KR200316482Y1 - 중계기용 피뢰기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원하는 주파수특성을 맞추기 위한 커패시턴스의 제작이 용이하고, 주위의 온도변화에도 항상 일정한 주파수특성을 유지할 수 있도록 하기 위하여, 서로 다른 두개의 단자를 마이크로스트립라인으로 연결하며, 상기 서로 다른 두개의 단자중 어느 하나의 단자에 인덕턴스를 갖는 도체의 일단을 연결하고, 상기 도체의 다른 일단을 그라운드에 연결하되, 상기 마이크로스트립라인은 유전체의 전후면에 서로 다른 스트립도체가 상기 유전체의 중앙부에서 중첩되도록 접합하여 커패시턴스를 형성한 중계기용 피뢰기에 관한 것이다.

Description

중계기용 피뢰기{Lightning arrester for repeater}

본 고안은 중계기용 피뢰기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로스트립라인을 이용하여 커패시턴스를 형성한 것으로서, 원하는 주파수특성을 맞추기 위한 커패시턴스의 제작이 용이하고, 주위의 온도변화에도 항상 일정한 주파수특성을 유지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 발전소·변전소·송배전선로·전차선로·전기기기 등은 번개에의한 고전압의 침입이나 선로의 어디에선가에서 이루어지는 차단기·스위치의 개폐 등에 의해 일어나는 이상 고전압이 침입될 우려가 있다.

이러한 선로나 전기기기 등을 이상전압으로부터 보호하는 장치를 피뢰기(避雷器)라 한다.

따라서, 피뢰기는 정상전압일 경우 전류가 흐르지 않으나, 번개 등이 침입하였을 경우에는 도전성(導電性)의 전로(電路)가 되어 고전압을 저하시키는 기능이 있어야 하며, 고전압의 침입이 끝났을 때는 다시 전류가 흐르지 않는 성질로 돌아가는 기능도 아울러 갖추어야 한다.

이러한, 피뢰기의 주요부는 특성요소(特性要素)라고도 하며, 이것은 평상시에 현저한 고저항을 가지고 있으나, 고전압이 가해지면 저항이 매우 작아져서 대전류가 흐르도록 하여 고전압을 낮추고, 방전이 끝나면 다시 고저항으로 되돌아간다.

그리고, 피뢰기의 구조는 탄화규소를 주체로 하여 구성한 비직선 저항형과 파이버의 원통(圓筒) 상하에 전극을 놓고 이 전극 사이에 방전을 일으켜 방전아크에 의한 열로 파이버질(質)에서 생기는 고압수소에 의해 소호(消弧)를 하게 하는 방출형이 있으며, 상기 저항형 및 방출형 모두 피뢰기의 선로측에는 평상시의 사용전압으로는 방전이 생기지 않을 정도의 방전 간격을 두고 있다.

도 2는 종래의 피뢰기의 일예를 나타낸 평면도로서, 그라운드(G)에 상기 방출형 어레스터(Arrester)(3)를 연결하고, 상기 방출형 어레스터(3)는 인덕턴스(Inductance)를 갖는 도체(2')(2'')를 이용하여 거쳐 스트립도체(4)와 연결하여, 번개 등에 의한 고전압이 인가되면 방출형 어레스터(3)를 거쳐그라운드(G)로 흘러나가도록 한다.

그러나, 상기와 같은 방출형 어레스터(3)의 커패시턴스(Capacitance)는 제품의 제조시 특정한 용량만을 갖도록 생산되기 때문에, 상기 방출형 어레스터(3)가 설치되는 무선통신 중계기에서 이용되는 주파수 특성에 맞는 커패시턴스를 갖도록 하기가 매우 어렵다.

도 3은 종래의 피뢰기의 다른 예를 나타낸 평면도로서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 마주보는 두 도체판(5)(5')에 의해 원하는 커패시턴스를 형성하고, 안테나와 연결되는 단자(T)에 인덕턴스를 갖는 도체(2)의 일단을 연결하고, 상기 도체(2)의 다른 일단은 그라운드(G)에 연결하여, 번개 등에 의한 고전압이 인가되면, 상기 두 도체판(5)(5') 사이가 단선되어 상기 도체(2)를 거쳐 그라운드(G)로 흘러나가게 된다.

상기 두 도체판(5)(5')에 의해 형성되는 커패시턴스 C는,

(1)

이며, Q는 두 도체판(5)(5') 표면의 전하량(이때, 양전하는 Q, 음전하는 -Q로 표시된다)이고, Vo는 두 도체판(5)(5') 사이의 전위차이다.

도체계 내에서 전하밀도를 N배로 증가시키면 가우스(Gauss)의 법칙에 의하여 전속밀도나 전계의 세기도 N배가되고 전위차도 역시 N배로 증가하여, 커패시턴스는 전위차나 총전하량의 값에 영향을 받지 않는다.

식 (1)에서 두 도체판(5)(5')이 각각 ±인 균일한 표면전하를 갖는다고 가정하면,

(2)

(3)

이며, 이때 S는 두 도체판(5)(5')의 면적이고, d는 두 도체판(5)(5') 사이의 거리이며, ε는 스트립 도체사이에 있는 유전체의 유전율이다.

따라서, 식 (1)은

(4)

인 관계를 얻게 된다.

따라서, 커패시턴스는 전위차나 총전하량의 값에 관계없이 도체계의 기하학적 제원(면적, 거리 등)과 균일유전체의 유전율에 의해서 결정되기 때문에, 상기 두 도체판(5)(5')에 의해 원하는 커패시턴스를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 두 도체판(5)(5')은 외부온도가 변함에 따라 도체고유의 팽창계수에 의해 두 도체판(5)(5') 사이의 거리가 변하며, 그로 인해 커패시턴스의 값이 변화되어 주파수특성이 나빠지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 원하는 주파수특성을 맞추기 위한 커패시턴스의 제작이 용이하고, 주위의 온도변화에도 항상 일정한 주파수특성을 유지할 수 있는 중계기용 피뢰기를 제공함에있다.

도 1은 본 고안에 의한 중계기용 피뢰기의 사시도.

도 2는 종래의 피뢰기의 일예를 나타낸 평면도.

도 3은 종래의 피뢰기의 다른 예를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

A : 어레스터 T, T' : 단자

G : 그라운드 1 : 마이크로스트립라인

2 : 도체 11 : 유전체

12, 12' : 스트립도체

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 중계기용 피뢰기는, 서로 다른 두개의 단자를 마이크로스트립라인으로 연결하며, 상기 서로 다른 두개의 단자중 어느 하나의 단자에 인덕턴스를 갖는 도체의 일단을 연결하고, 상기 도체의 다른 일단을 그라운드에 연결하되, 상기 마이크로스트립라인은 유전체의 전후면에 서로 다른 스트립도체가 상기 유전체의 중앙부에서 중첩되도록 접합하여 커패시턴스를 형성한 것을 특징으로 한다.

이하에서 상기한 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안에 의한 중계기용 피뢰기의 사시도로서, 어레스터(A)의 내부에는 안테나와 연결되는 단자(T)와 중계기 내부장치와 연결되는 단자(T')의 사이에 마이크로스트립라인(1)을 설치하며, 상기 안테나와 연결되는 단자(T)에는 인덕턴스를 갖는 도체(2)의 일단을 연결하고, 상기 도체(2)의 다른 일단을 그라운드(G)에 연결한다.

이때, 상기 마이크로스트립라인(1)은 유전체(11)의 양쪽면에 스트립도체(12)(12')를 접합한 것으로, ‘b’영역에서는 후면부에 접합된 스트립도체(12)를 제거하고, ‘b'’영역에서는 전면부에 접합된 스트립도체(12')를 제거하며, ‘a’영역에서 전후면에 접합된 스트립도체(12)(12')에 의하여 커패시턴스를 형성한다.

즉, ‘b’영역 및 ‘b'’영역에서는 각각 전면부의 스트립도체(12')와 후면부의 스트립도체(12)가 도선의 역할을 하게 되고, ‘a’영역에서는 전후면의 스트립도체(12)(12') 및 유전체(11)가 콘덴서(condenser)의 역할을 하게 된다.

또한, 식 (1) 내지 식 (4)에 의하면 두 도체사이의 거리와 상기 두 도체사이에 있는 유전체의 유전율이 일정할 경우, 상기 두 도체에 의해 형성되는 커패시턴스는 두 도체의 면적에 비례하므로, ‘a’영역의 면적을 조절하여 원하는 커패시턴스를 얻을 수 있다.

또한, ‘a’영역의 면적은 온도변화와 무관하게 항상 일정하므로, 설정된 주파수특성을 일정하게 유지할 수 있다.

상기 본 고안은 당업자의 요구에 따라 기본 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 제품의 크기가 소형이므로 소형중계기에도 적용이 가능하고, 제품의 유지 및 보수 등이 용이하여 제작비용 및 유지비용을 절감할 수 있으며, 원하는 주파수특성을 맞추기 위한 커패시턴스의 제작이 용이하고, 주위의 온도변화에도 항상 일정한 주파수특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 서로 다른 두개의 단자(T)(T')를 마이크로스트립라인(1)으로 연결하며, 상기 서로 다른 두개의 단자(T)(T')중 어느 하나의 단자(T)에 인덕턴스를 갖는 도체(2)의 일단을 연결하고, 상기 도체(2)의 다른 일단을 그라운드(G)에 연결하되,

   상기 마이크로스트립라인(1)은 유전체(11)의 전후면에 서로 다른 스트립도체(12)(12')가 상기 유전체(1)의 중앙부에서 중첩되도록 접합하여 커패시턴스를 형성한 것을 특징으로 하는 중계기용 피뢰기.