KR102200116B1 - 전기 회로에 대한 하이브리드 컷오프 부재 - Google Patents

전기 회로에 대한 하이브리드 컷오프 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스태틱 컷오프 컴포넌트(101; 501) 및 전기기계식 컷오프 컴포넌트를 포함하는 전기 회로에 대한 하이브리드 컷오프 부재(100; 500)로 구성되며, 스태틱 컴포넌트(101; 501)가 스태틱 컴포넌트에 대한 전기 접촉부들(111, 112; 511, 512)을 가지는 지지부(110; 510) 상에 고정되는 것을 특징으로 하고, 상기 지지부(110; 510)는 차단을 위한 명령을 수신할 때 그 개별적인 핀으로부터 상기 전기 접촉부들(111, 112; 511, 512) 중 적어도 하나를 빼내어 상기 전기기계식 컷오프 컴포넌트를 형성하도록 구성된다.

Description

전기 회로에 대한 하이브리드 컷오프 부재{HYBRID CUTOFF MEMBER FOR AN ELECTRIC CIRCUIT}
본 발명은 전기 장비 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 비행기들 또는 헬리콥터들과 같은 항공기에서 발견될 수 있는 고 전압 직류(high voltage direct current; HVDC) 전기 네트워크들 및 교류(alternating current; AC) 전기 네트워크들에 대한 장비에 관한 것이다. 본 발명은 더 구체적으로 대게 회로 보호 기능을 갖는 차단기(interrupter) 및/또는 스위치 부재들(회로 차단기(circuit breaker)들)에 관한 것이다. 이러한 부재들은 직류(direct current; DC)와 함께 또는 펄스 폭 변조(pulse width modulated; PWM) DC와 함께, 또는 AC와 함께 사용될 수 있다.
이러한 분야에 있어, 접촉기(contactor) 또는 회로 차단기 유형의 전기기계식 차단기 및 스위치 부재들이 알려져 있다. 이러한 부재들은 상대적으로 느리며, 이에 더하여 이들은 전기 회로를 개방할 때 그들의 접촉부들 상에 형성되는 전기 아크들의 결과로서 부식에 의해 마모된다.
고체 상태 전력 제어기(solid state power controller; SSPC)들로서 지칭되는 스태틱 접촉기(static contactor)들 및 회로 차단기들이 또한 알려져 있다. 이러한 컴포넌트들은 때때로 통상적인 전기기계식 부재들을 대체하며, 이들은 반도체 재료 구조체들에 기반한다. 이들은 수 마이크로초 내에 전류를 차단하거나 또는 수립(establish)할 수 있기 때문에, 수 밀리초의 전기기계식 부재들에 비해 훨씬 더 빠르다. 더욱이, 접촉 재료들의 부존재 및 전기 아크 형성의 부존재는 마모가 더 느리게 일어난다는 것을 의미한다. 마지막으로, 이들은, 보호될 회로 내의 전류 변화의 함수로서 또는 레귤레이팅(regulating) 전압 또는 전류의 함수로서 트리거링을 위한 커브들에 부합시키는 것과 같이, 더 세분화된 전기적 기능들을 수행할 수 있다. 그리고 자연적으로, 이들은 중량이 더 가벼우며 이는 항공 분야에서 주요한 중요점이고, 이들은 에너지를 덜 소모하며 이는 또한 상당한 이점이다. 전류를 통과시킬 때 이들의 저항이 때때로 상당히 높은 경우에도, 더 낮은 저항을 나타내며 그에 따라 1차 회로들에 존재하는 전압들과 잠재적으로 호환가능한 SiC와 같은 반도체 재료들이 존재한다.
불행히도, 스태틱 컴포넌트들은 전기적 분리를 제공하기 위한 어떤 능력을 거의 제공하지 않으며, 이는 고 전압 회로들에서 그리고 또한 고 전류 회로들에서 어려움들을 야기한다. 따라서, 현재 이들은 항공기 내에서 전력 소모가 너무 크지 않은 특정한 2차 회로들로 제한된다.
병렬로 그리고 직렬로 스태틱 컴포넌트들을 갖는 전기기계적 시스템들과 연관되어 제안들이 이루어졌지만, 현재 제안된 해법들은 다루기 힘들고, 부피가 크며, 제어하기 어렵다.
이상에서 언급된 어려움들을 해결하기 위하여, 전기 회로에 대한 하이브리드 차단기 부재가 제공되며, 차단기 부재는 스태틱 차단기 컴포넌트 및 전기기계식 차단기 컴포넌트를 포함하고, 스태틱 컴포넌트는 스태틱 컴포넌트에 대한 전기 접촉부들을 지니는 지지부 상에 장착되며, 상기 지지부는 차단을 위한 명령을 수신할 때 그들의 개별적인 핀들로부터 그것의 2개의 전기 접촉부들을 빼내기(withdraw) 위한 방식으로 이동하여 상기 전기기계식 차단기 컴포넌트를 형성하도록 구성된다.
이러한 부재는 특히 회로 내에 통합되기에 용이하며, 그 스태틱 및 전기기계식 컴포넌트들이 공통적이고 집중화된 방식으로 제어될 수 있다. 이들은, 퓨즈를 제거하고 그에 따라 더 낮은 임피던스를 가능하게 하며, 마주치게 될 위험 상황들에 적절한 차단 시퀀스를 프로그래밍하는 것을 가능하게 하고, 심지어, 예를 들어 고장들을 극복하기 위한 목적으로 회로 및 네트워크 재구성들을 관리하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 있어, 지지부는 회전식으로 이동하도록 구성되며 그에 따라 소형이고, 외부 상황들에 그리고 특히 경사각에 상대적으로 덜 민감한 부재를 고안하는 것을 가능하게 한다.
다른 실시예에 있어, 지지부는 병진이동(translation)식으로 이동하도록 구성되고, 그에 따라 그것이 적절하게 동작하는 것을 방해하는 마모부(wear)와 접촉하지 않고 고 전류들을 차단할 수 있는 부재를 고안하는 것을 가능하게 한다. 이러한 실시예에 있어, 바운스(bounce)를 회피하기 위하여 지지부의 움직임이 감쇠되고 그럼으로써 2차적인 전기 아크의 형성을 회피하는 것이 유익하다.
시스템은 또한, 어쩌면 자석에 의해 극성화된 아크-제어 챔버에 기반할 수 있고 선택적으로 진공에서 고 절연 강도(high dielectric strength) 또는 소멸성(extinction)을 갖는 가스를 이용하는 전기 아크 소멸 시스템을 포함할 수 있다.
스태틱 컴포넌트는 공칭(nominal) 또는 저 전류들을 차단하도록 구성(또는 제어)되며, 반면 전기기계식 차단기 컴포넌트는 단락 또는 과부하 전류들을 차단하고 전기적인 분리를 제공하도록 구성(또는 제어)되는 것이 제안된다.
구체적으로, 단락 전류에 대한 차단 시퀀스가 제안되며, 차단 시퀀스 동안 전기기계적 개방 이후에 대기 시간 후 스태틱 컴포넌트가 구동되며, 그럼으로써 스태틱 컴포넌트를 사용하기 전에 차단 에너지의 일 부분이 전기 아크로 소산되는 것을 가능하게 하고, 그에 따라 스태틱 컴포넌트는 크기가 작을 수 있다. 그럼에도 불구하고 시퀀스는 고 전류들이 매우 빠르게 차단되는 것을 가능하게 한다.
공칭 또는 저 전류에 대한 차단 시퀀스가 또한 제안되며, 이러한 시퀀스에서 스태틱 컴포넌트는 전기기계적 개방 이전에 구동되고, 그럼으로써 차단이 매우 빠르게 수행되는 것을 가능하게 하며, 그 동안 회로가 개방될 때 유효한 전기적인 분리를 획득하는 것을 또한 가능하게 한다.
본 발명은 설명되는 바와 같은 차단기 부재를 포함하는 DC 또는 AC 전기 회로를 또한 제공한다.
이러한 상황 하에서, 지지부는 2개의 구별되는 회로 구성들에 대응하는 2개의 접촉 위치들 사이에서 움직인다.
본 발명은 또한 설명되는 바와 같은 전기 회로를 포함하는 항공기에 대한 DC 또는 AC 전기 네트워크를 제공하며, 차단기 부재는 네트워크의 1차 회로에 위치되거나 또는 네트워크의 2차 회로에 위치된다.
도 1은 항공기 전기 네트워크들에 대해 의도되는 아키텍처를 도시한다.
도 2는 전류-통과 위치에 있는 본 발명의 하이브리드 차단기 부재의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 구동되고 있는 동일한 차단기 부재를 도시한다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예를 사용하는 항공기 전기 네트워크에 대한 아키텍처를 도시한다.
도 5는 본 발명의 하이브리드 차단기 부재의 제 2 실시예를 도시한다.
도 6은 네트워크를 재구성하기 위하여 차단기 부재를 사용하는 도 5에 도시된 실시예를 사용하는 항공기 전기 네트워크의 아키텍처를 도시한다.
도 7은 도 4 및 도 6의 네트워크를 재구성하기 위해 사용되는 도 3 및 도 4의 차단기 부재를 도시한다.
이하에서, 본 발명은 예시적이고 비제한적인 목적으로 주어지는 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 항공기 전기 네트워크에 대한 아키텍처를 도시한다. 아키텍처는 230 볼트(V)의 AC 전압을 전달하는 발전기(10), 및 회로 하류측(downstream), 즉, 초기의 AC/DC 컨버터(30)를 보호하는 주 회로 차단기(20)를 수반한다. 이러한 컨버터는, 예를 들어 270 V에서 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 이러한 전압은 그 뒤 3개의 부하들(51, 52, 및 53)에 전력을 공급하기 위한 3개의 병렬 회로들에 분배된다. 이러한 부하들의 각각은 스태틱 컴포넌트 유형의 차단기 부재(41, 42, 또는 43)에 의해 그리고 또한 차단기 부재(41, 42, 또는 43)와 직렬로 연결된 퓨즈(46, 47, 또는 48)에 의해 보호된다. 이러한 아키텍처는 그 동안 대응하는 부하를 스태틱 컴포넌트가 보호하는 정상 동작에 기초하지만, 스태틱 컴포넌트가 전기 네트워크의 나머지로부터 고장부(부하)를 분리하는 데 실패하는 경우 분리를 제공하기 위한 퓨즈에 대한 설비들을 갖는다.
퓨즈가 스태틱 컴포넌트로서 동일한 인쇄 회로 상에 위치될 수 있기 때문에 이러한 아키텍처는 통합된 설계의 이점을 가지지만, 이는 퓨즈의 저항 때문에 라인 임피던스(line impedance)의 증가 및 단락 전류가 공칭 전류에 가까운 경우 트리거링이 느리거나 또는 존재하지 않을 위험성을 암시한다. 또한, 퓨즈가 작동하도록 요구되는 경우, 그 이후 퓨즈를 대체함으로써 회로를 다시 동작하게 하기 위하여 개입이 요구된다.
본 발명은 DC 네트워크인 도 1의 전기 네트워크를 참조하여 설명되지만, 본 발명은 또한 AC 전기 네트워크에도 적용된다.
도 2는 도 1을 참조하여 설명된 부재와 유사하지만 전술된 어려움들을 해결하는 통합된 차단기 부재(100)를 도시한다.
스태틱 컴포넌트(101)는 스태틱 컴포넌트(101)를 통해 전류를 통과시키기 위하여 그것의 2개의 단부들에서 전기 접촉부들(111 및 112)을 갖는 평면 직사각형 지지부(110) 상에 위치된다. 접촉부들(111 및 112)은 컷오프 부재가 삽입될 전기 회로의 상류측(upstream) 핀(121)과 하류측 핀(122) 내에 삽입되기에 적합하다. 이러한 핀들은 전기 접촉 기능을 수행하지만, 접촉부들(111 및 112)의 삽입은 가역적이며, 그 결과 함께 통합된 차단기 부재(100)를 구성하는 스태틱 컴포넌트 및 그 지지부는 전기 회로 내로 또는 그 밖으로 플러그(plug)될 수 있다.
스태틱 컴포넌트(101)는 트랜지스터, 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor; MOSFET) 컴포넌트 또는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor; IGBT)와 같은 일반적인 방식의 반도체 스위치 컴포넌트이며, 바람직하게는 보호 목적을 위해 캡슐화된다.
예를 들어 전자석과 같은 구동기(130)는 지지부(110)가 그 자체의 평면 내의 그 중심 지점에 대하여 일 방향으로 또는 다른 방향으로 회전하게끔 하도록 역할하며, 그럼으로써 스태틱 컴포넌트를 회로 내로 또는 그 밖으로 플러그한다. 구동기(130)는 측정된 전류 또는 전압의 함수로서 명령을 수신한다.
피봇 축에 대하여 90°의 각도로 핀들(121 및 122)과 관련하여 위치된 2개의 전기 폴(electric pole)들(141 및 142)은 스태틱 컴포넌트가 90° 회전된 후 전기 접촉부들(111 및 112)를 수용하도록 역할하며, 이러한 폴들이 회로에 연결되는 경우, 이들은 도 8을 참조하여 설명되는 바와 같이 회로 스위칭을 수행하도록 역할한다. 폴들(121 및 122)과 폴들(141 및 142)의 각각의 사이에, 예를 들어, 이질소(N2)와 같은 전기 아크들을 소멸시키기 위한 가스 혼합물 및 차단기 핀들을 갖는 아크-제어 챔버들(151, 152, 153, 및 154)이 설치된다. 진공에서 고 절연 강도 또는 아크 소멸성을 갖는 가스를 사용하는 시스템을 사용하는 것이 또한 가능하다.
전기기계식 부분이 구동될 때 전류가 계속해서 흐르는 경우, 접촉부들이 폴들(121 및 122)로부터 언플러그된 후 이를 통해 접촉부들(111 및 112)이 이동되는 아크-제어 챔버들 내에서 전기 아크들이 발생(strike)되고, 폭발(blast)되며, 붕괴(fragment)된다.
전기 아크가 충분히 빠르게 폭발되며 그럼으로써 전류가 차단되는 효율성을 증가시키는 결과를 갖도록 극성화된 아크-제어 챔버를 사용하는 것이 바람직하다.
극성화는 도 3에 도시되며, 도 3은 스태틱 컴포넌트(101)의 지지부(110)의 평면에 대해 수직인, 즉, 피봇 평면에 대해 또한 수직인 자기장을 도시한다. 자기장(B1)은 특히 폴들(121 및 142) 사이의 아크-제어 챔버(151) 내에 있는 것으로 도시되며, 자기장(B2)은 폴들(141 및 122) 사이의 아크-제어 챔버(153) 내에 있는 것으로 도시된다. 자기장들(B1 및 B2)은 서로 반대되는 방향이다. 화살표들(i1 및 i2)에 의해 표시되는 바와 같이 전류는 접촉부(121)를 통해 도달한다.
이러한 도면은 또한 차단기 부재의 전기기계식 부분을 개방할 때의 지지부(110)의 움직임을 도시한다. 접촉부(111)는 폴(142)을 향해 폴(121)로부터 멀어지도록 움직이며, 접촉부(112)는 폴(141)을 향해 폴(122)로부터 멀어지도록 움직인다. 전기 아크들은 접촉부(111)와 폴(121) 사이에서, 그리고 접촉부(112)와 폴(122) 사이에서 나타난다. 이러한 아크들은 챔버들이 극성화된 결과로서 그리고 또한 금속 붕괴 핀(fin)들 때문에 아크-제어 챔버들(151 및 153) 내에서 폭발되고 붕괴된다. 화살표들(161 및 162)은 2개의 전기 아크들이 폭발되는 방향들, 즉, 디바이스의 외부를 향한 방향들 및 작용의 라인들을 도시한다.
전기기계식 부분이 활성화된 순간에 전류가 계속해서 통과하는 이러한 상황은 바람직하게는 단락 전류들 또는 문턱값을 초과하는 크기의 전류들과 같은 고 전류들 또는 매우 큰 도함수(derivative)를 갖는 전류들을 차단하기 위해 사용된다. 유사하게, 이러한 전략은 아크-제어 챔버가 전기 아크의 붕괴에 효과적인 경우에 적용되며, 이는 아크-제어 챔버의 특성들 및 전류의 크기에 의존한다.
이러한 상황 하에서, 구동기(130)로 전달되는 명령을 이용하여 전기기계식 부분을 구동시키고 그럼으로써 도 3에 도시된 움직임을 야기하는 것이 제안된다. 그 이후, 아주 짧은 순간 후에, 전류의 흐름을 또한 차단하는 스태틱 컴포넌트(101)로 명령이 전달된다.
물리적으로, 시퀀스는 아크-제어 챔버가 그 기능을 수행하는 증가된 효율성과 함께 증가하는 아크 전압을 갖는 도 3에 도시된 바와 같은 전기 아크들을 생성하는 것을 수반한다. 그러면 발전기(10)에 의해 공급되는 전력(P)은 부분적으로 또는 완전하게 전기 아크들로 소산되고, 전류의 크기는 I= P/U의 관계식을 따르며, 여기에서 U는 전압이 아크-제어 챔버에 의해 최대화되는 아크 전압이다. 따라서 스태틱 컴포넌트(101)가 구동되지 않는다고 가정하면 1 밀리초 내에 사라지기 위하여 빠르게 감소하는 전류가 획득된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 수반되는 전기 전력의 함수로서, 예를 들어, 100 마이크로초(μs) 또는 400 μs 후 스태틱 컴포넌트(101)를 구동시키는 것을 제안한다. 이러한 시퀀스는 전기 접촉부들(121, 111, 122, 및 112)의 높은 레벨의 부식을 야기하지 않으면서 전기 에너지의 일 부분을 전기 아크로 소산시키는 것을 가능하게 한다. 이는 또한, 스태틱 컴포넌트가 제한된 크기의 전류들만을 차단하는 것을 가능하게 하고 그에 따라 디바이스를 소형으로 유지하는 것을 가능하게 하도록 스태틱 컴포넌트(101)의 치수를 결정하는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 통상적인 전기기계식 디바이스들로 일반적으로 획득되는 차단 시간들과 특정 시퀀스를 사용하고 본원에서 설명되는 하이브리드 부재들을 이용하여 획득되는 시간들 사이에 10배를 획득하는 것이 가능하게 때문에, 총 차단 시간이 통상적인 전기기계식 부재에 비해 짧다.
또한, 필요한 경우, 스태틱 컴포넌트의 열적 상태와 매칭되도록 시퀀스를 적응시키는 것이 제안된다.
그러나, 도 2에 도시된 통합된 차단기 부재(100)는 공칭 전류들 또는 아주 작은 크기의 전류들을 차단하기 위해 또한 사용될 수 있다. 이러한 상황 하에서, 디바이스는 반대되는 순서의 시퀀스를 사용하여 제어되며, 이는 이러한 전류들에 대하여 아크-제어 챔버가 아주 작은 효율일 것이며 최종 차단 시간이 길어질 것이기 때문이다. 따라서, 전기 회로의 물리적인 분리를 제공하기 위하여, 스태틱 컴포넌트(101)를 활성화하고 그 이후 시스템의 전기기계식 부분을 활성화시킴으로써 제어가 개시된다. 스태틱 컴포넌트(101)는 아주 짧은 차단 시간을 획득하는 것을 가능하게 한다. 저 전류들만을 차단하도록 요구되는 것을 고려하면, 이는 너무 부피가 크게 치수가 결정될 필요가 없다.
도 4는 차단기 디바이스(100)가 삽입된 항공기 전기 회로를 도시한다. 도 1에 도시된 엘러먼트들의 대부분이 다시 보여질 수 있지만, 그러나 퓨즈 플러스 스태틱 컴포넌트 쌍들(41 & 46, 42 & 47, 및 43 & 48)은 개별적인 하이브리드 차단기 디바이스들(100)에 의해 대체된다. 이러한 디바이스들이 플러그 인(plug in)되거나 또는 플러그 아웃(plug out)될 수 있다는 사실이 쌍촉 화살표들에 의해 표시된다. 하이브리드 차단기 디바이스들 중 제 1 디바이스는 그것의 스위칭된 위치에 있는 것으로 도시되며, 이는 그것의 접촉부들이 분리되고 지지부가 90° 회전되었기 때문이다.
이상에서 설명된 하이브리드 차단기 부재(100)는 축에 대하여 회전하는 지지부(110)에 기초한다. 이는 이것이 소형이 되도록 설계되고 다수의 상황들 및 배향들에서 신뢰할 수 있는 방식으로 동작할 수 있는 이점을 갖는다.
도 5는 이번에는 병진이동식으로 움직이는 지지부(510)에 기초하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이는 하이브리드 차단기 부재(500)이다.
도 2를 참조하여 설명된 것과 매우 유사한 방식으로, 스태틱 컴포넌트(501)는, 전류가 스태틱 컴포넌트(501)를 통과하는 것을 가능하게 하기 위하여 그것의 2개의 단부들에서 전기 접촉부들(511 및 512)을 갖는 평면 직사각형 지지부(510) 상에 위치된다. 그것의 연결부들(511 및 512)은 차단기 부재가 삽입될 전기 회로의 상류측 및 하류측 연결부들(521 및 522)과 전기적으로 접촉하게 된다. 접촉부들(111 및 112)의 삽입은 가역적이다.
예를 들어 전자석과 같은 구동기(530)는, 연결부들(521 및 522)의 라인에 대해 수직으로, 즉, 접촉부들(511 및 512)의 라인에 대해 수직으로 지지부(510)를 병진이동식으로 움직이도록 역할하며, 그럼으로써 스태틱 컴포넌트가 전기적으로 연결되거나 또는 분리되게끔 한다. 구동기는 측정된 전류 및/또는 전압의 함수로서 명령을 수신한다. 스프링들(531 및 532)은 2차 전기 아크들을 발생시키는 단점을 가질 수 있는 전기 접촉부의 바운스를 회피하기 위하여 전기기계식 시스템의 개방 및 폐쇄를 탄력적으로 만들도록 역할한다. 디바이스는 바람직하게는 수직으로, 즉, 스프링(531), 지지부(510), 및 스프링(532)이 아래쪽 방향으로 서로 따르는 상태로 위치된다.
핀들(521 및 522)과 관련하여 병진운동의 이동 축에 대하여 평행하게 특정 거리에 위치된 2개의 전기 폴들(541 및 542)은 스태틱 컴포넌트가 그것의 지지부와 함께 병진이동으로 이동된 후 전기 접촉부들(511 및 512)을 수용하도록 역할하며, 이러한 폴들이 회로에 연결되는 경우, 이들은 도 7을 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이 회로 스위칭을 수행하도록 역할한다. 폴들(521 및 541) 사이에 그리고 폴들(522 및 542) 사이에, 예를 들어, 전기 아크들의 소멸을 촉진하기 위한 가스 혼합물과 함께 차단기 핀들을 포함하는 아크-제어 챔버들(551 및 552)이 설치된다. 전기 아크 폭발 시스템은 이상에서 설명된 것과 유사하다. 이는, 차단기 부재(500)의 외부를 향해 아크들을 폭발시키기 위하여, 챔버들(551 및 552) 내의 대향적으로 작용하는 자기장들(B1 및 B2)을 이용하여 극성화하는 것을 수반한다. 폴들(541 및 542)의 지지부(510)가 폴들(521 및 522)을 향해 움직인다고 가정하는 이러한 예에서 아크들이 도시된다. 전류 흐름 방향은 화살표들(i1, i2)에 의해 표시되며, 폭발력은 화살표들(561 및 562)에 의해 표시된다.
병진이동식으로 움직이기 위한 시스템에 기초하는 이러한 실시예는 특히 고 전류들을 차단하기에 유리하며, 이는 접촉부들 및 폴들(511, 512, 521, 522, 541, 및 542)의 표면들이 품질이 저하되는 경우에도 접촉 기능이 계속해서 보장되고 병진이동식의 움직임이 계속해서 가능하기 때문이다. 따라서 시스템이 특히 강건하며, 고 전력들을 이용하는 경우에도 강건하다.
도 6은 차단기 부재(500)를 사용하는 회로 재구성의 일 예를 도시한다. 도 1에 도시된 엘러먼트들의 대부분이 한번 더 보여질 수 있지만, 그러나 퓨즈 플러스 스태틱 컴포넌트 쌍들(41 & 46, 42 & 47, 및 43 & 48)은 개별적인 하이브리드 차단기 디바이스들(500)에 의해 대체된다.
부하(51)를 보호하는 차단기 부재를 제어하는 제어 부재의 고장(번개 심볼에 의해 표시되는 고장)을 가정하면, 설명되는 재구성이 수행된다. 그러면 차단기 부재는 부재의 전기기계식 기능을 사용함으로써 멀어지도록 이동된다. 부하(51)가 이에 대한 서비스의 연속성이 보장되어야만 하는 우선순위 시스템이지만, 부하(52)에 대해서는 그렇지 않은 경우, 부하(52)를 보호하는 차단기 부재는 부하(51)에 전력을 공급하고 이를 보호하기 위한 목적을 위하여 선택된다. 이는, 비상상황에서, 부하(52)의 차단기 부재를 부하(52)에 전기를 공급하기 위해 위치된 폴들(521 및 522)로부터 떨어트려 부하(51)에 전기를 공급하기 위해 위치된 폴들(541 및 542)로 병진이동식으로 이동시킴으로써 수행된다.
도 7은 도 6의 예와 매우 유사하지만 회전에 의해 동작하는 하이브리드 차단기 부재(100)를 사용하는 회로 재구성의 다른 예를 도시한다. 다시 한번, 부하(51)는 우선순위 로드인 것으로 간주되지만 그 차단기 부재가 고장난 상태이다. 이는 회전됨으로써 회로에서 제외되고, 부하(52)에 전력을 공급하는 차단기 부재가 부하(52)에 전력을 공급하기 위해 배열된 폴들(121 및 122)과 더 이상 접촉하지 않고 비상상황에서 부하(51)에 전력을 공급하기 위해 배열된 폴들(141 및 142)과 접촉하도록 회전된다.
도 6 및 도 7에 도시된 네트워크 재구성들은 시스템의 신뢰성을 증가시키는데 기여한다. 이들은 2차 네트워크 내에 구현될 수 있지만, 고 전류들을 차단하기 위해 설명된 차단기 부재들의 능력이 주어지면, 이들이 또한 1차 네트워크 내에 구현될 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예들에 한정되지 않는다. 특히, 본 발명의 원리들을 적용하기 위하여, 스태틱 차단기 컴포넌트를 지니는 지지부의 접촉부들 둘 모두를 움직이는 것이 절대적으로 본질적이지는 않다. 따라서, 2개의 접촉부들 중 하나를 통해 위치된 축에 대한 회전을 수반하는 시스템이 4개 대신에 3개의 폴들을 사용하여 언급된 기능들을 또한 수행할 수 있다.

Claims (14)

  1. 전기 회로에 대한 하이브리드 차단기 부재(hybrid interrupter member)(100; 500)로서,
    상기 차단기 부재는 스태틱(static) 차단기 컴포넌트(101; 501) 및 전기기계식 차단기 컴포넌트를 포함하고, 상기 스태틱 컴포넌트(101; 501)는 상기 스태틱 컴포넌트에 대한 2개의 전기 접촉부들(111, 112; 511, 512)을 가지는 지지부(110; 510) 상에 장착되는 반도체 스위치 컴포넌트이며, 상기 지지부(110; 510)는 차단을 위한 명령을 수신할 때 개별적인 핀으로부터 상기 전기 접촉부들(111, 112; 511, 512) 중 적어도 하나를 빼내기(withdraw) 위한 방식으로 움직이도록 구성되어 상기 전기기계식 차단기 컴포넌트를 형성하고,
    상기 차단기 부재는, 상기 지지부(110; 510)가 그들의 개별적인 핀들로부터 상기 2개의 전기 접촉부들 둘 모두를 빼내기 위하여 제 1 접촉 위치로부터 제 2 접촉 위치로 축에 대하여 회전식으로 움직이도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차단기 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부의 상기 움직임은 상기 핀으로부터의 전기 접촉부 바운스(bounce)를 회피하기 위하여 감쇠되는, 하이브리드 차단기 부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    전기 아크 소멸 시스템(151-154; 551-552)을 더 포함하는, 하이브리드 차단기 부재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전기 아크 소멸 시스템은 자석에 의해 극성화된 아크-제어 챔버를 포함하는, 하이브리드 차단기 부재.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 전기 아크 소멸 시스템은 진공에서 높은 절연 강도 또는 소멸성(extinction)을 갖는 가스를 사용하는, 하이브리드 차단기 부재.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스태틱 컴포넌트는 공칭 전류들 또는 저 전류들을 차단하도록 구성되며, 반면 상기 전기기계식 차단기 컴포넌트는 단락 전류들 또는 과부하 전류들을 차단하고 전기적인 분리를 제공하도록 구성되는, 하이브리드 차단기 부재.
  7. 청구항 6에 있어서,
    단락 전류에 대한 차단 시퀀스에서, 차단 시퀀스 동안 상기 스태틱 컴포넌트는 전기기계적 개방 이후의 대기 시간 이후에 구동되어 차단 에너지의 일 부분이 전기 아크로 소산되는 것을 가능하게 하는, 하이브리드 차단기 부재.
  8. 청구항 6에 있어서,
    공칭 또는 저 전류에 대한 차단 시퀀스에서, 상기 스태틱 컴포넌트는 전기기계적 개방 이전에 구동되는, 하이브리드 차단기 부재.
  9. 청구항 1에 따른 차단기 부재를 포함하는 DC 전기 회로.
  10. 청구항 1에 따른 차단기 부재를 포함하는 AC 전기 회로.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 따른 전기 회로를 포함하는 항공기 전기 네트워크로서,
    상기 차단기 부재는 상기 네트워크의 1차 회로에 또는 상기 네트워크의 2차 회로에 위치되는, 항공기 전기 네트워크.
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