KR20160143141A - Fast Switch - Google Patents

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KR20160143141A
KR20160143141A KR1020150079304A KR20150079304A KR20160143141A KR 20160143141 A KR20160143141 A KR 20160143141A KR 1020150079304 A KR1020150079304 A KR 1020150079304A KR 20150079304 A KR20150079304 A KR 20150079304A KR 20160143141 A KR20160143141 A KR 20160143141A
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심정욱
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a fast switch, which is a component of a current limiter, and more specifically to a fast switch capable of increasing the operation speed by allowing current to flow in a first coil and a second coil of a permanent magnet actuator in an operation of inserting or blocking. The fast switch according to an embodiment of the present invention comprises: a vacuum interrupter, connected to a main circuit, for opening/closing the main circuit; a permanent magnet actuator for providing the vacuum interrupter with vacuum interrupter force; a first capacitor for providing the permanent magnet actuator with discharge current; and a control unit, provided between the permanent magnet actuator and the first capacitor, for controlling current provided for the permanent magnet actuator from the first capacitor. The permanent magnet actuator includes: a frame, formed in a box shape, for forming a magnetic circuit; a movable element connected to the vacuum interrupter; one pair of permanent magnets provided on both sides of the movable element; and a first coil and a second coil respectively arranged in an upper part and a lower part of the permanent magnets and installed to surrounding the movable element. The control unit includes a first switch and a second switch capable of switching over the polarity of current provided for the first coil and the second coil, wherein current flows on both of the first coil and the second coil in an operation of opening or closing.

Description

고속 스위치{Fast Switch}[0001]

본 발명은 한류기의 구성부품인 고속스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투입 또는 차단 작동시 영구자석 조작기의 제1,제2코일에 모두 전류가 흘러 동작속도를 향상시킨 고속스위치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed switch that is a component of a current limiter, and more particularly, to a high-speed switch in which a current flows in both the first and second coils of a permanent magnet actuator during an input or shut-

일반적으로 한류기(Fault Current Limiter)는 전력계통에 큰 고장전류가 발생하는 경우 사고 전류(Fault Current)를 고속으로 저감하여 계통을 보호하도록 하는 전력기기이다. 즉, 전력 계통에 큰 고장전류가 발생되는 경우 빠른 시간 내에 사고 전류를 적정 값 이하로 낮추어 전력기기의 기계적, 열적 스트레스(Stress)를 경감시키고 전력계통의 신뢰도를 향상시켜 주는 장치이다.Generally, Fault Current Limiter is a power device that protects the system by reducing Fault Current at high speed when a large fault current occurs in the power system. In other words, when a large fault current occurs in the power system, it reduces the fault current to less than the proper value in a short time, thereby reducing the mechanical and thermal stress of the power equipment and improving the reliability of the power system.

이러한 한류기를 일반적인 차단기와 비교하여 보면 다음과 같다. 고장전류 발생시 한류기에서는 고속으로 고장을 검출하여 저항(임피던스)를 투입하게 되나, 차단기에서는 차단 동작을 통하여 고장이 발생한 선로를 전력 계통에서 분리 또는 배제하게 된다. 또한, 고장 전류 발생 후 한류기가 동작하는데 소요되는 시간은 보통 16ms 이내인데 비하여, 차단기가 동작하는데 소요되는 시간은 보통 85ms~120ms이다. 또한, 한류기에서는 고장시 발생하는 기계적, 열적 스트레스를 감소시키고 저전압을 보상하는 회로가 구비되어 있으나, 차단기에서는 그러한 기능이 없는 것이 보통이다.These breakdown currents are compared with general breakers as follows. When a fault current is generated, the fault current is detected at high speed and the resistance (impedance) is inputted at the fault current limiter. However, the faulty line is separated or excluded from the power system through the breaking operation at the breaker. Also, the time required for the short-circuited operation to operate after a fault current is within 16ms is usually 85ms to 120ms. Also, in the current limiter, there is a circuit for reducing the mechanical and thermal stresses occurring at the time of failure and for compensating for the low voltage. However, the circuit breaker usually does not have such a function.

전력의 고품질이 요구되고 전원이 대용량화되는 경우 이러한 장점을 고려하여 한류기가 선호되고 있다.When high quality of electric power is required and the power source becomes large capacity, a current limiter is preferred in view of these advantages.

이러한 한류기의 주요 부품으로 고속고장검출장치(Fast Fault Detector)와 고속스위치(Fast Switch) 및 한류저항기(Current Limiting Resistor)가 있다.The main components of this current limiter are Fast Fault Detector, Fast Switch, and Current Limiting Resistor.

고속고장검출장치(FFD)는 계통에서 발생되는 고장을 고속으로 감지하는 장치로서 설정된 전류값보다 초과된 전류가 유입될 경우 이를 감지하여 고속스위치 제어장치 측으로 신호를 전송하는 장치이다.A high-speed fault detection device (FFD) is a device that detects a fault occurring in a system at high speed. When a current exceeding a set current value is inputted, it detects the fault and transmits a signal to the high-speed switch control device.

고속스위치(FS)는 통전 및 고장전류 우회를 담당하는 주회로 접점과 구동부로 구성되어 고장전류를 고속스위치와 병렬로 연결된 한류저항기 회로로 전환시키는 장치이다.The high-speed switch (FS) is composed of a main circuit contact and a driving part which are responsible for energization and fault current bypassing, and converts the fault current into a current-limiting resistor circuit connected in parallel with the high-speed switch.

한류저항기(CLR) 는 정상 상태에서는 전류가 통전되지 않고 한류기가 고장을 감지하여 고속스위치를 개방했을 때 고장전류가 유입되어 자체의 저항에 의해 고장전류의 크기를 제한하는 장치이다. The current limiter (CLR) is a device that limits the magnitude of the fault current due to the inherent fault current when the current limiter is not energized and the fault current is detected when the high speed switch is opened.

도 1a 및 도 1b에 한류기의 원리가 도시되어 있다. 도 1a에는 한류기가 설치되기 전, 즉 차단기만 설치된 회로가 나타나 있으며, 도 1b에는 한류기와 차단기가 함께 설치된 회로가 도시되어 있다. 한류기기 설치된 경우, 정상 상태에서는 정상 전류(①)가 차단기(101)를 거쳐 바로 부하기기(102)로 흐르지만, 고장 발생시 사고 전류(②)는 한류기(103)에 의해 고속스위치(104)가 개방되어 한류저항기(105)로 우회되어 부하기기(102)로 흐른다. The principle of the short-circuited is shown in Figs. 1A and 1B. FIG. 1A shows a circuit in which only a circuit breaker is installed before the circuit breaker is installed, and FIG. 1B shows a circuit in which a circuit breaker and a circuit breaker are installed together. In the normal state, the normal current (1) flows directly to the load device (102) via the circuit breaker (101), but when the fault occurs, the fault current (2) Flows to the load device 102 by being bypassed by the Coulomb resistor 105. [

요약하면, 고속스위치는 한류기의 구성부품으로서 전력계통에서 발생하는 사고전류를 효과적으로 제어하기 위해 한류저항기와 병렬로 연결되어 있으며, 사고전류 발생시 빠른 시간 내에 사고전류를 한류저항기로 우회시켜 전력계통을 보호하는 역할을 하는 개폐기구이다. In summary, the high-speed switch is a component of the current limiter and is connected in parallel with the current limiting resistor to effectively control the fault current generated in the power system. When the fault current is generated, the fault current is bypassed to the current limiting resistor in a short time, It is an opening and closing mechanism that protects.

도 2a 및 도 2b에 본 출원인에 의해 출원된 고속스위치의 구성 및 작용도가 도시되어 있다. 2A and 2B show the configuration and operation of a high-speed switch filed by the present applicant.

기출원된 고속스위치는 주회로에 연결되어 주회로를 개폐시키는 진공인터럽터(20), 상기 진공인터럽터(20)의 가동부에 결합되어 접압력을 제공하는 접압스프링(30), 상기 접압스프링(30)에 연결되는 절연로드(35), 상기 절연로드(35)의 하단에 연결되어 개폐 구동력을 제공하는 영구자석조작기(40), 상기 영구자석조작기(40)의 클로즈 코일부(41) 및 오픈 코일부(42)에 방전전류를 제공하는 제1커패시터(45), 상기 영구자석조작기(40)의 하단에 연결되는 구동코일(50), 및 상기 구동코일(50)에 방전전류를 제공하는 제2커패시터(55),를 포함하여 구성된다. 여기서, 구동코일(50)은 반발판(53)에 전자반발력을 제공하는 것으로 일명 톰슨코일이라고도 한다.The high speed switch that is desired to be released includes a vacuum interrupter 20 connected to the main circuit to open and close the main circuit, a contact spring 30 coupled to the movable part of the vacuum interrupter 20 to provide a contact pressure, A permanent magnet actuator 40 connected to a lower end of the insulating rod 35 to provide an opening and closing driving force, a closed coil portion 41 of the permanent magnet actuator 40, A first capacitor 45 for providing a discharge current to the drive coil 50 and a drive coil 50 connected to the lower end of the permanent magnet actuator 40 and a second capacitor 45 for providing a discharge current to the drive coil 50. [ (55). Here, the drive coil 50 provides an electron repulsion force to the rebound plate 53 and is also called a Thomson coil.

기출원된 고속스위치는 구동코일(50)과 조합된 형태의 고속스위치에 관한 것으로, 진공인터럽터(20)의 개극 동작시는 영구자석조작기(40)와 구동코일(50)이 동시 동작하며, 폐극 동작시는 영구자석조작기(40)가 단독으로 동작한다. 영구자석조작기(40)의 오픈 코일부(42)은 개극시에 여자되고, 클로즈 코일부(41)는 폐극시에 여자된다. 즉 영구자석조작기(40)의 코일은 가동자(43)가 이동하는 방향에 있는 코일만 여자된다. The permanent magnet operating device 40 and the drive coil 50 operate simultaneously when the vacuum interrupter 20 is opened. When the vacuum interrupter 20 is opened, In operation, the permanent magnet actuator 40 operates solely. The open coil portion 42 of the permanent magnet actuator 40 is energized at the time of opening and the closed coil portion 41 is excited at the time of closing. That is, the coil of the permanent magnet actuator 40 is energized only in the direction in which the mover 43 moves.

영구자석조작기(40)만 단독으로 동작하는 폐극 동작을 살펴보면, 센서부(60) 또는 외부 입력부(65)의 입력에 의해 제1커패시터(45)에서 전류가 방전된다. 제1커패시터(45)에서 방전되는 전류는 영구자석조작기(40)의 클로즈 코일부(41)를 흐르면서 자기력을 발생시킨다. 클로즈 코일부(41)에서 발생하는 자기력에 의해 가동자(43)는 상방으로 움직이게 된다. 가동자(43)의 움직임에 의해 가동자(43)에 연결되어 있는 절연로드(35)와 상부 가동로드(36)는 연동하여 상방으로 움직이게 되고 이에 따라 가동접점(22)도 상방으로 움직임에 따라 고정접점(21)에 접촉되어 주회로는 통전된다. A current is discharged from the first capacitor 45 by the input of the sensor unit 60 or the external input unit 65. In this case, The current discharged from the first capacitor 45 generates a magnetic force while flowing through the closed coil portion 41 of the permanent magnet actuator 40. The mover 43 moves upward due to the magnetic force generated in the closed coil part 41. [ The insulating rod 35 and the upper movable rod 36 which are connected to the movable member 43 by the movement of the movable member 43 are moved upward together with the upper movable rod 36 and accordingly the movable contact 22 also moves upward The main circuit is brought into contact with the fixed contact 21.

여기서, 영구자석조작기 컨트롤러(48)는 제1커패시터(45)와 영구자석조작기(40) 사이에서 제어부를 담당한다. 즉, 센서부(60)에서 입력되는 주회로부의 신호나 외부입력부(65)로부터 들어오는 신호 또는 내부적으로 설정된 신호에 의해 제1커패시터(45)의 전류를 방출하도록 하며, 제1커패시터(45)로부터 방출되는 전류에 대한 시간이나 전류량 등을 설정할 수 있다.Here, the permanent magnet actuator controller 48 takes charge of the control unit between the first capacitor 45 and the permanent magnet actuator 40. That is, the current of the first capacitor 45 is discharged by a signal of the main circuit portion input from the sensor unit 60, a signal coming from the external input unit 65 or an internally set signal, The time or amount of current for the emitted current can be set.

그런데, 위의 고속스위치는 개극 및 폐극 동작시, 영구자석조작기 컨트롤러(48)의 제어 방식은 가동자(43)가 이동하는 방향에 있는 코일(폐극시는 클로즈 코일부, 개극시는 오픈 코일부)에만 제1커패시터(45)의 전류를 방전하도록 한다. 따라서 가동자(43)의 이동과 반대 방향에 위치한 코일은 영구자석조작기(40) 동작시 아무런 기여를 하지 않고 낭비된다는 문제점이 있다.
However, when the high-speed switch is opened and closed, the control method of the permanent magnet actuator controller 48 is such that a coil in the direction in which the mover 43 moves (a closed coil part in the case of closing, Only the first capacitor 45 is discharged. Therefore, there is a problem that the coils located in the direction opposite to the movement of the mover 43 are wasted without making any contribution in the operation of the permanent magnet manipulator 40.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 투입 또는 차단 작동시 영구자석 조작기의 제1,제2코일에 모두 전류가 흘러 동작속도를 향상시킨 고속스위치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a high-speed switch in which a current flows in both the first and second coils of a permanent magnet operating device during an input or shut-off operation, thereby improving the operating speed.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치는 주회로에 연결되어 상기 주회로를 개폐시키는 진공인터럽터; 상기 진공인터럽터에 개폐 구동력을 제공하는 영구자석조작기; 상기 영구자석조작기에 방전전류를 제공하는 제1커패시터; 상기 영구자석조작기와 제1커패시터 사이에 구비되며, 상기 제1커패시터로부터 상기 영구자석조작기에 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 영구자석조작기는, 상자형으로 형성되어 자로를 형성하는 프레임; 상기 진공인터럽터에 연결되는 가동자; 상기 가동자의 좌,우측에 한 쌍으로 구비되는 영구자석; 상기 영구자석의 상, 하부에 각각 배치되고, 상기 가동자를 감싸도록 설치되는 제1,제2코일;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1,제2코일에 공급되는 전류의 극성을 절환할 수 있는 제1,제2스위치를 포함하며, 개극 또는 폐극 작동시 상기 제1,제2코일에는 모두 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.The high-speed switch according to an embodiment of the present invention includes a vacuum interrupter connected to a main circuit to open / close the main circuit; A permanent magnet actuator for providing an opening and closing driving force to the vacuum interrupter; A first capacitor for providing a discharge current to the permanent magnet actuator; And a control unit provided between the permanent magnet actuator and the first capacitor for controlling a current supplied from the first capacitor to the permanent magnet actuator, wherein the permanent magnet actuator comprises a box- frame; A mover connected to the vacuum interrupter; A pair of permanent magnets provided on the left and right sides of the mover; And first and second coils disposed on the upper and lower portions of the permanent magnet and installed to surround the mover, respectively, wherein the controller can change the polarity of the current supplied to the first and second coils And the first and second switches, respectively, and the current flows through both the first and second coils during the opening or closing operation.

여기서, 상기 제1,제2스위치는 상기 제1커패시터의 양극,음극단자에 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.Here, the first and second switches are connected in parallel to the positive and negative terminals of the first capacitor, respectively.

또한, 상기 제1,제2스위치는 상기 제1,제2코일에 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.The first and second switches are connected in parallel to the first and second coils, respectively.

또한, 상기 제1,제2스위치는 서로 반대 극성을 갖도록 상기 양극,음극단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.The first and second switches are connected to the positive and negative terminals so as to have opposite polarities.

또한, 상기 제1스위치는 상기 제1,제2코일의 일단에 각각 구비되는 제1,제3단자에 연결되고, 상기 제2스위치는 상기 제1,제2코일의 타단에 각각 구비되는 제2,제4단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.The first switch is connected to first and third terminals respectively provided at one ends of the first and second coils and the second switch is connected to the first and second terminals respectively provided at the other ends of the first and second coils, And a fourth terminal.

그리고, 제4항에 있어서, 제1스위치는 제1커패시터의 양극(음극)단자에 연결되고, 제2스위치는 제1커패시터의 음극(양극)단자에 연결되는 경우, 상기 제1,2코일에는 상기 가동자를 축으로 하는 시계방향(반시계방향)의 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.The first and second coils are connected to the positive (negative) terminal of the first capacitor and the second switch is connected to the negative (positive) terminal of the first capacitor. And a clockwise (counterclockwise) current flows around the mover as an axis.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치에 의하면 투입 또는 차단 작동시 영구자석 조작기의 제1,제2코일에 모두 전류가 흘러 가동자의 상하부분에 전체적으로 자기장이 형성되어 동작속도가 향상되는 효과가 있다.
According to the high-speed switch according to the embodiment of the present invention, the current flows through both the first and second coils of the permanent magnet manipulator during the closing or closing operation, so that a magnetic field is formed entirely in the upper and lower portions of the mover, .

도 1a 및 도 1b에 한류기의 원리가 도시되어 있다. 도 1a에는 차단기만 설치된 회로가 나타나 있으며, 도 1b에는 한류기와 차단기가 함께 설치된 회로가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 종래기술에 따른 고속스위치의 구조도가 도시되어 있다. 도 2a는 통전상태를 나타내고, 도 2b는 차단 상태를 나타낸다.
도 3 및 도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치의 구조도가 도시되어 있다. 도 3은 통전상태를 나타내고, 도 4는 차단 상태를 나타낸다.
도 5와 도 6은 차단 및 투입 작동에 대한 작용도로서, 도 5는 통전상태에서 차단 작동에 대한 작용도이고, 도 6은 차단 상태에서 투입 작동에 대한 작용도이다.
도 7은 통전 상태에서 차단 작동시의 동작 해석도이다.The principle of the short-circuited is shown in Figs. 1A and 1B. Fig. 1A shows a circuit provided with only a circuit breaker, and Fig. 1B shows a circuit in which a circuit breaker and a circuit breaker are installed together.
2A and 2B show a structure of a high-speed switch according to the prior art. Fig. 2A shows the energized state, and Fig. 2B shows the energized state.
3 and 4 show a structure of a high-speed switch according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows the energized state, and Fig. 4 shows the disconnection state.
5 and 6 are diagrams illustrating the operation of the cut-off and put-in operation, FIG. 5 is an operation diagram for the cut-off operation in the energized state, and FIG.
Fig. 7 is an operational analysis view at the time of interruption operation in the energized state.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, which are intended to illustrate the present invention in a manner that allows a person skilled in the art to easily carry out the invention. And does not mean that the technical idea and scope of the invention are limited.

도 3 및 도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치의 구조도가 도시되어 있다. 도 3은 통전상태를 나타내고, 도 4는 차단 상태를 나타낸다. 도 5는 통전상태에서 차단 작동에 대한 작용도이고, 도 6은 차단 상태에서 투입 작동에 대한 작용도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 고속스위치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.3 and 4 show a structure of a high-speed switch according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows the energized state, and Fig. 4 shows the disconnection state. Fig. 5 is an operation diagram for the interrupting operation in the energized state, and Fig. 6 is an operation diagram for the interrupting operation in the interrupted state. The high-speed switch according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치는 주회로에 연결되어 상기 주회로를 개폐시키는 진공인터럽터(120); 상기 진공인터럽터(120)에 개폐 구동력을 제공하는 영구자석조작기(140); 상기 영구자석조작기(140)에 방전전류를 제공하는 제1커패시터(150); 상기 영구자석조작기(140)와 제1커패시터(150) 사이에 구비되며, 상기 제1커패시터(150)로부터 상기 영구자석조작기(140)에 공급되는 전류를 제어하는 제어부(155);를 포함하며, 상기 영구자석조작기(140)는, 상자형으로 형성되어 자로를 형성하는 프레임(141); 상기 진공인터럽터(120)에 연결되는 가동자(142); 상기 가동자(142)의 좌,우측에 한 쌍으로 구비되는 영구자석(143a,143b); 상기 영구자석(143a,143b)의 상, 하부에 각각 배치되고, 상기 가동자(142)를 감싸도록 설치되는 제1,제2코일(144,145);을 포함하고, 상기 제어부(155)는 상기 제1,제2코일(144,145)에 공급되는 전류의 극성을 절환할 수 있는 제1,제2스위치(156,157)를 포함하며, 개극 또는 폐극 작동시 상기 제1,제2코일(144,145)에는 모두 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.The high-speed switch according to an embodiment of the present invention includes a vacuum interrupter 120 connected to a main circuit to open / close the main circuit; A permanent magnet actuator 140 for providing an opening and closing force to the vacuum interrupter 120; A first capacitor (150) for providing a discharge current to the permanent magnet actuator (140); And a control unit 155 provided between the permanent magnet operating device 140 and the first capacitor 150 and controlling a current supplied from the first capacitor 150 to the permanent magnet operating device 140, The permanent magnet actuator 140 includes a frame 141 formed in a box shape and defining a magnetic path; A mover 142 connected to the vacuum interrupter 120; Permanent magnets 143a and 143b provided on the left and right sides of the mover 142; And first and second coils 144 and 145 disposed on upper and lower portions of the permanent magnets 143a and 143b and installed to surround the mover 142, And first and second switches 156 and 157 that can switch the polarities of the currents supplied to the first and second coils 144 and 145. When the first and second coils 144 and 145 are opened or closed, .

하우징(110)이 본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치의 구성요소들을 설치할 수 있도록 마련된다. 하우징(110)은 전후면이 개방된 상자형으로 형성될 수 있다. 하우징(110)의 내부에는 후술하는 각종 부품들이 수용된다.The housing 110 is provided so as to install the components of the high-speed switch according to an embodiment of the present invention. The housing 110 may be formed in a box shape whose front and rear faces are opened. Various components to be described later are accommodated in the housing 110.

진공인터럽터(Vacuum Interrupter, 120)는 고정접점(121) 및 상기 고정접점(121)에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점(122)을 포함하여 구성된다. 정상전류 통전시에는 고정접점(121)과 가동접점(122)이 접촉한 상태로 주회로의 통전이 이루어지도록 한다. 한편, 사고전류가 발생할 경우에는 고정접점(121)과 가동접점(122)이 분리되어 사고전류가 한류저항기(미도시)로 우회하도록 하여 사고를 방지하고 전력계통을 보호하도록 한다.The vacuum interrupter 120 includes a fixed contact 121 and a movable contact 122 which can be contacted with or separated from the fixed contact 121. The main circuit is energized in a state where the fixed contact 121 and the movable contact 122 are in contact with each other. On the other hand, when a fault current occurs, the fixed contact 121 and the movable contact 122 are separated from each other, and the fault current is bypassed to the current limiting resistor (not shown), thereby preventing an accident and protecting the power system.

접압스프링(Contact Spring, 30)은 진공인터럽터(120)의 가동부에 접압력을 제공하여 통전성능이 향상되도록 하고, 반복적인 개폐동작으로 인한 손상을 보상하여 차단동작의 일관성을 유지하도록 하는 역할을 한다.The contact spring 30 provides contact pressure to the moving part of the vacuum interrupter 120 so as to improve the electrification performance and to compensate the damage due to the repeated opening and closing operations to maintain the consistency of the blocking operation .

영구자석조작기(Permanent Magnet Actuator, 140)는 상자형으로 형성되어 자로를 형성하는 프레임(또는 코어, 141), 상기 프레임(141) 내부에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 진공인터럽터(120)에 연결되는 가동자(142), 상기 가동자(142)의 좌,우측에 한 쌍으로 구비되는 영구자석(143a,143b), 상기 영구자석(143a,143b)의 상, 하부에 각각 배치되고 상기 가동자(142)를 감싸도록 설치되어 전류가 흐르는 경우 자기장을 발생시키는 제1,제2코일(144,145)을 포함하여 구성된다. 여기서, 영구자석(143a,143b)은 가동자(142)에 인접한 면이 N극을 갖도록 설치될 수 있다. The permanent magnet actuator 140 includes a frame (or core) 141 formed in a box shape and forming a magnetic path, slidably installed in the frame 141 and connected to the vacuum interrupter 120 Permanent magnets 143a and 143b provided on the left and right sides of the mover 142 and upper and lower parts of the permanent magnets 143a and 143b, The first and second coils 144 and 145 are installed to surround the first and second coils 144 and 145 and generate a magnetic field when current flows. Here, the permanent magnets 143a and 143b may be provided so that the surfaces adjacent to the mover 142 have N poles.

제1커패시터(150)는 영구자석조작기(140)의 제1,제2코일(144,145)에 연결되어 방전전류를 제공한다.The first capacitor 150 is connected to the first and second coils 144 and 145 of the permanent magnet actuator 140 to provide a discharge current.

제어부(155)가 영구자석조작기(140)와 제1커패시터(150) 사이에 설치된다. 제어부(155)는 제1커패시터(150)와 제1,제2코일(144,145) 사이의 신호 전달 및 제어를 담당할 수 있다. 예를 들어, 제어부(155)는 제1커패시터(150)로부터 제1,제2코일(144,145)로 방전되는 전류의 극성을 결정할 수 있다.A control unit 155 is provided between the permanent magnet actuator 140 and the first capacitor 150. The control unit 155 may be responsible for signal transmission and control between the first capacitor 150 and the first and second coils 144 and 145. For example, the control unit 155 may determine the polarity of the electric current discharged from the first capacitor 150 to the first and second coils 144 and 145.

제어부(155)는 상기 제1,제2코일(144,145)에 공급되는 전류의 극성을 절환(切換, switch over)할 수 있는 제1,제2스위치(156,157)를 포함할 수 있다. The control unit 155 may include first and second switches 156 and 157 that can switch the polarity of the current supplied to the first and second coils 144 and 145.

제1스위치(156)의 일단은 제1,제2코일(144,145)의 일단에 연결될 수 있다. 여기서, 제1,제2코일(144,145)의 일단에는 각각 제1,제3단자(144a,145a)가 구비되어 제1스위치(156)의 일단이 제1,제3단자(144a,145a)에 연결될 수 있다. 즉, 제1스위치(156)는 제1,제2코일(144,145)에 병렬로 연결될 수 있다. 여기서, 제1,제3단자(144a,145a)로 입력되는 전류는 가동자(142)를 축으로 하여 시계방향으로 회전하는 흐름을 갖도록 할 수 있다.One end of the first switch 156 may be connected to one end of the first and second coils 144 and 145. First and third terminals 144a and 145a are provided at one ends of the first and second coils 144 and 145 so that one end of the first switch 156 is connected to the first and third terminals 144a and 145a Can be connected. That is, the first switch 156 may be connected to the first and second coils 144 and 145 in parallel. Here, the current input to the first and third terminals 144a and 145a may have a flow that rotates clockwise with the mover 142 as an axis.

제1스위치(156)의 타단은 제1커패시터(150)의 양극단자(151) 또는 음극단자(152)에 선택적으로 연결될 수 있다. The other end of the first switch 156 may be selectively connected to the positive terminal 151 or the negative terminal 152 of the first capacitor 150.

제2스위치(157)의 일단은 제1,제2코일(144,145)의 타단에 연결될 수 있다. 여기서, 제1,제2코일(144,145)의 타단에는 각각 제2,제4단자(144b,145b)가 구비되어 제2스위치(157)의 일단이 제2,제4단자(144b,145b)에 연결될 수 있다. 즉, 제2스위치(157)는 제1,제2코일(144,145)에 병렬로 연결될 수 있다. 여기서, 제2,제4단자(144b,145b)로 입력되는 전류는 가동자(142)를 축으로 하여 반시계방향으로 회전하는 흐름을 갖도록 할 수 있다.One end of the second switch 157 may be connected to the other end of the first and second coils 144 and 145. The second and fourth terminals 144b and 145b are provided at the other ends of the first and second coils 144 and 145 so that one end of the second switch 157 is connected to the second and fourth terminals 144b and 145b Can be connected. That is, the second switch 157 may be connected to the first and second coils 144 and 145 in parallel. Here, the current input to the second and fourth terminals 144b and 145b may have a flow that rotates counterclockwise about the mover 142 as an axis.

제2스위치(157)의 타단은 제1커패시터(150)의 양극단자(151) 또는 음극단자(152)에 선택적으로 연결될 수 있다. The other end of the second switch 157 may be selectively connected to the positive terminal 151 or the negative terminal 152 of the first capacitor 150.

상기 제1,제2스위치(156,157)는 상기 제1커패시터(150)의 양극,음극단자(151,152)에 각각 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 제1,제2스위치(156,157)의 타측에는 제1커패시터(150)의 양극단자(151)에 각각 연결되는 제5,제7단자(156a,157a) 및 제1커패시터(150)의 음극단자(152)에 각각 연결되는 제6,제8단자(156b,157b)를 갖는다.The first and second switches 156 and 157 may be connected in parallel to the positive and negative terminals 151 and 152 of the first capacitor 150, respectively. The other end of the first and second switches 156 and 157 is connected to the fifth and seventh terminals 156a and 157a connected to the positive terminal 151 of the first capacitor 150 and the negative terminal of the first capacitor 150, And sixth and eighth terminals 156b and 157b connected to the terminals 152, respectively.

상기 제1,제2스위치(156,157)는 서로 반대 극성을 갖도록 상기 제1커패시터(150)의 양극단자(151)와 음극단자(152)에 연결될 수 있다. 즉, 제1스위치(156)가 양극단자(151)에 연결되는 경우 제2스위치(157)는 음극단자(152)에 연결되고, 제1스위치(156)가 음극단자(152)에 연결되는 경우 제2스위치(157)는 양극단자(151)에 연결될 수 있다.The first and second switches 156 and 157 may be connected to the positive terminal 151 and the negative terminal 152 of the first capacitor 150 to have opposite polarities. That is, when the first switch 156 is connected to the positive terminal 151, the second switch 157 is connected to the negative terminal 152, and when the first switch 156 is connected to the negative terminal 152 The second switch 157 may be connected to the positive terminal 151.

구동코일(Driving Coil, 160)은 반발판(163)과 함께 진공인터럽터(120)의 개방 동작에 필요한 구동력을 제공한다. 구동코일(160)은 반발판(163)에 유도전류에 의한 반발력을 일으키도록 하는 자기장을 형성하는 것으로 일명 톰슨코일이라고도 한다.The driving coil 160 together with the rebound plate 163 provides the driving force required for the opening operation of the vacuum interrupter 120. [ The driving coil 160 forms a magnetic field for causing a repulsive force by an induction current in the rebound plate 163, which is also called a Thomson coil.

구동코일 컨트롤러(DCC, 168)가 구동코일(160)과 제2커패시터(165) 사이에 설치될 수 있다. 구동코일 컨트롤러(168)는 제2커패시터(165)와 구동코일(160) 간의 신호 전달 및 제어를 담당할 수 있다.A drive coil controller (DCC) 168 may be provided between the drive coil 160 and the second capacitor 165. The drive coil controller 168 can transfer and control signals between the second capacitor 165 and the drive coil 160.

제2커패시터(165)는 구동코일(160)에 연결되어 방전전류를 제공한다.The second capacitor 165 is connected to the drive coil 160 to provide a discharge current.

진공인터럽터(120)의 가동접점(122)에 결합되어 있는 상부 가동로드(136), 진공인터럽터(120)와 영구자석조작기(140)의 사이에 있는 절연로드(135), 영구자석조작기(140)의 가동자(142), 영구자석조작기(140)와 반발판(153)의 사이에 있는 하부 가동로드(137)가 직렬로 연결되어 있어 일체로 움직이게 된다. An upper movable rod 136 coupled to the movable contact 122 of the vacuum interrupter 120, an insulating rod 135 between the vacuum interrupter 120 and the permanent magnet actuator 140, a permanent magnet actuator 140, And the lower movable rod 137 between the permanent magnet actuator 140 and the rebound plate 153 are connected in series to move integrally.

제어부(155) 또는 구동코일 컨트롤러(168)에 외부신호를 전달하기 위하여 센서부(170)가 마련될 수 있다. 센서부(170)는 일단이 주회로에 연결되고, 타단이 구동코일 컨트롤러(168) 및 제어부(155)에 연결되어 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 주회로에 발생하는 고장전류 신호를 입력받아 이를 구동코일 컨트롤러(168) 및 제어부(155)에 전달할 수 있다. 또한, 외부에서 전달되는 입력신호를 받을 수 있는 외부입력부(175)도 포함될 수 있다.The sensor unit 170 may be provided to transmit an external signal to the controller 155 or the drive coil controller 168. The sensor unit 170 has one end connected to the main circuit and the other end connected to the drive coil controller 168 and the control unit 155 to transmit signals. For example, a fault current signal generated in the main circuit may be received and transmitted to the drive coil controller 168 and the controller 155. Also, an external input unit 175 capable of receiving an input signal transmitted from the outside may be included.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치의 작용을 살펴보기로 한다.The operation of the high-speed switch according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 3 및 도 5를 참조하여 정상 상태의 회로에 사고전류가 발생하여 차단 작동이 일어나는 경우를 살펴보기로 한다. 정상 상태에서는 영구자석조작기(140)의 상부에 영구자석(143a,143b), 가동자(142), 프레임(141)을 자로로 하는 자기장이 형성되어 진공인터럽터(120)가 접촉된 상태를 유지하고 있다.First, referring to FIG. 3 and FIG. 5, a case where a fault current is generated in a circuit in a normal state to cause a breaking operation will be described. The permanent magnet 143a and 143b, the mover 142 and the frame 141 are formed in the upper part of the permanent magnet manipulator 140 in a normal state so that the vacuum interrupter 120 is maintained in a contact state have.

사고전류가 발생하는 경우, 제1스위치(156)는 제5단자(156a)에 접촉하여 제1커패시터(150)의 양극단자(151)에 연결되고, 제2스위치(157)는 제8단자(157b)에 접촉하여 제1커패시터(150)의 음극단자(152)에 연결된다. 즉, 제1,제2코일(144,145)에는 각각 제1,제3단자(144a,145a)로부터 제2,제4단자(144b,145b)로 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 제1,제2코일(144,145)에는 가동자(142)를 축으로 하는 시계방향의 전류가 흐르고, 가동자(142)에는 하방으로 향하는 자속이 형성된다. 가동자에 형성되는 자속이 영구자석(143a,143b)에 의한 자속보다 커지는 경우 가동자(142)는 하방으로 움직이게 된다. The first switch 156 contacts the fifth terminal 156a and is connected to the positive terminal 151 of the first capacitor 150 and the second switch 157 is connected to the eighth terminal 157b of the first capacitor 150 and connected to the negative terminal 152 of the first capacitor 150. [ That is, current flows from the first and third terminals 144a and 145a to the second and fourth terminals 144b and 145b, respectively, in the first and second coils 144 and 145. [ As a result, a clockwise current passing through the mover 142 as an axis flows through the first and second coils 144 and 145, and a downward flux directed toward the mover 142 is formed. When the magnetic flux formed on the mover is larger than the magnetic flux generated by the permanent magnets 143a and 143b, the mover 142 moves downward.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속스위치의 경우 제1,제2코일(144,145) 모두에 전류가 흘러 자기장을 발생시키므로 종래기술과 같이 일측 코일에만 전류가 흐르는 경우보다 빠른 응답을 나타나게 된다. 도 7을 참조하면, 단일 코일로 구성된 종래기술에 대비한 본 발명의 응답속도가 나타나 있다. 단일 코일에만 전류가 흐르는 경우에 비해, 제1,제2코일 모두에 전류가 흐르는 경우 전체 전류에 있어서는 비슷하지만 응답속도(스트로크가 빠르게 일어남)가 단축된 것이 도시되어 있다.In the case of the high-speed switch according to an embodiment of the present invention, since current flows through both the first and second coils 144 and 145, a magnetic field is generated. Therefore, as compared with the case where current flows through only one coil, Referring to FIG. 7, the response speed of the present invention in comparison with the prior art constituted by a single coil is shown. It is shown that the response speed (that is, the stroke rapidly occurs) is shortened when the current flows in both of the first and second coils, although the current is similar in the total current as compared with the case in which the current flows only in the single coil.

다음으로, 도 4 및 도 6을 참조하여 차단 상태의 회로에 투입전류가 발생하여 투입 작동이 일어나는 경우를 살펴보기로 한다. 차단 상태에서는 영구자석조작기(140)의 하부에 영구자석(143a,143b), 가동자(142), 프레임(141)을 자로로 하는 자기장이 형성되어 진공인터럽터(120)가 분리된 상태를 유지하고 있다.4 and 6, a case where an input current is generated in a circuit in a cut-off state and an input operation is performed will be described below. The magnetic field generated by the permanent magnets 143a and 143b, the mover 142 and the frame 141 is formed in the lower portion of the permanent magnet actuator 140 so that the vacuum interrupter 120 is kept separated have.

투입 신호가 발생하는 경우, 제1스위치(156)는 제6단자(156b)에 접촉하여 제1커패시터(150)의 음극단자(152)에 연결되고, 제2스위치(157)는 제7단자(157a)에 접촉하여 제1커패시터(150)의 양극단자(151)에 연결된다. 즉, 제1,제2코일(144,145)에는 각각 제2,제4단자(144b,145b)로부터 제1,제3단자(144a,145a)로 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 제1,제2코일(144,145)에는 가동자(142)를 축으로 하는 반시계방향의 전류가 흐르고, 가동자(142)에는 상방으로 향하는 자속이 형성된다. 가동자에 형성되는 자속이 영구자석(143a,143b)에 의한 자속보다 커지는 경우 가동자(142)는 상방으로 움직이게 된다. The first switch 156 contacts the sixth terminal 156b and is connected to the negative terminal 152 of the first capacitor 150 while the second switch 157 is connected to the seventh terminal 156b 157a of the first capacitor 150 and connected to the positive terminal 151 of the first capacitor 150. [ That is, current flows from the second and fourth terminals 144b and 145b to the first and third terminals 144a and 145a, respectively. Thus, a counterclockwise current flows around the mover 142 on the first and second coils 144 and 145, and a magnetic flux directed upward is formed on the mover 142. When the magnetic flux formed on the mover is larger than the magnetic flux generated by the permanent magnets 143a and 143b, the mover 142 moves upward.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. In other words, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 하우징 120 진공인터럽터
121 고정접점 122 가동접점
135 절연로드 136 상부 가동로드
137 하부 가동로드 140 영구자석조작기
141 프레임 142 가동자
143a,143b 영구자석 144,145 제1,제2코일
144a,145a 제1,제3단자 144b,145b 제2,제4단자
150 제1커패시터 151,152 양극,음극단자
153 반발판 155 제어부
156,157 제1,제2스위치 156a,157a 제5,제7단자
156b,157b 제6,제8단자 160 구동코일
163 반발판 165 제2커패시터
168 구동코일 컨트롤러 170 센서부
175 외부입력부110 Housing 120 Vacuum Interruptor
121 fixed contact point 122 movable contact point
135 Insulation rod 136 Upper movable rod
137 Lower movable rod 140 Permanent magnet actuator
141 frame 142 mover
143a, 143b permanent magnets 144, 145 first and second coils
144a, 145a First and third terminals 144b, 145b Second and fourth terminals
150 first capacitors 151 and 152 anodes, negative terminals
153 rebound plate 155 control unit
156, 157 first and second switches 156a, 157a fifth and seventh terminals
156b, 157b sixth and eighth terminals 160 drive coils
163 rebound plate 165 second capacitor
168 Drive coil controller 170 Sensor part
175 external input unit

Claims (6)

주회로에 연결되어 상기 주회로를 개폐시키는 진공인터럽터;
상기 진공인터럽터에 개폐 구동력을 제공하는 영구자석조작기;
상기 영구자석조작기에 방전전류를 제공하는 제1커패시터;
상기 영구자석조작기와 제1커패시터 사이에 구비되며, 상기 제1커패시터로부터 상기 영구자석조작기에 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 영구자석조작기는,
상자형으로 형성되어 자로를 형성하는 프레임;
상기 진공인터럽터에 연결되는 가동자;
상기 가동자의 좌,우측에 한 쌍으로 구비되는 영구자석;
상기 영구자석의 상, 하부에 각각 배치되고, 상기 가동자를 감싸도록 설치되는 제1,제2코일;을 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1,제2코일에 공급되는 전류의 극성을 절환할 수 있는 제1,제2스위치를 포함하며, 개극 또는 폐극 작동시 상기 제1,제2코일에는 모두 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 고속스위치.A vacuum interrupter connected to the main circuit for opening / closing the main circuit;
A permanent magnet actuator for providing an opening and closing driving force to the vacuum interrupter;
A first capacitor for providing a discharge current to the permanent magnet actuator;
And a control unit provided between the permanent magnet actuator and the first capacitor for controlling a current supplied to the permanent magnet actuator from the first capacitor,
Wherein the permanent magnet actuator comprises:
A frame formed in a box shape to form a magnetic path;
A mover connected to the vacuum interrupter;
A pair of permanent magnets provided on the left and right sides of the mover;
And first and second coils disposed on upper and lower portions of the permanent magnets and installed to surround the mover,
Wherein the control unit includes first and second switches capable of switching the polarities of the currents supplied to the first and second coils and that current flows through both the first and second coils during the opening or closing operation Speed switch. 제1항에 있어서, 상기 제1,제2스위치는 상기 제1커패시터의 양극,음극단자에 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고속스위치.The high-speed switch according to claim 1, wherein the first and second switches are connected in parallel to the positive and negative terminals of the first capacitor, respectively. 제2항에 있어서, 상기 제1,제2스위치는 상기 제1,제2코일에 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고속스위치.The high-speed switch according to claim 2, wherein the first and second switches are connected in parallel to the first and second coils, respectively. 제2항에 있어서, 상기 제1,제2스위치는 서로 반대 극성을 갖도록 상기 양극,음극단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 고속스위치.The high-speed switch according to claim 2, wherein the first and second switches are connected to the positive and negative terminals so as to have opposite polarities. 제3항에 있어서, 상기 제1스위치는 상기 제1,제2코일의 일단에 각각 구비되는 제1,제3단자에 연결되고, 상기 제2스위치는 상기 제1,제2코일의 타단에 각각 구비되는 제2,제4단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 고속스위치.4. The apparatus of claim 3, wherein the first switch is connected to first and third terminals respectively provided at one ends of the first and second coils, and the second switch is connected to the other ends of the first and second coils And the first and second terminals are connected to the second and fourth terminals, respectively. 제4항에 있어서, 제1스위치는 제1커패시터의 양극(음극)단자에 연결되고, 제2스위치는 제1커패시터의 음극(양극)단자에 연결되는 경우, 상기 제1,2코일에는 상기 가동자를 축으로 하는 시계방향(반시계방향)의 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 고속스위치.5. The method of claim 4, wherein when the first switch is connected to the positive (negative) terminal of the first capacitor and the second switch is connected to the negative (positive) terminal of the first capacitor, And a current in a clockwise direction (counterclockwise direction) about the axis of the arm is flowing.
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