KR101108030B1

KR101108030B1 - 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치

Info

Publication number: KR101108030B1
Application number: KR1020110072054A
Authority: KR
Inventors: 임해택
Original assignee: 중일전기(주)
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2012-01-25

Abstract

본 발명은 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치로서, 그 구성은 내연기관과 연결된 V 벨트 풀리를 통해 회전하며, V 벨트 풀리 비율은 교류 발전기 극수에 따른 정회전보다 100~200 빠른 회전드럼부; 회전드럼부의 회전 시 초기 여자부에 전압이 인가되어 자력이 발생하는 여자코일과; 회전드럼부와 여자코일 사이에 구비되고, 자력이 발생된 여자코일에 의해 전자력이 발생하여 회전하는 유도자; 및 여자코일에 인가되는 전압을 부하 변동에 따라 증감 제어하고, 발전기의 전압으로 주파수를 검출하여 SCR 게이트를 제어하는 여자 전압 및 과속도 제어부;를 포함한다. 본 발명은 간단한 구성으로 내연기관 회전을 이용한 교류발전기의 정속도 회전이 가능한 효과가 있다.

Description

변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치{APPARATUS FOR ROTATE TRANSMISSION FOR AC GENERATOR USING ROTATE OF INTERNAL COMBUSTION}

본 발명은 교류발전기 정속도 회전변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 소형 선박이나 교류 전기가 필요한 내연기관이 부착된 장비는 교류 전기를 얻기 위하여 DC 제너레이터, 배터리, 인버터를 구비하여야 한다. 즉, DC 제너레이터로 배터리를 충전시켜 인버터로 교류 전류를 얻는다.

이러한 경우, 각 구성, 즉 DC 제너레이터, 배터리, 인버터를 반드시 구비하여야 한다. 따라서, 비용이 증대되고, 복잡한 구성으로 인하여 고장이 잦은 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 간단한 구성으로 용이하게 교류 전원을 얻을 수 있는 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 간단한 구성으로 인해 설비 전반에 소요되는 경비가 절감될 수 있는 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치는, 내연기관과 연결된, V 벨트 풀리를 통해 회전하며, 상기 V 벨트 풀리의 비율은 4극 발전기일 때 3.3:1, 6극 발전기일 때 2.3:1, 8극 발전기일 때 1.8:1인 회전드럼부; 상기 회전드럼부의 회전 시 여자 전압이 인가되어 자력이 발생하는 여자코일과; 상기 회전드럼부와 여자코일 사이에 구비되고, 상기 자력이 발생된 여자코일에 의해 극성이 발생하여 회전하는 유도자; 및 상기 여자코일에 인가되는 전압을 제어하고, 발전기의 전압으로 주파수를 검출하여 SCR 게이트를 제어하는 여자 전압 및 과속도 제어부;를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치의 상기 회전드럼부는, 4 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 2000(rpm), 6 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 1380(rpm), 8 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 1080(rpm)으로 회전하는 것에 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치의 상기 여자 전압 및 과속도 제어부는, 부하가 증가할 때 응답은 신속하나 상당 부하가 감소할 때 유도자가 회전 관성에 의해 자기 제동을 갖지 못하므로 과속 회전되므로 발전기에서 검출된 주파수가 설정된 값보다 높은 경우, 상기 발전기의 출력 전류를 히터 부하로 연결하여 유도자 관성 회전을 제어하여 정격 주파수로 맞추고, 상기 정격 주파수 도달 시, 상기 SCR 게이트를 차단하는 것에 특징이 있다.

본 발명은 종래에 소형 선박 등 교류발전기가 없는 경우 교류 전원을 얻기 위해 필요했던 DC 제너레이터, 배터리, 인버터 필요 없이, 간단한 구성으로 내연기관 회전을 이용한 교류발전기의 정속도 회전이 가능한 효과가 있다.

따라서, 발전장치 설비 전반에 소요되는 경비가 절감되고, 교류 전원을 얻는 방법을 단순화하여 고장률이 낮아지는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치 및 내연기관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2의 여자 전압 및 과속도 제어부를 나타낸 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치를 나타낸 측면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 여자 전압 및 과속도 제어부를 나타낸 회로도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치(100)는 회전드럼부(10), 여자코일(20), 유도자(30), 발전기(60) 및 여자 전압 및 과속도 제어부(40)를 포함하여 구성된다.

회전드럼부(10)는 내연기관(50)과 연결된다. 회전드럼부(10)는 V 벨트 풀리를 통해 회전하고, V 벨트 풀리의 비율이 발전기 극수에 따라 4극 3.3:1, 6극 2.3:1, 및 8극 1.8:1인 것을 특징으로 한다. 내연기관(50)의 회전이 최저 속도 600(rpm) 회전일 때, 회전드럼부(10)는 발전기 극수에 따른 정회전보다 분당 회전수가 100~200(rpm) 정도 더 빠르게 풀리 비율을 맞추어 연결한다. 그 이유는 (회전수(N) = 120 × 주파수 ÷ 극수), 부하 시 회전드럼부(10)와 유도자(30) 사이 슬립 로스를 감안하여 발전기 정격 회전수보다 빠르게 회전하도록 한다.

즉, 회전드럼부(10)는 4 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 2000(rpm), 6 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 1380(rpm), 8 극 발전기 및 60 주파수일 때 속도 1080(rpm)으로 회전한다.

한편, 내연기관(50)은 보통 최저 600(rpm) 회전에서 3000(rpm) 회전을 한다. 여기서, 내연기관(50)을 예로 들어 설명하지만, 선박주기관 등 다른 장치에도 적용될 수 있다.

여자코일(20)은 회전드럼부(10)의 회전 시, 초기 여자부(41)에 DC 전압이 인가되어 자력이 발생한다. 이 때, 초기 여자부(41)에 인가되는 전압은 내연기관(50)의 시동을 위해 구비되는 배터리(45)의 전압을 사용한다.

유도자(30)는 회전드럼부(10)와 여자코일(20) 사이에 구비된다. 유도자(30)는 여자코일(20)에 DC 전원을 인가하면 회전 드럼 및 유도자에 자속이 통과한다. 이 때, 회전드럼부(10)와 유도자(30)가 회전하게 되며 회전드럼부(10)에는 와전류가 발생하여 전자력이 발생한다. 이로 인하여 유도자(30)와 회전드럼부(10)가 상호작용하여 토크(toque)가 발생하여 유도자(30)와 직결된 발전기(60)가 회전하여 교류발전 된다.

여자 전압 및 과속도 제어부(40)는 도 3을 참조하면, 초기 여자부(41)에서 DC전원을 초기 공급하면 여자코일(20)에 인가되어 유도자(30)와 회전드럼부(10)와 자력선이 형성되어 유도자(30)와 연결된 발전기(60) 전압을 여자전압 및 과속도 제어부(40)에서 발전기 주파수를 검출하여 여자코일(20) 전압을 부하변동에 따라 증감 제어한다. 급부하 저하시 유도자(30)의 회전 관성에 의해 발전기의 주파수가 순간적으로 급상승하는 경우가 발생하는데, 이러한 경우 여자 전압 및 과속도 제어부(40)는 발전기(60)의 전압으로 주파수를 검출하여 SCR 게이트(43)를 제어한다. 여자 전압 및 과속도 제어부(40)는 검출된 주파수가 설정된 값보다 높은 경우, 발전기(60)의 출력 전류를 히터(47) 부하로 연결하여 정격 주파수로 맞추고, 정격 주파수에 도달하면 SCR 게이트(43)를 차단함으로써, 과속도 문제를 해결할 수 있다. 한편, 도 3에서 R1, S1, T1, N은 발전기(60)를 구동시키기 위한 발전부하로서, 일반적인 3상 4선 방식을 의미하는 것임을 알 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치는 전술한 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

100; 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치
10; 회전드럼부
20; 여자코일
30; 유도자
40; 여자 전압 및 과속도 제어부
41; 초기 여자부
43; SCR 게이트
45; 배터리
47; 히터
50; 내연기관
60; 발전기

Claims

내연기관과 연결된 V 벨트를 통해 회전하며, 교류 발전기 극수에 따른 정회전보다 분당 회전수가 100~200(rpm) 빠르게 회전하도록 풀리 비율을 4 극 발전기일 때 3.3:1, 6 극 발전기일 때 2.3:1, 8 극 발전기일 때 1.8:1로 맞춘 회전드럼부;
상기 회전드럼부의 회전 시 초기 여자부에 전압이 인가되어 자력이 발생하는 여자코일과;
상기 회전드럼부와 여자코일 사이에 구비되고, 상기 자력이 발생된 여자코일에 DC 전원 인가 시 통과되는 자속에 의해 회전하는 유도자; 및
상기 여자코일에 인가되는 전압을 부하 변동에 따라 증감 제어하고, 발전기의 전압으로 주파수를 검출하여 SCR 게이트를 제어하는 여자 전압 및 과속도 제어부;를 포함하고,
상기 여자 전압 및 과속도 제어부는,
상기 검출된 주파수가 설정된 값보다 높은 경우, 상기 발전기의 출력 전류를 히터 부하로 연결하여 정격 주파수로 맞추고, 상기 정격 주파수 도달 시, 상기 SCR 게이트를 차단하는 것을 특징으로 하는 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치.
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제1 항에 있어서, 상기 회전드럼부는,
상기 4 극 발전기 및 주파수가 60 ㎐일 때 속도 2000(rpm), 상기 6 극 발전기 및 주파수가 60 ㎐일 때 속도 1380(rpm), 상기 8 극 발전기 및 주파수가 60 ㎐일 때 속도 1080(rpm)으로 회전하는 것을 특징으로 하는 변동하는 내연기관 회전을 이용한 교류발전기 정속도 회전변환장치.
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