KR101496288B1 - 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템 - Google Patents

철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템에 관한 것으로서, 철도열차를 지지하는 철도선로(100); 및 복수개로 구성되어 각기 감는 방향을 다르게 구성하여 자기장을 반대방향이 반대가 되도록 형성하는 급전루프(200);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 철도차량이 지상으로부터의 고주파 자기장을 전력으로 사용하여 자기장 발생에 의해 철도선로에 형성된 유도전류를 감소시킴으로써, 철도선로에 유기되는 유도전류를 최소화하여 철도 통신신호 및 철도 감전사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.

Description

철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템{FEEDING SYSTEM OF WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM FOR REDUCING THE INDUCED CURRENT ON THE RAIL TRACK}
본 발명은 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 철도차량이 지상으로부터의 고주파 자기장을 전력으로 사용하여 자기장 발생에 의해 철도선로에 형성된 유도전류를 감소시킴으로써, 철도 통신신호 및 철도 감전사고를 미연에 방지하는 기술에 관한 것이다.
종래에 무선으로 전력을 전송하는 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 지상에는 전원, 고주파 인버터 및 급전장치가 구비되고, 차상에는 집전장치, 정류기 및 레귤레이터로 구성된다.
전원이 고주파 인버터를 통과하게 되면, 고주파의 전류 또는 전압 신호가 형성되며, 급전장치를 통해 고주파 자기장을 형성하게 된다. 종래에는 이러한 무선 전력 전송 시스템을 도로에 적용한바 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 급전선로에 대해서 동일한 방향으로 자기장을 형성하는 구조를 갖는다.
그러나, 이러한 무선급전선로를 철도에 적용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 철도선로에 전류가 유기되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0034460호(EMP를 최소화하는 집전장치 및 이를 이용한 급진전장치)에는 각 집전돌출부로부터 집전코어의 폭 방향 외측에 이격된 각 고리모양의 중심부를 기준으로 하여 각 감쇄케이블의 전류의 회전방향은 서로 반대방향으로 형성되는 감쇄케이블의 구성을 통해 집전장치의 측면에서 감지되는 EMF(Electro-Magnetic Field)의 크기를 감소시키는 기술이 개시된바 있다.
그러나, 전류가 유기되는 이유는 철도선로의 경우, 일정한 간격으로 서로 접지면과 연결되기 때문에 결국 철도선로가 하나의 폐곡선을 이루게 되며, 이 폐곡면을 통과하는 자기장만큼 선로에 유도전류가 형성된다.
따라서, 열차에 공급하는 전력과 비례하여 유기되는 유도전류는 열차의 안전상 문제와 철도신호설비에 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 철도차량이 지상으로부터의 고주파 자기장을 전력으로 사용하여 자기장 발생에 의해 철도선로에 형성된 유도전류를 감소시킴으로써, 철도선로에 유기되는 유도전류를 최소화하여 철도 통신신호 및 철도 감전사고를 미연에 방지하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템은, 철도열차를 지지하는 철도선로(100); 및 복수개로 구성되어 각기 감는 방향을 다르게 구성하여 자기장을 반대방향이 반대가 되도록 형성하는 급전루프(200);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 철도차량이 지상으로부터의 고주파 자기장을 전력으로 사용하여 자기장 발생에 의해 철도선로에 형성된 유도전류를 감소시킴으로써, 철도선로에 유기되는 유도전류를 최소화하여 철도 통신신호 및 철도 감전사고를 미연에 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 무선전력전송장치를 도시한 구성도.
도 2는 종래의 급전선로와 급전선로의 자기장을 도시한 구성도.
도 3은 종래의 급전선로를 사용하는 경우 선로에 유기되는 전류를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템을 도시한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템의 급전루프를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템의 급전선로 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템의 급전루프에 전력을 공급하기 위해 인버터를 연결한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템의 단일 인버터에 다수개의 급전루프가 연결된 구조를 도시한 도면.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템(S)은, 철도열차를 지지하는 철도선로(100) 및 복수개로 구성되어 각기 감는 방향을 다르게 구성하여 자기장을 반대방향이 반대가 되도록 형성하는 급전루프(200)를 포함하여 구성된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템(S)은, 급전루프(200)의 방향을 철도열차의 진행방향과 수직으로 구성될 수 있다.
즉, 복수개로 구성된 급전루프(200)들 중에 제1 급전루프(210)를 좌측에 배치하고, 제2 급전루프(220)를 우측에 배치하는 구성을 통해 급전루프 각각의 자기장이 반대방향이 되도록 형성하여 철도선로(100)에 유기되는 자기장을 저감시킬 수 있다.
그러나, 철도열차가 진행하게 되면 열차의 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴가 전기적으로 연결됨에 따라, 철도열차가 진행하는 경우 제1 급전루프(210)의 자기장이 점차 작아지고, 유도전류의 크기가 철도열차의 위치에 따라 달라질 수 있다.
반면에, 도 5에 도시된 바와 같이, 철도열차에 대해 수직방향으로 코일을 감아 제1 급전루프(210) 및 제2 급전루프(220)를 구성함으로써, 철도선로(100)를 기준으로 왼쪽과 오른쪽에 형성되는 자기장의 방향이 반대가 되도록 구성하여 철도열차의 진행과 무관하게 자기장을 서로 상쇄시킨다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템(S)은, 급전코어(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 급전코어(300)는 그 상측에 제1 급전루프(210) 및 제2 급전루프(220)를 수용하도록 'U' 형상으로 구성되며, 그 재질은 자기장을 강하게 발생시키기 위해 투자율이 높은 페라이트 또는 아몰포스 재질로 구성된다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템(S)은, 인버터(400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
인버터(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 복수개의 급전루프(200) 각각과 접속되어 전력을 공급하거나, 도 8에 도시된 바와 같이 단일개로 구성되어 복수개의 급전루프(200)로 전력을 공급하도록 구성된다.
이때, 단일구성의 인버터(400)에 단일구성의 급전루프(200)를 연결하면 단일구성의 급전루프(200)에 많은 양의 전력을 공급할 수 있는 것이 장점이고, 단일구성의 인버터(400)에 다수개의 급전루프(200)를 연결하면 급전선로의 길이를 길게 할 수 있는 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템
100: 철도선로 200: 급전루프
210: 제1 급전루프 220: 제2 급전루프
300: 급전코어 400: 인버터

Claims (6)

  1. 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템에 있어서,
    철도열차를 지지하는 철도선로(100);
    지면에 대하여 수직 방향으로 자기장을 생성하는 제1 급전루프(210); 및
    상기 제1 급전루프(210)와 반대 방향으로 자기장을 생성하는 제2 급전루프(220)를 포함하고,
    상기 제1 급전루프(210) 및 상기 제2 급전루프(220)는 상기 철도선로를 가로지르는 방향으로 상기 철도선로(100) 사이에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 급전루프(210) 및 제2 급전루프(220)를 수용하도록 'U' 형상으로 구성된 급전코어(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 급전루프(210,220) 각각과 접속되어 전력을 공급하는 인버터(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단일개로 구성되어 상기 제1, 2 급전루프(210,220) 각각으로 전력을 공급하는 인버터(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도선로 유기전류 감소를 위한 무선급전 선로 시스템.
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