KR102604437B1 - 전기 회로용 보호 디바이스, 이러한 디바이스가 제공되는 전기 회로, 및 이러한 전기 회로의 보호 방법 - Google Patents

전기 회로용 보호 디바이스, 이러한 디바이스가 제공되는 전기 회로, 및 이러한 전기 회로의 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 회로(1)용 보호 디바이스(2)로서, 제 1 퓨즈(8), 제 1 퓨즈에 병렬 연결되고 트리거링 신호(S)를 수신할 수 있는 제어 영역(16)을 포함하는 파이로전기 스위치(12), 및 전류가 통과하기 위한 파워 영역(18)을 포함하는, 보호 디바이스에 관한 것이다. 보호 디바이스는, 트리거 신호를 생성하고 제어 영역으로 전달하도록 구성되는 제어 회로를 더 포함한다. 보호 디바이스는, 제 1 입력 도체(4)와 제 1 퓨즈(8) 사이에 직렬 연결되고 제 2 퓨즈와 제어 영역 사이에 연결되는 제어 회로로 파워 서플라이 전압(V)을 공급할 수 있는 제 2 퓨즈를 더 포함한다.

Description

전기 회로용 보호 디바이스, 이러한 디바이스가 제공되는 전기 회로, 및 이러한 전기 회로의 보호 방법
본 발명은 전기 회로용 보호 디바이스, 및 이러한 보호 디바이스가 제공되는 전기 회로에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 이러한 전기 회로를 보호하는 방법에 관한 것이다.
전기 회로의 보호 분야에서, 전기 소자에 고장 전류, 예컨대 과부하 전류 또는 단락 전류가 흐를 때에 전기 회로를 개방시킬 수 있는 디바이스 또는 보호 전기 컴포넌트를 사용하는 것이 알려져 있다.
이런 점에서, 퓨즈와 같은 여러 보호 디바이스가 존재한다. 알려진 방식에서, 퓨즈는, 과부하시에 전도체가 용해되어 전기 회로를 개방시키고 따라서 전류가 순환하지 못하게 하기 위해서, 퓨즈에 흐르는 전류의 주울 효과를 사용하는 쌍극자이다. 퓨즈는 시스템이 보호해야 하는 고장 전류의 세기와 그 개방 시간의 함수로서 크기가 결정된다. 불꽃(Pyrotechnic) 회로 차단기 역시 알려져져 있으며, "파이로스위치"라고도 불린다. 현재의 불꽃 회로 차단기의 하나의 제한사항은 고전압, 예를 들어 50 V보다 높은 전압을 차단하기 위한 용량이 적다는 것이다. 사실상, 고전압 하에서 컷오프된 동안, 디바이스가 폭발하게 할 수 있는 전기 아크가 발생한다. 더욱이, 컷오프가 확실하게 이루어지도록 보장하기 위하여, 불꽃 단락 회로는 흔히 대형이다.
이런 점에서, 두 개의 보호 전기 컴포넌트, 예컨대 퓨즈 및 파이로스위치를 병렬로 배치하는 특징을 가지는 하이브리드 보호 디바이스를 사용하는 것도 역시 알려져 있다. 특허 US-7,875,997-B1이 이러한 디바이스의 일 예를 기술한다. 이러한 두 개의 컴포넌트를 병렬로 배치하면 많은 장점이 생긴다. 첫째, 파이로스위치가 퓨즈처럼 저항성을 가지지 않기 때문에, 대부분의 전류가 파이로스위치 내에서 순환할 것이다. 고장 전류가 생겨서 보호가 트리거링되면, 파이로스위치는 열린다. 이러한 스테이지에서 퓨즈가 여전히 닫힌 상태이기 때문에, 이것은 파이로스위치를 단락시키고, 전기 아크가 파이로스위치 내에서 발생하지 않게 한다. 그러면, 전류는 퓨즈 내에서 순환하여, 퓨즈가 용해되게 한다. 이러한 보호 디바이스는 파이로스위치의 한계 전압을 넘어 퓨즈의 구경과 등가인 전압 레벨까지의 고전압에서 사용될 수 있다. 정상 사용 시에 퓨즈가 저전류만을 경험하기 때문에 크기가 작을 수 있고, 따라서 가격과 컷오프 시간이 단축된다.
그러나, 파이로스위치는 컷오프 커맨드를 공급할 수 있는 커맨드 회로를 가져야 한다. 이러한 커맨드 회로는 복잡할 수 있고, 예를 들어 전류 센서, 데이터 처리 유닛 및 마이크로콘트롤러를 포함한다. 따라서, 커맨드 회로는 외부 전력원에 의해 급전돼야 한다. 퓨즈, 파이로스위치 및 커맨드 회로로 이루어진 하이브리드 보호 디바이스는 자율적으로 동작하지 않으며, 퓨즈의 비용이 적음에도 불구하고 이러한 디바이스는 특히 외부 전원이 있기 때문에 고비용이고 크기가 크다.
본 발명은 특히, 생산 비용을 절감하면서도 자율적인 전기 회로를 위한 새로운 보호 디바이스를 제안함으로써 이러한 단점들을 해결하는 목적을 가진다.
이러한 점에서, 본 발명은 전류를 전달하도록 구성되는, 전기 회로용 보호 디바이스로서,
제 1 도체,
제 2 도체,
출력 도체에 연결되는 제 1 퓨즈,
상기 제 1 퓨즈에 병렬 연결되는 적어도 하나의 파이로스위치로서, 상기 파이로스위치는 트리거링 신호를 수신할 수 있는 커맨드 존, 및 전류를 통과시키기 위한 파워 존을 포함하는, 파이로스위치, 및
상기 트리거링 신호를 생성하여 상기 파이로스위치의 커맨드 존으로 전달하도록 구성되는 커맨드 회로를 포함하고,
상기 보호 디바이스는, 상기 입력 도체와 제 1 퓨즈 사이에 직렬 연결되고 공급 전압을 상기 커맨드 회로에 제공할 수 있는 제 2 퓨즈를 더 포함하며,
상기 커맨드 회로는 상기 제 2 퓨즈와 파이로스위치의 커맨드 존 사이에 연결되는, 보호 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 제 2 퓨즈는 고장 전류의 존재에 대한 정보 및 커맨드 회로의 동작을 위해 필요한 공급 전압에 대한 정보를 제공한다. 커맨드 회로는 트리거링 신호를 생성하여 파이로스위치로 전달하는 것을 담당한다. 파이로스위치를 트리거링하기 위한 외부 전원이 필요 없기 때문에 보호 디바이스는 낮은 생산 비용 및 크기를 가진다. 따라서, 보호 디바이스는 제 2 퓨즈의 용해에 의해 발생된 전기 에너지를 복구하는 것을 가능하게 한다. 더 나아가, 본 발명에 따른 보호 디바이스는 전력 손실을 매우 작게 하고, 컷오프 서비스를 개선한다.
본 발명의 유리하지만 필수적인 것은 아닌 양태에 따르면, 이러한 보호 디바이스는 다음의 기술적으로 가능한 조합 중 임의의 것에서 고려되는 후술하는 특징들 중 하나 이상을 통합할 수 있다:
- 상기 제 2 퓨즈의 컷오프 전류는 공칭 전류 값과 같고, 상기 공칭 전류 값은 정상 동작 시에 상기 보호 디바이스 내에서 순환하도록 제공되는 전류의 최대값으로서 규정되며, 상기 제 1 퓨즈의 컷오프 전압은 공칭 전압 값과 같고, 상기 공칭 전압 값은 정상 동작 시에 상기 보호 디바이스의 단자들 사이에 인가되도록 제공되는 전압의 최대값으로서 규정된다.
- 상기 파이로스위치의 파워 존은 상기 제 1 퓨즈의 전기 저항 보다 훨씬 작은 전기 저항을 가진다.
- 상기 제 1 퓨즈의 컷오프 전류는 상기 공칭 전류 값보다 적어도 네 배 이하이고, 기 제 2 퓨즈의 컷오프 전압은 상기 공칭 전압 값보다 적어도 네 배 이하이다.
- 상기 보호 디바이스는, 상기 제 1 및 제 2 퓨즈가 용해되지 않는 닫힌 구성, 상기 제 2 퓨즈가 용해되는 중이고 상기 공급 전압이 상기 커맨드 회로에 제공되는 제 1 중간 구성, 상기 파이로스위치가 트리거링되고 상기 제 1 퓨즈가 용해되지 않는 제 2 중간 구성, 및 상기 제 1 및 제 2 퓨즈가 용해된 열린 구성을 순차적으로 가지도록 구성된다.
- 상기 보호 디바이스는, 상기 제 1 도체와 제 2 도체 사이에서 상기 제 1 퓨즈에 병렬 연결되는 적어도 두 개의 파이로스위치를 포함한다.
상기 커맨드 회로는 상기 파이로스위치의 커맨드 존으로 전송된 트리거링 신호를 제어할 수 있는 전위차계를 포함한다.
본 발명은 전류가 공급되도록 구성되는 전류 전기회로에도 역시 관련되는데, 전기 회로에는 본 발명에 따른 보호 디바이스가 장착된다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따르는 전기 회로를 보호하는 방법으로서,
a) 고장 전류에 의해 제 2 퓨즈를 용해시키고 커맨드 회로에 급전하는 단계,
b) 상기 커맨드 회로를 사용하여, 트리거링 신호를 파이로스위치에 전달하는 단계,
c) 상기 파이로스위치를 트리거링하고 상기 파이로스위치의 파워 존을 컷오프하는 단계,
d) 상기 고장 전류에 의해 제 1 퓨즈를 용해시키는 단계를 적어도 포함하는, 전기 회로 보호 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특정한 일 실시예에 따르면, 단계 a) 중에, 상기 커맨드 회로의 공급 전압이 상기 제 2 퓨즈의 단자들 사이에 구축되는 전기 아크에 의해 생성된다.
본 발명은, 오직 한정하지 않는 예로서 제공되고 첨부 도면을 참조하여 설명되는 본 발명에 따른 보호 회로, 전기 회로, 및 방법에 대한 후속하는 설명에 비추어 볼때 더 잘 이해될 것이고, 본 발명의 다른 장점들이 더 명확하게 나타나게 될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 보호 디바이스 및 이러한 보호 디바이스를 포함하는 전기 회로의 개략도이다;
도 2 는 제 2 퓨즈가 용해되는 경우의 도 1 의 보호 디바이스의 예시도이다;
도 3 은 파이로스위치가 열리는 경우의 도 2 와 유사한 예시도이다;
도 4 는 제 1 퓨즈가 용해되는 경우의 도 3 과 유사한 예시도이다;
도 5 는 본 발명에 따르는 보호 방법의 블록도이다; 그리고
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 보호 디바이스 및 회로 양자 모두에 대한, 도 1 과 유사한 예시도이다.
도 1 은 전류 I가 공급되도록 구성되고 보호 디바이스(2)가 장착되는 전기 회로(1)를 도시한다. 전기 회로(1)는 전하(3)를 포함하고, 전하(3)에 따라서 직류 또는 전류인 전류원(미도시)에 연결되기 위한 것이다. 보호 디바이스(2)는 전기 회로(1)에 고장 전류가 트래버스되는 경우 전기 회로를 개방시킬 수 있다. 고장 전류는 공칭 전류(In)라고도 불리는 공칭 전류 값(In) 이상인 세기를 가지는 임의의 전류 I라고 간주된다. 이러한 공칭 전류 값(In)은 정상 동작 시에 보호 디바이스(2)에서 순환하도록 제공되는 전류의 최대값으로 규정된다. 이것은 전기 회로(1)의 속성의 함수로서 미리 결정된다. 따라서, 후속하는 설명에서, 고장 전류는 In + Id의 합으로서 규정되는데, 여기에서 Id는 과전류를 지칭한다. 전하(3)를 공급하는 동안에 보호 디바이스(2)에 의한 컷오프가 없이 보호 디바이스(2)의 단자들 사이에 인가될 수 있는 전기적 포텐셜의 최대 차이는 공칭 전압 값이라고 불리고, 이제부터 Vn으로 표시된다. 이러한 공칭 전압 값도 전기 회로의 속성의 함수로서 결정된다. 공칭 전류 값(In) 및 공칭 전압 값(Vn)을 선택하는 것은 보호될 전하(3)의 속성에 따라 달라진다.
고장 전류(Id)는 예를 들어 과부하 전류 또는 단락 전류이고, 전기 회로(1)의 전하(3)에 대해 위험 요소가 된다. 보호 디바이스(2)는 제 1 도체(4)와 제 2 도체(6)를 포함한다. 이러한 예에서, 제 1 도체(4)는 전류에 대한 입력 도체를 형성하고, 제 2 도체(6)는 전류에 대한 출력 도체를 형성한다. 전하(3)는 출력 도체에 연결된다. 도체(4 및 6)는 보호 디바이스(2)를 전기 회로(1)의 나머지로 연결하여, 및 임의의 전류가 통과되게 하도록 구성된다. 정상 동작 상태, 즉 고장 전류가 없는 상태에서, 도체들(4 및 6) 사이에서 순환하는 전류 I는 공칭 전류 값(In) 이하이고, 도체들(4 및 6)의 단자들 사이에 인가되는 전압은 공칭 전압 값(Vn) 이하이다.
보호 디바이스(2)는 도체들(4 및 6) 사이에 전기적으로 직렬 연결되는 제 1 퓨즈(8) 및 제 2 퓨즈(10)를 더 포함한다. 제 1 퓨즈(8)는 출력 도체(6)에 연결되는 반면에 제 2 퓨즈(10)는 입력 도체(4)와 제 1 퓨즈(8) 사이에 직렬 연결된다. 레퍼런스(5)는 퓨즈들(8 및 10)을 서로 연결하는 중간 도체를 나타내고, 따라서 도체들(4 및 6) 사이에 삽입된다.
알려진 것과 같이, 퓨즈는, 임계 값을 초과하는 전류에 의해 트래버스되는 경우 일반적으로 주울 효과에 기인하여 용해됨으로써 파괴될 수 있는 도체에 의해서만 그 단자들이 서로 전기적으로 연결되는 쌍극자이다. 본 명세서에서, 이러한 임계 값은 "컷오프 전류"라고 불린다. 퓨즈의 "정격 전압"이라고 불리는 컷오프 전압은, 본 명세서에서 통전 소자가 파괴된 경우 전류가 통과하는 것을 퓨즈가 막을 수 없는, 퓨즈의 단자들 사이의 전압 값으로서 규정된다. 퓨즈가 용해되기 시작할 경우, 이러한 정격 전압보다 높은 전압이 그 단자들 사이에 인가되면, 전기 아크가 이러한 단자들 사이에 형성되어 지속되며, 전류가 흐르게 한다.
이하, 퓨즈는 통전 소자가 파괴된 경우에 "용해된다"고 말할 수 있으며, 전기 회로(1)에 존재하는 전압 값에 비추어 볼때 전기 아크는 형성될 수 없다. 그러면 전기적으로 개방된 회로가 형성되고, 이러한 회로를 통해서는 전류가 순환할 수 없다. 퓨즈에 트래버스하는 전류가 컷오프 전류를 초과해서, 통전 소자의 용해가 시작되게 되었지만, 그 단자들에 걸리는 전압이 이러한 퓨즈의 정격 전압 보다 높아서 전기 아크가 그 단자들 사이에 생기기 시작할 경우에, 퓨즈는 "용해되는 중이다 "라고 말할 수 있다. 전기 아크는 퓨즈가 용해되는 중인 동안 계속된다.
제 1 및 제 2 퓨즈(8 및 10)는 상이한 구경을 가진다. 특히, 제 1 퓨즈(8)의 컷오프 전류(I8)는 공칭 값(In) 보다 실질적으로 낮다. "실질적으로"는, 컷오프 전류가 공칭 값(In) 보다 적어도 4 배, 예를 들어 10 배 또는 50 배 더 적다는 것을 의미한다. 이렇게 크기가 결정되는 것은, 제 1 퓨즈(8)가 일반적으로 공칭 전류(In)에 의해 트래버스되는 것이 의도되지 않는다는 사실에 의해서 가능해 진다. 제 2 퓨즈(10)의 컷오프 전류(I10)는 공칭 값(In)과 같으며, 실무에서는 1% 또는 3% 범위 내에 있다. 따라서, 제 1 퓨즈(8)의 컷오프 전류(I8)는 제 2 퓨즈(10)의 컷오프 전류(I10)보다 훨씬 낮다.
제 1 퓨즈(8)의 정격 전압(V8)은 공칭 값(Vn)과 같으며, 실무에서는 1% 또는 3% 범위 내에 있다. 제 2 퓨즈(10)의 정격 전압(V10)은 공칭 값(Vn)보다 실질적으로 낮다. "실질적으로"는, 정격 전압이 공칭 값(Vn) 보다 적어도 4 배, 예를 들어 5 배 또는 10 배 더 낮다는 것을 의미한다. 따라서, 제 2 퓨즈(10)의 정격 전압(V10)은 제 1 퓨즈(8)의 정격 전압(V8)보다 실질적으로 더 낮다.
보호 디바이스(2)는 파이로스위치(12) 및 커맨드 회로(14)를 더 포함한다.
파이로스위치(12)는 중간 도체(5)와 출력 도체(6) 사이에서 제 1 퓨즈(8)에 병렬 연결된다. 파이로스위치(12)는 제 1 존(16) 및 제 2 존(18)을 포함한다.
제 1 존(16)은 커맨드 존이라고 불리고, 트리거링 신호(S)를 수신할 수 있다. 제 2 존(18)은 파워 존이라고 불린다.
파워 존(18)은 제 1 퓨즈(8)에 전기적으로 병렬 연결되는 파이로스위치(12)의 부분이다. 이것은 전기 회로(1)에 급전하는 전류 I를 통과시키기 위한 것이다. 특히, 파워 존(18)은 제 1 퓨즈(8)보다 실질적으로, 예를 들어 적어도 10 배 더 작은 전기 저항을 가진다. 따라서, 전류 I가 보호 디바이스(2)에 트래버스하는 경우, 전류 중 무시될만한 일부가 제 1 퓨즈(8)에 트래버스하기 때문에, 이러한 전류는 제 2 퓨즈(10) 및 파이로스위치(12)의 파워 존(18)에 트래버스한다고 간주할 수 있다.
실무에서, 공칭 전류(In)보다 큰 전류가 보호 디바이스(2)에 트래버스하는 경우, 제 2 퓨즈(10)는 용해하기 시작하고 도 2 에 도시된 바와 같은 전기 아크(A)가 그 단자들 사이에서 생기기 시작한다. 제 1 퓨즈(8)에 트래버스하는 전류의 일부는 제 1 퓨즈(8)의 용해를 트리거링할 만큼 충분한 세기를 가지지 않는다. 따라서, 제 2 퓨즈(10)는 제 1 퓨즈(8) 이전에 용해되도록 크기가 결정되고 위치가 결정된다.
파이로스위치(12)의 커맨드 존(16)은 전류에 의해 트래버스되는 경우 가열될 수 있는 저항(20)을 포함한다. 알려진 방식에서, 파이로스위치는 예를 들어 폭발물 분말과 같은 폭발물 에이전트(미도시), 및 피스톤 또는 길로틴(guillotine) 컷오프 소자를 더 포함한다. 도시되지 않는 컷오프 소자는 전기적으로 절연성인 재료, 예를 들어 플라스틱으로 제작된다. 이것은 파워 존(18)을 컷오프시킬 수 있다. 실무에서, 커맨드 존(16)의 저항(20)에 전류가 트래버스되는 경우, 저항(20)은 가열되고 폭발물 에이전트가 촉발되도록 트리거링하며, 이것은 컷오프 소자가 파워 존(18)으로부터 분리되는 제 1 포지션으로부터 전기 회로(1) 내에 전류가 통과하는 것을 방해하기 위해 파워 존(18)을 컷오프시키는 제 2 포지션으로 컷오프소자가 스위칭되게 한다.
커맨드 회로(14)는 트리거링 신호(S)를 생성하여 파이로스위치(12)의 커맨드 존(16)으로 전달하도록 구성된다. 커맨드 회로(14)는 제 2 퓨즈(10)와 커맨드 존(16) 사이에 연결된다. 실무에서, 커맨드 회로(14)에 의해 생성된 트리거링 신호(S)는 커맨드 존(16)으로 전달되는 전기적 트리거링 전류(IS)이다. 따라서, 트리거링 전류(IS)는 트래버스 저항(20)에 트래버스하고 파이로스위치(12)를 트리거링한다.
알려진 방식에서, 커맨드 회로(14)는 트리거링 신호(S)를 생성하고 전달하기 위한 하나 또는 여러 개의 능동 및/또는 수동 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 특히, 커맨드 회로(14)는 내부 공급원을 포함하지 않을 수 있다.
도면에는 표시되지 않는 하나의 대안에서, 커맨드 회로(14)는 파이로스위치(12)로 전송되는 트리거링 전류(IS)를 제어할 수 있는 전위차계를 포함한다. 실무에서, 전위차계는 파이로스위치(12)의 커맨드 존(16)에 제공되는 전류(IS)의 세기를 변조하도록 구성된다. 따라서, 커맨드 회로(14)의 전위차계는 파이로스위치(12)의 개방 속도를 제어하도록 구성된다.
따라서, 보호 디바이스(2)는, 닫힌 구성(C1), 제 1 중간 구성(C2), 제 2 중간 구성(C3) 및 열린 구성(C4)인 상이한 구성 C1, C2, C3 및 C4에 있도록 구성된다.
도 1 에 도시되는 닫힌 구성(C1)에서, 전기 회로(1)에 급전하는 전류(I)는 공칭 전류(In)보다 낮고, 따라서 제 1 및 제 2 퓨즈(8 및 10)는 용해되지 않는다.
도 2 에 도시되는 제 1 중간 구성(C2)에서, 전기 회로(1)에 급전하는 전류(I)는 임계 값(In)보다 높다. 그러면 제 2 퓨즈(10)는 용해되기 시작하고, 그 단자들 사이에 전기 아크(A)가 발생한다. 이러한 전기 아크(A)는 공급 전압 V가 발생되게 하고, 이러한 전압이 커맨드 회로(14)에 공급된다. 사실상, 제 2 퓨즈(10)의 정격 전압(V10)은, 전류(I)가 순환하는 한, 퓨즈가 용해되는 중에 그 단자들 사이에 전기 아크(A)가 남아 있도록 선택된다.
도 3 에 도시되는 제 2 중간 구성(C3)에서, 파이로스위치(12)는 트리거링되고 제 1 퓨즈(8)는 닫힌다. 그러면 전압 V가 공급되는 커맨드 회로(14)가 파이로스위치(12)를 트리거링하는 동안에 이러한 전압(V)으로부터 트리거링 신호(S)를 생성하고, 전류(IS)의 형태로 커맨드 존(16)의 전기 저항(20)에 전달하고, 이것이 파워 존(18)을 신속하게 개방한다. 따라서, 전류(I)가 제 1 퓨즈(8)에 트래버스한다.
도 4 에 도시되는 열린 구성(C4)에서는, 제 1 및 제 2 퓨즈(8 및 10)가 용해된다. 사실상, 제 2 중간 구성(C3)에 도달하면, 제 1 퓨즈(8)의 특성에 따라 달라지는 수 밀리세컨드(ms)의 미리 결정된 길이의 시간 이후에, 고장 전류에 의해 제 1 퓨즈(8)가 용해된다. 제 1 퓨즈(8)의 컷오프 전류(I8)의 값이 공칭 값(In)보다 실질적으로 낮게 선택되기 때문에, 제 1 퓨즈(8)는 전류(I)가 트래버스하면 매우 신속하게 용해된다. 제 1 퓨즈의 정격 전압(V8)은 공칭 값(Vn)과 같고, 퓨즈는 신속하게 용해되며, 퓨즈의 단자들 사이의 전기 아크는 제 1 퓨즈(10)와 달리 오랫 동안 구축된 상태를 유지하지 않는다.
도 1 에서, 커맨드 회로(14)는 제 2 퓨즈(10)와 커맨드 존(16) 사이에 연결되는 "하우징"으로서 도시된다. 도 2 내지 도 4 에서, 커맨드 회로(14)는 아래에 설명된 이유 때문에 전기 저항(140)으로 도시된다. 전기 저항(140)이 제 2 퓨즈(10)의 단자들 사이에 생성된 공급 전압(V)에 노출된다. 여기에서, 저항(20)의 값은 저항(140)의 값 보다 열 배 또는 백 배 더 적다. 그러므로 커맨드 존(16)에 전달되는 전류(IS)의 값을 조절하는 것은 저항(140)의 값이다. 사실상, 커맨드 회로(14)의 전기 컴포넌트와 독립적으로, 커맨드 회로는 도 2 내지 도 4 의 경우에서와 같이 전기적으로 회로도에서 간단한 저항(140)으로 도시될 수 있다. 도 2 내지 도 4 의 회로도에서, 전기 저항(140)은 전기 저항(20)과 전기적으로 직렬 연결된다. 저항(20)과 저항(140)에 의해 형성되는 어셈블리가 제 2 퓨즈와 전기적으로 병렬 연결된다.
보호 디바이스(2)가 장착된 전기 회로(1)를 보호하는 방법은, 공칭 전류(In)보다 큰 전류(I)가 전기 회로(1)에서 발생되고 보호 디바이스(2)에 트래버스하는 경우에 실시된다. 이러한 경우에, 과전류(Id)는 엄격하게 제로보다 크다. 디폴트로서, 전류(I)가 전기 회로(1)에 급전되고 제 1 및 제 2 퓨즈(8 및 10)가 용해되지 않기 때문에 보호 디바이스(2)는 닫힌 구성(C1)에 있다. 보호 방법이 후술된다.
이러한 방법이 시작될 때, 초기 단계 a)에서, 전기 디바이스(1)에 급전하는 데에 고장이 발생하고, 전류가 보호 디바이스(2)에 트래버스한다. 이러한 전류 때문에, 그리고 제 2 퓨즈(10)의 구경에 의해 미리 결정되는 시간 간격 후에, 제 2 퓨즈(10)는 용해되기 시작하고 전기 아크(A)가 제 2 퓨즈(10)의 단자들 사이에 생기게 된다. 위에서 언급된 바와 같이, 제 2 퓨즈(10)는 용해되는 중에 전류 I가 있는 동안에 전기 아크(A)가 자신의 단자들 사이에 남아 있도록 하는 크기를 가지고, 이것이 공급 전압(V)이 생기게 하고 전류가 흐르게 보장한다. 이러한 전압(V)은 커맨드 회로(14)에 급전하기 위해 사용된다. 단계 a)의 종료 시에, 보호 디바이스(2)는 제 2 퓨즈(10)가 용해되는 중이고 공급 전압(V)이 커맨드 회로(14)에 급전되는 자신의 제 1 중간 구성(C2)에 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 커맨드 회로(14)가 수동 회로이기 때문에, 제 2 퓨즈(10)에 의해 공급되는 공급 전압(V)이 커맨드 회로(14)가 동작하기 위해 필요한 유일한 공급원이다. 따라서, 단계 a) 중에, 이러한 방법은 In 보다 더 큰 전류(I)에 의해 제 2 퓨즈(10)를 용해하고, 커맨드 회로(14)에 급전하는 단계를 포함한다.
이러한 방법은 다음으로, 커맨드 회로(14)가 트리거링 전류(IS)에 대응하는 트리거링 신호(S)를 생성하는 단계 b)를 포함한다. 다음으로, 커맨드 회로(14)는 이러한 트리거링 전류(IS)를 파이로스위치(12)로, 특히 파이로스위치(12)의 커맨드 존(16)으로 전달한다. 전기 아크(A)가 여전히 제 2 퓨즈(10)의 단자들 사이에 존재하기 때문에, 고장 전류(Id)가 다시 파이로스위치(12)의 파워 존(18)에 트래버스한다. 단계 b) 중에, 이러한 방법은 커맨드 회로(14)를 사용하여 트리거링 신호(S)를 파이로스위치(12)로 전달하는 단계를 포함한다.
다음으로, 방법은 파이로스위치(12)를 트리거링하고 파이로스위치(12)의 파워 존(18)을 컷오프하는 것을 포함하는 단계 c)를 포함한다. 실무에서, 전류(IS)는 커맨드 존(16)의 전기 저항(20)에 트래버스하는데, 이것이 파이로스위치(12)의 폭발물 에이전트를 가열하고 격발되도록 트리거링한다. 전술된 바와 같이, 폭발물 에이전트가 격발되면, 파이로스위치(12)의 파워 존(18)을 컷오프하기 위하여 컷오프 소자가 자신의 제 1 포지션으로부터 자신의 제 2 포지션으로 스위칭된다. 단계 c)의 종료 시에, 보호 디바이스(2)는 파이로스위치(12)가 트리거링되고, 파워 존(18)이 개방되며 제 1 퓨즈(8)는 여전히 닫힌 상태인 자신의 제 2 중간 구성(C3)에 있다.
마지막으로, 이러한 방법은, 파이로스위치(12)의 파워 존(18)이 개방되기 때문에 전류가 제 1 퓨즈(8)에 트래버스하는 단계 d)를 포함한다. 제 1 퓨즈(8)가 제 2 퓨즈(10)보다 작기 때문에, 제 1 퓨즈(8)는 전류(I)에 의해 신속하게 용해된다. 따라서, 전기 아크가 단자들과 스위치(12)의 존(18) 사이에 구축되지 않기 때문에, 보호 디바이스(2)는 전기 회로(1)가 개방되도록 보장한다. 전기 아크는 제 1 퓨즈(8)가 용해될 때의 그 단자들 사이에 나타날 수 있는데, 하지만 이것은 이러한 퓨즈(8)의 정격 전압이 정격 전압(Vn)과 동일한 정도의 크기가 되기 때문에 신속하게 소멸된다. 제 1 퓨즈(8)가 용해되면, 전기 회로는 개방되고 전류(I)는 더 이상 순환하지 않는다. 이제 아크(A)가 소멸되고, 제 2 퓨즈(10)가 완전히 용해된다. 그러면, 보호 디바이스(2)는 제 1 및 제 2 퓨즈(8 및 10)가 용해된 자신의 열린 구성(C4)에 있다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 제 1 실시예의 유사한 이러한 실시예의 소자들은 동일한 참조 부호를 가지고 있으며, 전술된 설명이 적용될 수 있다면 상세히 설명되지 않는다. 보호 디바이스(2)는 두 개의 파이로스위치(12A 및 12B)를 포함한다. 두 개의 파이로스위치(12A 및 12B)는 입력 도체(4)와 출력 도체(6) 사이에서 제 1 퓨즈(8)에 병렬 연결된다. 특히, 각각의 파이로스위치(12A 및 12B)는 전기 저항(20A 및 20B)을 포함한다. 전기 저항(20A 및 20B)은 병렬이고, 트리거링 전류(IS)의 일부에 의해 트래버스되는데, 그러면 전술된 바와 같이 이러한 저항(20A 및 20B)이 가열된다.
도면에 표시되지 않은 대안에 따르면, 보호 디바이스(2)는 병렬 연결되는 3 개 이상의 파이로스위치를 포함한다.
여러 파이로스위치를 병렬로 연결하면, 보호 디바이스(2)가 매우 높은 세기를 가지는 컷오프 전류(I)를 컷오프할 수 있게 된다. 예를 들어, 도 6 에 도시되는 대안의 경우, 각각의 파이로스위치(12A 및 12B)는 200 암페어의 세기를 가지는 고장 전류(Id)를 컷오프하도록 구성된다. 따라서, 보호 디바이스(2)는 400 암페어의 총 세기를 가지는 전류(I)를 컷오프할 수 있다.
또는, 전하(3)가 제 1 도체(4)에 전기적으로 연결된다. 그러면 전류(1)는 정상 동작 영역에서 제 2 도체(6)로부터 제 1 도체(4)로 순환한다.
위에 고려된 대안들이 결합되어 본 발명의 새로운 실시예를 생성할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 전류(I)를 전달하도록 구성되는, 전기 회로(1)용 보호 디바이스(2)로서,
    제 1 도체(4),
    제 2 도체(6),
    출력 도체에 연결되는 제 1 퓨즈(8),
    상기 제 1 퓨즈에 병렬 연결되는 적어도 하나의 파이로스위치(12)로서, 상기 파이로스위치는 트리거링 신호(S)를 수신할 수 있는 커맨드 존(16), 및 상기 전류를 통과시키기 위한 파워 존(18)을 포함하는, 파이로스위치, 및
    상기 트리거링 신호(S)를 생성하여 상기 파이로스위치의 커맨드 존으로 전달하도록 구성되는 커맨드 회로(14)를 포함하고,
    상기 보호 디바이스는, 입력 도체(4)와 제 1 퓨즈(8) 사이에 직렬 연결되고 공급 전압(V)을 상기 커맨드 회로(14)에 제공할 수 있는 제 2 퓨즈(10)를 더 포함하며,
    상기 커맨드 회로는 상기 제 2 퓨즈(10)와 상기 파이로스위치(12)의 커맨드 존(16) 사이에 연결되고,
    상기 제 2 퓨즈(10)의 컷오프 전류(I10)는 공칭 전류 값(In)과 같고, 상기 공칭 전류 값은 정상 동작 시에 상기 보호 디바이스(2) 내에서 순환하도록 제공되는 전류의 최대값으로서 규정되며,
    상기 제 1 퓨즈(8)의 컷오프 전압(V8)은 공칭 전압 값(Vn)과 같고, 상기 공칭 전압 값은 정상 동작 시에 상기 보호 디바이스(2)의 단자들 사이에 인가되도록 제공되는 전압의 최대값으로서 규정되는, 보호 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이로스위치(12)의 파워 존(18)은 상기 제 1 퓨즈(8)의 전기 저항 보다 적어도 열 배 작은 전기 저항을 가지는, 보호 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 퓨즈(8)의 컷오프 전류(I8)는 상기 공칭 전류 값(In)보다 적어도 네 배 이하이고,
    상기 제 2 퓨즈(10)의 컷오프 전압(V10)은 상기 공칭 전압 값(Vn)보다 적어도 네 배 이하인, 보호 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 디바이스는:
    상기 제 1 퓨즈 (8) 및 제 2 퓨즈(10)가 용해되지 않는 닫힌 구성(C1),
    상기 제 2 퓨즈(10)가 용해되는 중이고 상기 공급 전압(V)이 상기 커맨드 회로(14)에 공급되는 제 1 중간 구성(C2),
    상기 파이로스위치(12)가 트리거링되고 상기 제 1 퓨즈(8)가 용해되지 않는 제 2 중간 구성(C3), 및
    상기 제 1 퓨즈 및 제 2 퓨즈가 용해된 열린 구성(C4)을 순차적으로 가지도록 구성되는, 보호 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 디바이스는, 상기 제 1 도체(4)와 제 2 도체(6) 사이에서 상기 제 1 퓨즈(8)에 병렬 연결되는 적어도 두 개의 파이로스위치(12A, 12B)를 포함하는, 보호 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커맨드 회로(14)는 상기 파이로스위치(12)의 커맨드 존(16)으로 전송된 트리거링 신호(S)를 제어할 수 있는 전위차계를 포함하는, 보호 디바이스.
  7. 전류(I)가 공급되도록 구성되는 전기 회로(1)로서,
    제 1 항에 따른 보호 디바이스(2)가 장착되는, 전기 회로(1).
  8. 제 7 항에 따른 전기 회로(1)를 보호하는 방법으로서,
    a) 고장 전류(Id)에 의해 제 2 퓨즈(10)를 용해시키고 커맨드 회로(14)에 급전하는 단계,
    b) 상기 커맨드 회로를 사용하여, 트리거링 신호(S)를 파이로스위치(12)에 전달하는 단계,
    c) 상기 파이로스위치를 트리거링하고 상기 파이로스위치의 파워 존(18)을 컷오프하는 단계,
    d) 상기 고장 전류에 의해 제 1 퓨즈(8)를 용해시키는 단계를 적어도 포함하는, 전기 회로 보호 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계 a) 중에, 상기 커맨드 회로(14)의 공급 전압(V)이 상기 제 2 퓨즈(10)의 단자들 사이에 구축되는 전기 아크(A)에 의해 생성되는, 전기 회로 보호 방법.
  10. 삭제
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