은, 어느 스위치도 단독으로는 인터럽트할 수 없는 전류와 전압을 인터럽트하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같은 동일한 특성들 또는 도 6에 도시된 바와 같은 다른 특성들을 갖는 두 개의 주어진 스위치들의 조합이어떻게 도 1에 도시된 PTC 디바이스와 함께 배치될 수 있을지를 나타낸다. 도 7의 개략적인 곡선은, 관심사인 주어진 전류와 전압의 조합에 대해, 예를 들어, I_스위치와 V_스위치에 대해, I_스위치와 V_스위치를 인터럽트하기 위해 PTC 디바이스와 함께 배치될 수 있는 많은 다른 조합들의 기계 스위치들이 있음을 나타내는데, 여기서 스위치들 중의 어느 것도 개별적으로는 I_스위치와 V_스위치를 인터럽트할 수 없다. S_i와 P_i, i=1, ..N으로 표기된, 직렬 및 병렬의 기계 스위치들의 N개의 조합들 각각에 대해, 병렬 스위치는 전압 V_i에서 전류 I_스위치를 인터럽트할 수 있고, 그에 대응하는 직렬 스위치는 V_스위치에서 I_i를 인터럽트할 수 있다. 실제적인 면에서, 전기 스위치 디자이너의 목표는 최소 비용의 기계 스위치들을 선택하는 것이다( 일반적으로, 최소 비용의 조합은 또한 최소형의 것이나, 이것이 반드시 스위치들이 더 작아지는 경우는 아니다).

도 8은 본 발명의 전기 스위치(10), 전원(12), 및 부하(14)를 결합한 회로(20)의 도면이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 회로(20) 내의 정상의 전압은 V_스위치이거나 또는 그 이하이고, 견본 회로(20) 내의 정상 회로 전류는 I_스위치이거나 또는 그 이하이다. 도 5와 도 6에 도시된 전압 및 전류 인터럽션 규격 특성을 갖는 직렬 스위치(4)와 병렬 스위치(6)를 사용할 때, 어느 스위치도 단독으로는 전압 V_스위치에서 전류 I_스위치를 인터럽트할 수 없다. 그러나, 병렬 스위치(6)은 감소된 전압 V_인터럽트에서 전류 I_스위치를 인터럽트할 수 있고, 직렬 스위치(4)는 전압 V_스위치에서 감소된 전류 I_인터럽트를 인터럽트할 수 있다. 저온 저항 R_{PTC LOW}와 고온 저항 R_{PTC HIGH}를 갖는 PTC 디바이스(2)를 구비한 회로(20) 내에서, 다음의 관계가 존재한다:

R_{PTC LOW}× I_스위치< V_인터럽트는 PTC 디바이스(2)의 저저항 상태 저항과 병렬 스위치(6)의 인터럽트 규격 사이의 관 계를 정의함; 및

V_스위치/R_{PTC HIGH}< I_인터럽트는 PTC 디바이스(2)의 고저항 상태 저항과 직렬 스위치(4)의 인터럽트 규격 사이의 관 계를 정의함.

이 관계들을 가지고, 전기 스위치 장치(10)를 구성하는 소자들에 요구되는 특성들이 다음과 같이 정의될 수 있다.

전압 V_스위치에서 전류 I_스위치를 인터럽트하기 위해 규격이 정해지는 본 발명의 전기 스위치 장치에서:

1. 직렬 스위치와 병렬 스위치는, 폐쇄되어 있으면, I_스위치와 동일한 또는 그보다 더 큰 전류를 연속적으로 캐리할 수 있다;

2. PTC 디바이스는 I_스위치보다 더 낮은 패스 전류 I_패스를 갖는다;

3. PTC 디바이스는 V_스위치에서 I_스위치보다 더 낮은 트립 전류 I_트립을 갖는다;

4. PTC 디바이스는 저저항 R_{PTC LOW}를 갖고, 병렬 스위치는 R_{PTC LOW}× I_스위치와 같은 또는 그보다 낮은 인가된 전압에서 I_스위치와 같은 전류를 인터럽트하기 위해 규격이 정해진다; 및

5. PTC 디바이스는 고저항 R_{PTC HIGH}를 갖고, 직렬 스위치는 인가된 전압 V_스위치에서 V_스위치/R_{PTC HIGH}와 같은 또는 그보다 낮은 전류를 인터럽트하기 위해 규격화된다;

도 1에 도시된 직렬/병렬 조합에서, 직렬 스위치(4)는 전기 스위치 장치(10) 내에서 PTC 디바이스(2)와 병렬 저항의 병렬 결합에 선행한다. 비록 전기 스위치 장치(10)의 전기 특성이 그러한 순서에 의존하지는 않지만, 다른 고려 사항들이 직렬 스위치의 위치를 요구할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 순서는, 과전류 보호를 제공하기 위한 전기 스위치 장치(10)의 응용에서, 스위치(4)가 과전류 보호 회로 내에서 전원으로부터 부하를 격리시킴과 더불어 소자들을 격리하는 역할을 할 수 있다. 이것은 이 소자들이 사람에 의해 접촉되기 쉽고 접근 가능한 경우에 특히 필수적이다.

도 8의 회로의 한 특별한 예에서, 직렬 스위치(4)와 병렬 스위치(6) 둘다는 120 volts AC에서 1/2 amp를 인터럽트하도록 규격화된다; PTC 디바이스(2)는 그의 저저항 상태에서 1 ohm의 명목상 저항을 갖는 Raychem RXE030 Polyswitch디바이스이다; 전원 공급기(12)는 120 volts AC에서 동작한다; 및 부하(14)는 12 ohms의 임피던스를 갖는다. 그러므로 견본 회로(20) 내의 정상 전류는 10 amps이다. 두개의 스위치들이 모두 동시에 동작되는 경우, 병렬 스위치(6)이 즉각적으로 개방되고, 전류를 PTC 디바이스(2)를 통해 흐르게 한다. PTC 디바이스의 저항이 1 ohm이기 때문에, 병렬 스위치(6)가 개방되면, PTC 디바이스(2) 양단 전압이

1 ohm × (120 volts/(1 ohm + 12 ohm))

이 되는데, 이것은 대략 9.2 volts이다. 그래서, 병렬 스위치(6)는 위에서 정의한 바와 같이, 9.2 volts AC에서 I_스위치보다 약간 더 낮은 전류를 인터럽트할 수 있어야 한다. PTC 디바이스(2)의 I²R의 가열은 PTC 디바이스(2)의 저항을 10 ms 수준의 짧은 시간 내에 수천 ohms으로 증가시킨다. 그리하여, 직렬 스위치(4)가 10 amps에서 시작해서 예를 들어 수 milliamps의 매우 낮은 레벨로 10 ms 정도 시간만에 줄어드는 전류를 캐리하는데, 그때에 직렬 스위치(4)는 개방되어 120 volts에서 그 낮은 전류를 인터럽팅한다.

그러나, 만일, 같은 회로 내에 직렬 스위치(4)가 오프닝이 지연되도록 지정된다면, 저저항 상태에서 0.1 ohm 정도의 저항을 갖는 Raychem RXE160 Polyswitch디바이스와 같은 PTC 디바이스(2)가 사용될 수 있다. 병렬 스위치(6)가 개방되면, 그것은 단지 1volt에서 10 amps의 전류를 스위치한다. PTC 디바이스(2)의 I²R 가열이 그 저항을 약 3초 정도만에 수천 ohms으로 증가시킨다. 만일 직렬 스위치(4)가 3초만큼 개방닝이 지연되도록 지정된다면, 직렬 스위치(4)는 그 결과 120 volts에서 매우 낮은, 예를 들면, 약 0.02 amps의 전류를 스위치해야 할 것이다.

만일, 같은 회로에서, PTC 디바이스(2)가 저저항 상태에서 4 ohms 정도의 저항을 갖는 Raychem RXE017 Polyswitch디바이스라면, 그의 저항은 10 amps에서 약 1ms 만에 수천 ohms으로 증가할 것이다. 10 amp의 사인 형태 전류(sinusoidal current)는 그의 피크 값에 도달하기 전에 인터럽트될 것이다. 만일 병렬 스위치(6)가 사인 형태 전류가 영(zero)을 통과할 때 개방된다면, PTC 디바이스(2)는 전류가 그의 피크 값에 도달하기 전에 직렬 스위치(4)를 통한 전류를 제한할 것이다. 병렬 스위치(6)은 40 volts에서 10 amps의 전류를 인터럽트하도록 규격화될 것이다. 이론적으로, 만일 스위칭만이 고려된다면, 직렬 스위치가 120 volts에서 매우 낮은 전류를 인터럽트하도록 규격화될 수 있다. 실제적으로, 직렬 스위치의 규격화는 직렬 스위치가 크로즈된 경우 정상의 10 amp 전류를 연속적으로 캐리해야 하는 필요에 의해 결정될 수 있을 것이다.

본 발명에 사용하기 위해, 기계 스위치들과 PTC 디바이스들을 선택하는 데에는 이루어져야 할 타협점들이 있다. PTC 디바이스의 저항이 그의 저저항 상태에서 증가함에 따라, PTC 디바이스는 더 짧은 시간만에 요구된 고저항에 도달하려하고 직렬 스위치의 개방에 대한 지연 시간은 감소한다. 그러나, PTC 디바이스의 저항이 저저항 상태에서 증가함에 따라, 병렬 스위치(6)의 전압 규격은 증가해야만 한다.

위의 예에서 설명된 본 발명의 실시예에서, 회로 소자들은 전기 스위칭 기능을 제공하기 위해 함께 작동할 것이다. PTC 디바이스와 기계 스위치들의 공동의 조합은 회로 차단기들에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 종래 회로 차단기에서는, 개방용 신호가 개방될 회로에 의존적일 수 있고, 높은 전압에서는, 보통 전위 트랜스포머(PT)나 또는 전류 트랜스포머(CT)로부터의 낮은 전류에서 동작하는 보호 릴레이에 의한다. 도 2에 도시된 전기 스위치 장치를 채용한 회로 차단기에서는, PTC 디바이스(2)를 직렬 스위치와 직렬로 연결하는 병렬 스위치를 가지고, 두 개의 기계 스위치들(4와 6) 모두가 동시에 개방되기 시작한다. 이 결합의 잇점은 PTC 디바이스(2)가 반 사이클 동안 회로내에 있고, 그리하여 오랜 기간동안 큰 전압을 견딜 필요가 없다; PTC 디바이스는 실질적으로 회로를 트립하지 않고, 그리하여 회로 차단기의 동작이 정확히 공지되는 PTC 디바이스(2)의 온도에 의존하지 않는다; PTC 디바이스(2)는 예의 방식대로 장애 전류를 20 내지 30 만큼 제한하기 위해 저항을 20 내지 30 만큼 증가할 필요만 있다; 기계 접점들(4와 6)의 장애 전류 인터럽팅 요구는 20 내지 30만큼 줄어든다. 이 장치는 하나가 아니라 두 개의 기계 접점들(4와 6)을 요구하지만, 두 개의 낮은 장애 전류용 접점들의 가격은 한 개의 높은 장애 전류용 접점의 가격의 적은 분분이다.

도 9는 본 발명의 원리에 따라 전기 스위치 장치(10')를 형성하는 두 개의 기계 스위치들과 PTC 디바이스로 된 제2의 장치를 나타낸다. 이 제2 장치에서는, 병렬 스위치(6)가 직렬 상태인 PTC 디바이스(2)와 직렬 스위치(4)에 병렬 연결되어 있다. PTC 디바이스(2)와 직렬 스위치(4)와 병렬 스위치(6) 사이의 관계들은 도 2에 도시된 장치에 대해 위에서 설명한 바와 같다. 도 10은 제2 장치인 전기 스위치 장치(10')를 채용한 제2 견본 회로(30)에 대한 회로도를 나타낸다. 도 10에 도시된 장치는 직렬 스위치(4)가 개방닝을 지연하도록 배치되는 한가지 방법을 나타낸다. 제2 견본 회로에서, 직렬 스위치(4)는 저전류 릴레이 코일(18)과 연결된 정상적으로 개방으로 지정된 릴레이 접점들을 포함한다. 전기 스위치 장치(10')가 처음 폐쇄되어 있을 때, 병렬 스위치(6)가 폐쇄되어, 전류를 부하(14)로 제공하고 릴레이 코일(18)에 전압을 가한다. 전류를 받은 릴레이 코일(18)이 직렬 스위치(4)를 폐쇄한다. 정상 동작 동안, 부하 전류가 병렬 스위치를 통해 흐른다. 전기 스위치 장치(10')가 개방되면, 병렬 스위치(6)가 개방되어 부하 전류가 PTC 디바이스(2)와 직렬 스위치(4)를 통해 흐르게 한다. PTC 디바이스(2)는 그의 고임피던스 상태로 트립하고, 그것에 의해 회로(30) 내의 전류가 줄어들고 릴레이 코일(18)로의 에너지를 가하지 않는다. 전압이 가해지지 않은 릴레이 코일(18)은 전기 스위치 장치(10')의 개방닝을 완성하는 직렬 스위치(4)를 개방한다.

Claims

전기 스위치 장치에 있어서,

(1) 제1의 직렬 기계 스위치와,

(2) 제2의 병렬 기계 스위치와,

(3) PTC 디바이스

를 포함하고;

(a) 상기 PTC 디바이스와 상기 제2 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 병렬 결합은 상기 제1 스위치와 직렬 연결되거나, 또는

(b) 상기 PTC 디바이스와 상기 제1 스위치가 직렬로 연결되고 그 직렬 결 합이 상기 제2 스위치와 병렬 연결되어 있으며;

상기 장치는, 두 개의 스위치들이 모두 전압 V_스위치에서 전류를 인터럽트하기 위해 동시에 동작되는 정의된 처리 과정에 의해 규격화될 때, 규격 전류 I_스위치를 가지며;

다음 (A)와 (B) 중 적어도 하나를 포함하고:

(A) 상기 직렬 스위치는, 전압 V_스위치에서 상기 처리 과정에 의해 규격화 될 때, 많아야 I_스위치의 0.8배인 규격 전류 I_직렬을 가짐, 및

(B) 상기 병렬 스위치는, 많아야 V_스위치의 0.8배인 전압 V_병렬에서 상기 처리과정에 의해 규격화될 때, 많아야 I_스위치인 규격 전류 I_병렬을 가짐; 및

상기 PTC 디바이스는, 개방 회로 전압 V_스위치를 갖는 검사 회로 내에서 많아야 I_스위치의 0.25배인 전류 I_PTC를 받게 될 때, 그 저항이 많아야 16ms인 저항 증가 시간만에 최소한 100배 증가하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서, 상기 V_스위치와 상기 I_스위치는:

(1) 상기 V_스위치가 12 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(2) 상기 V_스위치가 24 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(3) V_스위치가 60 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또 는 60apms이며;

(4) 상기 V_스위치가 120 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(5) 상기 V_스위치가 250 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(6) 상기 V_스위치가 600 volts AC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(7) 상기 V_스위치가 12 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(8) 상기 V_스위치가 24 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(9) 상기 V_스위치가 60 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(10) 상기 V_스위치가 120 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며;

(11) 상기 V_스위치가 250 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms이며; 및

(12) 상기 V_스위치가 600 volts DC이고, 상기 I_스위치는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60apms

가운데 하나인 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서,

상기 PTC 디바이스는 PTC 도전성 폴리머로 구성된 PTC 소자를 포함하는 것을특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제3항에 있어서,

상기 PTC 도전성 폴리머는 상온 21℃에서 5 ohm-cm 이하인 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제4항에 있어서,

상기 PTC 디바이스는 21℃에서 5 ohms 이하의 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서,

상기 PTC 디바이스와 병렬로 연결된 전압 클램핑 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서,

상기 병렬 스위치의 동작은 상기 직렬 스위치를 또한 작동하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서,

상기 병렬 스위치의 동작은 또한 길어야 100 ms인 지연 시간 후에 상기 직렬스위치를 작동하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
제1항에 있어서,

다음의 특성들 (A) 내지 (G) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치:

(A) 상기 스위치들은 함께 일군이 되어 상기 직렬 스위치가 상기 병렬 스 위치와 같은 시간에 작동될 수 있음;

(B) 상기 장치는 상기 병렬 스위치가 작동된 다음 10 내지 100 ms 후인 미리 지정된 시간에 상기 직렬 스위치를 작동하는 수단을 포함하되, 상기 미리 지정된 시간은 상기 PTC 디바이스와 상기 두 개의 스위치 들에 의해 결정됨;

(C) 상기 병렬 스위치는 상기 장치를 통한 과전류에 의해 작동되지 않음;

(D) 상기 병렬 스위치는 수동적으로 작동될 수 있음;

(E) 상기 직렬 스위치, 상기 병렬 스위치, 상기 PTC 디바이스, 및 상기 스위치 장치의 임의의 다른 소자 각각은, 전압이 10부터 600

volts까지 변화할 때, 많아야 4배로 변화하는 저항을 갖음;

(F) 상기 PTC 장치는, 개방 회로 전압 V_PTC를 갖는 검사 회로 내에서 전류 I_PTC를 인가받을 때, 그 저항이 길어야 30 ms인 저항 증가 시간만에 최소한 100배만큼 증가하되, I_PTC와 V_PTC는 다음 (i) 내지 (xii) 중에하나임:

(i) 상기 V_PTC가 12 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(ii) 상기 V_PTC가 24 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(iii) 상기 V_PTC가 60 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(iv) 상기 V_PTC가 120 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(v) 상기 V_PTC가 250 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(vi) 상기 V_PTC가 600 volts AC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(vii) 상기 V_PTC가 12 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(viii) 상기 V_PTC가 24 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(ix) 상기 V_PTC가 60 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(x) 상기 V_PTC가 120 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며;

(xi) 상기 V_PTC가 250 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms이며; 및

(xii) 상기 V_PTC가 600 volts DC이고, 상기 I_PTC는 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 또는 60 apms;

또는

(G) (i) 상기 직렬 스위치가 상기 직렬 스위치의 두 개의 접점들 사이에 아크가 생기게 야기하는 미리 지정된 DC 전류와 전압에서 동작 하는 회로를 인터럽트하기 위해 사용될 때, 물질의 무게 M_직렬가 한쪽 접점로부터 다른 쪽 접점로 이동되고,

(ii) 상기 병렬 스위치가 상기 회로를 인터럽트하기 위해 사용될 때, 그것에 의해 아크가 병렬 스위치의 두 개의 접점들 사이에 생기게 야기되고, 물질의 무게 M_병렬이 한쪽 접점로부터 다른쪽 접점으로 이동되고, 및

(iii) M_병렬은 최소한 M_직렬의 1.5배임.
제1항에 있어서,

상기 저항 증가 시간은 길어야 5ms인 것을 특징으로 하는 전기 스위치 장치.
전기 회로에 있어서,

(A) 전압 V_스위치를 갖는 전원;

(B) 전기 부하;

(C) 제1항에 따른 전기 스위치 장치

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
전기 회로에 있어서,

(A) 전압 V_스위치를 갖는 전원;

(B) 전기 부하;

(C) 전기 스위치 장치

를 포함하고, 상기 전기 스위치 장치는

(1) 제1의 직렬 기계 스위치와,

(2) 제2의 병렬 기계 스위치와,

(3) PTC 디바이스

를 포함하고;

(a) 상기 PTC 디바이스와 상기 제2 스위치는 병렬로 연결되고, 상기 병렬 결합은 상기 제1 스위치와 직렬 연결되거나, 또는

(b) 상기 PTC 디바이스와 상기 제1 스위치가 직렬로 연결되고 그 직렬 결 합이 상기 제2 스위치와 병렬 연결되어 있으며;

상기 장치는, 두 개의 스위치들이 모두 전압 V_스위치에서 전류를 인터럽트하기 위해 동시에 동작되는 정의된 처리 과정에 의해 규격화될 때, 규격 전류 I_스위치를 가지며;

다음 (A)와 (B) 중 적어도 하나를 포함하고:

(A) 상기 직렬 스위치는, 전압 V_스위치에서 상기 처리 과정에 의해 규격화 될 때, 많아야 I_스위치의 0.5배인 규격 전류 I_직렬을 가짐, 및

(B) 상기 병렬 스위치는, 많아야 V_스위치의 0.5배인 전압 V_병렬에서 상기 처 리과정에 의해 규격화될 때, 많아야 I_스위치인 규격 전류 I_병렬을 가짐; 및

상기 PTC 디바이스는, 개방 회로 전압 V_스위치를 갖는 검사 회로 내에서 많아야 I_스위치의 0.25배인 전류 I_PTC를 받게 될 때, 그 저항이 많아야 8ms인 저항 증가 시간만에 최소한 100배 증가하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
(A) 전압 V_회로를 갖는 전원; (B) 저항 R부하를 갖는 전기 부하; 및

(C) 제1항에 따른 전기 스위치 장치를 포함하는 전기 회로 내에 흐르는 전류 I_회로를 인터럽트하는 방법에 있어서,

(i) 상기 병렬 스위치를 작동하는 단계, 및

(ii) 상기 단계 (i)이 수행된 다음 0 내지 100ms 후에 상기 직렬 스위치를 작동하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 인터럽트 방법.