WO2015030286A1 - 직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법 - Google Patents

직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a demagnetizing structure of a direct current reactor and a demagnetization method using a superconducting bulk thereof, and more particularly, to a demagnetizing structure of a direct current reactor using a cylindrical superconducting bulk to demagnetize a direct reactor and a superconducting bulk thereof. It relates to a demagnetization method used.
  • an inductance is increased by plugging an iron-core into the coil.
  • DC reactors in current limiters or fault current controllers in power equipment applications insert iron cores to reduce the consumption of superconducting wire. Since the coil using the air-core, that is, the coil without the core, has no inductance change with the current, the current limiting performance of the DC reactor is constant regardless of the current value.
  • 1 is a graph showing the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density of a superconducting coil without using an iron core core.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density of a superconducting coil using an iron core core.
  • the B-H curve of the metal shows magnetic saturation. Therefore, as the current increases, the current limiting performance of the DC reactor decreases. That is, in the case of the coil in which the iron core is inserted, as the current increases, the iron core magnetically saturates, the inductance decreases rapidly, and the current limiting performance decreases rapidly as the current value increases.
  • a method of saturating the iron core by inserting a coil that reverses the magnetization of the core is called a reverse magnetization bias method.
  • RMB reverse magnetization bias
  • the amount of the superconducting wire can be reduced to about 1/100 by inserting the reverse magnetization coil 2 to reverse magnetize the DC reactor coil 1. That is, the use of the RMB method can significantly reduce the amount of superconducting wire used.
  • 4A and 4B are graphs showing fault currents of DC reactors not reversely magnetized and fault currents of reverse magnetized DC reactors, respectively.
  • the present invention is to solve the above problems, the demagnetizing structure of the DC reactor to reverse magnetize the DC reactor by using a superconducting bulk of the cylinder type does not need to apply a current that can replace the role of the RMB coil (inverse magnetization coil) And it provides a method for reverse magnetization using the superconducting bulk thereof.
  • the RMB coil can be replaced with a superconducting bulk, field cooled to trap a magnetic field, and the external magnetic field can be removed to field trap the superconducting magnet without an external magnet. It is to provide a demagnetization structure of a direct current reactor and its superconducting bulk.
  • the demagnetizing structure of a direct current reactor includes an iron core core; A direct current reactor coil positioned at a primary side of the iron core core; And a superconducting bulk located on the secondary side of the iron core core.
  • the DC reactor coil is located on the primary side of the core core
  • the superconducting bulk is located on the secondary side of the core core
  • a reverse magnetization method comprising: supplying a current to the DC reactor coil; Cooling the superconducting bulk; And turning off the current to trap the magnetic field in the superconducting bulk.
  • the present invention by replacing the conventional reverse magnetization coil in a superconducting bulk, it can be used as it is without changing the structure of the iron core (iron-core) in the existing reverse magnetization method (RMB method).
  • a circuit for applying current to the RMB coil is not required, and the power supply for supplying the current does not always need to be turned on.
  • 1 is a graph showing the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density of a superconducting coil without using an iron core core.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the magnetic field and the magnetic flux density of a superconducting coil using an iron core core.
  • FIG. 3 is a circuit diagram for performing a conventional RMBReverse Magnetization Bias) technique.
  • 4A and 4B are graphs showing fault currents of DC reactors not reversely magnetized and fault currents of reverse magnetized DC reactors, respectively.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an inverse magnetization structure of a DC reactor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for the operation of the demagnetization structure of the DC reactor of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure of a demagnetization method using a superconducting bulk according to an embodiment of the present invention.
  • the reactor is inverted using a superconducting bulk in the form of a cylinder.
  • Embodiments described herein will be described with reference to plan and cross-sectional views, which are ideal schematic diagrams of the invention. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device, and is not intended to limit the scope of the invention.
  • 5 is a diagram illustrating an inverse magnetization structure of a DC reactor according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a conceptual diagram for the operation of the demagnetization structure of the DC reactor of FIG.
  • the reverse magnetization structure of a DC reactor includes an iron core core 110, a DC reactor coil 120 positioned on a primary side of the iron core core 110, and an iron core core ( And a superconducting bulk 130 located on the secondary side of 110.
  • a power supply for supplying a separate current by trapping a magnetic field of the superconducting bulk 130 by replacing the demagnetizing coil for demagnetizing the DC reactor with the superconducting bulk 130 as compared with FIG. 3. Do not need. That is, without changing the structure of the core core 110, the conventional demagnetizing coil is replaced with the superconducting bulk 130.
  • the reverse magnetization coil (RMB coil) is replaced with the superconducting bulk 130, and the field cooling is performed to trap the magnetic field, and then the external magnetic field is removed to remove the external magnetic field from the superconducting magnet.
  • Field traps are possible.
  • a field cooling is performed by operating a superconducting magnet externally, but DC current is applied to the DC reactor coil 120.
  • field cooling is performed in the applied state, a field trap is possible in the superconducting bulk 130 without an external magnet.
  • the superconducting bulk 130 is preferably cylindrical. Since the superconducting bulk 130 replaces the demagnetizing coil, the cylindrical shape of the core core 110 is easy to use. Of course, it will be apparent to those skilled in the art that other types of superconducting bulk 130 may be used in addition to the cylinder shape.
  • the demagnetization structure of a DC reactor may include a power source 140 and a cooler (in addition to the iron core core 110, the DC reactor coil 120, and the superconducting bulk 130). 150) may be further included.
  • the power source 140 and the cooler 150 are shown inside the core core 110, which is connected to the DC reactor coil 120 and the cooler 150 is the superconducting bulk 130. Is a conceptual illustration. Since the iron core core 110 has its own load, it is conceptually represented as the resistive component 115 and conceptually indicated that there is an interaction 105 between the DC reactor coil 120 and the superconducting bulk 130. .
  • the superconducting bulk 130 is subjected to field cooling for field traps.
  • a cooler 150 is needed to cool the superconducting bulk 130.
  • the cooler 150 uses liquid nitrogen (LN2) as a refrigerant, but it will be apparent that other materials may be used as the refrigerant.
  • the power supply 140 supplies a current to the DC reactor coil 110.
  • field cooling is performed to perform an external magnet. Field traps are possible in the superconducting bulk 130 without the use of.
  • the process of replacing the existing RMB method can be summarized by replacing the reverse magnetization coil with a superconducting bulk such as a cylinder shape, trapping the magnetic field by field cooling (with an external magnetic field applied), and trapping the external magnetic field. Is removed to create a trapped magnetic field in the superconducting bulk.
  • the existing RMB method can be replaced by a new technique of inverting the DC reactor using superconducting bulk.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure of a demagnetization method using a superconducting bulk according to an embodiment of the present invention.
  • a DC reactor coil 120 is positioned on a primary side of an iron core core 110, and a secondary side of the iron core core 110 is located. It is a new reverse magnetization method using the superconducting bulk in which the superconducting bulk 120 is located.
  • the demagnetization method using a superconducting bulk supplying a current to the DC reactor coil 120 located on the primary side of the core core 110 (S10), the superconducting bulk (located on the secondary side of the core core 110) 130 is cooled (S20), the current is turned off (S30), and the magnetic field is trapped in the superconducting bulk 130 (S40).
  • S10 the primary side of the core core 110
  • S30 the current is turned off
  • S40 the magnetic field is trapped in the superconducting bulk 130
  • liquid nitrogen may be used as the refrigerant, but is not limited thereto.
  • the superconducting bulk 130 is cooled (S20)

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Abstract

직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조는, 철심 코어; 상기 철심 코어의 1차측에 위치하는 직류 리액터 코일; 및 상기 철심 코어의 2차측에 위치하는 초전도 벌크를 포함한다.

Description

직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법
본 발명은 직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 형태의 초전도 벌크를 이용하여 직류 리액터를 역자화시키는 직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법에 관한 것이다.
전력 기기에서 큰 인덕턴스(inductance)를 내는 코일을 만들기 위해, 코일에 철심 코어(iron-core)를 꽂아서 인덕턴스를 증가시킨다. 특히, 전력 기기 어플리케이션에서 한류기 또는 사고전류 제어기의 직류 리액터(DC Reactor)에서는 초전도 선재의 소모량을 줄이기 위해서 철심을 삽입한다. 에어 코어(air-core)를 사용한 코일, 즉 철심 코어를 사용하지 않은 코일은 전류에 따라서 인덕턴스 변화가 없기 때문에 직류 리액터의 전류 제한 성능(current limiting performance)은 전류값에 관계 없이 일정하다.
도 1은 철심 코어를 사용하지 않은 초전도 코일의 자기장과 자속 밀도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 철심 코어를 사용하지 않아 B(자속 밀도)을 증가시키기 위해, 초전도 코일이 필요하며, 이는 선재의 길이가 늘어나야 하므로, 비용 상승의 원인이 된다.
도 2는 철심 코어를 사용한 초전도 코일의 자기장과 자속 밀도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 철심 코어를 사용할 경우, 금속의 B-H 커브는 자기 포화(magnetic saturation)를 보인다. 따라서, 전류가 증가할수록 직류 리액터의 전류 제한 성능(current limiting performance)이 저하된다. 즉, 철심이 삽입된 코일의 경우, 전류가 증가하면서 철심이 자기적으로 포화되어 인덕턴스가 급격하게 감소하여 전류값이 증가함에 따라 전류 제한 성능이 급격하게 감소하게 된다.
이러한 점을 해결하기 위해, 철심을 역자화(reverse magnetization)시키는 코일을 삽입하여 철심을 포화시키는 기법, 일명 RMB 방법(Reverse Magnetization Bias method)을 이용한다.
도 3은 종래의 RMB(Reverse Magnetization Bias) 기법을 수행하기 위한 회로도를 도시한 도면이다.
도 3에서, 직류 리액터 코일(①)을 역자화 시키기 위해, 역자화 코일(②)을 삽입함으로써, 초전도 선재의 사용량을 1/100 정도로 줄일 수 있다. 즉, RMB 방법을 사용하면 초전도 선재의 사용량을 크게 줄일 수 있게 된다.
도 4a 및 도 4b는 각각 역자화하지 않은 직류 리액터의 사고전류 및 역자화한 직류 리액터의 사고전류를 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 역자화 시킨 경우에, 전류의 크기가 크게 낮아짐을 알 수 있다. 그러나, 이러한 RMB 방법(역자화 방법)의 경우, 철심을 역자화시키는 역자화 코일에 계속 전류를 흘러 주어야 하므로, 별도의 파워 서플라이(④)가 필요하다. 즉, 역자화 코일에 전류를 인가해 주어야 하는데, 큰 인덕턴스를 필요로 하는 대용량 코일의 경우, 역자화 코일에도 상당한 크기의 전류를 항상 인가해 주어야 하며, 이는 별도의 파워 서플라이를 계속 작동시킬 것을 요구한다. 그러므로, 상당한 전력 소모 및 비용 부담이 문제될 수 있다.
따라서, 전류를 항상 인가하지 않으면서도 역자화 코일의 역할을 대체할 수 있는 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, RMB 코일(역자화 코일)의 역할을 대체할 수 있는 전류를 인가하지 않아도 되는 실린더 형태의 초전도 벌크를 이용하여 직류 리액터를 역자화시키는 직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법을 제공하는 것이다.
또한, RMB 코일을 초전도 벌크로 대체하고, 필드 쿨링(Field Cooling)하여 자기장(Magnetic Field)을 트랩(trap)한 후, 외부 자기장을 제거하여 외부 마그넷 없이 초전도 마그넷에서 필드 트랩(Field trap)할 수 있는 직류 리액터의 역자화 구조 및 이의 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조는, 철심 코어; 상기 철심 코어의 1차측에 위치하는 직류 리액터 코일; 및 상기 철심 코어의 2차측에 위치하는 초전도 벌크를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법은, 철심 코어의 1차측에 직류 리액터 코일이 위치하고, 상기 철심 코어의 2차측에 초전도 벌크가 위치하는 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법에 있어서, 상기 직류 리액터 코일에 전류를 공급하는 단계; 상기 초전도 벌크를 냉각시키는 단계; 및 상기 전류를 OFF하여 상기 초전도 벌크에 마그네틱 필드를 트랩시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 초전도 벌크로 종래의 역자화 코일을 대체 사용함으로써, 기존 역자화 방법(RMB method)에서 철심 코어(iron-core) 등의 구조를 바꾸지 않고 그대로 사용 가능하다.
또한, 역자화 코일(RMB coil)에 전류를 인가하기 위한 회로가 필요하지 않으며, 전류를 공급하는 파워 서플라이를 항상 켜지 않아도 된다.
그리고, 전류를 항상 인가하지 않으면서도 역자화 코일의 역할을 초전도 벌크로 대체함으로써, 비용 절감이 가능하다.
도 1은 철심 코어를 사용하지 않은 초전도 코일의 자기장과 자속 밀도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 2는 철심 코어를 사용한 초전도 코일의 자기장과 자속 밀도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 종래의 RMBReverse Magnetization Bias) 기법을 수행하기 위한 회로도를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 역자화하지 않은 직류 리액터의 사고전류 및 역자화한 직류 리액터의 사고전류를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 직류 리액터의 역자화 구조의 동작을 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법의 순서를 도시한 도면이다.
실린더 형태의 초전도 벌크를 이용하여 직류 리액터를 역자화시킨다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조를 도시한 도면이다. 또한, 도 6은 도 5의 직류 리액터의 역자화 구조의 동작을 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조는, 철심 코어(110), 철심 코어(110)의 1차측에 위치하는 직류 리액터 코일(120), 및 철심 코어(110)의 2차측에 위치하는 초전도 벌크(130)를 포함한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 도 3과 비교하여 직류 리액터의 역자화를 위한 역자화 코일을 초전도 벌크(130)로 대체하며, 초전도 벌크(130)의 자기장을 트랩하여 별도의 전류를 공급하는 전원을 필요로 하지 않는다. 즉, 철심 코어(110)의 구조를 바꾸지 않고, 종래의 역자화 코일을 초전도 벌크(130)로 대체 사용한다.
이때, 역자화 코일(RMB 코일)을 초전도 벌크(130)로 대체하고, 필드 쿨링(Field Cooling)하여 자기장(Magnetic Field)을 트랩(trap)한 후, 외부 자기장을 제거하여 외부 마그넷 없이 초전도 마그넷에서 필드 트랩(Field trap)이 가능하다. 일반적으로, 초전도 벌크(130)에 자기장(Magnetic Field)을 트랩(trap)시킬 때는, 외부에 초전도 마그넷(magnet)을 동작시켜 필드 쿨링(Field Cooling)하나, 직류 리액터 코일(120)에 DC 전류를 인가한 상태에서 필드 쿨링(Field Cooling)을 하면 외부 마그넷(magnet) 없이도 초전도 벌크(130)에 필드 트랩(Field trap)이 가능하다.
초전도 벌크(130)는 실린더 형상인 것이 바람직하다. 초전도 벌크(130)가 역자화 코일을 대체하는 것이므로, 철심 코어(110)에 실린더 형상이 사용하기 용이하다. 물론, 실린더 형상 외에 다른 여러 형상의 초전도 벌크(130)를 사용할 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 리액터의 역자화 구조는, 철심 코어(110), 직류 리액터 코일(120), 및 초전도 벌크(130) 외에, 전원(140) 및 냉각기(150)를 더 포함할 수 있다. 도 6에서, 전원(140) 및 냉각기(150)를 철심 코어(110)의 내부에 도시하였으나, 이는 전원(140)이 직류 리액터 코일(120)에 연결되고, 냉각기(150)가 초전도 벌크(130)에 연결되는 것을 개념적으로 도시한 것에 불과하다. 철심 코어(110)는 자체적으로 로드를 가지므로, 이를 저항 성분(115)으로 개념적으로 표시하였고, 직류 리액터 코일(120) 및 초전도 벌크(130) 간에 상호 작용(105)이 있음을 개념적으로 표시하였다.
초전도 벌크(130)는 필드 트랩(Field trap)을 위해 필드 쿨링(Field Cooling)을 한다. 그리하여, 초전도 벌크(130)를 냉각시키는 냉각기(150)가 필요하다. 일반적으로, 냉각기(150)는 액체 질소(LN2)를 냉매로 사용하나, 다른 물질들을 냉매로 사용할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
전원(140)은 직류 리액터 코일(110)에 전류를 공급한다. 특히, 초전도 벌크(130)에 별도의 파워 서플라이(Power Supply)가 없으므로, 전원(140)으로부터 직류 리액터 코일(110)에 전류가 인가된 상태에서, 필드 쿨링(Field Cooling)을 하여 외부 마그넷(magnet) 없이도 초전도 벌크(130)에 필드 트랩(Field trap)이 가능하다.
기존의 RMB 방법을 대체하는 과정을 정리하면, 실린더 형상 등의 초전도 벌크로 역자화 코일을 대체 사용하고, (외부 자기장을 인가한 상태에서) 필드 쿨링(Field Cooling)하여 자기장을 트랩하고, 외부 자기장을 제거하여, 초전도 벌크에서 트랩된 자기장(Trapped magnetic field)을 생성한다. 이를 통해, 기존의 RMB 방법을, 초전도 벌크를 이용하여 직류 리액터를 역자화시키는 새로운 기법으로 대체할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법의 순서를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법은, 철심 코어(110)의 1차측에 직류 리액터 코일(120)이 위치하고, 상기 철심 코어(110)의 2차측에 초전도 벌크(120)가 위치하는 초전도 벌크를 이용한 새로운 역자화 방법이다.
구체적으로, 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법은, 철심 코어(110)의 1차측에 위치한 직류 리액터 코일(120)에 전류를 공급하고(S10), 철심 코어(110)의 2차측에 위치한 초전도 벌크(130)를 냉각시키고(S20), 전류를 OFF하여(S30), 초전도 벌크(130)에서 마그네틱 필드를 트랩(trap)시킨다(S40). 그리하여, 직류 리액터 코일(120)에 DC 전류를 인가한 상태에서 필드 쿨링(Field Cooling)을 함으로써, 외부 마그넷(magnet) 없이도 초전도 벌크(130)에 필드 트랩(Field trap)이 가능하다.
여기에서, 초전도 벌크(130)를 냉각시킬 때(S20), 액체 질소를 냉매로 사용할 수 있으나, 이에만 제한되지 않음은 물론이다. 또한, 초전도 벌크(130)를 냉각시킬 때(S20), 실린더 형상의 초전도 벌크를 냉각시키는 것이 바람직하나, 다른 여러 형상으로 초전도 벌크(130)의 형상을 구현할 수 있음은 전술한 바와 같다.
큰 인덕턴스를 필요로 하는 대용량 코일의 경우, 역자화 코일(RMB 코일)에도 상당한 크기의 전류를 인가해 주어야 해서, 파워 서플라이(Power Supply)를 필요로 하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법은 전류를 인가하기 위한 회로가 필요하지 않으므로, 전력 소모 및 비용 부담을 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 철심 코어;
    상기 철심 코어의 1차측에 위치하는 직류 리액터 코일; 및
    상기 철심 코어의 2차측에 위치하는 초전도 벌크를 포함하는, 직류 리액터의 역자화 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 초전도 벌크는, 실린더 형상인, 직류 리액터의 역자화 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초전도 벌크를 냉각시키는 냉각기를 더 포함하는, 직류 리액터의 역자화 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각기는, 액체 질소를 냉매로 사용하는, 직류 리액터의 역자화 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 직류 리액터 코일에 전류를 공급하는 전원을 더 포함하는, 직류 리액터의 역자화 구조.
  6. 철심 코어의 1차측에 직류 리액터 코일이 위치하고, 상기 철심 코어의 2차측에 초전도 벌크가 위치하는 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법에 있어서,
    상기 직류 리액터 코일에 전류를 공급하는 단계;
    상기 초전도 벌크를 냉각시키는 단계; 및
    상기 전류를 OFF하여 상기 초전도 벌크에 마그네틱 필드를 트랩시키는 단계를 포함하는, 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 냉각시키는 단계는, 액체 질소를 냉매로 사용하는 단계를 더 포함하는, 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 냉각시키는 단계는, 실린더 형상의 초전도 벌크를 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 초전도 벌크를 이용한 역자화 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140290A (en) * 1988-08-02 1992-08-18 Asea Brown Boveri Ltd. Device for inductive current limiting of an alternating current employing the superconductivity of a ceramic high-temperature superconductor
JPH05182836A (ja) * 1990-12-21 1993-07-23 Imperial Chem Ind Plc <Ici> 電流制限装置
KR20050009894A (ko) * 2003-07-18 2005-01-26 주식회사 프리컴시스템 역자화바이어스를 이용하여 포화 방지된 직류 리액터형의초전도 한류기와 그 응용기법
JP2009100612A (ja) * 2007-10-19 2009-05-07 Mayekawa Mfg Co Ltd 変圧器型超電導限流器
JP2012256681A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Mitsubishi Electric Corp 直流リアクトル

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2297432A (en) * 1995-01-28 1996-07-31 Gec Alsthom Ltd Superconductive fault current limiters
US5930095A (en) * 1996-08-16 1999-07-27 Back Joo Superconducting current limiting device by introducing the air gap in the magnetic core
US7138581B2 (en) * 2001-01-16 2006-11-21 Nippon Steel Corporation Low resistance conductor, processes of production thereof, and electrical members using same
KR20030062598A (ko) * 2002-01-17 2003-07-28 한병성 자기유도를 이용한 dc-리액터타입 고온초전도 전류제한장치
ES2398259T3 (es) * 2007-04-17 2013-03-14 Innopower Superconductor Cable Co., Ltd Limitador de corriente de pérdida superconductor de núcleo saturado y procedimiento de control del limitador de corriente pérdida
DE102012218260B3 (de) * 2012-10-05 2013-12-05 Bruker Hts Gmbh Induktiver Fehlerstrombegrenzer mit geteilter Sekundärspulenanordnung
GB2509742A (en) * 2013-01-11 2014-07-16 Gridon Ltd Fault current limiter
US20160155554A1 (en) * 2013-05-22 2016-06-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Oxide superconducting bulk magnet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140290A (en) * 1988-08-02 1992-08-18 Asea Brown Boveri Ltd. Device for inductive current limiting of an alternating current employing the superconductivity of a ceramic high-temperature superconductor
JPH05182836A (ja) * 1990-12-21 1993-07-23 Imperial Chem Ind Plc <Ici> 電流制限装置
KR20050009894A (ko) * 2003-07-18 2005-01-26 주식회사 프리컴시스템 역자화바이어스를 이용하여 포화 방지된 직류 리액터형의초전도 한류기와 그 응용기법
JP2009100612A (ja) * 2007-10-19 2009-05-07 Mayekawa Mfg Co Ltd 変圧器型超電導限流器
JP2012256681A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Mitsubishi Electric Corp 直流リアクトル

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