KR100994971B1 - 초전도 스위치 - Google Patents

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KR100994971B1
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Abstract

본 발명은, 제1단자에 각각 일단이 연결되며 서로 다른 임계특성을 갖는 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 중공형으로 무유도 와인딩된 초전도 모듈, 및 상기 초전도 모듈의 중공에서 유도되는 자장에 의해 기계적인 반응을 하여 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2단자 사이의 스위칭을 하는 액츄에이터를 포함하며, 상기 초전도 모듈은 상기 제1 단자로부터 과전류가 유입되면 상기 중공에 자장이 유도되는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치를 제공할 수 있다.
초전도(superconductor), 스위치(switch)

Description

초전도 스위치{SUPERCONDUCTOR SWITCH}
본 발명은 초전도 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초전도 모듈에 과전류 등의 고장전류가 흐를때 상기 초전도 모듈에 유도되는 자장에 의해 스위치를 작동시켜 전력 계통에 고장전류가 흐르지 못하도록 제어할 수 있는 초전도 스위치에 관한 것이다.
일반적으로 전력계통에서의 한류기(Fault Current Limiters : FCL)의 역할은 계통사고로 인한 고장전류 발생시 부스바, 애자, 차단기 및 전력계통 부하 등에 가해지는 기계적, 열적 및 전기적 스트레스를 제한하는 것이다. 계통고장 전류의 지속적인 상승과 이에 부응하는 전력기기 개발의 난이함으로 인해 과전류 등의 고장전류 제어가 가능한 한류소자에 대한 요구가 급증하고 있다.
고온 초전도체가 발견되면서, 새로운 소자의 비선형적인 전압-전류 특성을 적용한 한류기의 개발 가능성이 대두되었으며, 액체질소를 냉매로 사용하는 고온 초전도 한류기의 개발이 본격화되고 있다. 초전도 물질은 높은 비선형적인 저항 특 성을 가지므로 한류소자로서의 응용 가능성을 갖고 있으며, 초전도 성질을 응용한 초전도 응용 한류기가 다양하게 소개되고 있다. 이러한 한류기에서는 특히 급격한 전류변화에 민감하게 반응할 수 있는 고속 한류기에 대한 연구가 계속되고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은, 초전도 모듈에 고장전류가 흐를때 상기 초전도 모듈에 유도되는 자장에 의해 스위치를 작동시켜 전력 계통에 고장전류가 흐르지 못하도록 고속 제어할 수 있는 초전도 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제1단자에 각각 일단이 연결되며 서로 다른 임계특성을 갖는 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 중공형으로 무유도 와인딩된 초전도 모듈, 및 상기 초전도 모듈의 중공에서 유도되는 자장에 의해 기계적인 반응을 하여 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2단자 사이의 스위칭을 하는 액츄에이터를 포함하며, 상기 초전도 모듈은 상기 제1 단자로부터 과전류가 유입되면 상기 중공에 자장이 유도되는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치를 제공할 수 있다.
상기 액츄에이터는, 상기 초전도 모듈의 중공에 대면하여 상기 중공에서 발생되는 자장에 의한 반발력을 받는 제1 플레이트, 및 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 상기 제2 단자 사이를 스위칭하는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 초전도 스위치는, 상기 액츄에이터의 상태를 기설정된 시간동안 유지시키는 래칭부를 더 포함할 수 있다.
상기 래칭부는, 제1극 및 제2극을 갖고 상기 제1극에 제1 코일전원이 인가되는 전자석과, 상기 전자석의 제2극과 제2 코일전원 사이에 형성된 제어 스위치, 및 상기 초전도 모듈의 중공에서 발생되는 자장을 감지하여 상기 제어 스위치를 동작시키는 복구회로를 포함할 수 있다.
상기 복구회로는, 상기 초전도 모듈의 중공에서 자장을 감지한 후 기설정된 시간 후에 상기 제어 스위치를 쇼트(short)시킬 수 있다.
상기 전자석은, 상기 제1 코일전원으로부터 입력되는 전류에 의해 자장을 발생시켜 상기 액츄에이터를 고정시키고, 상기 제2 코일전원으로부터 입력되는 전류에 의해 상기 자장을 제거하여 상기 액츄에이터를 원위치시킬 수 있다.
상기 초전도 모듈은, 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 와인딩되는 보빈을 더 포함할 수 있다.
상기 초전도 모듈은, 스파이럴 형태로 와인딩된 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 적층된 펜 케이크 형태일 수 있다.
상기 초전도 모듈은, 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 솔레노이드 형태로 와인딩된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 초전도 모듈에 고장전류가 흐를 때 상기 초전도 모듈에 유도되는 자장에 의해 스위치를 작동시켜 전력 계통에 고장전류가 흐르지 못하도록 제어하여 고속 스위칭이 가능한 초전도 스위치를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 초전도 스위치의 구성도이고, 도 2는 상기 초전도 스위치의 회로도이다.
본 실시형태에 따른 초전도 스위치(100)는, 초전도 모듈(110) 및 액츄에이터(120)를 포함할 수 있다.
상기 초전도 모듈(110)에는, 서로 다른 임계특성을 갖는 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)이 중공형으로 무유도 와인딩될 수 있다. 상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)은 서로 다른 재질로 될 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제1 초전도 도선은 실버, 제2 초전도 도선은 스텐레스 스틸을 안정화재로 사용할 수 있다. 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 안정화재는 비저항이 다른 물질을 사용할 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)은 중공이 형성된 보빈(113)에 무유도 와인딩될 수 있다. 즉, 상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)에 정상적인 전류가 흐를 때 상기 보빈의 중공에 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선에 의해 유도되는 자장이 서로 상쇄되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)의 와인딩 형태는 스파이럴 형태의 도선이 적층된 펜케이크 형태 또는 서로 회전 방향이 다르게 와인딩된 솔레노이드 형태일 수 있다. 본 실시형태에서는, 와인딩 방향이 반대인 스파이럴 형태의 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)을 적층시킨 펜케이크 형태일 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)의 일단은 각각 제1 단자(101)에 연결될 수 있다. 상기 제1 단자(101)는 전원에 연결될 수 있으며, 상기 제1 단자를 통해 공급되는 정상전류는 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선으로 흐를 수 있다.
상기 액츄에이터(120)는 상기 초전도 모듈의 중공에서 유도되는 자장에 의해 기계적인 반응을 하여 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2단자 사이의 스위칭을 할 수 있다.
본 실시형태에서 상기 액츄에이터(120)는, 상기 초전도 모듈의 중공에 대면 하여 상기 중공에서 발생되는 자장에 의한 반발력을 받는 제1 플레이트(121) 및 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 상기 제2 단자(102) 사이를 스위칭하는 제2 플레이트(122)를 포함할 수 있다.
상기 액츄에이터(120)에서 제1 플레이트(121) 및 제2 플레이트(122)는 전류가 잘 통전되는 물질을 사용할 수 있으며, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트를 연결하는 연결구조물은 가볍고 전류가 통하지 않는 재질을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 액츄에이터(120)는 제3 플레이트(123)를 더 포함할 수 있다.
상기 초전도 스위치(100)의 작동을 살펴보면, 상기 제1 초전도 도선(111)의 와인딩 방향으로 전류가 흐르면 상기 보빈(113)의 중공(H)에서는 오른 나사의 법칙에 의해 하방향으로 자장이 형성될 수 있다. 상기 제2 초전도 도선(112)의 와인딩 방향으로 전류가 흐르면 상기 보빈(113)의 중공(H)에서는 오른나사의 법칙에 의해 상방향으로 자장이 형성될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)의 일단이 연결된 제1 단자(101)로 정상전류가 흐를 때에는 상기 제1 초전도 도선에 의해 형성된 자장과 상기 제2 초전도 도선에 의해 형성된 자장은 상기 보빈의 중공(H)영역에서 서로 상쇄될 수 있다. 이 때, 상기 액츄에이터(120)의 제2 플레이트(122)는 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2 단자(102)를 연결할 수 있다. 이러한 경우, 상기 초전도 모듈(110)에는 임피던스 성분이 거의 존재하지 않아 상기 제1 단자(101)에 흐르는 전류는 상기 초전도 모듈(110)을 거쳐 제2 단자(102)로 흐를 수 있다.
상기 제1 단자(101)로 과전류가 흐르는 경우, 상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)을 흐르는 전류의 통전량의 차이가 발생하여 상기 제1 초전도 도선(111) 및 제2 초전도 도선(112)의 무유도 특성은 깨질 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(111)과 제2 초전도 도선(112)은 각각 과전류가 흐를 때 초전도체에서 상전도체로 변하는 속도가 다르며, 또한 상기 제1 초전도 도선(111)과 제2 초전도 도선(112)의 비저항이 다르기 때문에 상기 초전도 모듈(110)에는 임피던스 성분이 발생할 수 있다. 즉, 과전류가 통전되는 순간 엔-밸류(n-values : 초전도체의 고유값으로 초전도-상전도 변환속도와 관련됨)가 적은 제2 초전도 도선(112)에서 먼저 초전도-상전도 전이가 발생하면서 높은 저항을 갖게되어 제1 초전도 도선(111)으로 대부분의 전류가 흐르게 되고, 제1 초전도 도선(111)에서도 초전도-상전도 전이가 발생하면서 두 도선의 상전도 저항의 차이에 따라서 전류가 분배되면서 무유도 특성이 깨지게된다.
이 때, 상기 제1 초전도 도선(111)에 의해 발생되는 자장과 제2 초전도 도선(112)에 의해 발생되는 자장의 세기가 달라지므로, 상기 초전도 모듈(110)의 중공에 자장이 형성될 수 있다.
상기 초전도 모듈(110)의 중공에 형성되는 자장에 의해 상기 액츄에이터의 제1 플레이트(121)에도 유도 전자기가 발생하여, 상기 초전도 모듈(110)은 상기 제1 플레이트(121)를 밀어낼 수 있다. 이에 따라 상기 액츄에이터(120)는 상방향으로 이동되며, 이러한 액츄에이터의 이동에 의해 제2 플레이트(122)가 들어올려져 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2 단자(102) 사이는 오픈(open)될 수 있다.
이처럼, 본 실시형태에 따른 초전도 스위치는, 정상전류가 흐르는 경우에는 초전도 모듈의 자장이 상쇄되어 스위치를 온시키고, 고장전류가 유입되는 경우에 상기 초전도 모듈에서 유도되는 자장에 의해 스위치를 오프시킬 수 있다. 또한, 고장전류가 유입시 발생되는 급격한 자장의 변화에 따라 발생되는 전자기적 반발력을 이용하여 스위칭동작을 하므로 고속의 스위칭이 가능할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 초전도 스위치의 구성도이다.
본 실시형태에 따른 초전도 스위치(300)는, 초전도 모듈(310), 액츄에이터(320) 및 래칭부(330)를 포함할 수 있다.
상기 초전도 모듈(310)에는, 서로 다른 임계특성을 갖는 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)이 중공형으로 무유도 와인딩될 수 있다. 상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)은 서로 다른 재질로 될 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제1 초전도 도선은 실버, 제2 초전도 도선은 스텐레스 스틸을 사용할 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)은 중공이 형성된 보빈(313)에 무유도 와인딩될 수 있다. 즉, 상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)에 정상적인 전류가 흐를 때 상기 보빈의 중공에 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선에 의해 유도되는 자장이 서로 상쇄되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)의 와인딩 형태는 스파이럴 형태의 도선이 적층된 펜케이크 형태 또는 서로 회전 방향이 다르게 와인딩된 솔레노이드 형태일 수 있다. 본 실시형태에서는, 와인딩 방향이 반대인 스파이럴 형태의 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)을 적층시킨 펜케이크 형태일 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)의 일단은 각각 제1 단자(301)에 연결될 수 있다. 상기 제1 단자(301)는 전원에 연결될 수 있으며, 상기 제1 단자를 통해 공급되는 정상전류는 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선으로 흐를 수 있다.
상기 액츄에이터(320)는 상기 초전도 모듈의 중공에서 유도되는 자장에 의해 기계적인 반응을 하여 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2단자 사이의 스위칭을 할 수 있다.
본 실시형태에서 상기 액츄에이터(320)는, 상기 초전도 모듈의 중공에 대면하여 상기 중공에서 발생되는 자장에 대한 반발력을 받는 제1 플레이트(321) 및 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 상기 제2 단자(302) 사이를 스위칭하는 제2 플레이트(322)를 포함할 수 있다.
상기 액츄에이터(320)에서 제1 플레이트(321) 및 제2 플레이트(322)는 전류가 잘 통전되는 물질을 사용할 수 있으며, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트를 연결하는 연결구조물은 가볍고 전류가 통하지 않는 재질을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 액츄에이터(320)는 상기 래칭부에서 전자석의 제1극 및 제2극 사이에 위치하는 제3 플레이트(323)를 더 포함할 수 있다.
상기 래칭부(330)는, 제1극 및 제2극을 갖고 상기 제1극에 제1 코일전원이 인가되는 전자석(331), 상기 전자석의 제2극과 제2 코일전원 사이에 형성된 제어 스위치(332), 및 상기 초전도 모듈의 중공에서 발생되는 자장을 감지하여 상기 제어 스위치를 동작시키는 복구회로(333)를 포함할 수 있다.
상기 전자석(331)은 제1극 및 제2극(331a, 331b)을 갖고, 상기 제1극 및 제2극에는 각각 코일이 와인딩될 수 있다. 상기 제1극(331a)은 제1 코일전원에 연결될 수 있다. 상기 제1 코일전원에서 전류가 인가되면 상기 전자석의 제1극(331a)에서 자기장이 발생되고 상기 제1극(331a)에서 발생된 자기장은 상기 제2극(331b)에 까지 영향을 미쳐 상기 제2극에도 자기장이 발생될 수 있다.
상기 제어 스위치(332)는 상기 전자석의 제2극(331b)과 제2 코일전원 사이에 형성되어 상기 제2 코일전원으로부터 상기 제2극(331b)으로 전류가 흐르게 할 수 있다.
상기 복구회로(333)는 상기 초전도 모듈(310)의 중공에서 발생되는 자장을 감지하여 상기 제어 스위치(332)를 동작시킬 수 있다. 상기 복구회로는, 상기 초전도 모듈의 중공에서 자장을 감지한 후 기설정된 시간 후에 상기 제어 스위치를 쇼트(short)시킬 수 있다.
상기 초전도 스위치(300)의 작동을 살펴보면, 상기 제1 초전도 도선(311)의 와인딩 방향으로 전류가 흐르면 상기 보빈(313)의 중공에서는 오른 나사의 법칙에 의해 하방향으로 자장이 형성될 수 있다. 상기 제2 초전도 도선(312)의 와인딩 방향으로 전류가 흐르면 상기 보빈(313)의 중공에서는 오른나사의 법칙에 의해 상방향으로 자장이 형성될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)의 일단이 연결된 제1 단자(301)로 정상전류가 흐를 때에는 상기 제1 초전도 도선에 의해 형성된 자장과 상기 제2 초전도 도선에 의해 형성된 자장은 상기 보빈의 중공영역에서 서로 상쇄될 수 있다. 이 때, 상기 액츄에이터(320)의 제2 플레이트(322)는 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2 단자(102)를 연결할 수 있다. 이러한 경우, 상기 초전도 모듈(310)에는 임피던스 성분이 거의 존재하지 않아 상기 제1 단자(301)에 흐르는 전류는 상기 초전도 모듈(310)을 거쳐 제2 단자(302)로 흐를 수 있다.
상기 제1 단자(301)로 과전류가 흐르는 경우, 상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)을 흐르는 전류의 통전량의 차이가 발생하여 상기 제1 초전도 도선(311) 및 제2 초전도 도선(312)의 무유도 특성은 깨질 수 있다.
상기 제1 초전도 도선(311)과 제2 초전도 도선(312)은 각각 과전류가 흐를 때 초전도체에서 상전도체로 변하는 속도가 다르며, 또한 상기 제1 초전도 도선(311)과 제2 초전도 도선(312)의 비저항이 다르기 때문에 상기 초전도 모듈(310)에는 임피던스 성분이 발생할 수 있다. 즉, 과전류가 통전되는 순간 엔-밸류(n- values)가 적은 제2 초전도 도선(312)은 먼저 초전도-상전도 전이가 발생하면서 높은 저항을 갖게되어 제1 초전도 도선(311)으로 대부분의 전류가 흐르게 되고, 제1 초전도 도선(311)에서도 초전도-상전도 전이가 발생하면서 두 도선의 상전도 저항의 차이에 따라서 전류가 분배되면서 무유도 특성이 깨지게 된다.
이 때, 상기 제1 초전도 도선(311)에 의해 발생되는 자장과 제2 초전도 도선(312)에 의해 발생되는 자장의 세기가 달라지므로, 상기 초전도 모듈(310)의 중공에 자장이 형성될 수 있다.
상기 초전도 모듈(310)의 중공에 형성되는 자장에 의해 상기 액츄에이터의 제1 플레이트(321)에도 유도 전자기가 발생하여, 상기 초전도 모듈(310)은 상기 제1 플레이트(321)를 밀어낼 수 있다. 이에 따라 상기 액츄에이터(320)는 상방향으로 이동되며, 이러한 액츄에이터의 운동에 의해 제2 플레이트(322)가 들어올려져 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2 단자(302) 사이는 오픈(open)될 수 있다.
정상전류가 흐르는 경우와 고장 전류가 흐르는 경우에 상기 래칭부(330)의 작동에 대해서는 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명하겠다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 상기 도 3에서 래칭부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)는 상기 초전도 모듈에 정상전류가 흐르는 경우에 상기 래칭부의 작동을 나타내는 도면이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 전자석(431)의 제1극(431a)에 는 코일이 감겨져 있고, 상기 코일은 제1 코일전원이 연결되어 전류가 흐를 수 있다. 상기 전자석의 제2극(431b)에도 코일이 감겨져 있으나 제어 스위치가 오픈(open)되어 있어 제2 코일전원의 전류가 상기 제2극(431b)으로는 흐르지 않는다.
상기 전자석의 제1극(431a)에 흐르는 제1 코일전원의 전류로부터 상기 전자석에 자기장이 발생되며, 상기 제1극 및 제2극에서의 자기장의 방향은 화살표(①, ②)로 표시되어 있다. 따라서, 상기 전자석의 제1극(431a)과 제2극(431b) 사이에 놓여진 액츄에이터의 제3 플레이트(423)는 상기 전자석의 제1극 방향으로 자력을 받아 상기 제1극(431a)에 붙어있을 수 있다.
도 4의 (b)는 상기 초전도 모듈에 고장전류가 흐르는 경우에 상기 래칭부의 작동을 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 전자석(431)의 제1극(431a)에는 코일이 감겨져 있고, 상기 코일은 제1 코일전원이 연결되어 전류가 흐를 수 있다. 상기 전자석의 제2극(431b)에는 코일이 감겨져 있으나 제어 스위치가 오픈(open)되어 있어 제2 코일전원의 전류가 상기 제2극(431b)으로는 흐르지 않는다.
본 실시예에서는, 초전도 모듈에 고장전류가 흘러 상기 초전도 모듈의 중공 영역에서 발생되는 자장에 의해 액츄에이터의 제1 플레이트가 반발하여 제3 플레이트(423)가 움직일 수 있다. 여기서 상기 제3 플레이트(423)가 움직이기 위해서는 상기 초전도 모듈에서 상기 액츄에이터를 밀어내는 반발력(③)이 상기 제3 플레이트를 전자석의 제1극에 붙이려는 자력(①)보다 커야 한다. 상기 제3 플레이트(423)가 상기 제2극(431b)에 가까워지면 상기 반발력 및 상기 제2극(431b)과 제3 플레이 트(423) 사이의 전자기인력에 의해 상기 제3 플레이트(423)가 상기 제2극(431b)에 붙을 수 있다. 다른 변화가 없다면, 상기 제3 플레이트(423)는 상기 제2극(431b)에 붙어있어 상기 액츄에이터의 제2 플레이트는 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 상기 제2 단자 사이를 오픈된 상태로 유지할 수 있다.
도 4의 (c)는, 상기 초전도 모듈에 고장전류가 흐른 후 다시 정상상태로 돌아가는 경우에 상기 래칭부의 작동을 나타내는 도면이다. 도 4의 (c)를 참조하면, 전자석(431)의 제1극(431a)에는 코일이 감겨져 있고, 상기 코일은 제1 코일전원이 연결되어 전류가 흐를 수 있다. 상기 전자석의 제2극(431b)에도 코일이 감겨져 있으며 제어 스위치가 온(short)되어 상기 제2 코일전원의 전류가 상기 제2극(431b)로 흐를 수 있다.
본 실시예에서, 상기 복구회로에서는 상기 초전도 모듈의 자장변화를 인식한 후 기설정된 시간이 지나면 정해진 시간만큼 상기 제어 스위치를 온(on)시켜 상기 전자석의 제2극(431b)에 제2 코일전원을 연결할 수 있다. 상기 복구회로가 상기 초전도 모듈의 자장변화를 인식하기 위해서 상기 복구회로는 상기 초전도 모듈에 형성된 홀 센서와 연결될 수 있다.
상기 전자석의 제2극(431b)에 제2 코일전원의 전류가 흐르는 동안 상기 제2극(431b)에서 발생되는 자장(④)에 의해 상기 제1극(431a)에서 발생된 자장(③)은 상쇄되어 상기 전자석(431)내에서의 자속은 사라지고 자속이 변함에 따라 상기 제3 플레이트(423)에 유도 반발력(⑤)이 발생될 수 있다. 상기 유도 반발력에 의해 상 기 제3 플레이트(423)가 제1극(431a) 쪽으로 이동되며, 따라서 상기 액츄에이터의 제2 플레이트는 다시 정상상태에서 상기 초전도 모듈의 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선과 상기 제2 단자를 연결할 수 있다.
이처럼, 본 실시형태에 따른 초전도 스위치는, 정상전류가 흐르는 경우에는 초전도 모듈에 자장이 상쇄되어 스위치를 온시키고, 고장전류가 유입되는 경우에 상기 초전도 모듈에서 유도되는 자장에 의해 스위치를 오프시킬 수 있다. 또한, 고장전류가 유입시 발생되는 급격한 자장의 변화에 따른 전자기적 반발력을 이용하여 스위칭동작을 하고, 래칭부를 사용함으로써 빠르게 정상상태로 복귀할 수 있으므로 고속의 스위칭이 가능할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 초전도 스위치의 구성도이다.
도 2는, 상기 도 1의 초전도 스위치의 회로도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 초전도 스위치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c 는 상기 도 3에서 래칭부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
110 : 초전도 모듈 120 : 액츄에이터
330 : 래칭부

Claims (9)

  1. 제1단자에 각각 일단이 연결되며 서로 다른 임계특성과 비저항이 다른 안정화재가 포함된 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 중공형으로 무유도 와인딩된 초전도 모듈; 및
    상기 초전도 모듈의 중공에서 유도되는 자장에 의해 기계적인 반응을 하여 상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 제2단자 사이의 스위칭을 하는 액츄에이터
    를 포함하며,
    상기 초전도 모듈은 상기 제1 단자로부터 과전류가 유입되면 상기 중공에 자장이 유도되는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는,
    상기 초전도 모듈의 중공에 대면하여 상기 중공에서 발생되는 자장에 의한 반발력을 받는 제1 플레이트; 및
    상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선의 타단과 상기 제2 단자 사이를 스위칭하는 제2 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 스위치는,
    상기 액츄에이터의 상태를 기설정된 시간동안 유지시키는 래칭부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 래칭부는,
    제1극 및 제2극을 갖고 상기 제1극에 제1 코일전원이 인가되는 전자석;
    상기 전자석의 제2극과 제2 코일전원 사이에 형성된 제어 스위치; 및
    상기 초전도 모듈의 중공에서 발생되는 자장을 감지하여 상기 제어 스위치를 동작시키는 복구회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복구회로는,
    상기 초전도 모듈의 중공에서 자장을 감지한 후 기설정된 시간 후에 상기 제어 스위치를 쇼트(short)시키는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전자석은,
    정상상태에서는 상기 제1 코일전원으로부터 입력되는 전류에 의해 자장을 발생시켜 상기 액츄에이터를 고정시키고,
    고장전류 통전 후 기설정된 시간 후에 상기 제2 코일전원으로부터 입력되는 전류에 의해 상기 자장을 제거하여 상기 액츄에이터를 원위치시키는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 모듈은,
    상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 와인딩되는 보빈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 모듈은,
    스파이럴 형태로 와인딩된 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 적층된 펜 케이크 형태인 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 모듈은,
    상기 제1 초전도 도선 및 제2 초전도 도선이 솔레노이드 형태로 와인딩된 것을 특징으로 하는 초전도 스위치.
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