KR20000024608A - Nonlinear inductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비선형 인덕터에 관한 것으로서, 특히, 각종 전기 기기를 부하의 변화 등으로 인해 발생하는 과전류로부터 전기 기기를 보호하는 비선형 인덕터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear inductor, and more particularly, to a nonlinear inductor that protects various electrical devices from overcurrent generated due to a change in load or the like.
일반적으로 공급되는 전원의 변화나 부하의 갑작스런 변화에 의해 전기 기기에 순간적으로 전류가 과다하게 흐르는 경우가 있는데, 이러한 순간적으로 발생하는 과다전류는 전기 기기의 정상적인 동작을 방해할 뿐만 아니라 전기 기기의 단락 사고, 지락 사고 등을 발생시킨다.In general, an excessive current flows to an electric device due to a sudden change in power supply or a sudden change in load. Such an excessive current not only prevents normal operation of the electric device, but also shorts the electric device. Cause an accident, ground fault, etc.
종래에 이러한 문제점을 해결하기 위해 퓨즈(fuse), 고속 회로 차단기(high speed circuit breaker, HSCB), 초전도체를 사용한 FCL(fault current limiter), 가변 저항 소자 등이 사용되었는데, 이들은 특정 전류량 또는 특정 전류량이 흐르는 시간에 이르면 회로를 개방시켜 전류의 흐름을 차단함으로써 전기 장치를 과전류로부터 보호한다.In order to solve this problem, a fuse, a high speed circuit breaker (HSCB), a fault current limiter (FCL) using a superconductor, and a variable resistance element have been used. When the flow time is reached, the circuit is opened to block the flow of current, protecting the electrical device from overcurrent.
그런데, 퓨즈를 사용하는 경우 퓨즈가 끊어짐으로써 전류의 흐름이 차단되므로, 전류의 흐름을 차단하기까지 많은 시간이 필요하고, 사고시마다 퓨즈를 교체하여야 하므로 비용이 들고 번거로운 문제점이 있다.However, in the case of using a fuse, the flow of current is cut off by breaking the fuse, and thus, a lot of time is required to cut off the flow of current, and the fuse must be replaced every time there is a costly and cumbersome problem.
그리고, FCL을 사용하는 경우 정상 동작시에 초전도 상태를 유지하기 위해 냉각장치가 필요하기 때문에 비용 및 관리 면에서 불편함이 있다.In the case of using the FCL, a cooling device is required to maintain the superconducting state during normal operation, which is inconvenient in cost and management.
또한, 고속 회로 차단기는 퓨즈에 비해 빠른 차단 능력을 가지지만, 별도의 사고 감지 장치가 요구되고, 기계적 차단 장치이기 때문에 단락 사고와 같이 전류의 상승률이 매우 빠른 경우 전기 기기의 보호가 불가능한 문제점이 있다.In addition, the high-speed circuit breaker has a faster breaking capability than the fuse, but a separate accident detection device is required, and because of the mechanical breaker, there is a problem that the protection of the electrical equipment is impossible if the current rise rate is very fast, such as a short circuit accident. .
그리고, 가변 저항 소자는 소형 전기 기기에 사용되며, 직류 전원단의 초기 충전시 커패시터의 돌입 전류를 제한하기 위해 충전 저항을 사용하거나 온도에 따라 저항값이 변하는 소자를 사용하는데, 이러한 가변 저항 소자는 비용 상승의 원인이 되는 문제점이 있다.In addition, the variable resistance element is used in a small electric device, and in order to limit the inrush current of the capacitor during the initial charging of the DC power supply, a charge resistor or a device whose resistance value changes with temperature is used. There is a problem that causes a cost increase.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기 기기의 불필요한 에너지 손실을 감소시키고, 관리가 편리하며, 과전류 차단 능력이 우수한 비선형 인덕터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a non-linear inductor which reduces unnecessary energy loss of electrical equipment, is easy to manage, and has excellent overcurrent blocking capability.
본 발명의 다른 목적은 자속에 따라 코어의 자기 저항이 변화하는 특성을 이용하여 과전류 차단 능력이 우수한 비선형 인덕터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a nonlinear inductor having excellent overcurrent blocking capability by using a characteristic in which the magnetic resistance of the core changes according to the magnetic flux.
도1은 일반적인 인덕터의 전류 변화에 대한 인덕턴스와 자속의 변화를 나타낸 곡선을 도시한 것이다.Figure 1 shows a curve showing the change in inductance and magnetic flux with respect to the current change of a typical inductor.
도2는 본 발명의 과전류를 보호하는 인덕터의 특성 곡선을 도시한 것이다.Figure 2 shows the characteristic curve of the inductor to protect the overcurrent of the present invention.
도3은 보조 권선을 설치하여 인덕터 코어의 자속을 포화상태로 만드는 일 예이다.3 is an example of making the magnetic flux of the inductor core saturated by installing an auxiliary winding.
도4는 전기 기기에 본 발명의 비선형 인덕터를 설치한 실 예를 도시한 것이다.4 illustrates an example in which the non-linear inductor of the present invention is installed in an electric device.
도5는 본 발명의 제1실시예의 비선형 인덕터이다.Fig. 5 is a nonlinear inductor of the first embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 제2실시예의 비선형 인덕터와 이의 등가회로를 도시한 것이다.Fig. 6 shows a nonlinear inductor and its equivalent circuit of the second embodiment of the present invention.
도7은 본 발명의 제3실시예의 비선형 인덕터와 등가회로를 도시한 것이다.Figure 7 shows a nonlinear inductor and equivalent circuit of a third embodiment of the present invention.
도8은 본 발명의 제4실시예의 비선형 인덕터를 설치한 다이오드 정류 회로이다.Fig. 8 is a diode rectifying circuit provided with the nonlinear inductor of the fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 비선형 인덕터는 초기 상태에서 자기 포화 상태에 있는 제1코어,상기 제1코어의 자속을 상쇄시키는 방향으로 자속이 유도되도록 상기 제1코어 주위에 감겨져 있는 제1코일을 포함한다.The non-linear inductor of the present invention includes a first core in a magnetic saturation state in an initial state, and a first coil wound around the first core to induce magnetic flux in a direction to cancel the magnetic flux of the first core.
또한, 상기 제1코어에 설치되어 상기 제1코어를 자기 포화 상태로 만드는 영구 자석을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a permanent magnet installed on the first core to make the first core magnetically saturated.
제1코어 상에 상기 제1코일에 의한 자속을 상쇄시키는 방향으로 자속이 유도되도록 상기 제1코어 주위에 감겨져 있는 제2코일을 포함할 수 있다.The first coil may include a second coil wound around the first core such that the magnetic flux is induced in a direction to cancel the magnetic flux by the first coil.
상기 제1코일에 직렬로 연결되며, 상기 제1코일의 전류 흐름에 순방향으로 연결된 제1다이오드, 상기 제2코일에 직렬로 연결되며, 상기 제2코일의 전류 흐름에 순방향으로 연결된 제2다이오드를 더 포함할 수 있다.A first diode connected in series to the first coil and forwardly connected to the current flow of the first coil, and a second diode connected to the second coil in series and forwardly connected to the current flow of the second coil. It may further include.
본 발명의 또 다른 특징에 의한 비선형 인덕터는 초기 상태에서 자기 포화 상태에 있는 제2코어, 상기 제2코어의 자속을 상쇄시키는 방향으로 자속이 유도되도록 상기 제2코어 주위에 감겨져 있는 제3코일을 가진 제1인덕터, 초기 상태에 자기 포화 상태에 있는 제3코어, 상기 제3코어의 자속을 상쇄시키는 방향으로 자속이 유도되도록 상기 제3코어 주위에 감겨져 있는 제4코일을 가진 제2인덕터를 포함하며, 상기 제1인덕터의 제3코일과 상기 제2인덕터의 제4코일이 연결되고, 상기 제3코일과 제4코일은 각각에 의해 형성되는 자속의 방향이 반대가 되도록 연결된다.In accordance with still another aspect of the present invention, a nonlinear inductor includes a second core wound in a magnetic saturation state at an initial state, and a third coil wound around the second core such that magnetic flux is induced in a direction to cancel magnetic flux of the second core. And a first inductor having a third core in a magnetic saturation state at an initial state, and a second inductor having a fourth coil wound around the third core to induce magnetic flux in a direction to cancel the magnetic flux of the third core. The third coil of the first inductor and the fourth coil of the second inductor are connected, and the third coil and the fourth coil are connected so that the directions of the magnetic fluxes formed by the opposite directions are reversed.
또한, 상기 제2코어에 설치되어 상기 코어를 자기 포화 상태로 만드는 영구 자석을 더 포함할 수 있으며,In addition, it may further include a permanent magnet installed in the second core to make the core magnetic saturation state,
상기 제3코어에 설치되어 상기 코어를 자기 포화 상태로 만드는 영구 자석을 더 포함할 수 있다.It may further include a permanent magnet installed on the third core to make the core magnetically saturated.
이하에서 본 발명의 실시예의 비선형 인덕터에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a nonlinear inductor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도1은 일반적인 인덕터의 전류 변화에 대한 인덕턴스와 자속의 변화를 나타낸 곡선을 도시한 것이다.Figure 1 shows a curve showing the change in inductance and magnetic flux with respect to the current change of a typical inductor.
자기적으로 포화되지 않은 일반적인 인덕터의 자기 저항(reluctance, R)와 인덕터의 투자율(permeability,)사이에 아래의 수학식 1과 같은 관계가 성립하고, 인덕터의 투자율()과 인덕터의 인덕턴스(L) 사이에 아래의 수학식 2와 같은 관계가 성립한다.The magnetic resistance (R) of a typical inductor that is not magnetically saturated and the permeability of the inductor ), The relationship shown in Equation 1 below is established, and the permeability of the inductor ( ) And the inductance (L) of the inductor holds the following equation (2).
(S=인덕터의 단면적,(S = cross-sectional area of inductor,
l=인덕터의 길이,l = inductor length,
= 코어의 투자율 ) = Permeability of core)
(R=인덕터의 자기저항 ,(R = magnetoresistance of inductor,
L= 권선의 인덕턴스)L = inductance of the winding)
수학식2는 인덕터의 자기저항(R)과 권선의 인덕턴스(L)사이의 비례 관계식이다.Equation 2 is a proportional relation between the magnetoresistance R of the inductor and the inductance L of the winding.
인덕터는 인덕터의 코어를 투자율이 높은 소재를 사용할 때, 인덕터가 포화되지 않은 상태에서는 수학식1의 관계로 인해 인덕터의 자기저항은 낮고, 수학식 2의 관계로 인해 인덕터의 권선의 인덕턴스는 큰 값을 가진다.When the inductor uses a material with high permeability in the core of the inductor, when the inductor is not saturated, the magnetic resistance of the inductor is low due to the relation of Equation 1, and the inductance of the winding of the inductor is large Has
한편, 권선에 흐르는 전류가 증가함에 따라 인덕터의 권선의 인덕턴스와 인덕터의 자속(flux linkage,)은 도1에 도시된 바와 같이 변한다. 즉, 인덕터의 권선에 흐르는 전류가 일정 수준이상 흐르게 되면 인덕터에 발생하는 자속은 포화된다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 인덕터의 자속이 포화되기 전은 자속은 전류의 증가에 비례하여 증가하고, 인덕턴스는 일정한 값을 유지하고, 인덕터의 자속이 포화된 후에는 수학식 1과 2의 관계에 의해 인덕터의 자기 저항은 포화 이전에 비해 증가하고, 인덕턴스는 급격히 감소하게 된다. 다시 말하면, 도1에 도시된 바와 같이, 인덕터의 자속이 포화되기 전의 권선의 인덕턴스()가 포화된 후의 권선의 인덕턴스()보다 크고, 이로 인해 인덕터의 자속이 포화되기 전 인덕터의 자속은 전류가 증가함에 따라 크게 변화하고, 인덕터의 자속이 포화된 후 인덕터의 자속은 전류가 증가함에 따라 적게 변화한다.Meanwhile, as the current flowing through the winding increases, the inductance of the winding of the inductor and the flux linkage of the inductor ) Changes as shown in FIG. That is, when the current flowing in the winding of the inductor flows over a certain level, the magnetic flux generated in the inductor is saturated. That is, as shown in FIG. 1, before the magnetic flux of the inductor is saturated, the magnetic flux increases in proportion to the increase of the current, the inductance is kept constant, and after the magnetic flux of the inductor is saturated, Equations 1 and 2 The magnetic resistance of the inductor increases due to the relationship of, and the inductance decreases rapidly. In other words, as shown in Fig. 1, the inductance of the winding before the magnetic flux of the inductor is saturated ( Inductance of the winding after This causes the magnetic flux of the inductor to change greatly as the current increases before the magnetic flux of the inductor saturates, and the magnetic flux of the inductor changes less as the current increases after the magnetic flux of the inductor saturates.
본 발명은 위에서 설명한 일반적인 인덕터의 자속과 인덕턴스의 특성을 이용하여 전기 기기에 흐르는 과전류로부터 전기 기기를 보호하는데, 이하에서 그 원리에 대해 설명한다.The present invention protects an electric device from overcurrent flowing through the electric device by using the characteristics of the magnetic flux and inductance of the general inductor described above, and the principle thereof will be described below.
도2는 본 발명의 과전류를 보호하는 인덕터의 특성 곡선을 도시한 것이다.Figure 2 shows the characteristic curve of the inductor to protect the overcurrent of the present invention.
인덕터 코어의 자속의 초기 상태를 포화 상태로 만들고, 권선 자속이 초기 자속의 방향과 반대 방향의 자속이 발생하도록 권선을 감으면, 도1의 특성곡선의 원점이 이동되어 도2의 특성 곡선과 같이 인덕터의 특성이 바뀐다.When the initial state of the magnetic flux of the inductor core is saturated and the winding is wound so that the magnetic flux in the direction opposite to the initial magnetic flux is generated, the origin of the characteristic curve of FIG. 1 is shifted to form the characteristic curve of FIG. The characteristics of the inductor change.
도2에 도시된 바와 같이 인덕터의 전류에 대한 자속 및 인덕턴스 특성이 있으면, 권선에 흐르는 전류가 낮은 수준일 때에는 인덕터 권선의 인덕턴스()가 낮고, 높은 수준일 때에는 인덕터 권선의 인덕턴스()가 높다. 이 때, 인덕터가 포화되는 차단 전류()는 영구 자석의 크기, 코어 등을 변형함으로써 조절이 가능하다.As shown in FIG. 2, when there is a magnetic flux and an inductance characteristic with respect to the current of the inductor, the inductance of the inductor winding ( At low and high levels, the inductance of the inductor winding ( ) Is high. At this time, the blocking current at which the inductor saturates ( ) Can be adjusted by modifying the size, core, etc. of the permanent magnet.
도2와 같은 특성으로 인해 인덕터에 흐르는 전류가 도2의 차단 전류 이하인 경우 인덕터의 인덕턴스가 낮아 인덕터와 연결된 전기 기기의 동작에 영향을 거의 주지 않고, 인덕터에 흐르는 전류가 도2의 차단 전류 이상인 경우 인덕터의 인덕턴스가 도2에 도시된 바와 같이 높아져 인덕터에 흐르는 전류의 상승 속도를 감소시킬 수 있다.When the current flowing through the inductor is less than the blocking current of FIG. 2 due to the characteristics as shown in FIG. 2, the inductance of the inductor is low, which hardly affects the operation of an electrical device connected to the inductor. The inductance of the inductor can be increased as shown in FIG. 2 to reduce the rate of rise of the current flowing through the inductor.
도3은 보조 권선을 설치하여 인덕터 코어의 자속을 포화상태로 만드는 일예이다.Figure 3 is an example of making the magnetic flux of the inductor core saturated by installing an auxiliary winding.
이 때 인덕터 코어의 자속의 초기 상태를 포화 상태로 만드는 것은, 도3에 도시된 바와 같이, 인덕터에 별도의 보조 권선을 추가로 설치하여 별도의 정전류원으로부터크기의 일정전류를 공급하여 자속의 초기 상태를 포화 상태로 만들 수 있다. 여기서의 크기를 조정하여 과전류 검출 전류치를 조절할 수 있다.At this time, to make the initial state of the magnetic flux of the inductor core saturated, as shown in Fig. 3, by installing an additional auxiliary winding in the inductor from a separate constant current source By supplying a constant current of magnitude, the initial state of the magnetic flux can be saturated. here By adjusting the size of the overcurrent detection current value can be adjusted.
그런데, 보조 권선을 설치하여 인덕터 코어의 자속을 포화상태로 만드는 방법은 별도로 보조 권선을 설치하여 하고, 정전류를 공급하기 위한 전력회로와 제어회로가 필요한 번거로움이 있다.However, the method of installing the auxiliary winding to saturate the magnetic flux of the inductor core is to install a separate auxiliary winding, there is a need for a power circuit and a control circuit for supplying a constant current.
이러한 번거로움을 해결하기 위해 인덕터에 영구 자석을 설치하여 인덕터의 초기 자속을 포화상태로 만들 수 있다. 이 때, 도2의 과전류 검출치는 영구 자석의 두께와 자로의 면적 등을 조절하여 조정할 수 있다.To overcome this hassle, permanent magnets can be installed in the inductor to saturate the initial flux of the inductor. At this time, the overcurrent detection value of FIG. 2 can be adjusted by adjusting the thickness of the permanent magnet, the area of the magneto, and the like.
이하에서 비선형 인덕터를 전기 기기에 설치한 실 예를 설명한다.Hereinafter, an example in which a nonlinear inductor is installed in an electric device will be described.
도4는 전기 기기에 본 발명의 과전류 보호용 인덕터를 설치한 실 예를 도시한 것이다.4 illustrates an example in which the overcurrent protection inductor of the present invention is installed in an electric device.
도4에 도시된 바와 같이, 전원 공급원(100), 인덕터(200), 전기 기기(300)가 있고, 전원 공급원(100)은 전기 기기(300)에 전원을 공급하고, 인덕터(200)는 전원 공급원(100)과 전기 기기(300) 사이에 직렬로 설치된다. 여기서, 인덕터(200)는 초기에 자기적으로 포화되어 있는 본 발명의 도2의 특성 곡선을 갖는 인덕터이다.As shown in FIG. 4, there is a power supply 100, an inductor 200, and an electrical device 300, the power supply 100 supplies power to the electrical device 300, and the inductor 200 supplies power. It is installed in series between the supply source 100 and the electrical device 300. Here, the inductor 200 is an inductor having the characteristic curve of FIG. 2 of the present invention which is initially magnetically saturated.
전원 공급원(100)에서 공급되는 전원의 전류치가 정상 수준이었다가 순간적으로 과다하게 흐르는 경우, 인덕터(200)는 도2와 같은 특성 곡선을 갖기 때문에 차단 전류 이하의 정상 수준의 전류가 흐르는 경우 인덕터의 인덕턴스가 낮기 때문에 시스템에 영향을 거의 미치지 않으나, 차단 전류 이상의 과다 전류가 순간적으로 흐르는 사고가 발생한 경우 인덕턴스가 높아져서 인덕터의 임피던스가 높아지고, 이로 인해 사고 전류의 상승 속도를 감소시켜 그 크기를 제한한다. 또한, 본 발명의 비선형 인덕터는 과다 전류의 상승 속도를 지연시킴으로써 이 기간동안 전기 기기의 관리자가 과다 전류 상승에 대한 대비를 할 수 있는 시간적 여유를 준다. 또한, 비선형 인덕터는 정상적인 전류가 흐를 때에는 인덕턴스가 작기 때문에 전기 기기의 효율을 떨어뜨리는 등의 전기 기기의 동작을 방해하는 동작을 하지 않는다.When the current value of the power supplied from the power supply 100 is excessively instantaneously flowing, since the inductor 200 has a characteristic curve as shown in FIG. 2, when the current of the normal level below the blocking current flows, The low inductance has little effect on the system, but in the event of an instantaneous flow of excess current above the blocking current, the inductance is high, increasing the impedance of the inductor, thereby limiting its magnitude by reducing the rate of rise of the fault current. In addition, the non-linear inductor of the present invention delays the rate of rise of the excess current, thereby allowing the manager of the electric device to prepare for the excessive current rise during this period. In addition, since the inductance is small when the normal current flows, the nonlinear inductor does not interfere with the operation of the electric device such as lowering the efficiency of the electric device.
이하에서 본 발명의 비선형 인덕터의 다양한 구현 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, various implementations of the nonlinear inductor of the present invention will be described.
이하에서 본 발명의 제1실시예의 비선형 인덕터에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a nonlinear inductor of a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도5는 본 발명의 제1실시예의 비선형 인덕터이다.Fig. 5 is a nonlinear inductor of the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예의 비선형 인덕터는 한 방향으로 흐르는 과전류로부터 전기 기기를 보호하는 비선형 인덕터이다.The nonlinear inductor of the first embodiment of the present invention is a nonlinear inductor that protects an electric device from overcurrent flowing in one direction.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 비선형 인덕터는 코어(201), 영구 자석(202), 코일(203)을 포함한다. 영구 자석(202)은 코어(201) 사이에 설치되어 코어(201)를 따라 형성하는 자속을 초기 상태에서 포화 상태로 만든다. 이 때, 영구 자석(202)의 개수나 위치는 도5에 도시된 경우 외에도 변경이 가능하다. 코일(203)은 코어의 주위에 감기며, 코일(203)의 감는 방향은 코일에 전류가 흘러 발생하는 자속의 방향이 영구 자석(202)에 의해 코어(201)에 형성된 자속을 상쇄하는 방향으로 발생하도록 한다. 즉, 도5의 영구 자석에 의해 코어에 형성된 자속은 시계 방향으로 코어에 형성되고, 코일에 의해 형성된 자속의 방향은 시계 반대 방향으로 형성되도록 코일을 감은 것이다.As shown in Fig. 5, the nonlinear inductor of the first embodiment of the present invention includes a core 201, a permanent magnet 202, and a coil 203. The permanent magnet 202 is installed between the cores 201 to make the magnetic flux formed along the core 201 from the initial state to the saturated state. At this time, the number or position of the permanent magnets 202 can be changed in addition to the case shown in FIG. The coil 203 is wound around the core, and the winding direction of the coil 203 is such that the direction of the magnetic flux generated by the flow of current through the coil cancels the magnetic flux formed in the core 201 by the permanent magnet 202. To occur. That is, the magnetic flux formed in the core by the permanent magnet of Figure 5 is formed in the core in the clockwise direction, the direction of the magnetic flux formed by the coil is wound around the coil so as to be formed in the counterclockwise direction.
위와 같은 인덕터는 시계 방향으로 코어의 포화 자속이 형성되어 있으면, 도5의 코일의 상부에서 하부로 흐르는 과전류를 차단할 수 있다. 이 때, 코어의 포화 자속의 방향이 반대로 형성되면 코일의 하부에서 상부로 흐르는 과전류를 차단할 수 있다. 즉, 한방향으로 흐르는 과전류를 차단할 수 있다.In the inductor as described above, if the saturation magnetic flux of the core is formed in the clockwise direction, the overcurrent flowing from the upper portion to the lower portion of the coil of FIG. 5 may be blocked. At this time, if the direction of the saturation magnetic flux of the core is formed to be reversed, it is possible to block the overcurrent flowing from the bottom of the coil to the top. That is, overcurrent flowing in one direction can be blocked.
이하에서 본 발명의 제2실시예의 비선형 인덕터에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a non-linear inductor of a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도6은 본 발명의 제2실시예의 비선형 인덕터와 이의 등가회로를 도시한 것이다.Fig. 6 shows a nonlinear inductor and its equivalent circuit of the second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2실시예의 비선형 인덕터는 양 방향 과전류를 보호하기 위해 제1실시예의 인덕터가 두 개가 연결된 비선형 인덕터이다.The nonlinear inductor of the second embodiment of the present invention is a nonlinear inductor in which two inductors of the first embodiment are connected to protect bidirectional overcurrent.
도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 비선형 인덕터는 제1실시예와 같은 인덕터가 2개(210, 220)가 연결되고, 인덕터(210)은 코어(211), 영구 자석(212), 코일(213)을 포함하고, 인덕터(220)은 코어(221), 영구 자석(222), 코일(223)을 포함한다.As shown in Fig. 6, in the nonlinear inductor of the present embodiment, two inductors 210 and 220 are connected as in the first embodiment, and the inductor 210 has a core 211, a permanent magnet 212, and a coil. 213, and the inductor 220 includes a core 221, a permanent magnet 222, and a coil 223.
영구 자석(212)은 코어(211) 사이에 수개가 설치되어 코어(211)를 따라 형성하는 자속을 초기 상태에서 포화 상태로 만든다. 여기서, 자석(212)의 개수나 위치는 도6에 도시된 경우 외에도 변경이 가능하다. 코일(213)은 코어(211)의 주위에 감기며, 코일(213)에 의해 형성된 자속의 방향이 자석에 의해 형성된 자속의 방향과 반대 방향이 되도록 코일(213)은 코어 주위에 감는다.Several permanent magnets 212 are provided between the cores 211 to make the magnetic flux formed along the cores 211 from the initial state to the saturated state. Here, the number or position of the magnets 212 can be changed in addition to the case shown in FIG. The coil 213 is wound around the core 211, and the coil 213 is wound around the core so that the direction of the magnetic flux formed by the coil 213 is opposite to the direction of the magnetic flux formed by the magnet.
영구 자석(222)은 코어(221) 사이에 수개가 설치되어 코어(221)를 따라 형성하는 자속을 초기 상태에서 포화 상태로 만든다. 코일(223)은 코어(221)의 주위에 감기며, 코일(223)에 의해 형성된 자속의 방향이 자석에 의해 형성된 자속의 방향과 반대 방향이 되도록 코일(223)은 코어 주위에 감는다.Several permanent magnets 222 are provided between the cores 221 to make the magnetic flux formed along the cores 221 saturate from the initial state. The coil 223 is wound around the core 221, and the coil 223 is wound around the core so that the direction of the magnetic flux formed by the coil 223 is opposite to the direction of the magnetic flux formed by the magnet.
인덕터(210)와 인덕터(220)은 각각의 코어의 초기 포화 자속의 방향이 반대가 되도록 도5에 도시된 바와 같이 연결된다.Inductor 210 and inductor 220 are connected as shown in FIG. 5 such that the direction of the initial saturation magnetic flux of each core is reversed.
한편, 본 실시예의 비선형 인덕터는 도6의 등가회로와 같이 나타낼 수 있다. 본 실시예의 인덕터는 도6에 도시된 등가회로와 같이 동작하므로, 양방향으로 흐르는 과전류를 모두 차단할 수 있다.On the other hand, the non-linear inductor of this embodiment can be represented as shown in the equivalent circuit of FIG. Since the inductor of this embodiment operates like the equivalent circuit shown in Fig. 6, it is possible to block all overcurrent flowing in both directions.
과전류가 인덕터(210)으로부터 인덕터(220)로 흐르는 경우, 코일(213)의 인덕턴스는 포화상태의 인덕턴스()이고, 코일(214)의 인덕턴스는 포화되지 않은 상태의 인덕턴스()이고, 인덕터의 총 인덕턴스는+가 된다. 따라서, 과전류가 흐르더라도 인덕터의 인덕턴스가 급격히 증가하여 전류의 급격한 상승을 막을 수 있다. 그 반대 방향으로 흐르는 과전류는 코일(223)의 동작에 의해 차단할 수 있고, 위에서 설명한 경우와 반대로 동작하여 전류의 급격한 상승을 차단한다. 따라서, 본 실시예의 인덕터는 양방향으로 흐르는 과전류로부터 전기 기기를 보호할 수 있다.When overcurrent flows from the inductor 210 to the inductor 220, the inductance of the coil 213 is saturated inductance ( ) And the inductance of the coil 214 is the inductance ( ), And the total inductance of the inductor is + Becomes Therefore, even if an overcurrent flows, the inductance of the inductor increases rapidly to prevent the sudden rise of the current. The overcurrent flowing in the opposite direction can be blocked by the operation of the coil 223, and operates in the opposite manner to the case described above to block the sudden rise of the current. Therefore, the inductor of this embodiment can protect the electric device from the overcurrent flowing in both directions.
이하에서 본 발명의 제3실시예의 비선형 인덕터에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a nonlinear inductor of a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도7은 본 발명의 제3실시예의 비선형 인덕터와 등가회로를 도시한 것이다.Figure 7 shows a nonlinear inductor and equivalent circuit of a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3실시예의 비선형 인덕터는 하나의 코어에 2개의 코일을 감아 양방향으로 흐르는 과전류를 보호하는 비선형 인덕터에 관한 것이다.The nonlinear inductor of the third embodiment of the present invention relates to a nonlinear inductor that protects overcurrent flowing in both directions by winding two coils on one core.
본 실시예의 비선형 인덕터는 코어(231), 영구 자석(232), 코일(233, 234)을 포함한다. 영구 자석(232)은 코어(231) 사이에 수개가 설치되어 코어(231)를 따라 형성하는 자속을 초기 상태에서 포화 상태로 만든다. 이 때, 영구 자석(232)의 개수나 위치는 도7에 도시된 경우 외에도 변경이 가능하다. 코일(233, 234)은 코어(231)의 주위에 감기며, 코일(233)에 의해 형성된 자속의 방향이 영구자석에 의해 코어에 형성된 자속의 방향과 반대방향이 되도록 코일(233)을 코어 주위에 감고, 코일(234)에 의해 형성된 자속의 방향이 영구자석에 의해 코어에 형성된 자속의 방향과 같은 방향이 되도록 코일(234)을 코어 주위에 감는다. 이 때, 코일(233, 234)의 감는 방향은 서로 바꿔서 감을 수 있다.The nonlinear inductor of this embodiment includes a core 231, a permanent magnet 232, and coils 233, 234. Several permanent magnets 232 are provided between the cores 231 to make the magnetic flux formed along the cores 231 saturated from the initial state. At this time, the number or position of the permanent magnets 232 can be changed in addition to the case shown in FIG. The coils 233 and 234 are wound around the core 231, and the coil 233 is wound around the core so that the direction of the magnetic flux formed by the coil 233 is opposite to the direction of the magnetic flux formed in the core by the permanent magnet. The coil 234 is wound around the core so that the direction of the magnetic flux formed by the coil 234 is the same as the direction of the magnetic flux formed in the core by the permanent magnet. At this time, the winding directions of the coils 233 and 234 may be changed to be wound.
또한, 코일(233, 234)에 다이오드(D1, D2)를 연결할 수 있는데, 이는 한방향으로만 전류를 흘리기 위한 것이다.In addition, the diodes D1 and D2 may be connected to the coils 233 and 234, which is for flowing current only in one direction.
다이오드를 연결한 본 실시예의 비선형 인덕터의 등가회로는 도7의 등가회로와 같다.The equivalent circuit of the nonlinear inductor of this embodiment in which a diode is connected is the same as the equivalent circuit of FIG.
본 실시예의 비선형 인덕터는 도7의 등가회로와 같이 동작하기 때문에 양방향으로 흐르는 과전류를 모두 차단할 수 있다. 즉, 코일(234)의 1단으로부터 2단으로 과전류가 흐를 때(코일(233)의 4단으로부터 3단으로 과전류가 흐를 때)에는 코일(233)은 다이오드(D2)로 인해 인덕터의 동작에 아무런 영향을 주지 않고, 코일(234)이 제1실시예의 인덕터와 같은 동작을 수행하여 과전류로부터 전기기기를 보호한다. 또한, 코일(233)의 3단으로부터 4단으로 과전류가 흐를 때(코일(234)의 2단으로부터 1단으로 과전류가 흐를 때)에는 코일(234)는 다이오드(D1)로 인해 인덕터의 동작에 아무런 영향을 주지 않고, 코일(233)이 제1실시예의 인덕터와 같은 동작을 수행하여 과전류로부터 전기기기를 보호한다.Since the non-linear inductor of this embodiment operates like the equivalent circuit of FIG. 7, it is possible to block all overcurrent flowing in both directions. That is, when overcurrent flows from the first stage to the second stage of the coil 234 (when the overcurrent flows from the fourth stage to the third stage of the coil 233), the coil 233 is prevented from operating the inductor due to the diode D2. Without any effect, the coil 234 performs the same operation as the inductor of the first embodiment to protect the electrical device from overcurrent. In addition, when overcurrent flows from the third stage to the fourth stage of the coil 233 (when the overcurrent flows from the second stage to the first stage of the coil 234), the coil 234 prevents the operation of the inductor due to the diode D1. Without any effect, the coil 233 performs the same operation as the inductor of the first embodiment to protect the electric device from overcurrent.
따라서, 본 실시예의 비선형 인덕터에 따르면 인덕터의 양 방향으로 흐르는 과전류로부터 전기 기기를 보호할 수 있다.Therefore, according to the non-linear inductor of this embodiment, it is possible to protect the electric device from the overcurrent flowing in both directions of the inductor.
이하에서 본 발명의 제4실시예의 비선형 인덕터를 설치한 다이오드 정류 회로에 대해 설명한다.Hereinafter, a diode rectifying circuit having a nonlinear inductor according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
도8은 본 발명의 제4실시예의 비선형 인덕터를 설치한 다이오드 정류 회로이다.Fig. 8 is a diode rectifying circuit provided with the nonlinear inductor of the fourth embodiment of the present invention.
도8에 도시된 바와 같이 본 실시예의 다이오드 정류 회로는 전압원(), 다이오드 정류기(310), 인덕터(320), 커패시터(C), 스위치(SW)를 포함한다. 도8에 도시된 바와 같이, 전압원()에 스위치(SW)가 직렬로 연결되고, 다이오드 정류기(310)는 전압원과 스위치 사이에 연결된다. 인덕터(320)는 다이오드 정류기와 스위치(SW)의 공통단자에 연결되고, 커패시터(C)는 인덕터(320)와 다이오드 정류기 (310)사이에 연결된다.As shown in Fig. 8, the diode rectifying circuit of this embodiment is a voltage source ( ), A diode rectifier 310, an inductor 320, a capacitor C, and a switch SW. As shown in Fig. 8, the voltage source ( The switch SW is connected in series, and the diode rectifier 310 is connected between the voltage source and the switch. The inductor 320 is connected to the common terminal of the diode rectifier and the switch SW, and the capacitor C is connected between the inductor 320 and the diode rectifier 310.
교류를 공급하는 전압원()에 연결된 스위치(SW)를 초기에 온 시키면 인덕터(320)를 거쳐 커패시터(C)에 전류가 공급되는데, 초기에 인덕터(320)에 공급되는 전류는 순간적으로 과다한 전류가 흐른다. 인덕터(320)는 위에서 설명한 본 발명의 제1 내지 제3실시예의 비선형 인덕터이며, 초기에 인덕터(320)에 공급되는 과도 전류의 급격한 상승을 저지시키고, 시스템 전체에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.Voltage source for supplying alternating current When the switch (SW) connected to the initial stage is initially turned on, the current is supplied to the capacitor (C) through the inductor 320, the initial current supplied to the inductor 320 instantaneously excessive current flows. The inductor 320 is a non-linear inductor of the first to third embodiments of the present invention described above, it is possible to initially prevent the rapid rise of the transient current supplied to the inductor 320, and to prevent the overcurrent flows through the entire system. .
본 발명의 비선형 인덕터는 이상에서 설명한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 인덕터의 위치, 개수 등을 달리하여 구현할 수 있는 등 다양한 변경이 가능하다.The non-linear inductor of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible, such as being implemented by changing the position, number, and the like of the inductor.
본 발명의 비선형 인덕터에 따르면, 전기 기기의 불필요한 에너지 손실을 감소시키고, 관리가 편리하며, 과전류 차단 능력이 우수한 비선형 인덕터를 제공할 수 있다.According to the nonlinear inductor of the present invention, it is possible to provide a nonlinear inductor which reduces unnecessary energy loss of an electric device, is easy to manage, and has excellent overcurrent blocking capability.
또한, 자속에 따라 코어의 자기 저항이 변화하는 특성을 이용하여 과전류 차단 능력이 우수한 비선형 인덕터를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a nonlinear inductor having excellent overcurrent blocking capability by using a characteristic in which the magnetic resistance of the core changes with magnetic flux.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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| KR1020000008818A KR20000024608A (en) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Nonlinear inductor |
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