KR101506206B1 - 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템 - Google Patents

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KR101506206B1 KR1020140032088A KR20140032088A KR101506206B1 KR 101506206 B1 KR101506206 B1 KR 101506206B1 KR 1020140032088 A KR1020140032088 A KR 1020140032088A KR 20140032088 A KR20140032088 A KR 20140032088A KR 101506206 B1 KR101506206 B1 KR 101506206B1
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Abstract

본 발명은 회전력을 제공하는 원동기, 상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자, 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선, 상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부, 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부, 상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선, 상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부 및 상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템를 제공한다.

Description

단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING SELF EXCITATION CAPACITANCE OF SINGLE PHASE INDUCTION GENERATOR}
본 발명은 단상 유도 발전기의 자기 여자(self-excitation) 용량 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량을 가변시킴으로써 발전기 회전 속도가 정격 속도 이하인 경우에도 전압을 생성할 수 있는 동시에 발전기의 회전 속도가 과도하게 증가되는 경우에는 최적의 전압 생성 효율을 유지할 수 있는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 단상 유도 발전기의 경우에는 보조권선에 미리 설정해 놓은 용량이 고정되어 있는 커패시터(capacitor)를 연결함으로써, 주권선(main winding)에 전압이 유도되도록 구성되어 있다. 이 경우 발전기의 회전 속도가 정격 속도 이상일 때에만 주권선에서 전압이 생성된다. 즉, 보조권선(auxiliary winding)에 연결되는 커패시터의 용량 크기에 따라 발전기 출력 전압의 생성 여부가 결정되며, 또한 발전기 출력 전압과 효율이 결정된다.
그런데 발전기의 회전 속도가 일정하지 않는 경우 정격속도 이하에서 발전기의 출력 전압이 발생하지 않거나, 발전기의 부하가 변동되는 경우에 발전기 출력 전압과 효율이 저하되는 단점이 있었다.
한편, 등록실용신안공보 제 20-0293251호에는 단상용 자동 전력 제어 절감기가 개시되어 있으며, 이러한 등록실용신안공보의 단상용 자동 전력 제어 절감기도 상술한 문제점이 내재되어 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량을 가변시킴으로써 발전기 회전 속도가 정격 속도 이하인 경우에도 전압을 생성할 수 있는 동시에 발전기의 회전 속도가 과도하게 증가되는 경우에는 최적의 전압 생성 효율을 유지할 수 있는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 회전력을 제공하는 원동기(prime mover), 상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자, 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선, 상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부, 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부, 상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선, 상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부 및 상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되, 상기 보조권선 용량 조절부는 상기 보조권선의 양단에 연결되는 제 10 커패시터와; 상기 제 10 커패시터에 애노드가 연결되는 제 11 사이리스터와; 상기 제 11 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 11 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 12 사이리스터와; 상기 제 12 사이리스터의 애노드와 상기 제 10 커패시터 사이에 연결되는 제 10 인덕터; 및 상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은, 상기 보조권선 용량 조절부가 상기 제 11 사이리스터의 점호각(Firing angle)이나 상기 제 12 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은, 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 회전력을 제공하는 원동기(prime mover), 상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자, 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선, 상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부, 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부, 상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선, 상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부 및 상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되, 상기 보조권선 용량 조절부가 상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부, 상기 전압 전달부에 애노드가 연결되는 제 21 사이리스터, 상기 제 21 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 21 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 22 사이리스터 및 상기 제 22 사이리스터의 애노드와 상기 전압 전달부 사이에 연결되는 제 20 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은, 상기 보조권선 용량 조절부가 상기 제 21 사이리스터의 점호각이나 상기 제 22 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은, 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 회전력을 제공하는 원동기(prime mover), 상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자, 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선, 상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부, 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부, 상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선, 상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부 및 상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되, 상기 보조권선 용량 조절부가 상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부, 상기 전압 전달부에 애노드가 연결되는 제 31 사이리스터, 상기 제 31 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 31 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 32 사이리스터, 상기 제 32 사이리스터의 애노드에 연결되는 제 30 인덕터 및 상기 제 30 인덕터와 상기 전압 전달부 사이에 연결되는 제 30 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은, 상기 보조권선 용량 조절부가 상기 제 31 사이리스터의 점호각이나 상기 제 32 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량을 가변시킴으로써 발전기 회전 속도가 정격 속도 이하인 경우에도 전압을 생성할 수 있는 동시에 발전기의 회전 속도가 과도하게 증가되는 경우에는 최적의 전압 생성 효율을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 시스템에 적용되는 제 1 보조권선 용량 조절부의 회로도.
도 3은 도 1의 시스템에 적용되는 제 2 보조권선 용량 조절부의 회로도.
도 4는 도 1의 시스템에 적용되는 제 3 보조권선 용량 조절부의 회로도.
도 5는 단상유도발전기가 성공적으로 자기 여자가 이루어지기 위한 자화특성을 도시한 그래프.
도 6은 보조권선의 정전용량과 속도의 상관관계를 도시한 그래프.
도 7은 안전한 동작영역에서의 단상유도 발전기의 위상을 고려한 양호한 발전능력을 나타낼 때의 페이저도를 시뮬레이션한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 도 1에 도시된 것처럼, 원동기(100), 회전자(200), 주권선(300), 주권선 전압 전달부(400), 주권선 전류 전달부(500), 보조권선(600), 보조권선 용량 조절부(700) 및 마이컴(800)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 원동기(100)는 풍력 터빈, 수차, 또는 각종 발전기의 터빈으로 구성될 수 있으며, 회전자(200)에 회전력을 제공하며, 회전자(200)는 상기 원동기(100)에 연결되어 상기 원동기(100)가 제공하는 회전력에 의하여 회전된다.
한편, 주권선(300)은 상기 회전자(200)의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하고, 주권선 전압 전달부(400)는 상기 주권선(300)의 양단에 연결되며 상기 주권선(300)으로부터 유도되는 전압을 전달하며, 주권선 전류 전달부(500)는 상기 주권선(300)에 흐르는 전류 또는 환산 전압을 전달한다.
또한, 보조권선(600)은 상기 주권선(300)과 이격되며 상기 회전자(200)의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하고, 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 보조권선(600)의 양단에 연결되며 상기 보조권선(600)의 용량을 조절하고 상기 보조권선(600)으로부터 유도되는 전압을 전달한다.
한편, 마이컴(800)은 상기 주권선 전압 전달부(400)로부터 상기 주권선(300)에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부(500)로부터 상기 주권선(300)에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부(700)로부터 상기 보조권선(600)에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선(300)에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선(600)에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하고, 원하는 출력전압을 발전할 수 있도록 제어신호를 발생한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 발전기의 회전 속도가 정격 속도 이하인 경우에는 상기 보조권선(600)의 정전용량을 증가시킴으로써 전압을 생성할 수 있으며, 발전기의 회전 속도가 지나치게 높을 경우에는 자기 여자의 조건에 따라 상기 보조권선(600)의 용량을 감소시킴으로써 최적의 전압 생성 효율을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 소형화가 가능하며, 신뢰성이 우수하고, 유지보수가 수월하여 독립형 발전기에 적합한 특징을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 단상을 예로 설명하였으나, 자기여자를 이용한 3 상 유도발전기 시스템에도 유용하게 적용가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템은 전압과 주파수를 제어할 수 있는 인버터 및 축전지 시스템을 추가하여 적용함으로써 풍력발전, 소수력발전, 터빈발전 등 다양한 신재생에너지원을 적용하는 전기에너지 분야의 산업적 응용에 유용하게 적용할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템에 적용되는 제 1 보조권선 용량 조절부(700)에 대해서 상세하게 설명한다.
제 1 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 보조권선(600)의 양단에 연결되는 제 10 커패시터(710), 상기 제 10 커패시터(710)에 애노드가 연결되는 제 11 사이리스터(711), 상기 제 11 사이리스터(711)의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 11 사이리스터(711)의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 12 사이리스터(712). 상기 제 12 사이리스터(712)의 애노드와 상기 제 10 커패시터(710) 사이에 연결되는 제 10 인덕터(713) 및 상기 보조권선(600)의 양단에 연결되어 상기 보조권선(600)으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부(714)를 포함한다.
여기에서, 제 1 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 제 11 사이리스터(711)의 점호각이나 상기 제 12 사이리스터(712)의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선(600)의 용량(리액턴스)이 조절될 수 있다.
한편, 상기 제 11 사이리스터(711)나 제 12 사이리스터(712)는 2 방향 제어가 가능한 트라이액(TRIAC)으로 대체될 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템에 적용되는 제 2 보조권선 용량 조절부(700)에 대해서 상세하게 설명한다.
제 2 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 보조권선(600)의 양단에 연결되어 상기 보조권선(600)으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부(724), 상기 전압 전달부(724)에 애노드가 연결되는 제 21 사이리스터(721), 상기 제 21 사이리스터(721)의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 21 사이리스터(721)의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 22 사이리스터(722) 및 상기 제 22 사이리스터(722)의 애노드와 상기 전압 전달부(724) 사이에 연결되는 제 20 커패시터(723)를 포함한다.
여기에서, 제 2 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 제 21 사이리스터(721)의 점호각이나 상기 제 22 사이리스터(722)의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선(600)의 용량이 조절될 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템에 적용되는 제 3 보조권선 용량 조절부(700)에 대해서 상세하게 설명한다.
제 3 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 보조권선(600)의 양단에 연결되어 상기 보조권선(600)으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부(735), 상기 전압 전달부(735)에 애노드가 연결되는 제 31 사이리스터(731), 상기 제 31 사이리스터(731)의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 31 사이리스터(731)의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 32 사이리스터(732), 상기 제 32 사이리스터(732)의 애노드에 연결되는 제 30 인덕터(733) 및 상기 제 30 인덕터(733)와 상기 전압 전달부(735) 사이에 연결되는 제 30 커패시터(734)를 포함한다.
여기에서, 제 3 보조권선 용량 조절부(700)는 상기 제 31 사이리스터(731)의 점호각이나 상기 제 32 사이리스터(732)의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선(600)의 용량이 조절될 수 있다.
여기에서, 자기여자용 보조권선(600)의 역방향 자계로 인한 유기전류는 단일 방향의 자계를 발생시킨다. 회전자 잔류자기로 인해 보조권선(600)에는 미소전압이 유기되며, 이로 인해 보조권선(700) 양단에는 커패시터(710, 723, 734)에 의한 진상전류가 발생되어 코어(core)의 자속이 증가하게 된다.
자기 여자를 시작하기 위해서는 회전자(200)의 코어에 잔류 자속이 존재해야하며, 여자용 커패시터(710, 723, 734)의 용량이 특정 임계값을 초과하는 경우에는 주권선(300)의 전류는 공극자속을 점차 강화하게 하여 결국 각 권선에는 정격의 유기 전압이 확립 된다.
자기여자를 위한 최소 정전용량은 보조권선(600)의 등가회로에 의해 정의될 수 있다. 보조권선(600) 전류가 회전자에 무효전력을 공급하기 위한 조건으로, 보조권선(600)의 전류는 주권선 전류보다 위상이 진상으로 되어야 한다.
보조권선(600) 양단에 적절한 커패시터(710, 723, 734)를 연결하면 진상 전류가 흐른다. 이것은 코어 자속을 증가시키고, 유도 전압과 커패시터(710, 723, 734) 사이의 전압 차가 동일하게 되도록 하는 원인이 된다. 전압의 지속적인 상승은 기기의 자기포화에 의해 억제되고, 정상상태에 도달하게 된다. 안정된 전압은 속도, 정전용량, 기기 파라미터, 자화 특성과 부하에 의존하며, 이러한 자기 여자 현상은 전계와 자계사이의 지속적인 에너지 순환에 기인한다.
또한, 단상유도발전기가 성공적으로 자기 여자가 이루어지기 위해서는 도 5에 제시한 범위의 자화특성을 나타내야 한다. 이 때 자화리액턴스의 최대치
Figure 112014026309212-pat00001
에 대한 임계치
Figure 112014026309212-pat00002
이하가 되어야 한다.
한편, 자기 여자는 회전자의 잔류 자속에 의해 초기에 여자 되며 커패시터(710, 723, 734)를 사용하여 자기 여자가 이루어진다. 자기 여자용 보조권선(600)의 역방향 자계로 인해 발생되는 유기 전류는 단방향 자계를 발생하며 결과적으로 발전기의 동작을 나타낸다. 기기가 외부 원동기에 의해 구동될 때, 회전하는 회전자의 잔류 자속으로 보조권선(600)에는 미소 전압이 유기된다. 보조권선(600) 양단에 적절한 커패시터(710, 723, 734)를 연결하면 진상 전류가 흐른다. 이것은 코어 자속을 증가시키고, 유도 전압과 커패시터(710, 723, 734) 사이의 전압 차가 동일하게 되도록 하는 원인이 된다. 전압의 지속적인 상승은 기기의 자기 포화에 의해 억제되고, 정상상태에 도달하게 된다. 안정된 전압은 속도, 정전용량, 기기 파라미터, 자화 특성과 부하에 의존하며, 이러한 자기 여자 현상은 전계와 자계 사이의 지속적인 에너지 순환에 기인한다. 또한, 자기 여자를 위한 최소 정전용량은 보조권선(600)의 등가회로로부터 정의 할 수 있다. 위상을 고려한 보조권선(600)의 전류
Figure 112014026309212-pat00003
가 회전자에 무효 전력을 공급하기 위해서는 위상을 고려한 주권선 전류
Figure 112014026309212-pat00004
보다 위상이 앞서야 하므로
Figure 112014026309212-pat00005
의 조건을 만족해야 하며, 다음의 식으로부터
Figure 112014026309212-pat00006
의 조건이 성립하며, 이 조건으로부터 안정한 자기여자 영역과 불안정한 자기 소자 영역이 구분된다.
Figure 112014026309212-pat00007
도 6은 보조권선(600)의 정전용량(㎌)과 속도(rpm)의 상관관계의 시뮬레이션과 실험의 결과를 도시한 것이다. (조건 - 극수 : 4극, 정격전압 : 220 [V] , 정격 주파수 : 60 [Hz] )
도 7은 상기한 안전한 동작영역에서의 단상유도 발전기의 위상을 고려한 양호한 발전능력을 나타낼 때의 페이저도를 시뮬레이션한 예시로서, 도 7에서 주권선 전류
Figure 112014026309212-pat00008
과 전기한 자기여자 조건을 고려하여 상기의 사이리스터(711, 712, 721, 722, 731, 732)의 점호각을 조절하여 커패시터(710, 723, 734)의 리액턴스를 제어한 경우의 보조권선(600)의 전류
Figure 112014026309212-pat00009
및 부하전류
Figure 112014026309212-pat00010
의 위상차를 예로 나타낸 것이다. 즉 도 7은 상기한 자기 여자조건을 고려한 도 6의 안정조건을 만족하는 범위에서 주권선과 보조권선 전류의 위상차를 적절히 유지할 수 있도록 커패시터의 용량을 사이리스터 등으로 간접적으로 제어함으로써 적절한 유기 기전력을 출력할 수 있음을 나타내는 예시이다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물 들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 회전력을 제공하는 원동기;
    상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자;
    상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선;
    상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로 부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부;
    상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부;
    상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선;
    상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부; 및
    상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되,
    상기 보조권선 용량 조절부는
    상기 보조권선의 양단에 연결되는 제 10 커패시터;
    상기 제 10 커패시터에 애노드가 연결되는 제 11 사이리스터;
    상기 제 11 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 11 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 12 사이리스터;
    상기 제 12 사이리스터의 애노드와 상기 제 10 커패시터 사이에 연결되는 제 10 인덕터; 및
    상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조권선 용량 조절부는 상기 제 11 사이리스터의 점호각이나 상기 제 12 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
  4. 회전력을 제공하는 원동기;
    상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자;
    상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선;
    상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로 부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부;
    상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부;
    상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선;
    상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부; 및
    상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되,
    상기 보조권선 용량 조절부는
    상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부;
    상기 전압 전달부에 애노드가 연결되는 제 21 사이리스터;
    상기 제 21 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 21 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 22 사이리스터; 및
    상기 제 22 사이리스터의 애노드와 상기 전압 전달부 사이에 연결되는 제 20 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조권선 용량 조절부는 상기 제 21 사이리스터의 점호각이나 상기 제 22 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
  6. 회전력을 제공하는 원동기;
    상기 원동기에 연결되어 상기 원동기가 제공하는 회전력에 의하여 회전되는 회전자;
    상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 주권선;
    상기 주권선의 양단에 연결되며 상기 주권선으로 부터 유도되는 전압을 전달하는 주권선 전압 전달부;
    상기 주권선에 흐르는 전류를 전달하는 주권선 전류 전달부;
    상기 주권선과 이격되며 상기 회전자의 인근에 배치되어 양단에 전압을 유도하는 보조권선;
    상기 보조권선의 양단에 연결되며 상기 보조권선의 용량을 조절하고 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 보조권선 용량 조절부; 및
    상기 주권선 전압 전달부로부터 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선 전류 전달부로부터 상기 주권선에 흐르는 전류를 전달받고, 상기 보조권선 용량 조절부로부터 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압을 전달받으며, 상기 주권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상과 상기 보조권선에 의해서 유도되는 전압의 크기나 위상을 모니터링하는 마이컴을 포함하되,
    상기 보조권선 용량 조절부는
    상기 보조권선의 양단에 연결되어 상기 보조권선으로부터 유도되는 전압을 전달하는 전압 전달부;
    상기 전압 전달부에 애노드가 연결되는 제 31 사이리스터;
    상기 제 31 사이리스터의 애노드에 캐소드가 연결되며 상기 제 31 사이리스터의 캐소드에 애노드가 연결되는 제 32 사이리스터;
    상기 제 32 사이리스터의 애노드에 연결되는 제 30 인덕터; 및
    상기 제 30 인덕터와 상기 전압 전달부 사이에 연결되는 제 30 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조권선 용량 조절부는 상기 제 31 사이리스터의 점호각이나 상기 제 32 사이리스터의 점호각을 조정함으로써 상기 보조권선의 용량이 조절되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 발전기의 자기 여자 용량 제어 시스템.
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