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WO2014189258A1 - 한류 장치 - Google Patents

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Publication number
WO2014189258A1
WO2014189258A1 PCT/KR2014/004497 KR2014004497W WO2014189258A1 WO 2014189258 A1 WO2014189258 A1 WO 2014189258A1 KR 2014004497 W KR2014004497 W KR 2014004497W WO 2014189258 A1 WO2014189258 A1 WO 2014189258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
threshold
limiting unit
current limiting
limiting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2014/004497
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
임성훈
김재철
김진석
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soongsil University
Original Assignee
Soongsil University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soongsil University filed Critical Soongsil University
Priority to US14/892,654 priority Critical patent/US9866013B2/en
Priority to JP2016515264A priority patent/JP2016521111A/ja
Priority to EP14800863.4A priority patent/EP3002845A4/en
Publication of WO2014189258A1 publication Critical patent/WO2014189258A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/025—Disconnection after limiting, e.g. when limiting is not sufficient or for facilitating disconnection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to a current limiting device.
  • a continuous rated current flows in a steady state.
  • a problem occurs on a power system device or circuit or a fault current is applied, which is a current beyond the range that the device or circuit can withstand, the fault current damages the main components of the power system device or circuit.
  • the current-limiting device can be connected to the power system device or the track circuit of the circuit to regulate the current.
  • research has been actively conducted on the superconducting current-limiting device using the superconductor having the characteristics that the electrical resistance is substantially close to zero in the cryogenic state, and the resistance increases rapidly with increasing temperature.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2011-0002749 name of the invention: a method of improving recovery characteristics using a trigger of a superconductor of a superconducting current limiter having magnetic coupling of two coils
  • a method of controlling a fault current by improving the recovery characteristics of the group.
  • Some embodiments of the present invention provide a current-limiting device capable of controlling the internal configuration of the current-limiting device while protecting the device or circuit to be protected by the current-limiting device by variably adjusting the path through which the current flows according to the magnitude of the applied current.
  • the purpose is to provide.
  • the current-limiting device includes a first current limiting unit for limiting the current when the current is applied above the first threshold value, the current when the current is applied above the second threshold value. And a second current limiting portion for limiting, a passive element portion connected in parallel to both ends of the first current limiting portion, and including a first passive element and a second passive element connected in series.
  • the second current limiting part is connected in parallel to the first passive element, the impedance value of the first current limiting part and the impedance value of the second current limiting part are changed by the current applied to the current limiting device, Flows through the first current limiter when the current applied to the device is less than the first threshold, and through the second current limiter and the second passive element when above the first threshold and below the second threshold. And flows through the passive element portion if greater than the second threshold.
  • the current-limiting device which is one of the above-described problem solving means of the present invention, can change the path through which the current flows in accordance with the magnitude of the fault current, thereby effectively protecting the internal configuration of the fault current-limiting device from the fault current.
  • FIG. 1 is a view for explaining a current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams for describing a path through which a current flows in the current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a change in current flowing in each component with time in the current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • the current limiting device 100 includes a first current limiting unit 110, a second current limiting unit 130, and a passive element unit 150.
  • the first current limiting unit 110 limits the current when the fault current is applied above the first threshold.
  • the initial impedance value of the first current limiting unit 110 is smaller than the impedance value of the first passive element to be described later.
  • the first current limiting unit 110 may include a first switching element (not shown) and a first current sensing element (not shown) connected in series with the first switching element (not shown).
  • the first switching element (not shown) may be turned on or off according to the current value detected by the first current sensing element (not shown) so that the first current limiting unit 110 may limit the current.
  • the first current limiting unit 110 may include a first superconducting element (not shown).
  • the second current limiter 130 limits the current when the fault current is applied above the second threshold.
  • the initial impedance value of the second current limiting unit 130 is smaller than the impedance value of the first passive element, which will be described later, and is connected in parallel to the first passive element.
  • the second current limiter 130 may include a second switching element (not shown) and a second current sensing element (not shown) connected in series with the second switching element (not shown).
  • the second switching element (not shown) may be turned on or off according to the current value detected by the second current sensing element (not shown) so that the second current limiting unit 130 may limit the current.
  • the second current limiter 130 may include a second superconducting element (not shown).
  • the passive element unit 150 is connected in parallel to both ends of the first current limiting unit 110 and includes a first passive element 151 and a second passive element 153 connected in series.
  • the first passive element 151 and the second passive element 153 may be formed of at least one combination of one or more resistors R, coils L, and capacitors C, respectively.
  • the impedance value of the first passive element 151 formed of the RLC combination is larger than the initial impedance value of the first current limiting unit 110 and the initial impedance value of the second current limiting unit 130, it is normally applied. Current may flow through the first current limiter 110.
  • the impedance value of each of the first passive element 151 and the second passive element 153 may be preset to a fixed value according to the designer's intention or use.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams for describing a path through which a current flows in the current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • the first threshold value may be a predetermined current value when the impedance value of the first current limiting unit 110 rapidly increases to become infinity.
  • the first threshold value can be changed according to the designer's intention or use.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 includes a switching element and a current sensing element
  • the first switching element (not shown) of the first current limiting unit 110 may be initially turned on, and the first current sensing element (not shown) connected in series with the first switching element (not shown) may be applied. It may be detected whether the current is a normal current less than the first threshold.
  • the sensing result is transferred to the first current limiting unit 110, and the first current limiting unit 110 can change the on-off state of the first switching element according to the sensing result. Therefore, when a normal current of less than the first threshold is applied, the first switching element (not shown) may be in an on state. At this time, when the first switching device (not shown) is turned on, the normal current moves to the path (a) through the first current limiting unit 110.
  • the first current limiting unit 110 may allow the normal current to pass through the first superconducting element (not shown) when a normal current less than the first threshold is applied.
  • the first threshold value is a value where the resistance of the first superconducting element (not shown) rapidly increases to infinity, and therefore, the resistance of the first superconducting element (not shown) is constant in the case of the normal current less than the first threshold value. Since the impedance value when the current is less than the level and the first superconducting element (not shown) is applied below the first threshold value is smaller than the impedance value of the first passive element 151, as shown in FIG. Normal current flows through the path.
  • the second threshold value is greater than the first threshold value, and may be a predetermined current value when the impedance value of the second current limiting unit 130 rapidly increases to become infinity.
  • the second threshold value can be changed according to the designer's intention or use.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 includes a switching element and a current sensing element will be described.
  • the first current limiting unit 110 changes the first switching element (not shown) to the off state when a fault current of more than the first threshold and less than the second threshold is applied.
  • the second current limiter 130 may change the second switching element (not shown) to an on state when a fault current equal to or greater than the first threshold is applied. That is, when the applied current is detected as a fault current less than the first threshold value or less than the second threshold value by the second current sensing element (not shown) connected in series with the second switching element (not shown), the detection result.
  • the second current limiter 130 which has received the change may change the second switching element (not shown) from the off state to the on state.
  • the first current limiting unit 110 since the first current limiting unit 110 is in an off state, current flows through a path other than the path of FIG. 2A. Since the second current limiter 130 is connected to only the first passive element 151 in parallel than the impedance value, the second current limiter 130 and the second passive element 153 pass sequentially through (b) (b). Current flows in the same path.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 includes a superconducting element
  • the first current limiter 110 cuts off the first superconducting element (not shown) from the fault current when a fault current greater than the first threshold and less than the second threshold is applied, and the second current limiter 130 When a fault current greater than the first threshold value and less than the second threshold value is applied, the fault current may be passed through the second superconducting element (not shown) and the second passive element 153.
  • the current of the first threshold value or less than the second threshold value is the first value.
  • the current limiting unit 110 has an infinite resistance so that current cannot flow. Therefore, the current moves to a path other than (a) of FIG. 2A, and at this time, since the impedance value of the first passive element 151 is larger than the impedance value of the second current limiting unit 130, the second current limiting is performed. Current flows through the path as shown in (b) sequentially passing through the unit 130 and the second passive element 153.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 includes a switching element and a current sensing element will be described.
  • the first current limiter 110 changes the first switching element (not shown) to the off state, and the second current limiter 130 faults beyond the second threshold.
  • the second switching element may be turned off. That is, the first current sensing element (not shown) connected in series with the first switching element (not shown) and the second current sensing element (not shown) connected in series with the second switching element (not shown) are applied.
  • the first current limiting unit 110 When the current is detected as a fault current greater than or equal to the second threshold value, the first current limiting unit 110 that has received the detection result may change the first switching element (not shown) from the on state to the off state, and the second current.
  • the limiter 130 may change the second switching device (not shown) from the on state to the off state. In this case, both the paths of the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 are blocked, and the current moves to the path of (c) via the passive element unit 150.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 includes a superconducting element
  • the first current limiter 110 cuts off the first superconducting element (not shown) from the fault current, and the second current limiter 130 faults beyond the second threshold.
  • the second superconducting element (not shown) may be blocked from the fault current. In this case, since the paths of the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 are both blocked, current flows in the path of (c) via the passive element unit 150.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 include a superconducting element
  • the resistance increases rapidly and increases to infinity. . Therefore, the current may not flow even when the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 do not cut off.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 may include a switch to perform a blocking operation. In this case, the superconducting element may be prevented from being damaged due to the overcurrent application.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 have been separately described as including a switching element and a current sensing element and a case of including a superconducting element.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 include the switching element and the current sensing element, and the case including the superconducting element have the same operating characteristics.
  • the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130 may include a superconducting element and simultaneously include a switching element and a current sensing element. Even in this case, they may all have the same operating characteristics.
  • FIG 3 is a view for explaining a change in current flowing in each component with time in the current-limiting device according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents a change in time
  • the vertical axis represents a change in magnitude of current.
  • the horizontal axis of FIG. 3 may be divided into three sections that are less than the first threshold, more than the first threshold, less than the second threshold, and more than the second threshold as time passes.
  • the voltage of the first current limiting unit 110 passes through the first current limiting unit 110 of FIG. 2A.
  • the energization path a of the current may be determined due to the initial impedance of the first current limiting unit 110.
  • the current applied to the first superconducting element (not shown) of the first current limiting unit 110 gradually increases as time passes, and the current flowing at the moment of reaching the first threshold becomes 0. After the first threshold (a) the path is blocked.
  • the impedance value of the first current limiting unit 110 is infinite and the impedance value of the second current limiting unit 130 is smaller than the impedance value of the first passive element 151. Therefore, an electric current flows in the path
  • the energization path b of the current may be determined according to the impedance value of the second current limiter 130.
  • the current applied to the second superconducting element (not shown) of the second current limiting unit 130 gradually increases as time passes, and the current flowing at the moment of reaching the second threshold becomes 0. After the second threshold, both the paths (a) and (b) are blocked.
  • the first passive element 151 and the second passive element 153 may be included.
  • the energization path c of the current may be determined according to the impedance values of the first current limiting unit 110 and the second current limiting unit 130. At this time, the current applied to the passive element unit 150 increases to the limit current value of the passive element unit 150.
  • the current-limiting device 100 can change the path through which the current flows according to the magnitude of the fault current, while effectively protecting the internal configuration of the current-limiting device 100 from the fault current,
  • the device to be protected may be effectively protected through the device 100.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

한류 장치가 개시되며, 상기 한류 장치는 제 1 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 1 전류 제한부, 제 2 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 2 전류 제한부, 상기 제 1 전류 제한부의 양단에 병렬 접속되고, 직렬 접속된 제 1 수동 소자 및 제 2 수동 소자를 포함하는 수동 소자부를 포함한다.

Description

한류 장치
본 발명은 한류(CURRENT LIMITING) 장치에 관한 것이다.
전력계통 장치나 회로는 정상 상태의 경우 연속정격전류가 흐른다. 하지만, 전력계통 장치나 회로 상에 문제가 발생하거나 장치나 회로가 견딜 수 있는 범위 이상의 전류인 고장전류가 인가되면, 고장전류로 인해 전력계통 장치나 회로 내부의 주요 구성이 손상을 입게 된다.
이러한 고장전류 발생을 방지하기 위해 한류 장치가 개발되었다. 한류 장치는 전력계통 장치나 회로의 궤도 회로에 접속하여 전류를 조절할 수 있다. 특히, 극저온 상태에서 전기 저항이 실질적으로 0 에 가깝고, 온도가 높아질수록 저항이 급격히 증가하는 특성을 갖는 초전도체를 이용한 초전도 한류 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
하지만, 일정 수준 이상의 고장전류가 초전도 한류 장치에 인가되면 초전도 소자까지 손상될 위험이 있었다. 또한, 일정 수준 이상의 고장전류가 인가되면 초전도 소자의 저항이 무한대에 가까워지고, 정상 동작을 위해 전류가 지속적으로 인가될 필요성이 있는 소자들의 동작에 악영향을 미칠 수 있었다. 이에 따라, 초전도 소자의 배치 구조와 스위칭 소자를 이용하여 고장전류의 크기에 따라 가동되는 초전도 소자의 개수나 경로를 조절하여 고장전류를 제어하는 방법에 대한 연구가 진행되었다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2011-0002749호(발명의 명칭: 두 코일의 자기결합을 가진 초전도 전류제한기의 초전도체의 트리거를 이용한 회복특성 향상 방법)는 두 코일의 자기결합을 통해 초전도 전류제한기의 회복 특성을 향상시켜 고장전류를 제어하는 방법에 대해 개시하고 있다.
본 발명의 일부 실시예는 인가되는 전류의 크기에 따라 전류가 흐르는 경로를 가변적으로 조절하여, 한류 장치를 통해 보호하고자 하는 장치나 회로를 보호하면서도 한류 장치의 내부 구성 또한 보호할 수 있는 한류 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 한류 장치는 제 1 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 1 전류 제한부, 제 2 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 2 전류 제한부, 상기 제 1 전류 제한부의 양단에 병렬 접속되고, 직렬 접속된 제 1 수동 소자 및 제 2 수동 소자를 포함하는 수동 소자부를 포함한다.
이때, 상기 제 2 전류 제한부는 상기 제 1 수동 소자에 병렬 접속되고, 상기 제 1 전류 제한부의 임피던스 값 및 상기 제 2 전류 제한부의 임피던스 값은 상기 한류 장치에 인가되는 전류에 의해 변화되고, 상기 한류 장치에 인가되는 전류가 상기 제 1 임계값 미만인 경우 상기 제 1 전류 제한부를 통해 흐르고, 상기 제 1 임계값 이상 및 상기 제 2 임계값 미만인 경우 상기 제 2 전류 제한부 및 상기 제 2 수동 소자를 통해 흐르며, 상기 제 2 임계값 이상인 경우 상기 수동 소자부를 통해 흐른다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나인 한류 장치는 고장전류의 크기에 따라 전류가 흐르는 경로를 가변적으로 변경할 수 있어 고장전류로부터 한류 장치 내부 구성을 효과적으로 보호할 수 있다.
또한, 한류 장치와 접속된 다른 소자에 고장전류가 인가되는 것을 방지함으로써, 그 다른 소자의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 그 다른 소자에 정상 범위 내의 전류를 안정적 및 지속적으로 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 a 내지 도 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치에서 전류가 흐르는 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치에서 시간에 따라 각 구성에 흐르는 전류 변화를 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 을 참조하면, 한류 장치(100)는 제 1 전류 제한부(110), 제 2 전류 제한부(130) 및 수동 소자부(150)를 포함한다.
제 1 전류 제한부(110)는 제 1 임계값 이상의 고장전류 인가시 전류를 제한한다. 여기서, 제 1 전류 제한부(110)의 초기 임피던스 값은 후술할 제 1 수동 소자의 임피던스 값보다 작다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 스위칭 소자(미도시) 및 제 1 스위칭 소자(미도시)와 직렬 접속된 제 1 전류 감지 소자(미도시)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제 1 전류 감지 소자(미도시)에 의해 감지된 전류 값에 따라 제 1 스위칭 소자(미도시)가 온 또는 오프되어 제 1 전류 제한부(110)는 전류를 제한할 수 있다. 또한, 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 초전도 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
제 2 전류 제한부(130)는 제 2 임계값 이상의 고장전류 인가시 전류를 제한한다. 여기서, 제 2 전류 제한부(130)의 초기 임피던스 값은 후술할 제 1 수동 소자의 임피던스 값보다 작고, 제 1 수동 소자에 병렬 접속된다. 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 스위칭 소자(미도시) 및 제 2 스위칭 소자(미도시)와 직렬 접속된 제 2 전류 감지 소자(미도시)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제 2 전류 감지 소자(미도시)에 의해 감지된 전류 값에 따라 제 2 스위칭 소자(미도시)가 온 또는 오프되어 제 2 전류 제한부(130)는 전류를 제한할 수 있다. 또한, 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 초전도 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
수동 소자부(150)는 제 1 전류 제한부(110)의 양단에 병렬 접속되고, 직렬 접속된 제 1 수동 소자(151) 및 제 2 수동 소자(153)를 포함한다. 예시적으로, 제 1 수동 소자(151) 및 제 2 수동 소자(153)는 하나 이상의 저항(R), 코일(L), 커패시터(C) 중 적어도 하나의 조합으로 각각 이루어질 수 있다. 여기서, R-L-C 조합으로 이루어진 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값은 제 1 전류 제한부(110)의 초기 임피던스 값 및 제 2 전류 제한부(130)의 초기 임피던스 값보다 크기 때문에, 평시에는 인가되는 전류가 제 1 전류 제한부(110)를 통해 흐를 수 있다. 덧붙여, 제 1 수동 소자(151) 및 제 2 수동 소자(153) 각각의 임피던스 값은 설계자의 의도 또는 사용용도에 따라 고정된 값으로 미리 설정되어 있을 수 있다.
전술한 한류 장치(100)에서 고장전류의 크기에 따른 각 구성의 동작 특성에 대한 설명은 후술하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치에서 전류가 흐르는 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 를 참조하여 한류 장치(100)에서 제 1 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우의 경로에 대해 살펴본다. 여기서, 제 1 임계값은 제 1 전류 제한부(110)의 임피던스 값이 급격히 증가하여 무한대로 되는 때의 소정의 전류 값일 수 있다. 또한, 제 1 임계값은 설계자의 의도 또는 사용용도에 따라 변경 가능하다.
일 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)의 제 1 스위칭 소자(미도시)는 초기에 온 상태일 수 있고, 제 1 스위칭 소자(미도시)와 직렬로 연결된 제 1 전류 감지 소자(미도시)는 인가되는 전류가 제 1 임계값 미만의 평시전류인지 감지할 수 있다. 그 감지 결과는 제 1 전류 제한부(110)로 전달되고, 제 1 전류 제한부(110)는 감지 결과에 따라 제 1 스위칭 소자의 온-오프 상태를 변경할 수 있다. 따라서, 제 1 임계값 미만의 평시전류가 인가되는 경우, 제 1 스위칭 소자(미도시)는 온 상태일 수 있다. 이때, 제 1 스위칭 소자(미도시)가 온 상태이면, 평시전류는 제 1 전류 제한부(110)를 통해 (a) 경로로 이동하게 된다.
또한, 다른 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 초전도 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 임계값 미만의 평시전류가 인가되면, 평시전류가 제 1 초전도 소자(미도시)를 통해 통과하도록 할 수 있다. 여기서, 제 1 임계값은 제 1 초전도 소자(미도시)의 저항이 급격히 증가하여 무한대로 되는 값이므로, 제 1 임계값 미만의 평시전류의 경우에는 제 1 초전도 소자(미도시)의 저항이 일정 수준 이하이고, 제 1 초전도 소자(미도시)가 제 1 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우의 임피던스 값은 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값보다 작으므로, 도 2a 의 (a) 와 같은 경로로 평시전류가 흐르게 된다.
도 2b 를 참조하여 한류 장치(100)에서 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우의 경로에 대해 살펴본다. 여기서, 제 2 임계값은 제 1 임계값 보다 큰 값이고, 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값이 급격히 증가하여 무한대로 되는 때의 소정의 전류 값일 수 있다. 또한, 제 2 임계값은 설계자의 의도 또는 사용용도에 따라 변경 가능하다.
일 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 고장전류가 인가되면, 제 1 스위칭 소자(미도시)를 오프 상태로 변경한다. 또한, 제 2 전류 제한부(130)는 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 고장전류가 인가되면, 제 2 스위칭 소자(미도시)를 온 상태로 변경할 수 있다. 즉, 제 2 스위칭 소자(미도시)와 직렬로 연결된 제 2 전류 감지 소자(미도시)에 의해서, 인가되는 전류가 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 고장전류로 감지되면, 그 감지 결과를 전달 받은 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 스위칭 소자(미도시)를 오프 상태에서 온 상태로 변경할 수 있다. 이때, 제 1 전류 제한부(110)는 오프 상태이므로, 전류는 도 2a 의 (a) 경로 이외의 경로로 흐르게 되는데 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값이 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값보다 크고, 제 2 전류 제한부(130)가 제 1 수동 소자(151)에만 병렬 연결되어 있으므로, 제 2 전류 제한부(130)와 제 2 수동 소자(153)를 순차적으로 경유하는 (b) 와 같은 경로로 전류가 흐르게 된다.
또한, 다른 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 초전도 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 고장전류가 인가되면, 고장전류로부터 제 1 초전도 소자(미도시)를 차단하고, 제 2 전류 제한부(130)는 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 고장전류가 인가되면, 고장전류가 제 2 초전도 소자(미도시)와 제 2 수동 소자(153)를 통해 통과하도록 할 수 있다. 여기서, 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 전류는 제 1 초전도 소자(미도시)의 저항은 무한대가 되고, 제 2 초전도 소자(미도시)의 저항은 일정 수준 이하인 전류 값이므로, 제 1 전류 제한부(110)는 저항이 무한대로 되어 전류가 흐를 수 없게 된다. 따라서, 전류는 도 2a 의 (a) 이외의 경로로 이동하게 되고, 이때 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값이 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값보다 큰 상태이므로, 제 2 전류 제한부(130)와 제 2 수동 소자(153)를 순차적으로 경유하는 (b) 와 같은 경로로 전류가 흐르게 된다.
도 2c 를 참조하여 한류 장치(100)에서 제 2 임계값 이상의 전류가 인가되는 경우의 경로에 대해 살펴본다.
일 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 2 임계값 이상의 고장전류가 인가되면, 제 1 스위칭 소자(미도시)를 오프 상태로 변경하고, 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 임계값 이상의 고장전류가 인가되면, 제 2 스위칭 소자(미도시)를 오프 상태로 변경할 수 있다. 즉, 제 1 스위칭 소자(미도시)와 직렬로 연결된 제 1 전류 감지 소자(미도시)와 제 2 스위칭 소자(미도시)와 직렬로 연결된 제 2 전류 감지 소자(미도시)에 의해서, 인가되는 전류가 제 2 임계값 이상의 고장전류로 감지되면, 그 감지 결과를 전달 받은 제 1 전류 제한부(110)는 제 1 스위칭 소자(미도시)를 온 상태에서 오프 상태로 변경할 수 있고, 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 스위칭 소자(미도시)를 온 상태에서 오프 상태로 변경할 수 있다. 이 경우, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)의 경로가 모두 차단되어, 수동 소자부(150)를 경유하는 (c) 의 경로로 전류가 이동하게 된다.
또한, 다른 예에 따라 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 초전도 소자를 포함하는 경우에 대해 살펴본다. 제 1 전류 제한부(110)는 제 2 임계값 이상의 고장전류가 인가되면, 고장전류로부터 제 1 초전도 소자(미도시)를 차단하고, 제 2 전류 제한부(130)는 제 2 임계값 이상의 고장전류가 인가되면, 고장전류로부터 제 2 초전도 소자(미도시)를 차단할 수 있다. 이 경우, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)의 경로는 모두 차단된 상태이므로, 수동 소자부(150)를 경유하는 (c) 의 경로로 전류가 이동하게 된다.
전술한 내용에서 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 초전도 소자를 포함하는 경우, 초전도 소자의 특성 상 임계값 이상의 전류가 인가되면 저항이 급격히 증가하여 무한대로 증가한다. 따라서, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 특별히 차단 동작을 하지 않아도 전류가 흐르지 않을 수 있다. 하지만, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위치를 포함하여 차단 동작을 수행할 수 있고, 이 경우 과전류 인가로 인해 초전도 소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 내용에서 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 포함하는 경우와 초전도 소자를 포함하는 경우로 분리하여 설명하였다. 하지만, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)가 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 포함하는 경우와 초전도 소자를 포함하는 경우 모두 동일한 동작 특성을 갖는다. 또한, 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)는 초전도 소자를 포함하면서도 스위칭 소자와 전류 감지 소자를 동시에 포함하는 형태일 수도 있다. 이러한 경우에도, 모두 동일한 동작 특성을 가질 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치에서 시간에 따라 각 구성에 흐르는 전류 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 을 통해 전술한 한류 장치(100)의 동작 특성과 동작 특성에 따라 제 1 전류 제한부(110), 제 2 전류 제한부(130) 및 수동 소자부(150)에 인가되는 전류에 대해 살펴본다. 도 3 에서 가로축은 시간의 변화를 나타내고, 세로축은 전류의 크기 변화를 나타낸다. 이때, 한류 장치(100)에 인가되는 전류가 시간에 따라 점점 증가하는 것으로 가정한다. 따라서, 도 3 의 가로축은 시간이 흐름에 따라 제 1 임계값 미만, 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만, 제 2 임계값 이상의 3 개 구간으로 나눌 수 있다.
먼저, 제 1 임계값 미만인 구간에서는 제 1 전류 제한부(110)의 초기 임피던스 값이 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값보다 작으므로, 제 1 전류 제한부(110)를 통과하는 도 2a 의 (a) 경로로 전류가 흐르게 된다. 다시 말해서, 제 1 임계값 미만의 구간은 제 1 전류 제한부(110)의 초기 임피던스로 인해 전류의 통전 경로(a)가 결정될 수 있다. 이때, 제 1 전류 제한부(110)의 제 1 초전도 소자(미도시)에 인가되는 전류는 시간이 지날수록 점점 증가하다가 제 1 임계값이 되는 순간 흐르는 전류는 0 이 된다. 제 1 임계값 이후부터는 (a) 경로는 차단된다.
제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만인 구간에서는 제 1 전류 제한부(110)의 임피던스 값은 무한대이고 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값은 제 1 수동 소자(151)의 임피던스 값보다 작으므로, 도 2b 의 (b) 의 경로로 전류가 흐르게 된다. 다시 말해서, 제 1 임계값 이상 제 2 임계값 미만의 구간은 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값에 따라 전류의 통전 경로(b)가 결정될 수 있다. 이때, 제 2 전류 제한부(130)의 제 2 초전도 소자(미도시)에 인가되는 전류는 시간이 지날수록 점점 증가하다가 제 2 임계값이 되는 순간 흐르는 전류는 0 이 된다. 제 2 임계값 이후부터는 (a) 경로와 (b) 경로는 모두 차단되게 된다.
제 2 임계값 이상인 구간에서는 제 1 전류 제한부(110)와 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값이 모두 무한대이므로 제 1 수동 소자(151)와 제 2 수동 소자(153)를 를 포함하는 수동 소자부(150)를 통과하는 도 2c 의 (c) 경로로 전류가 흐르게 된다. 다시 말해서, 제 2 임계값 이상의 구간은 제 1 전류 제한부(110) 와 제 2 전류 제한부(130)의 임피던스 값에 따라 전류의 통전 경로(c)가 결정될 수 있다. 이때, 수동 소자부(150)에 인가되는 전류는 수동 소자부(150)의 한계전류 값까지 증가한다.
전술한 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 한류 장치(100)는 고장전류의 크기에 따라 전류가 흐르는 경로를 가변적으로 변경할 수 있어 고장전류로부터 한류 장치(100) 내부 구성을 효과적으로 보호하면서도, 한류 장치(100)를 통해 보호하고자 하는 대상도 효과적으로 보호할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 한류 장치에 있어서,
    제 1 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 1 전류 제한부,
    제 2 임계값 이상의 전류 인가시 전류를 제한하는 제 2 전류 제한부,
    상기 제 1 전류 제한부의 양단에 병렬 접속되고, 직렬 접속된 제 1 수동 소자 및 제 2 수동 소자를 포함하는 수동 소자부를 포함하되,
    상기 제 2 전류 제한부는 상기 제 1 수동 소자에 병렬 접속되고,
    상기 제 1 전류 제한부의 임피던스 값 및 상기 제 2 전류 제한부의 임피던스 값은 상기 한류 장치에 인가되는 전류에 의해 변화되고,
    상기 한류 장치에 인가되는 전류가
    상기 제 1 임계값 미만인 경우 상기 제 1 전류 제한부를 통해 흐르고,
    상기 제 1 임계값 이상 및 상기 제 2 임계값 미만인 경우 상기 제 2 전류 제한부 및 상기 제 2 수동 소자를 통해 흐르며,
    상기 제 2 임계값 이상인 경우 상기 수동 소자부를 통해 흐르는 한류 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한부는 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 1 스위칭 소자와 직렬 접속된 제 1 전류 감지 소자를 포함하고,
    상기 제 2 전류 제한부는 제 2 스위칭 소자 및 상기 제 2 스위칭 소자와 직렬 접속된 제 2 전류 감지 소자를 포함하되,
    상기 제 1전류 감지 소자 및 상기 제 2 전류 감지 소자에 의해 감지된 전류 값에 따라 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 2 스위칭 소자가 온 또는 오프되는 한류 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한부는 제 1 초전도 소자를 포함하고, 상기 제 2 전류 제한부는 제 2 초전도 소자를 포함하는 한류 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한부는 상기 제 1 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 스위칭 소자를 온 상태로 설정하는 한류 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한부는 상기 제 1 임계값 이상 상기 제 2 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 스위칭 소자를 오프 상태로 설정하고,
    상기 제 2 전류 제한부는 상기 제 1 임계값 이상 상기 제 2 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 2 스위칭 소자를 온 상태로 설정하는 한류 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한부는 상기 제 2 임계값 이상의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 스위칭 소자를 오프 상태로 설정하고,
    상기 제 2 전류 제한부는 상기 제 2 임계값 이상의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 2 스위칭 소자를 오프 상태로 설정하는 한류 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 초전도 소자를 경유하여 상기 전류가 흐르는 한류 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값 이상 상기 제 2 임계값 미만의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 전류 제한부는 제 1 초전도 소자의 저항 상승에 따라 차단되고, 상기 제 2 전류 제한부 및 상기 제 2 수동 소자를 통해 전류가 흐르는 한류 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 임계값 이상의 전류가 인가되는 경우, 상기 제 1 전류 제한부는 제 1 초전도 소자의 저항 상승에 따라 차단되고, 상기 제 2 전류 제한부는 제 2 초전도 소자의 저항 상승에 따라 차단되며, 상기 수동 소자부를 경유하여 전류가 흐르는 한류 장치.
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