KR101985216B1 - Alternator for preventing surge voltage input and improvement of waveform distortion ratio - Google Patents

Alternator for preventing surge voltage input and improvement of waveform distortion ratio Download PDF

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KR101985216B1 KR1020180161692A KR20180161692A KR101985216B1 KR 101985216 B1 KR101985216 B1 KR 101985216B1 KR 1020180161692 A KR1020180161692 A KR 1020180161692A KR 20180161692 A KR20180161692 A KR 20180161692A KR 101985216 B1 KR101985216 B1 KR 101985216B1
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Abstract

The present invention relates to an alternating current generator for preventing introduction of a surge voltage and improving the waveform distortion factor, which separates a connection line of an automatic voltage regulator (AVR) provided to automatically adjust an output voltage, from a load side, thereby preventing introduction of a surge voltage or the like. Specifically, a three-phase alternating current generator comprises: a stator having a plurality of plates stacked and bonded, and constituting three phases (U, V, W) by allowing an armature coil to be wound at the same intervals and in the same turn; a rotor rotating while maintaining a predetermined gap from the inner circumference of the stator; a field winding which is disposed in the rotor; an exciter supplying exciting current to the field winding; and the AVR receiving a line-to-line voltage output from two phases selected among the three phases (U, V, W) to detect a load-side voltage variation and selectively adjusting the output of the exciter depending on a detection result. A single-phase armature coil is wound on the stator separately from the armature coil of the three phases (U, V, W). The AVR uses the power output from the single-phase armature coil as an input power.

Description

서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기{Alternator for preventing surge voltage input and improvement of waveform distortion ratio}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an alternator for preventing the surge voltage from flowing in and an improved waveform distortion ratio,

본 발명은 자동으로 출력 전압을 조정하기 위하여 구비되는 자동전압조정기(AVR ; Automatic Voltage Regulator)의 연결라인을 부하측과 분리하여 부하로부터 전달될 수 있는 서지전압(Surge Voltage) 등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기에 관한 것이다. The present invention separates a connection line of an automatic voltage regulator (AVR) provided for automatically adjusting an output voltage from a load side to prevent a surge voltage, etc., The surge voltage is prevented from flowing in and the waveform distortion ratio is improved.

일반적으로 교류 발전기는 병원이나 은행 및 각종 빌딩 등에서 상용 전력이 정전되었을 때를 대비하여 비상용으로 구비된다. 또한, 교류 발전기는 화석연료를 에너지원으로 하는 내연기관인 디젤엔진을 이용하여 구동되며 생산된 전력을 정전 시 각종 전력 설비로 공급하게 된다.Generally, ac generators are provided for emergency purposes in case of commercial power failure in hospitals, banks, and various buildings. The alternator is driven by a diesel engine, which is an internal combustion engine using fossil fuel as an energy source, and supplies the generated power to various electric power facilities during power failure.

이러한 교류 발전기는 통상 전기자가 고정되고 자계가 회전하게 되는 회전계자형이 사용되는 것으로 그 구조를 살펴보면 코일이 권선되어 있는 고정자와, 이 고정자의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전자로 구성된다.Generally, such an ac generator is a rotary type in which an armature is fixed and a magnetic field is rotated. The structure of the alternator is composed of a stator having a coil wound thereon and a rotor rotatably received in the stator.

상기 고정자는 다수의 자성 강판을 적층하여 만들어진 고정자 코어와, 이 고정자 코어에 원주방향으로 배열된 복수의 슬롯과, 복수의 슬롯에 감겨진 복수의 코일을 구비한다.The stator includes a stator core made by stacking a plurality of magnetic steel sheets, a plurality of slots arranged in a circumferential direction in the stator core, and a plurality of coils wound in a plurality of slots.

그리고 상기 회전자는 상기 고정자와 마찬가지로 다수의 자성 강판을 대략 원통형상이 되도록 적층하여 만들어져서 상기 고정자의 중공부에 일정간격 이격된 상태로 끼워지는 회전자 코어와, 이 회전자 코어에 원주방향으로 배열된 복수의 영구자석 매입홀과, 각 영구자석 매입홀에 끼워져 매설되는 복수의 영구자석을 구비하며, 회전축은 상기 회전자의 중심에 형성된 중공부에 압입되어 회전자와 연동된다. 이때 상기 회전자 코어에는 근래 들어 영구자석보다는 전자석이 사용되기도 한다.The rotor has a rotor core formed by stacking a plurality of magnetic steel sheets so as to have a substantially cylindrical shape and being fitted to the hollow portion of the stator so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance as in the stator, A plurality of permanent magnet embedding holes and a plurality of permanent magnets sandwiched and embedded in the respective permanent magnet embedding holes, the rotary shaft being press-fitted into the hollow portion formed at the center of the rotor and interlocked with the rotor. At this time, an electromagnet may be used for the rotor core rather than a permanent magnet.

이와 같이 형성된 교류 발전기는 디젤엔진으로부터 동력을 전달받아 상기 회전축을 회전시키게 되며, 이에 따라 연동하여 회전하는 회전자의 표면에 배치된 영구자석 또는 전자석과 상기 고정자에 권선된 전기자 코일의 상호 작용으로 유도되는 기전력을 통해 교류 전원을 얻게 되는 것이다. The AC generator thus formed receives the power from the diesel engine and rotates the rotary shaft. Accordingly, the permanent magnet or the electromagnet disposed on the surface of the rotating rotor is interlocked with the armature coil wound on the stator, The AC power is obtained through the electromotive force.

한편 통상의 교류 발전기는 출력 전압을 부하나 속도의 변동에 관계없이 일정하게 유지하기 위한 목적으로 자동전압조정기를 구비하고 있다.On the other hand, a typical AC generator is provided with an automatic voltage regulator for the purpose of maintaining the output voltage constant, regardless of variations in speed or speed.

자동전압조정기에 의한 전압 조정은 발전기의 출력 전압을 검출하여 이것을 설정값과 비교하고 그 편차에 따라 여자전류를 변화시킴으로써 이루어지게 되는데, 이러한 자동전압조정기의 경우 일반적인 부하 변동에는 정상적으로 반응하여 안정적인 출력 전압을 얻을 수 있으나, 비정상적인 부하 상태 예를 들면 부하 계통으로부터 노이즈나 서지전압 등의 이상전압이 유입되는 경우 출력 전압의 불안정은 물론 시스템의 동작 불능 또는 전체 시스템의 손상 등을 유발하게 된다.The voltage regulation by the automatic voltage regulator is performed by detecting the output voltage of the generator, comparing it with the set value, and changing the exciting current according to the deviation. In such an automatic voltage regulator, However, if an abnormal voltage such as a noise or a surge voltage flows from an abnormal load state, for example, a load system, it may cause instability of the output voltage as well as operation failure of the system or damage of the entire system.

즉 부하 계통으로 유입되는 순간적인 이상 전압은 자동전압조정기로 전달되어 기기의 오작동이나 고장을 유발하게 될 뿐만 아니라, 부하의 변동에 따라 일정한 전압을 출력하고자 하는 자동전압조정기 본연의 기능을 상실할 수 있다.In other words, the momentary abnormal voltage flowing into the load system is transmitted to the automatic voltage regulator, which causes malfunction or failure of the device. In addition, the function of the automatic voltage regulator which outputs a constant voltage in accordance with the variation of the load may be lost have.

이에 따라 병원 등 안정성이 요구되는 곳에서 자동전압조정기가 구비된 교류 발전기를 적용할 경우 별도의 서지 보호 장치와 같은 안전장치를 마련 해야되는 등 번거로움은 물론 초기 설치 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.Accordingly, when an alternator equipped with an automatic voltage regulator is applied in a place where stability such as a hospital is required, a safety device such as a separate surge protective device must be provided, which inconveniently increases the initial installation cost .

대한민국 등록특허 제1001030호Korean Patent No. 1001030

따라서 본 발명의 목적은 자동으로 출력 전압을 조정하기 위하여 구비되는 자동전압조정기(AVR ; Automatic Voltage Regulator)의 연결라인을 부하측과 분리하여 부하로부터 전달될 수 있는 서지전압(Surge Voltage) 등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an automatic voltage regulator (AVR) which is provided for automatically adjusting an output voltage, separating a connection line of the automatic voltage regulator from a load side, and a surge voltage, And a waveform distortion ratio of the AC generator is improved.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기는, 3상 교류 발전기에 있어서, 복수의 플레이트가 적층 및 접합되고, 동일 간격 및 권선수로 전기자 코일이 권선되어 3상(U, V, W)을 구성하는 스테이터; 상기 스테이터의 내주연과 일정 간격을 유지하면서 회전하는 로터; 상기 로터에 배치되는 계자권선; 상기 계자권선에 여자 전류를 공급하기 위한 여자기; 및 상기 3상(U, V, W) 중 선택된 2상으로부터 출력되는 선간 전압이 입력되어 부하측 전압 변동을 감지하고, 감지결과에 따라 선택적으로 상기 여자기의 출력을 조정하는 자동전압조정기(AVR ; Automatic Voltage Regulator);를 포함하며, 상기 스테이터에는 상기 3상(U, V, W)의 전기자 코일과 별도로 단상 전기자 코일이 권선되고, 상기 자동전압조정기는 상기 단상 전기자 코일로부터 출력되는 전원을 입력 전원으로 활용하는 것이 특징이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a three-phase alternating current generator including a plurality of plates stacked and joined together, A stator constituting three phases (U, V, W) by being wound; A rotor that rotates while maintaining a predetermined gap from an inner circumference of the stator; A field winding disposed in the rotor; An exciter for supplying exciting current to the field winding; And an automatic voltage regulator (AVR) that receives a line-to-line voltage output from two phases selected from the three phases (U, V, W) to sense a load-side voltage variation and selectively adjust an output of the exciter according to a detection result. Phase armature coils are wound on the stator in addition to the armature coils of the three phases (U, V, W), and the automatic voltage regulator supplies power output from the single-phase armature coils to an input power source .

하나의 예로써, 상기 자동전압조정기는, 상기 3상(U, V, W)의 출력라인 중 선택된 2상의 출력라인에 연결되어 2상으로부터 출력되는 선간 전압이 입력되는 입력라인을 구성하되, 상기 입력라인이 1차측과 2차측으로 절연 분리되도록 복권 TR로 구성되는 것이 특징이다.As an example, the automatic voltage regulator may comprise an input line to which a line-to-line voltage output from two phases connected to an output line of a selected two of the output lines of the three phases (U, V, W) And a lottery TR so that the input line is insulated and separated from the primary and secondary sides.

하나의 예로써, 상기 단상 전기자 코일은, 상기 3상(U, V, W) 중 선택된 1상의 전깆 코일에 동일 간격 및 권선수로 함께 권선된 것이 특징이다.As an example, the single-phase armature coils are wound at the same interval and wound together in a single electrifying coil of a selected one of the three phases (U, V, W).

하나의 예로써, 상기 단상 전기자 코일은, 상기 스테이터에 별도의 공간에서 상기 3상(U, V, W)의 전기자 코일과 동일 간격 및 권선수로 분리 권선된 것이 특징이다.As an example, the single-phase armature coil is separately wound in the space at the same interval as the three-phase (U, V, W) armature coil and in a winding manner in the stator.

하나의 예로써, 상기 로터는, 그 외주연을 따라 로터의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 갖는 곡면부가 중심부로부터 대칭되는 위치에서 각각 형성되어 적어도 한 쌍 이상 구성되는 것이 특징이다.As one example, the rotor is formed at least one pair of curved portions having a radius smaller than the radius of the rotor along the outer periphery thereof at positions symmetrical with respect to the central portion.

하나의 예로써, 상기 로터는, 그 단면이 십자형 단면 구조를 가지며 상기 곡면부는 상기 로터의 각 끝단의 일측 및 타측에 각각 형성되는 것이 특징이다.As one example, the rotor has a cross-sectional structure in cross section, and the curved portion is formed on one side and the other side of each end of the rotor.

본 발명의 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기는 발전기의 출력 전압을 조정해주기 위해 구비되는 자동전압조정기의 입력전압을 별도의 전기자 코일로부터 생산된 전력을 활용함으로써 서지전압 등의 이상전압 유입을 방지할 수 있게 되어 결과적으로 자동전압조정기의 노이즈를 제거함으로써 안정적인 전력의 생산과 출력전압의 유지가 가능한 이점이 있다.The AC generator having the surge voltage prevention effect and the waveform distortion factor improved the input voltage of the automatic voltage regulator provided for adjusting the output voltage of the generator by using the electric power produced from the separate armature coil, It is possible to prevent the voltage inflow and consequently to eliminate the noise of the automatic voltage regulator, thereby making it possible to produce stable electric power and to maintain the output voltage.

또한 고조파의 발생을 최소화하며 스테이터 내주연에서 회전하는 로터의 형상변화를 통해 스테이터 내주연과 로터의 표면 간의 공극을 비균일하게 형성하여 공극의 자속변화가 정현적으로 이루어지도록 함으로써 전압 파형의 정현파가 일그러짐 없도록 하여 파형 왜형율의 기준치를 만족시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by minimizing the occurrence of harmonics and changing the shape of the rotor rotating around the inner periphery of the stator, the gap between the periphery of the stator and the surface of the rotor is nonuniformly formed so that the magnetic flux change of the air gap is made sinusoidal, There is an effect that the reference value of the waveform distortion ratio can be satisfied.

이에 더하여 파형 왜형율이 향상됨에 따라 효율이 향상되고 발전기의 구동 시 진동 및 소음을 최소화하며 수명을 연장하는 등 결과적으로 고품질의 전력을 생산함으로써 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, as the waveform distortion ratio is improved, the efficiency is improved, vibration and noise are minimized during operation of the generator, and the life is prolonged. As a result, high-quality electric power is produced, thereby improving the reliability of the product.

도 1는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동전압조정기를 구비한 교류 발전기의 구성을 나타내는 회로도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동전압조정기의 센싱모듈을 나타내는 회로도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 발전기의 스테이터와 로터를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 발전기의 스테이터와 로터를 나타내는 단면도.
도 5는본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 발전기의 로터를 설명하기 위한 사시도.1 is a circuit diagram showing a configuration of an alternator having an automatic voltage regulator according to an embodiment of the present invention;
2 is a circuit diagram showing a sensing module of an automatic voltage regulator according to an embodiment of the present invention;
3 is a perspective view showing a stator and a rotor of an alternator according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view illustrating a stator and a rotor of an alternator according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a rotor of an alternator according to an embodiment of the present invention;

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, terms and words used in the present specification and claims are to be construed in accordance with the principles of the present invention, on the basis that the inventor can properly define the concept of a term in order to best explain his invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of.

본 발명은 자동전압조정기(AVR ; Automatic Voltage Regulator)(2)를 구비한 3상 교류 발전기(1)에 관한 것으로, 통상의 교류 발전기가 갖는 구성을 포함할 수 있다.The present invention relates to a three-phase alternating current generator (1) having an automatic voltage regulator (AVR) (2), and can include a configuration of a normal alternating current generator.

예를 들면 본 발명의 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기(이하 '본 발명의 교류 발전기(1)'라 칭함)은 도 3에 도시된 바와 같이 스테이터(10)와 로터(20) 및 샤프트(30)를 포함하여 구성되어 있다.For example, the alternator (hereinafter, referred to as "the alternator 1 of the present invention") having improved surge voltage and preventing the inflow of surge voltage according to the present invention has a stator 10 and a rotor 20 And a shaft 30. As shown in Fig.

스테이터(10)는 복수의 플레이트를 원통 형상이 되도록 적층 결합한 것으로 내주연에는 원주 방향을 따라 복수의 슬롯(100)이 형성된다.The stator 10 is formed by laminating a plurality of plates so as to have a cylindrical shape, and a plurality of slots 100 are formed along the circumferential direction on the inner peripheral edge.

복수의 슬롯(100)에는 전기자 코일(1-1)이 권선되어 이하에서 설명하는 로터(20)의 계자권선(210)과 상호 작용을 통해 전기자 코일(1-1)에 유도되는 기전력으로 교류 전원이 생성된다.The armature coil 1-1 is wound around a plurality of slots 100 and is used as an electromotive force induced in the armature coil 1-1 through interaction with the field winding 210 of the rotor 20, Is generated.

이때 유도되는 기전력의 파형은 자계의 극성에 의해 교번됨으로 정현파로 출력될 수 있다.At this time, the waveform of the induced electromotive force is alternated by the polarity of the magnetic field, and can be outputted as a sinusoidal wave.

로터(20)는 스테이터(10)의 중공부(110)에 위치하며 스테이터(10)의 내주연과 일정 간격의 공극(40)을 유지하면서 회전하고, 발전기의 회전축인 샤프트(30)가 결합됨으로써 회전력이 부여된다.The rotor 20 rotates while holding the gap 40 at a predetermined interval from the inner periphery of the stator 10 and is located at the hollow portion 110 of the stator 10 and is engaged with the shaft 30, A rotational force is applied.

샤프트(30)는 화석 연료를 에너지원으로 하는 내연기관 등에 연결되어 회전력을 제공받아 회전하게 되고, 상기 로터(20)에 회전력을 전달하게 된다.The shaft 30 is connected to an internal combustion engine or the like that uses fossil fuel as an energy source, and is rotated by receiving a rotational force, and transmits rotational force to the rotor 20.

본 발명에서는 로터(20)에 계자권선(210)이 장착되고, 상기 계자권선(210)에 여자 전류를 공급하여 자성이 부여되는 계자코일 발전 방식을 적용하고 있으며, 이하에서는 계자코일 발전 방식이 적용된 예로 교류 발전기를 설명한다. In the present invention, a field coil 210 is mounted on a rotor 20, and a field coil power generation system in which magnetism is given by supplying excitation current to the field coil 210 is applied. Hereinafter, For example, an alternator is described.

그리고 로터(20)는 그 단면이 기본적으로 원형을 취하게 되는데, 계자권선(210)이 장착될 수 있도록 적어도 두 쌍 이상의 장착홈(220)이 형성됨으로써 도 5에 도시된 바와 같이 십자형 구조를 가질 수 있으며, 이러한 장착홈(220)에는 각각 계자권선(210)이 감겨진다.At least two pairs of mounting grooves 220 are formed in the rotor 20 so that the field winding 210 can be mounted. Thus, the rotor 20 has a cross-shaped structure as shown in FIG. 5 And the field winding 210 is wound around the mounting groove 220, respectively.

이때 계자권선(210)에 부여되는 여자 전류는 슬립링(미도시)을 통하여 외부로부터 별도의 직류 전원이 공급되는 것이거나, 로터(20)와 샤프트(30)를 공유하는 직류발전기가 구비되어 발전기 내부에서 직접적으로 생산되는 직류 전원을 사용할 수도 있다.At this time, the excitation current applied to the field winding 210 is supplied from the outside through a slip ring (not shown) or a direct current generator sharing the rotor 30 and the shaft 30, DC power produced directly from the inside may be used.

또는 여자 전류는 교류에서 직접 정류기를 통하여 직류로 변환된 직류전원이 공급되는 것일 수 있다.Or the exciting current may be supplied by a DC power source directly converted from AC to DC via a rectifier.

예를 들면 상기 로터(20)에 결합되는 샤프트(30)의 후단에 여자기 로터가 장착되어 하나의 샤프트(30)를 통해 상기 로터(20)는 물론 여자기 로터가 나란히 동축을 이루며 회전 가능하도록 구성될 수 있다.For example, an exciter rotor is mounted on a rear end of a shaft 30 coupled to the rotor 20 so that the exciter rotor as well as the rotor 20 are coaxially aligned and rotatable along one shaft 30 Lt; / RTI >

이 경우 상기 여자기 로터는 여자기용 전기자권선이 장착되며, 정류기가 상기 샤프트(30) 상에 설치됨에 따라 여자기 로터로부터 발생되는 3상의 교류 전원을 정류기를 통해 직류로 변환하고 별도의 공급선을 이용하여 상기 로터(20)의 계자권선(210)으로 공급하도록 구성될 수 있다.In this case, the exciter rotor is equipped with an armature winding for the exciter, and the rectifier is installed on the shaft 30, so that the three-phase AC power generated from the exciter rotor is converted into DC through a rectifier, To the field winding (210) of the rotor (20).

본 발명에서와 같이 자동전압조정기(2)가 구비된 경우에는 자동전압조정기(2)의 감지 결과에 따라 여자 전류가 조정되어야 함으로 상기 자동전압조정기(2)와 전기적으로 연결된 여자기(60)를 구비하고, 이러한 여자기(60)를 통해 계자권선(210)에 여자 전류가 공급될 수 있도록 한다.In the case where the automatic voltage regulator 2 is provided as in the present invention, since the exciting current should be adjusted according to the detection result of the automatic voltage regulator 2, the exciter 60 electrically connected to the automatic voltage regulator 2 So that exciting current can be supplied to the field winding 210 through the exciter 60.

로터(20)의 철심에는 원주 방향을 따라 복수의 슬롯(200)이 형성되는 바, 상기 슬롯(200)에는 구리 재질을 포함한 봉 형상의 도체를 삽입하고 이 도체의 양끝단을 단락환으로 단락시킨 구조로 제동권선(Damper Winding, 50)을 구성하게 된다.A plurality of slots 200 are formed in the iron core of the rotor 20 along a circumferential direction. A bar-shaped conductor including a copper material is inserted into the slots 200, and both ends of the conductor are short- Thereby constituting a damper winding (50).

이러한 제동권선(50)은 교류 발전기의 부하 변동에 따른 맥동으로 인해 운전중 각속도가 일정하지 않게 되어 발전기의 상차각도가 평균부하에서의 상차각을 중심으로 맥동하는 고조파가 발생하여 발전 중인 전기 계통에 간섭을 일으켜 부하전력 계통에 저질의 전기를 공급하게 되고, 로터(20)에 이상 진동 현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.Since the angular velocity of the braking winding (50) is not constant during operation due to the pulsation due to the load variation of the alternator, harmonics are generated in which the phase difference angle of the generator is pulsated around the phase difference at the average load, Thereby preventing the occurrence of an abnormal vibration phenomenon in the rotor 20, which causes interference to supply low-quality electricity to the load power system.

이에 맥동하는 고조파를 제거하고자 발전기의 상차각 변동에 따라 제동권선(50)에 전류를 감지하고 그 변동량에 연동하여 계자자속의 유도 자속량을 변화시켜 상기 현상의 원인인 맥동 고조파를 최소화하게 되는 것이며, 그 결과 발전기의 제동제어(Braking Control)가 원활해지게 되며 발전기의 로터(20)에 발생하는 이상 진동 현상을 방지할 수 있게 된다.In order to remove the harmonics that are pulsating, the current is sensed in the braking winding 50 according to the variation of the angle of the generator, and the induction flux amount of the field flux is changed in conjunction with the variation, thereby minimizing the ripple harmonic As a result, the braking control of the generator is smooth and the abnormal vibration phenomenon occurring in the rotor 20 of the generator can be prevented.

한편 스테이터(10)에는 앞서 설명한 바와 같이 전기자 코일(1-1)이 권선되어 있는데, 이러한 전기자 코일(1-1)은 스테이터(10)에 동일 간격 및 권선수로 권선되어 3상(U, V, W)을 구성하게 되며, 이때 각 상의 위상차는 120°를 갖게 된다.On the other hand, the armature coil 1-1 is wound on the stator 10 at the same interval and in a winding manner to form three phases (U, V , W), and the phase difference of each phase is 120 °.

자동전압조정기(2)는 상기 3상(U, V, W) 중 선택된 2상으로부터 출력되는 선간전압을 입력받고, 입력된 선간전압을 설정된 기준값과 비교분석함으로써 부하(3)측 전압 변동을 감지할 수 있게 된다.The automatic voltage regulator 2 receives the inter-line voltage output from the two phases selected from the three phases (U, V, W) and compares the inputted inter-line voltage with the set reference value to detect the voltage fluctuation on the load 3 side .

그리고 자동전압조정기(2)는 감지 결과에 따라 선택적으로 상기 여자기(60)의 출력 즉 여자 전류를 조정할 수 있다.The automatic voltage regulator 2 can selectively adjust the output of the exciter 60, that is, the exciting current, according to the detection result.

이러한 자동전압조정기(2)는 본 발명의 교류 발전기(1)의 3상(U, V, W) 출력단과 연결된 부하(3)의 전압 변동을 최적으로 보상하여 일정한 출력 특성을 유지하도록 하며, 급격한 부하(3)의 변동에 대해서도 안정적인 발전 전압을 부하에 공급할 수 있도록 한다.This automatic voltage regulator 2 optimally compensates for the voltage fluctuation of the load 3 connected to the three-phase (U, V, W) output stage of the alternator 1 of the present invention to maintain constant output characteristics, So that a stable generation voltage can be supplied to the load even with respect to the fluctuation of the load 3.

즉 자동전압조정기(2)는 계자권선(210)에 흘리는 전압의 크기에 비례하여 각 상의 전기자 코일(1-1)의 출력 전압이 변동하는 원리를 이용하여, 입력 조건에 따라 상기 계자권선(210)에 공급되는 여자기(60)의 직류 전압의 크기를 조정함으로써, 교류 발전기의 출력전압을 제어하는 것이다. That is, the automatic voltage regulator 2 uses the principle that the output voltage of the armature coil 1-1 of each phase fluctuates in proportion to the magnitude of the voltage supplied to the field winding 210, To control the output voltage of the alternator by adjusting the magnitude of the DC voltage of the exciter (60).

이때 자동전압조정기(2)의 입력 조건은 발전기와 연결된 부하(3)의 전압 변동을 감지한 결과 정보로, 자동전압조정기(2)는 부하(3)의 전압 변동을 감지하기 위한 센싱모듈(2-1)을 포함하여 구성되어 있다.At this time, the input condition of the automatic voltage regulator 2 is information on the result of sensing the voltage variation of the load 3 connected to the generator, and the automatic voltage regulator 2 is the sensing module 2 -1).

그리고 스테이터(10)의 슬롯(100)에는 3상(U, V, W)을 구성하는 전기자 코일(1-1)과 별도로 단상 전기자 코일(1-2)이 더 권선되고, 자동전압조정기(2)는 별도의 외부 전원이 아닌 상기 단상 전기자 코일(1-2)로부터 출력되는 전원을 입력 전원으로 활용하도록 한다.Further, the single-phase armature coil 1-2 is further wound on the slot 100 of the stator 10 in addition to the armature coil 1-1 constituting the three phases (U, V, and W), and the automatic voltage regulator 2 Uses the power output from the single-phase armature coil 1-2 as an input power source instead of a separate external power source.

즉 본 발명에서는 부하(3) 등과 같이 외부 요인으로부터 발생하는 이상전압이 교류 발전기의 자동전압조정기(2)에 유입되지 않도록 절연 분리하면서도 교류 발전기에서 생산된 전원이 자동전압조정기(2)의 입력 전원으로 활용될 수 있도록 상기 스테이터(10)에 별도의 권선을 마련하는 것이다.That is, in the present invention, the power generated by the alternator is isolated from the input voltage of the automatic voltage regulator 2 while isolating and isolating the abnormal voltage generated from external factors such as the load 3 from the automatic voltage regulator 2 of the alternator. A separate winding is provided on the stator 10 so that the stator 10 can be utilized.

이때 단상 전기자 코일(1-2)은 상기 3상(U, V, W) 중 선택된 1상의 전기자 코일(1-1)에 동일 간격 및 권선수로 함께 권선되거나 또는 상기 스테이터(10)에 별도의 공간을 마련하고, 마련된 별도의 공간에서 상기 3상(U, V, W)의 전기자 코일(1-1)과 동일 간격 및 권선수로 분리 권선된 것일 수 있다.At this time, the single-phase armature coil 1-2 is wound around the armature coils 1-1 of the selected one of the three phases U, V and W at the same interval and at the same interval, (U, V, W) of the three-phase (U, V, W) in the same space and in a separate space provided separately.

이때 상기 단상 전기자 코일(1-2)이 3상(U, V, W) 중 선택된 1상의 전기자 코일(1-1)에 함께 권선될 경우에는, 상호 코일 간 절연 분리가 이루어질 수 있도록 어느 하나의 코일을 절연 피복 처리하는 것이 바람직하다.At this time, when the single-phase armature coil 1-2 is wound together with the single-phase armature coil 1-1 selected among the three phases (U, V, W), any one It is preferable to subject the coil to an insulation coating process.

뿐만 아니라 본 발명의 교류 발전기(1)는 자동전압조정기(2)의 센싱모듈(2-1)을 부하(3)로부터 절연 분리함으로써, 외부에서 유입될 수 있는 서지 등의 이상전압으로부터 자동전압조정기(2)을 보호하여 오작동을 방지하도록 한다.In addition, the AC generator 1 of the present invention insulates and separates the sensing module 2-1 of the automatic voltage regulator 2 from the load 3 so as to remove an abnormal voltage, such as a surge, (2) to prevent malfunctions.

예를 들면 상기 센싱모듈(2-1)은 도 2에 도시된 바와 같이 부하(3)에 연결되는 3상(U, V, W) 출력라인 중 선택된 2상 출력라인에 연결되어 2상 출력라인으로부터 출력되는 선간 전압이 입력되는 입력라인이 구성된다.For example, the sensing module 2-1 may be connected to a selected two-phase output line of three-phase (U, V, W) output lines connected to the load 3 as shown in FIG. 2, The input line to which the line-to-line voltage output from the line-to-

여기서 센싱모듈(2-1)은 상기 입력라인을 1차측과 2차측으로 상호 절연 분리되도록 복권 TR(transormer)로 구성되어 있다.Here, the sensing module 2-1 is constituted of a lottery TR (transormer) so that the input line is insulated and separated from the primary side and the secondary side.

한편 본 발명의 교류 발전기(1)는 앞서 설명한 바와 같이 절연 분리를 통한 이상전압의 유입을 방지하며, 이에 더하여 로터(20)의 물리적 형상 변화를 통하여 파형 왜형율을 개선시킬 수 있도록 구성되어 있다.As described above, the alternator 1 of the present invention prevents the inflow of an abnormal voltage through insulation isolation, and further improves the waveform distortion ratio by changing the physical shape of the rotor 20.

일반적인 교류 발전기는 스테이터(10)의 내주연과 로터(20) 사이의 공극(40)이 균일하게 형성됨에 따라 로터(20)의 회전 시 공극(40)의 자속 변화가 비정현적으로 되어 기전력 파형이 왜곡되는 문제가 있다.The common alternating-current generator is configured such that the gap 40 between the inner periphery of the stator 10 and the rotor 20 is uniformly formed, the magnetic flux change of the gap 40 during the rotation of the rotor 20 becomes non-sinusoidal, There is a distortion problem.

이에 본 발명의 교류 발전기(1)에서는 상술한 파형 왜곡을 방지하기 위하여 상기 로터(20)의 외부 표면에 형상 변화를 줌으로써 공극(40)의 자속변화를 정현적으로 출력하도록 하고, 기전력 파형이 정현파를 취하도록 하며 결과적으로 파형 왜형율을 개선하도록 하는 것이다.Therefore, in order to prevent the above-described waveform distortion, the alternator 1 of the present invention changes the shape of the outer surface of the rotor 20 so as to sinusoidally output the magnetic flux change of the gap 40, And consequently to improve the waveform distortion ratio.

구체적으로 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 로터(20)는 그 외주연을 따라 로터(20)의 반지름(R1)보다 상대적으로 작은 반지름(R2)을 갖는 곡면부(230)가 형성된다.3 to 5, the rotor 20 is formed with a curved surface portion 230 having a radius R2 relatively smaller than the radius R1 of the rotor 20 along the outer periphery thereof .

이는 스테이터(10)의 내주연과 로터(20) 표면과의 공극(40) 사이를 비균일하게 하여 공극(40)의 자속변화를 정현적으로 출력하기 위함이다.This is for uniformly making the space between the inner periphery of the stator 10 and the gap 40 between the rotor 20 and the rotor 20 non-uniform and sinusoidally outputting the magnetic flux change of the gap 40.

여기서 로터(20)는 샤프트(30)에 의한 회전 시, 곡면부(230)에 의해 편심이 작용하지 않도록 중심부로부터 대칭되는 위치에서 각각 한 쌍 이상 형성됨이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 곡면부(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 십자형 단면 구조를 갖는 로터(20)에서 각 끝단의 일측 및 타측에 형성되도록 함으로써 총 네 쌍이 구성되도록 한다.At least one pair of the rotor 20 is preferably formed at a position symmetrical with respect to the central portion so as not to be eccentric by the curved surface portion 230 when the shaft 20 is rotated by the shaft 30. More preferably, 230 are formed on one side and the other side of each end of the rotor 20 having a cross-sectional structure as shown in FIG. 4, thereby forming a total of four pairs.

이와 같이 본 발명에 따른 로터(20)는 상술한 곡면부(230)의 형상에 의해 스테이터(10)의 내주연과의 공극(40) 사이가 균일하지 않게 되는 것이며, 로터(20)의 회전에 따른 공극(40)의 자속변화를 정현적으로 함으로써 고조파 성분을 최소화하고 정현파에 근접한 파형을 출력하여 결과적으로 파형 왜형율이 개선될 수 있는 것이다. As described above, the rotor 20 according to the present invention has the above-described shape of the curved surface portion 230 so that the gap between the inner periphery of the stator 10 and the gap 40 is not uniform, The harmonic component is minimized and the waveform close to the sinusoidal wave is output. As a result, the waveform distortion ratio can be improved.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

1 : 발전기 1-1 : 전기자 코일
1-2 : 단상 전기자 코일 2 : 자동전압조정기
2-1 : 센싱모듈 3 : 부하
10 : 스테이터 20 : 로터
30 : 샤프트 40 : 공극
50 : 제동권선 60 : 여자기
110 : 중공부 210 : 계자권선
220 : 장착홈 230 : 곡면부 1: Generator 1-1: Armature coil
1-2: Single phase armature coil 2: Automatic voltage regulator
2-1: sensing module 3: load
10: stator 20: rotor
30: shaft 40: air gap
50: Braking winding 60: Exciter
110: hollow part 210: field winding
220: mounting groove 230:

Claims (6)

3상 교류 발전기에 있어서,
복수의 플레이트가 적층 및 접합되고, 동일 간격 및 권선수로 전기자 코일이 권선되어 3상(U, V, W)을 구성하는 스테이터;
상기 스테이터의 내주연과 일정 간격을 유지하면서 회전하는 로터;
상기 로터에 배치되는 계자권선;
상기 계자권선에 여자 전류를 공급하기 위한 여자기; 및
상기 3상(U, V, W) 중 선택된 2상으로부터 출력되는 선간 전압이 입력되어 부하측 전압 변동을 감지하고, 감지결과에 따라 선택적으로 상기 여자기의 출력을 조정하는 자동전압조정기(AVR ; Automatic Voltage Regulator);를 포함하며,
상기 스테이터에는 상기 3상(U, V, W)의 전기자 코일과 별도로 단상 전기자 코일이 권선되고, 상기 자동전압조정기는 상기 단상 전기자 코일로부터 출력되는 전원을 입력 전원으로 활용하며,
상기 단상 전기자 코일은,
상기 스테이터에 별도의 공간에서 상기 3상(U, V, W)의 전기자 코일과 동일 간격 및 권선수로 분리 권선된 것을 특징으로 하는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기.
In a three-phase alternator,
A stator constituting three phases (U, V, W) in which a plurality of plates are stacked and joined together and the armature coils are wound at the same interval and in a turn;
A rotor that rotates while maintaining a predetermined gap from an inner circumference of the stator;
A field winding disposed in the rotor;
An exciter for supplying exciting current to the field winding; And
An automatic voltage regulator (AVR) which receives a line-to-line voltage output from selected two phases among the three phases (U, V, W) and detects a load-side voltage variation and selectively adjusts the output of the exciter Voltage regulator,
The single-phase armature coil is wound on the stator separately from the armature coils of the three phases (U, V, W), and the automatic voltage regulator utilizes power output from the single-phase armature coil as an input power source,
The single-phase armature coil
(U, V, W) in the same space as the three-phase (U, V, W) armature coil in a separate space.
제 1항에 있어서,
상기 자동전압조정기는,
상기 3상(U, V, W)의 출력라인 중 선택된 2상의 출력라인에 연결되어 2상으로부터 출력되는 선간 전압이 입력되는 입력라인을 구성하되, 상기 입력라인이 1차측과 2차측으로 절연 분리되도록 복권 TR로 구성되는 것을 특징으로 하는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기.
The method according to claim 1,
The automatic voltage regulator includes:
(U, V, W), and the input line is connected to the output line of the two selected phases among the output lines of the three phases (U, V, W) Wherein the surge voltage is prevented from flowing into the circuit, and the waveform distortion ratio is improved.
제 1항에 있어서,
상기 단상 전기자 코일은,
상기 3상(U, V, W) 중 선택된 1상의 전기자 코일에 동일 간격 및 권선수로 함께 권선된 것을 특징으로 하는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기.
The method according to claim 1,
The single-phase armature coil
(U, V, and W) are wound together at the same interval and at the same interval in an armature coil of a selected one of the three phases (U, V, and W), and the waveform distortion ratio is improved.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 로터는,
그 외주연을 따라 로터의 반지름보다 상대적으로 작은 반지름을 갖는 곡면부가 중심부로부터 대칭되는 위치에서 각각 형성되어 적어도 한 쌍 이상 구성되는 것을 특징으로 하는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기.
The method according to claim 1,
The rotor may include:
And a curved surface portion having a radius smaller than a radius of the rotor along the circumference of the rotor is symmetrically formed at a position symmetrical with respect to the central portion, so that at least one pair is formed.
제 5항에 있어서,
상기 로터는,
그 단면이 십자형 단면 구조를 가지며 상기 곡면부는 상기 로터의 각 끝단의 일측 및 타측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 서지전압의 유입 방지와 파형 왜형율이 향상된 교류 발전기.6. The method of claim 5,
The rotor may include:
And the curved surface portion is formed on one side and the other side of each end of the rotor, respectively, wherein the surge voltage is prevented from flowing in and the waveform distortion ratio is improved.
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