KR101559931B1 - 전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템 - Google Patents

전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

전원계에 대하여 전자(電磁) 펌프와 병렬로 플랜트의 통상 운전시는 동기기로서 역률(力率) 개선 기능을 담당하는 전자 펌프 보상 전원 기구(10)를 설치한다. 전자 펌프 보상 전원 기구(10)는, 여자기(勵磁機)에 있어서 비여자 상태와 여자 상태 사이의 상호 전환이 가능한 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)를 구비한다. 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)는, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과, 그것을 여자기 회전자 권선(卷線)(15b)의 대향 위치를 향하여 가압하는 스프링(16)과 스프링(16)의 가압력에 저항하여 여자기 고정자 영구 자석(15a)을 여자기 회전자 권선(15b)의 비대향 위치로 이동시키는 전자 솔레노이드(20)를 갖는다.

Description

전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템{ELECTROMAGNETIC PUMP COMPENSATION POWER SUPPLY APPARATUS AND ELECTROMAGNETIC PUMP SYSTEM}
본 발명은 전자(電磁) 펌프의 저역률(低力率) 개선과, 요구 전기 출력 특성을 갖기 위한 전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템에 관한 것이다.
금속 나트륨을 냉각재로 하는 고속로(爐)에 있어서는, 냉각재를 순환시키기 위해 전자 펌프가 채용되는 경우가 많아졌다.
전자 펌프는, 액체 금속 나트륨이 전기의 양도체인 것을 이용하여, 전류가 흐르는 도체를 자계(磁界) 중에 두면, 이 자계 강도에 비례하여 그 직각 방향으로 힘을 받는다는 원리에 의거하여, 금속 나트륨 냉각재를 이송하는 것이다.
이 전자 펌프는 종래의 기계식 펌프와 비교하여, 기능적으로는 냉각재 유량을 용이하게 직선적으로 가감할 수 있는 점, 구조적으로는 냉각재를 완전히 밀봉 상태로 할 수 있는 점, 및 소형이기 때문에 증기 발생기 등의 타기기와의 합체에 의해 합리화를 도모할 수 있는 가능성을 갖고 있는 점, 또한 가동 부분이 없이 보수(補修)가 용이한 점, 높은 토출 압력을 얻을 수 있는 점 등의 우수한 특징을 갖고 있다.
한편, 운전 중의 고속로에 있어서, 예를 들면 플랜트 트립이나 외부 전원 상실 등의 이상이 발생했을 경우에는, 제어봉이 원자로의 로심(爐心)에 급속하게 삽입될 때에 발생하는 과도적인 로심 출입구의 냉각재 온도차를 완화하기 위해, 원자로 정지 후의 소정 시간에 있어서의 유량 확보 기능, 즉 플로우 비용 다운 특성 기능이 필요해진다.
상기와 같이 로심에 제어봉이 급속 삽입되었을 때에, 로심으로부터의 제(除)열량의 감쇠의 비율보다 로심 유량이 급속하게 지나치게 감소하면, 로심 출구 온도가 상승해 버리기 때문에, 이를 완화하기 위해서는, 유량의 감쇠 속도를 발열량에 적합하도록 할 필요가 있으며, 이 특성을 플로우 비용 다운 특성이라고 한다.
플로우 비용 다운 특성은, 로심 출구 온도의 상승을 회피하기 위한 안전상의 관점뿐만 아니라, 특히 나트륨 냉각로와 같이 냉각재 나트륨과 구조재 사이의 열전달률이 높은 시스템에 있어서의 구조재 온도 변화를 완화 즉 플랜트 열과도를 완화한다는 건전성 확보상의 관점에서도 중요하다.
이 원자로 정지 후의 소정 시간에 있어서의 유량 확보 기능, 즉 플로우 비용 다운 특성 기능에 대해서는, 전자 펌프가 회전 부분을 갖지 않고 기계적 관성이 없기 때문에, 어떠한 에너지 축적 수단을 별도 준비하여, 전자 펌프의 감쇠 출력 특성을 확보할 필요가 있다.
또한, 전자 펌프는 극단적인 인덕턴스 부하 때문에 역률이 0.5 정도이며, 종래의 기계식 나트륨 펌프와 비교하여 역률이 극히 작다.
그 때문에, 고속로의 냉각재 순환 펌프와 같이 대용량을 요하는 펌프로서 전자 펌프를 사용할 경우에는, 무효 전력을 보상하는 역률 개선 수단을 설치하지 않으면, 그 구동 전원 용량이 방대한 것이 되고, 전원 설비의 레이아웃이 곤란해져, 설계 작업이 번잡해져 버리고, 또한 경제성의 관점에서도 불리해진다는 과제가 있다.
이와 같은, 플랜트의 열과도를 완화하는 플로우 비용 다운 특성의 확보와, 전자 펌프의 저역률의 개선을, 동시에 달성하는 에너지 축적 수단으로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 초(超)전도 에너지 저장 장치를 사용하여, 초전도 전자석에 축적된 에너지로부터 전력 변환기 제어 장치를 통해 전자 펌프에 공급하는 방법이 있다.
또한, 동기기(同期機)를 전자 펌프와 병렬로 접속하여 운전시키고, 플랜트의 통상 운전시에는 조상기(調相機) 운전을, 전자 펌프의 전원 회로가 차단되는 이상 발생시에 있어서는, 예를 들면 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 회전 에너지로부터 여자(勵磁) 전류를 회생하고, 그 여자 전류를 전자 펌프에 공급하는 방법이 있다.
일본국 특개평5-142382호 공보 일본국 특개평3-73891호 공보
상술한 종래예에 있어서는, 플랜트 트립이나 외부 전원 상실시의 플랜트 열과도를 완화하는 플로우 비용 다운 운전에 있어서, 고속로의 주(主)순환 펌프에 적용하는 전자 펌프에 요구되는 감쇠 출력 특성을 얻기 위해, 전자 펌프 보상 전원 장치에 제어 회로를 사용하고 있다.
그러나, 안전 기능을 확보하기 위해서는, 그 제어 회로에 대한 다양화, 다중화 등의 용장화, 원자로 운전 중의 테스터빌리티의 확보 등이 필요하지만, 이 종류의 여자 제어 회로의 안전계에의 적용은 전례가 없어, 신뢰성 확보에 과제가 있었다.
그래서, 본 발명은 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저역률을 개선하기 위한 무효 전력 보상을 행하는 기능과, 외부로부터 제어하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 갖는, 신뢰성이 높은 전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전자 펌프의 전원 공급부의 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인과 전기적으로 접속되고, 통상 운전시의 역률 개선과, 전자 펌프에의 교류 전원 상실시의 전자 펌프에의 전력 공급을 행하는 전자 펌프 보상 전원 장치에 있어서, 축을 중심으로 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 회전 에너지 저장용의 플라이 휠과, 상기 샤프트에 고정된 여자기 회전자 권선(卷線)과, 상기 샤프트에 고정되고, 상기 여자기 회전자 권선에서 생긴 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 회전 정류기와, 상기 샤프트에 고정되고, 상기 회전 정류기로부터 직류 전류의 공급을 받는 권선형 동기기 회전자 권선과, 상기 권선형 동기기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고, 상기 권선형 동기기 회전자 권선과 함께 권선형 동기기를 구성하여 회전 에너지와 전기 에너지를 상호 변환하는, 권선형 동기기 고정자 권선과, 상기 여자기 회전자 권선과 함께 여자기를 구성하는 여자기 고정자 영구 자석을 갖고, 비여자 상태와 여자 상태의 2개의 상태간의 상호 전환이 가능한 여자기 고정자 영구 자석 장치와, 상기 권선형 동기기 고정자 권선과 상기 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인을 접속하는 동기기측 전원 공급 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전자 펌프와, 교류 계통 모선(母線)으로부터의 전력을 소요의 주파수 및 전압의 교류 전력으로 변환하여 상기 전자 펌프에 공급하는 인버터 장치 및 상기 인버터 장치의 출력측에 접속되어 교류 전력을 차단하는 전원 공급 라인 차단기를 갖는 상기 전자 펌프의 전원 공급부와, 상기 전원 공급 라인 차단기의 전자 펌프측에서, 당해 전자 펌프와 전기적으로 접속되고, 통상 운전시의 역률 개선과 전자 펌프에의 교류 전원 상실시의 전자 펌프에의 전력 공급을 행하는 전자 펌프 보상 전원 장치를 구비하는 전자 펌프 시스템으로서, 상기 전자 펌프 보상 전원 장치는, 축을 중심으로 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 회전 에너지 저장용의 플라이 휠과, 상기 샤프트에 고정된 여자기 회전자 권선과, 상기 샤프트에 고정되고, 상기 여자기 회전자 권선에서 생긴 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 회전 정류기와, 상기 샤프트에 고정되고, 상기 회전 정류기로부터 직류 전류의 공급을 받는 권선형 동기기 회전자 권선과, 상기 권선형 동기기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고, 상기 권선형 동기기 회전자 권선과 함께 권선형 동기기를 구성하여 회전 에너지와 전기 에너지를 상호 변환하는, 권선형 동기기 고정자 권선과, 상기 여자기 회전자 권선과 함께 여자기를 구성하는 여자기 고정자 영구 자석을 갖고, 비여자 상태와 여자 상태의 2개의 상태간의 상호 전환이 가능한 여자기 고정자 영구 자석 장치와, 상기 권선형 동기기 고정자 권선과 상기 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인을 접속하는 동기기측 전원 공급 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저(低)역률을 개선하기 위한 무효 전력 보상을 행하는 기능과, 외부로부터 제어하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 초래하는 기능을 갖는, 신뢰성이 높은 전자 펌프 보상 전원 장치 및 전자 펌프 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제1 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도.
도 2는 도 1의 전자 펌프 보상 전원 장치의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제2 실시형태의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도.
도 4는 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제3 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제4 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도.
도 6은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제5 실시형태의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 실시형태에 대해서 설명한다. 여기에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 공통의 부호를 부여하여, 중복 설명은 생략한다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제1 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치(5)는, 전자 펌프 보상 전원 기구(10), 직류 전원 공급부(30) 및 동기기측 전원 공급 라인(40a)를 갖는다.
전자 펌프(1)는, 교류 계통 모선(2)으로부터 인버터 장치(42) 및 이 하류측에 직렬로 접속하는 전원 공급 라인 차단기(41)를 경유하여, 교류 전원 라인(40)을 통해 급전된다.
인버터 장치(42)는, 전자 펌프(1)의 유량·헤드 특성을 변화시킬 수 있도록, 교류 계통 모선(2)으로부터의 전력을, 교류로부터 직류에의 변환과 그 후의 직류로부터 교류에의 변환에 의해, 전자 펌프(1) 구동용 전력의 주파수 및 전압을 변화시키는 기능을 갖는다.
전자 펌프 보상 전원 기구(10)는, 이 전원 공급 라인의 전원 공급 라인 차단기(41)의 하류측에 있어서 동기기측 전원 공급 라인(40a)을 통해 전자 펌프(1)와 전기적으로 접속하고 있다. 동기기측 전원 공급 라인(40a)은, 구체적으로는, 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 구성 부분인 권선형 동기기 고정자 권선(13a)(후술)에 접속하고 있다.
한편, 전자 펌프 보상 전원 기구(10) 중의 전자 솔레노이드(20)는 상기의 전원 공급 라인과는 독립적으로, 직류 전원 공급부(30)를 통해 교류 계통 모선(2)에 접속하고 있다.
직류 전원 공급부(30)는, 서로 직렬로 접속된 직류 공급 라인 차단기(31) 및 직류 공급 라인 정류기(32)를 갖는다.
도 2는 도 1의 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도이다.
전자 펌프 보상 전원 기구(10)는, 크게 분류하여, 플라이 휠(12), 권선형 동기기(13), 회전 정류기(14), 여자기(15)를 구비한다. 권선형 동기기(13)는, 권선형 동기기 고정자 권선(13a) 및 권선형 동기기 회전자 권선(13b)을 갖는다. 여자기(15)는, 여자기 고정자 영구 자석 장치(45), 여자기 회전자 권선(15b)을 갖는다. 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)는, 여자기 고정자 영구 자석(15a), 전자 솔레노이드(20) 및 연결봉(21)을 포함하는 구동 기구를 갖는다.
여자기 고정자 영구 자석 장치(45)는, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b)이 대향한 상태에서 여자 기능을 발휘하는 여자 상태와, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b)이 대향하지 않는 위치에 있어 여자 기능을 발휘하지 않는 비여자 상태를 전환할 수 있는 구성으로 되어 있다.
플라이 휠(12), 권선형 동기기(13)의 권선형 동기기 회전자 권선(13b), 회전 정류기(14), 및 여자기(15)의 여자기 회전자 권선(15b)은, 동일한 샤프트(11) 위에 서로 직결되어 있다.
플라이 휠(12)은, 통상 운전시에 회전 에너지로서 에너지를 저장해 두기 위한 장치로, 플랜트 트립이나 외부 전원 상실시에, 플로우 비용 다운 특성을 얻기 위해 전자 펌프(1)에 필요한 전력을 공급할 수 있는 회전 에너지를 확보할 수 있는 크기와 중량으로 구성된다.
도시는 생략하지만, 여자기 회전자 권선(15b)은, 회전 정류기(14)의 입력측에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 회전 정류기(14)의 출력측은, 권선형 동기기 회전자 권선(13b)에 전기적으로 접속되어 있다.
통상 운전시에, 여자기(15)에 있어서 여자기 회전자 권선(15b)에 생긴 교류는, 회전 정류기(14)에서 직류로 변환되고, 이 직류가, 여자 기능을 가지는 권선형 동기기 회전자 권선(13b)에 흐른다. 이에 따라, 권선형 동기기(13)는, 권선형 동기기 고정자 권선(13a)에 전압을 유기시켜, 전자 펌프(1)에 전력을 공급한다.
여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)은, 이하와 같이, 전자 솔레노이드(20)의 기능에 의해, 회전축 방향으로 움직일 수 있는 구성으로 되어 있다.
전자 솔레노이드(20)는, 전자 솔레노이드 지지판(20a), 전자 솔레노이드 코일(20b), 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)으로 이루어진다.
전자 솔레노이드 영구 자석(20c)은, 전자 솔레노이드 지지판(20a)에 고정된 스프링(16)과 접속된다. 한편, 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)의 부분은, 전자석의 자력에 의해 구동되는 것이면 영구 자석이 아니어도 된다.
회전축 방향으로 연장되는 복수의 연결봉(21)에 의해, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)이 연결되어 있다. 전자 솔레노이드(20) 및 연결봉(21)은, 여자기 고정자 영구 자석(15a)을 구동하는 기능을 갖는 기구(「구동 기구」)를 구성하는 주요한 요소이다.
플랜트의 통상 운전시에는, 전자 솔레노이드 코일(20b)과 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)의 상호 작용에 의해, 전자 솔레노이드 코일(20b)로부터 공급된 자기 에너지는, 스프링(16)에 탄성 에너지로서 축적되어 있다. 한편, 이 상태에서, 스프링(16)은, 피압축 상태이거나 피인장 상태 중 어느 쪽이어도 된다.
이 상태에서는, 여자기 고정자 영구 자석(15a)을 여자기 회전자 권선(15b)과 반경 방향에 대향하는 위치로부터 축방향으로 이동하여 떨어진 위치(이하 「비대향 위치」라고 함)에 있는 상태를 유지한다.
플랜트 트립이나 외부 전원 상실시에는, 외부 전원에 의한 직류 전원 공급부(30)로부터 전자 솔레노이드 코일(20b)에의 전원 공급도 상실하기 때문에, 스프링(16)의 탄성 에너지에 의해 여자기 고정자 영구 자석(15a)이 즉시 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)과 연동(連動)하여 회전축 방향으로 이동하고, 정(定)위치인 여자기 회전자 권선(15b)과 반경 방향에 대향하는 위치(이하 「대향 위치」라고 함)로 돌아간다.
여자기 회전자 권선(15b)의 턴수, 여자기 고정자 영구 자석(15a)의 비대향 위치는, 플랜트의 통상 운전시의 전자 펌프(1)에 요구되는 무효 전력을 권선형 동기기(13)가 발전(發電)할 수 있도록 설정된다.
다음으로, 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 동작을 설명한다.
통상 운전시에 있어서는, 교류 계통 모선(2)으로부터 직류 공급 라인 정류기(32)를 통해 전자 솔레노이드 코일(20b)에 직류 전원이 공급되고, 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 구성 요소인 전자 솔레노이드(20)가 가동 상태에 있다.
즉, 전자 솔레노이드 코일(20b)과 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)의 자기 흡인력에 의해, 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)과, 연결봉(21)을 통해 접속된 여자기 고정자 영구 자석(15a)이 전자 솔레노이드 지지판(20a)의 방향으로 끌어당겨진다. 이때 스프링(16)에 탄성 에너지가 축적되고, 여자기 고정자 영구 자석(15a)이 여자기 회전자 권선(15b)과 대향하는 위치로부터 이동한 상태가 된다.
그 결과, 여자기 회전자 권선(15b)에 쇄교(鎖交)하는 자속이 감소하고, 권선형 동기기 회전자 권선(13b)에 흐르는 여자 전류가 감소하기 때문에, 권선형 동기기(13)는 진상(進相) 운전이 된다.
권선형 동기기(13)는, 통상 운전에 있어서의 정상 상태에서는, 풍손(風損)을 제외하면 무부하 상태에 있기 때문에 동기조상기(同期調相機) 동작이 되고, 진상 운전에 의해, 진행 무효 전력을 발전하여 전자 펌프(1)에 공급할 수 있다.
전자 솔레노이드 코일(20b)의 턴수는, 정격 운전시에 전자 펌프(1)가 필요로 하는 무효 전력을 발생하도록 조정되어 있기 때문에, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 솔레노이드(20)에 관한 제어 장치는 불필요하다.
플랜트 트립이나 외부 전원 상실시에 있어서는, 전자 펌프 보상 전원 기구(10) 및 전자 펌프(1)의 안전 기능을 확보하기 위해, 전원 공급 라인 차단기(41)에 의해 전자 펌프 보상 전원 기구(10) 및 전자 펌프(1)를 인버터 장치(42)로부터 차단한다. 이와 동시에, 직류 공급 라인 차단기(31)에 의해 전자 솔레노이드(20)를, 교류 계통 모선(2)으로부터 차단한다.
이때, 권선형 동기기(13)에 전원이 공급되지 않게 되지만, 회전 에너지를 저장한 플라이 휠(12)과 샤프트(11)는 외부 전원이 없어도 관성에 의해 잠시 동안 계속해서 회전한다.
또한 전자 솔레노이드(20)의 전원 차단에 의해, 전자 솔레노이드 코일(20b)과 전자 솔레노이드 영구 자석(20c) 사이의 자기 흡인력이 없어지기 때문에, 스프링(16)의 용수철 탄성력에 의해 여자기 고정자 영구 자석(15a)은 여자기 회전자 권선(15b)과 대향하는 원래의 대향 위치로 즉시 복귀한다.
이 결과, 여자기 회전자 권선(15b)과 쇄교하는 자속이 증가하여 권선형 동기기 회전자 권선(13b)의 여자 전류가 증가하고, 권선형 동기기(13)는 지상(遲相) 운전으로 자연스럽게 전환된다. 그 결과, 외부 전원 없음으로, 플로우 비용 다운 특성을 얻기 위해 필요한 전력을 전자 펌프(1)에 공급할 수 있는 상태가 된다.
이상과 같이, 여자기 고정자 영구 자석(15a), 전자 솔레노이드(20) 및 연결봉(21)을 포함하는 구동 기구를 갖는 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)는, 전체적으로, 여자기(15)에 있어서 여자 상태와 비여자 상태를 전환하는 기능을 갖는다.
본 실시형태에 의하면, 통상 운전시에 있어서는 전자 솔레노이드(20)에 의해 여자기 고정자 영구 자석(15a)이 정위치로부터 이동하여 권선형 동기기(13)의 계자(界磁) 전류가 감소함으로써, 거의 무부하 상태의 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 권선형 동기기(13)가 진상 운전이 되며, 저역률의 전자 펌프(1)에 무효 전력을 공급할 수 있다.
따라서, 통상 운전시에 있어서의 전자 펌프(1)의 역률이 개선되고, 부설하는 전원 설비를 큰 폭으로 소형화할 수 있다.
또한, 전자 펌프(1)에 접속하는 전원 회로가 차단되는 이상이 발생했을 경우에는, 스프링(16)의 용수철 탄성력에 의해 여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)이 대향 위치로 자연스럽게 복귀하여, 권선형 동기기(13)는 지상 운전으로 전환된다.
즉, 플라이 휠(12)에 축적된 회전 에너지로부터 여자기(15)와 권선형 동기기(13)로부터 동기기측 전원 공급 라인(40a)을 통해 전자 펌프(1)에 전력이 공급되고, 요구되는 플로우 비용 다운 특성 확보를 위해 필요한 전력이 외부 전원 없음으로 얻어진다. 이에 따라, 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 전기 출력을 조정하는 제어 회로가 불필요해지기 때문에, 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저역률을 개선하기 위한 무효 전력 보상을 행하는 기능과, 외부로부터 제어하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 초래하는 기능을 갖는, 신뢰성이 높은 전자 펌프 보상 전원 장치를 제공할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 3은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제2 실시형태의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도이다.
본 실시형태에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치(5)의 전자 펌프 보상 전원 기구(10)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)가, 여자기 고정자 영구 자석(15a), 자기 쉴드판(22), 전자 솔레노이드(20) 및 연결봉(21)을 포함하는 구동 기구를 갖고 있다.
통(筒) 형상의 자기 쉴드판(22)이, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b) 사이의 직경 방향으로 중간 위치에 설치되어 있고, 연결봉(21)을 통해 전자 솔레노이드(20)에 의해 축방향으로 이동하는 방식이다.
여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b)은 대향한 위치에는 있지만, 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)가 자기 쉴드판(22)을 갖고 있고, 자기 쉴드판(22)이 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b) 사이에 없는 상태에서 여자 기능을 발휘하는 여자 상태와, 자기 쉴드판(22)이 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b) 사이에 있는 상태에서 여자 기능을 발휘하지 않는 비여자 상태를 전환할 수 있는 구성으로 되어 있다.
자기 쉴드판(22)은 전자 강판(鋼板) 등의 자성체에 의해 구성한다.
통상 운전시에 있어서는 전자 솔레노이드(20)가 가동 상태에 있고, 자기 쉴드판(22)이 여자기 고정자 영구 자석(15a), 여자기 회전자 권선(15b)의 중간 위치에 있다.
이때, 영구 자석에 의한 자속의 일부가 자기 쉴드판(22)에 흐름으로써, 여자기 회전자 권선(15b)에 쇄교하는 자속이 감소하고, 권선형 동기기 회전자 권선(13b)에 흐르는 여자 전류가 감소하기 때문에, 권선형 동기기(13)는 진상 운전이 된다.
플랜트 트립이나 외부 전원 상실시에 있어서는, 전자 솔레노이드(20)의 전원 차단 후, 스프링(16)의 용수철 탄성력에 의해, 축방향으로 이동하고, 자기 쉴드판(22)이 여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b)간의 중간 위치로부터 벗어난 위치(이하 「비중간 위치」라고 함)로 즉시 이동한다.
이 결과, 여자기 회전자 권선(15b)과 쇄교하는 자속이 증가하여 권선형 동기기 회전자 권선(13b)의 여자 전류가 증가하고, 권선형 동기기(13)는 지상 운전으로 자연스럽게 전환된다.
이상과 같이, 여자기 고정자 영구 자석(15a), 전자 솔레노이드(20) 및 연결봉(21)을 포함하는 구동 기구, 및 자기 쉴드판(22)을 갖는 여자기 고정자 영구 자석 장치(45)는, 전체적으로, 여자기(15)에 있어서 여자 상태와 비여자 상태를 전환하는 기능을 갖는다.
본 실시형태에 의하면, 여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b) 사이의 갭 길이가 증가하지만, 이동 물체의 중량이 감소하기 때문에 전자 솔레노이드(20)를 소형화할 수 있다. 또한 여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)을 이동시키지 않는 만큼, 신뢰성이 증가한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저역률을 개선하기 위한 무효 전력 보상을 행하는 기능과, 외부로부터 제어 하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 초래하는 기능을 갖는, 신뢰성이 더 높은 전자 펌프 보상 전원 장치를 제공할 수 있다.
[제3 실시형태]
도 4는 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제3 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도이다.
본 실시형태에서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 교류 계통 모선(2)과 전자 솔레노이드(20) 사이의 직류 전원 공급부(30)에, 강압 변압기(33), 직류 전원 장치(34) 및 직류 공급 라인 차단기(31)를 설치하여, 이 순서대로 직렬로 접속한다.
또한, 전자 펌프(1)의 전원 라인에 설치한 변류기(36) 및 변성기(37)로부터의 전류 및 전압 신호에 의거하여 역률 개선을 위한 제어를 직류 전원 장치(34)에 대하여 행하는 역률 제어부(35)를 설치한다.
이 역률 제어부(35)에 의해, 통상 운전시에 있어서 전자 솔레노이드(20)에 공급하는 전압을 연속적으로 제어하는 방식으로 한다.
그 밖의 구성은, 제1 또는 제2 실시형태와 마찬가지이다.
본 실시형태에 의하면, 직류 전원 장치(34), 역률 제어부(35), 변류기(36) 및 변성기(37)가 별도로 필요하지만, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 솔레노이드(20)에 의한 여자기 고정자 영구 자석(15a)의 위치의 연속적인 제어가 가능해 짐으로써, 정격(定格) 이외의 임의의 운전 상태에서도 역률 개선을 행하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 제1 또는 제2 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있음에 더하여, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저역률을 개선하기 위한 세밀한 무효 전력 보상 기능과, 외부로부터 제어하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 초래할 수 있다.
[제4 실시형태]
도 5는 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제4 실시형태의 전기적 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 통상 운전시에 있어서 전자 솔레노이드(20)에 공급하는 전력을, 교류 계통 모선(2)으로부터 직접적인 라인이 아니라, 권선형 동기기(13)의 권선형 동기기 고정자 권선(13a)에의 급전 라인 즉 동기기측 전원 공급 라인(40a)으로부터 분기(分岐)하여, 직류 전원 공급부(30)에 공급하는 방식으로 한다.
이 직류 전원 공급부(30)가, 직류 공급 라인 정류기(32) 및 직류 공급 라인 차단기(31)를 구비하는 것은, 제1 실시형태와 마찬가지이다.
본 실시형태에 의하면, 전자 솔레노이드(20)를 동작시키는 만큼, 권선형 동기기(13)의 용량을 크게 할 필요가 있지만, 상기한 각 실시형태에 비하면, 전자 펌프 보상 전원 기구(10)와 교류 계통 모선(2)간의 배선수가 감소하기 때문에, 전원 설비의 레이아웃 설계가 용이해진다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 플랜트의 통상 운전시에 있어서 전자 펌프의 저역률을 개선하기 위한 무효 전력 보상을 행하는 기능과, 외부로부터 제어하지 않고 요구된 전기 출력 특성을 초래하는 기능을 갖는, 신뢰성이 높은 전자 펌프 보상 전원 장치를 제공할 수 있고, 물량이 저감하고, 전원 설비의 레이아웃 설계가 더 용이해진다.
[제5 실시형태]
도 6은 본 발명에 따른 전자 펌프 보상 전원 장치의 제5 실시형태의 기계적 구조를 나타내는 모식적 종단면도이다.
본 실시형태는, 제1 실시형태의 변형으로서, 여자기(15)의 여자기 고정자 영구 자석(15a)이, 전자 솔레노이드의 기능에 의해, 회전축 방향으로 움직일 수 있는 구성으로 되어 있는 점에서는, 제1 실시형태와 마찬가지이다. 제1 실시형태에서는 전자 솔레노이드(20)와 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 전자 솔레노이드 영구 자석(20c)이 직접적으로 연결되어 있지만, 본 실시형태에서는 전자 솔레노이드의 전자력이 약할 경우에도, 확실히 기능할 수 있도록 요소를 추가하고 있다.
구동 기구(50)는, 연결봉(51), 지지판(52), 압축 용수철(53), 압축 용수철 고정판(54), 가이드부(55), 지레봉(56), 지렛대(57), 지레용 영구 자석(58) 및 지레용 전자 솔레노이드(59)를 갖는다.
지지판(52)은, 외부(예를 들면, 도시하지 않은 케이싱)에 고정되어 있고, 압축 용수철(53)의 일단(一端)을 지지하고 있다. 연결봉(51)은, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 연결되어 있다. 연결봉(51)의 도중에는 압축 용수철 고정판(54)이 설치되어 있다.
압축 용수철(53)의 타단(他端)은 압축 용수철 고정판(54)에 지지되어 있고, 지지판(52)과 압축 용수철 고정판(54) 사이에 끼워져 있다. 연결봉(51)의, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과의 연결부와의 반대측은 지지판(52)을 관통하고 있고, 그 단부(端部)는, 지레봉(56)과 연결되어 있다.
지레봉(56)의, 연결봉(51)과의 연결부와 반대단은, 지레용 영구 자석(58)과 연결되어 있다. 또한, 지레봉(56)의 도중은, 지렛대(57) 상의 지레봉 지점(57a)과 회전 가능하게 연결되어 있다. 지레봉(56)의, 지레봉 지점(57a)과 지레용 영구 자석(58)의 연결부간의 길이는, 연결봉(51)과의 연결부와 지레봉 지점(57a)간의 길이에 비해, 충분히 큰 길이로 되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 지레용 전자 솔레노이드(59) 및 지레봉(56)이나 연결봉(51) 등의 연결부가, 여자기 고정자 영구 자석(15a)을 구동하는 기능을 갖는 구동 기구를 구성하는 주요한 요소이다.
이 지레용 전자 솔레노이드(59)는, 외부에 고정되어 있고, 직류 전원 공급부(30)로부터 직류 전원을 공급받는다.
압축 용수철(53)의 압축 상태와 해방 상태에서, 여자기 고정자 영구 자석(15a)과 여자기 회전자 권선(15b)의 위치 관계가 바뀌도록, 지레봉(56) 등의 길이가 설정된다.
즉, 지레용 전자 솔레노이드(59)에 직류 전원이 공급되어 있는 상태에서는, 그 자기 흡인력에 의해, 지레용 영구 자석(58)은 지레용 전자 솔레노이드(59)에 흡인되고, 여자기 고정자 영구 자석(15a)은, 여자기 회전자 권선(15b)과 비대향 위치가 되도록 설정된다.
또한, 지레용 전자 솔레노이드(59)에의 직류 전원의 공급이 없는 상태에서는, 지레용 영구 자석(58)은 지레용 전자 솔레노이드(59)로부터 떨어져, 압축 용수철(53)이 압축 상태로부터 해방됨으로써, 여자기 고정자 영구 자석(15a)은, 여자기 회전자 권선(15b)과 대향 위치가 되도록 설정된다.
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 있어서는, 통상 운전시에는, 직류 전원 공급부(30)로부터 지레용 전자 솔레노이드(59)에 직류 전원이 공급되므로, 지레용 영구 자석(58)은 지레용 전자 솔레노이드(59)에 흡인되고, 지레봉(56) 및 연결봉(51)을 통해, 여자기 고정자 영구 자석(15a)은, 여자기 회전자 권선(15b)과 비대향 위치가 된다.
플랜트 트립이나 외부 전원 상실시에 있어서는, 지레용 전자 솔레노이드(59)의 전원 차단에 의해, 지레용 전자 솔레노이드(59)와 지레용 영구 자석(58) 사이의 자기 흡인력이 없어지기 때문에, 압축 용수철(53)의 용수철 탄성력에 의해 여자기 고정자 영구 자석(15a)은 여자기 회전자 권선(15b)과 대향하는 원래의 대향 위치로 즉시 복귀한다.
이상과 같이, 여자기 고정자 영구 자석(15a), 및 지레용 전자 솔레노이드(59), 연결봉(51) 및 지레봉(56)을 포함하는 구동 기구(50)는, 전체적으로, 여자기(15)에 있어서 여자 상태와 비여자 상태를 전환하는 기능을 갖는다.
본 실시형태에 의하면, 압축 용수철(53)의 용수철 탄성력에 대하여, 지레용 영구 자석(58)과 지레용 전자 솔레노이드(59) 사이의 자기 흡인력이 작을 경우에도, 지레의 원리에 의해 작은 자기 흡인력으로 여자기 고정자 영구 자석(15a)의 위치를 유지할 수 있고, 통상 운전시의 오동작에 의한 외란, 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 작은 자기 흡인력으로 여자기 고정자 영구 자석(15a)의 위치를 유지할 수 있고, 통상 운전시의 오동작에 의한 외란, 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
〔그 밖의 실시형태〕
이상, 본 발명의 몇 개의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다.
예를 들면, 고속로 플랜트 이외여도 전자 펌프를 사용한 마찬가지의 과제를 갖는 시설, 플랜트에 적용할 수 있다.
또한, 각 실시형태의 특징을 조합해도 된다. 예를 들면, 제3, 제4 및 제5 실시형태에 있어서의 전자 펌프 보상 전원 기구(10)의 구성은, 도 2 또는 도 3의 어느 구성이어도 된다.
또한, 이들 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다.
이들 실시형태나 그 변형에는, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.
1: 전자 펌프 2: 교류 계통 모선
5: 전자 펌프 보상 전원 장치 10: 전자 펌프 보상 전원 기구
11: 샤프트 12: 플라이 휠
13: 권선형 동기기 13a: 권선형 동기기 고정자 권선
13b: 권선형 동기기 회전자 권선 14: 회전 정류기
15: 여자기 15a: 여자기 고정자 영구 자석
15b: 여자기 회전자 권선 16: 스프링(탄성체)
20: 전자 솔레노이드(구동 기구) 20a: 전자 솔레노이드 지지판
20b: 전자 솔레노이드 코일 20c: 전자 솔레노이드 영구 자석
21: 연결봉 22: 자기 쉴드판
30: 직류 전원 공급부 31: 직류 공급 라인 차단기
32: 직류 공급 라인 정류기 33: 강압 변압기
34: 직류 전원 장치 35: 역률 제어부
36: 변류기 37: 변성기
40: 교류 전원 라인 40a: 동기기측 전원 공급 라인
41: 전원 공급 라인 차단기 42: 인버터 장치
45: 고정자 영구 자석 장치 50: 구동 기구
51: 연결봉 52: 지지판
53: 압축 용수철(탄성체) 54: 압축 용수철 고정판
55: 가이드부 56: 지레봉
57: 지렛대 57a: 지레봉 지점
58: 지레용 영구 자석 59: 지레용 전자 솔레노이드

Claims (12)

  1. 전자(電磁) 펌프의 전원 공급부의 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인과 전기적으로 접속되고, 통상 운전시의 역률(力率) 개선과, 전자 펌프에의 교류 전원 상실시의 전자 펌프에의 전력 공급을 행하는 전자 펌프 보상 전원 장치에 있어서,
    축을 중심으로 회전하는 샤프트와,
    상기 샤프트에 고정된 회전 에너지 저장용의 플라이 휠과,
    상기 샤프트에 고정된 여자기(勵磁機) 회전자 권선(卷線)과,
    상기 샤프트에 고정되고, 상기 여자기 회전자 권선에서 생긴 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 회전 정류기와,
    상기 샤프트에 고정되고, 상기 회전 정류기로부터 직류 전류의 공급을 받는 권선형 동기기(同期機) 회전자 권선과,
    상기 권선형 동기기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고, 상기 권선형 동기기 회전자 권선과 함께 권선형 동기기를 구성하여 회전 에너지와 전기 에너지를 상호 변환하는, 권선형 동기기 고정자 권선과,
    상기 여자기 회전자 권선과 함께 여자기를 구성하는 여자기 고정자 영구 자석을 갖고, 비여자 상태와 여자 상태의 2개의 상태간의 상호 전환이 가능한 여자기 고정자 영구 자석 장치와,
    상기 권선형 동기기 고정자 권선과 상기 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인을 접속하는 동기기측 전원 공급 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여자기 고정자 영구 자석 장치는,
    정지 고정되고, 구동 대상으로서의 상기 여자기 고정자 영구 자석을 대향 위치를 향하여 가압하는 탄성체와,
    정지 고정되고, 상기 탄성체의 가압력에 저항하여, 상기 여자기 고정자 영구 자석을 비대향 위치로 이동시키는 대항력을 생기게 하는 구동 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 여자기 고정자 영구 자석은, 상기 여자기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고,
    상기 여자기 고정자 영구 자석 장치는,
    상기 여자기 회전자 권선과 상기 여자기 고정자 영구 자석간의 직경 방향의 중간 위치와, 상기 중간 위치로부터 벗어난 비중간 위치의, 2개의 위치 사이를 이동가능한 자기 쉴드부와,
    정지 고정되고, 구동 대상으로서의 상기 자기 쉴드부를 상기 중간 위치를 향하여 가압하는 탄성체와,
    정지 고정되고, 상기 탄성체의 가압력에 저항하여, 상기 자기 쉴드부를 비중간 위치로 이동시키는 대항력을 생기게 하는 구동 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구동 기구는,
    정지 고정된 전자 솔레노이드 지지판과, 상기 전자 솔레노이드 지지판에 고정되고, 직류 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 직류 전류가 흐르는 전자 솔레노이드 코일을 갖는 전자 솔레노이드와,
    상기 탄성체와 연결되고, 상기 전자 솔레노이드 코일의 통전 상태 및 비통전 상태에 따라, 상기 샤프트의 회전축 방향으로 이동 가능한 가동부와,
    상기 가동부와 상기 구동 대상을 연결하고, 상기 전자 솔레노이드의 가동부와 상기 구동 대상을 일체로 동작시키기 위한 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 전자 펌프의 전원 공급부의 전원인 교류 계통 모선(母線)과 동일한 교류 계통 모선을 전원으로 하고, 교류로부터 직류에의 변환 기능을 갖고, 상기 구동 기구에의 직류 전류의 공급 및 차단 기능을 갖는, 직류 전원 공급부를 더 구비하고,
    상기 구동 기구는, 상기 직류 전류의 차단과 함께 상기 대항력을 상실하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 기구는,
    외부에 고정된 지렛대와,
    이 지렛대에 고정된 지점을 중심으로 회전 가능하게 지지되고, 상기 지점과 상기 전자 솔레노이드 가동부간의 길이는 상기 지점과 타단(他端)간의 길이에 비해 큰 길이를 갖는 지레봉을 더 갖고,
    상기 가동부는, 상기 전자 솔레노이드 코일의 통전 상태 및 비통전 상태에 따라, 상기 지레봉을 통한 일체 동작에 의해 상기 샤프트의 회전축 방향으로 증력(增力)하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 직류 전원 공급부는,
    상기 교류 계통 모선으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 직류 공급 라인 정류기와,
    상기 직류 공급 라인 정류기와 전기적으로 직렬로 접속되고, 상기 전자 솔레노이드 코일측에 설치된, 상기 전자 솔레노이드 코일에의 직류 전력 공급을 차단하는 직류 공급 라인 차단기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 직류 전원 공급부는,
    상기 교류 계통 모선으로부터의 교류 전력의 전압을 강하시키는 강압 변압기와,
    상기 강압 변압기에서 전압 강하한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 직류 전원 장치와,
    상기 직류 전원 장치로부터의 직류 전류를 차단하는 직류 공급 라인 차단기와,
    상기 전자 펌프의 전원 공급부의 전원 공급 라인에 설치하여 상기 전원 공급부의 전류를 검출하는 변류기와,
    상기 전자 펌프의 전원 공급부의 전원 공급 라인에 설치하여 상기 전원 공급부의 전압을 검출하는 변성기와,
    통상 운전 상태에서, 상기 변류기로부터의 전류 신호 및 상기 변성기로부터의 전압 신호를 입력으로 하고, 상기 직류 전원 장치에 제어 신호를 출력하는 역률제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 직류 전원 공급부는,
    상기 동기기측 전원 공급 라인으로부터 분기(分岐)하여 상기 전자 솔레노이드 코일에 이르는 경로상에 배치되어, 상기 동기기측 전원 공급 라인으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 직류 공급 라인 정류기와,
    상기 직류 공급 라인 정류기의 출력측에 접속되어 상기 전자 솔레노이드 코일에의 직류 전력 공급을 차단하는 차단기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 보상 전원 장치.
  10. 전자 펌프와,
    교류 계통 모선으로부터의 전력을 소요의 주파수 및 전압의 교류 전력으로 변환하여 상기 전자 펌프에 공급하는 인버터 장치 및 상기 인버터 장치의 출력측에 접속되어 교류 전력을 차단하는 전원 공급 라인 차단기를 갖는 상기 전자 펌프의 전원 공급부와,
    상기 전원 공급 라인 차단기의 전자 펌프측에서, 당해 전자 펌프와 전기적으로 접속되고, 통상 운전시의 역률 개선과 전자 펌프에의 교류 전원 상실시의 전자 펌프에의 전력 공급을 행하는 전자 펌프 보상 전원 장치를 구비하는 전자 펌프 시스템으로서,
    상기 전자 펌프 보상 전원 장치는,
    축을 중심으로 회전하는 샤프트와,
    상기 샤프트에 고정된 회전 에너지 저장용의 플라이 휠과,
    상기 샤프트에 고정된 여자기 회전자 권선과,
    상기 샤프트에 고정되고, 상기 여자기 회전자 권선에서 생긴 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 회전 정류기와,
    상기 샤프트에 고정되고, 상기 회전 정류기로부터 직류 전류의 공급을 받는 권선형 동기기 회전자 권선과,
    상기 권선형 동기기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고, 상기 권선형 동기기 회전자 권선과 함께 권선형 동기기를 구성하여 회전 에너지와 전기 에너지를 상호 변환하는 권선형 동기기 고정자 권선과,
    상기 여자기 회전자 권선과 함께 여자기를 구성하는 여자기 고정자 영구 자석을 갖고, 비여자 상태와 여자 상태의 2개의 상태간의 상호 전환이 가능한 여자기 고정자 영구 자석 장치와,
    상기 권선형 동기기 고정자 권선과 상기 전원 공급 라인 차단기 하류측의 교류 전원 라인을 접속하는 동기기측 전원 공급 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 여자기 고정자 영구 자석 장치는,
    정지 고정되고, 구동 대상으로서의 상기 여자기 고정자 영구 자석을 대향 위치를 향하여 가압하는 탄성체와,
    정지 고정되고, 상기 탄성체의 가압력에 저항하여, 상기 여자기 고정자 영구 자석을 비대향 위치로 이동시키는 대항력을 생기게 하는 구동 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 여자기 고정자 영구 자석은, 상기 여자기 회전자 권선에 대향하여 정지 고정되고,
    상기 여자기 고정자 영구 자석 장치는,
    상기 여자기 회전자 권선과 상기 여자기 고정자 영구 자석간의 직경 방향의 중간 위치와, 상기 중간 위치로부터 벗어난 비중간 위치의, 2개의 위치 사이를 이동 가능한 자기 쉴드부와,
    정지 고정되고, 구동 대상으로서의 상기 자기 쉴드부를 상기 중간 위치를 향하여 가압하는 탄성체와,
    정지 고정되고, 상기 탄성체의 가압력에 저항하여, 상기 자기 쉴드부를 비중간 위치로 이동시키는 대항력을 생기게 하는 구동 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자 펌프 시스템.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11296638B2 (en) 2014-08-01 2022-04-05 Falcon Power, LLC Variable torque motor/generator/transmission
TWI574489B (zh) 2014-08-01 2017-03-11 飛爾康動力公司 推進系統、電動機／發電機／傳動裝置及其操作方法
US11049624B2 (en) * 2015-12-07 2021-06-29 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Nuclear reactor liquid metal coolant backflow control
US9559564B1 (en) * 2016-10-15 2017-01-31 Amen Dhyllon Torque amplifying apparatus
CN106321404B (zh) * 2016-11-22 2018-08-14 重庆凸普科技有限公司 一种电磁式压缩机
US10618423B2 (en) * 2017-09-15 2020-04-14 Ford Global Technologies, Llc Isolated dual bus hybrid vehicle drivetrain
EP3968503A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-16 General Electric Company Turbomachine equipped with an embedded electric machine having a segmented and movable stator
KR102448257B1 (ko) * 2020-09-28 2022-09-29 한국원자력연구원 제어봉 위치지시기 및 이를 구비하는 원전

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678492B1 (ko) 2006-10-23 2007-02-02 주식회사 대흥기전 여자기의 계자를 영구자석 복합방식으로 한 회전계자형자여자식 동기발전기
JP2008532466A (ja) 2005-02-24 2008-08-14 コンバーチーム リミテッド 励磁アセンブリ
JP2011176969A (ja) 2010-02-25 2011-09-08 Toshiba Corp 電磁ポンプシステムおよび補償電源装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3469130A (en) 1967-08-04 1969-09-23 James E Jines Means for shielding and unshielding permanent magnets and magnetic motors utilizing same
JPS491290A (ko) * 1972-04-17 1974-01-08
JPS55166443A (en) 1979-06-11 1980-12-25 Hitachi Ltd Noobreakage ac power supply
JPS56136767A (en) * 1980-03-26 1981-10-26 Mitsubishi Electric Corp Oil pressure elevator
JPS62196030A (ja) 1986-02-22 1987-08-29 日本車輌製造株式会社 フライホイ−ル電源装置
JPH02114829A (ja) * 1988-10-24 1990-04-26 Mitsubishi Electric Corp フライホイール蓄電装置の制御回路
US4949362A (en) 1989-03-09 1990-08-14 General Electric Company System for detecting and limiting electrical ground faults within electrical devices
JP2664778B2 (ja) 1989-08-15 1997-10-22 株式会社東芝 電磁ポンプ制御装置
JPH05142382A (ja) 1991-11-19 1993-06-08 Toshiba Corp 電磁ポンプ制御装置
RU2133172C1 (ru) * 1998-07-06 1999-07-20 Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН Способ переработки металлических отходов
GB2354557B (en) 1999-09-16 2003-03-05 Ernest James Bransden Reciprocating electromagnetic pump
JP2001178023A (ja) 1999-12-13 2001-06-29 Nishishiba Electric Co Ltd フライホイール式無停電電源装置
US20030137196A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Abraham Liran Power supply for providing continuous and regulated energy to the power user
JP2007259587A (ja) 2006-03-23 2007-10-04 Ihi Corp 発電回生装置、及び発電回生装置の励磁方法、並びに発電回生装置の発電方法
DE102006036986A1 (de) 2006-08-08 2008-02-14 Volkswagen Ag Elektromotor mit mechanischer Feldschwächeinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008532466A (ja) 2005-02-24 2008-08-14 コンバーチーム リミテッド 励磁アセンブリ
KR100678492B1 (ko) 2006-10-23 2007-02-02 주식회사 대흥기전 여자기의 계자를 영구자석 복합방식으로 한 회전계자형자여자식 동기발전기
JP2011176969A (ja) 2010-02-25 2011-09-08 Toshiba Corp 電磁ポンプシステムおよび補償電源装置

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