KR200309454Y1

KR200309454Y1 - 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템

Info

Publication number: KR200309454Y1
Application number: KR20-2002-0039038U
Authority: KR
Inventors: 이승명
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2003-04-03

Abstract

본 고안은 주고정자의 코일군 내에 일정 피치와 일정 턴수를 가지는 독립된 코일군을 설치함으로써 여자시스템을 구성하는데 있어서 사용되는 부수 기자재의 제거 및 작업 공정의 간소화, 여자시스템의 공간 축소가 가능하도록 한 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템에 관한 것이다.

본 고안에 따른 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템은, 선박용 발전기 여자시스템에 있어서, 발전기의 전압을 일정하게 유지하기 위해 여자전류를 조정하는 AVR과, 상기 발전기 부하단의 단락사고 발생시 발전기에 지속적으로 전원을 공급하는 엑사이터와, 상기 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 전원을 공급하는 주권선과, 상기 주권선과 별도로 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 독립된 전원을 공급하는 보조권선이 구비된다.

Description

보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템{Excitation System by Using Auxiliary Winding for Marine Generator}

본 고안은 선박용 발전기 여자시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조권선을 사용하여 시스템을 간소화함으로써 시스템 동작의 간단화 및 원가절감, 공정의 간소화를 통해 경제성을 확보할 수 있도록 한 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발전기(Generator)란 원동기로 표현되는 엔진의 기계적 운동에 의해 발생되는 기계에너지를 공급받아 이를 발전기 내부의 고정자(Stator)와 회전자(Rotor)의 자계적 결합에 의해 전기에너지로 변환시켜 부하에 전기에너지를 공급하는 장치이다. 이러한 발전기는 외부에 전기에너지를 공급하는 주고정자(Main Stator) 및 회전자와 메인(Main)을 여자시키기 위한 엑사이터(Exciter), 엑사이터에 전원을 공급하고 제어할 수 있는 AVR(Automatic Voltage Requlator; 자동전압조절기)을 포함하는 제어단으로 구성된다.

오늘날 중요 파워 플랜트 시스템(Power Plant System)에서는 최소 3배의 단락전류(Short-Circuited Current)가 2초 동안 흐르도록 되어 있다. 이는 발전기를 통해 전원을 공급받는 부하 중에서 하나의 부하가 단락사고가 발생하면 발전기의 전압은 급격하게 감소한다. 이때, 2초 동안의 유지 단락전류를 흐르게 함으로써 사고 부하와 연결된 보호장치(Protection Device)가 동작하여 사고 부하를 발전기로부터 제거할 수 있는 시간 딜레이(Delay)를 가지게 된다. 여자시스템은 이 전류를 센싱(Sensing)하고, 발전기에 엑사이터를 통해 지속적으로 전원을 가해줌으로써 보호소자가 동작함과 동시에 발전기를 정상상태로 회복시킨다.

도 1은 종래의 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도이고, 도 2는 도 1을 개선한 형태의 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도이다.

종래의 여자시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 각 상마다 CT(Current Transformer)(5)가 설치되어 각 상의 전류를 센싱하고, 이 전류를 단권변압기로 구성된 정류기변압기(Rectifier Transformer)(6)를 통하여 AVR(4)에 전원을 인가하고, 엑사이터(3)를 통해 메인 발전기(G)(1)에 전원을 인가함으로써 사고시에 발전기가 동작을 멈추지 않고 지속적으로 동작이 가능하도록 구성된다. 또한, 무부하시에 전원을 공급하기 위해서는 L-C 공진회로(7)를 통하여 일정 전압을 공급한다.

한편, 도 2에 도시된 여자시스템은 각 상을 센싱하는 대신 2상만을 센싱하여 센싱전류를 CBS(Current Boost System)(8)에 공급하고, CBS(8)를 통하여 엑사이터(3)에 전원을 공급하여 발전기(G)(1)를 구동시키는 시스템을 형성한다. 정상적인 동작 상태에서는 파워 트랜스포머(Power Transformer)(9)를 통하여 AVR(4)에 전원을 공급하고 전압을 제어하도록 구성된다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 선박용 발전기 여자시스템은 안정적인 발전기의 동작을 위해서, 첫째, AVR 외에 많은 부수 기자재를 설치하여야 하는 관계로 자재비의 증가 및 공정의 복잡화로 인한 작업시간의 증가로 인해 경제적인 측면에서의 단점을 가진다.

둘째, 현재 세계적 추세인 박형 및 소형화 경향에 있어 도 1 및 도 2의 여자시스템은 부수 기자재가 차지하는 스페이스(Space)에 의해 용이하지 못하는 등의 문제점이 있다.

이에, 본 고안의 목적은 주고정자의 코일군 내에 일정 피치와 일정 턴수를 가지는 독립된 코일군을 설치함으로써 여자시스템을 구성하는데 있어서 사용되는 부수 기자재의 제거 및 작업 공정의 간소화, 여자시스템의 공간 축소가 가능하도록 한 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템은, 선박용 발전기 여자시스템에 있어서, 발전기의 전압을 일정하게 유지하기 위해 여자전류를 조정하는 AVR과, 상기 발전기 부하단의 단락사고 발생시 발전기에 지속적으로 전원을 공급하는 엑사이터와, 상기 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 전원을 공급하는 주권선과, 상기 주권선과 별도로 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 독립된 전원을 공급하는 보조권선이 구비된다.

도 1은 종래의 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도.

도 2는 도 1을 개선한 형태의 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도.

도 3은 본 고안에 따른 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발전기 20 : 부하단

30 : 엑사이터 40 : AVR

50 : 주권선 60 : 보조권선

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 고안에 따른 선박용 발전기의 여자시스템을 간략화한 블록도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 선박용 발전기 여자시스템은, 부하단(20)에 전기에너지를 제공하는 발전기(G)(10)와, 발전기(10)의 여자전류를 조정하는 AVR(Automatic Voltage Requlator; 자동전압조절기)(40)과, 부하단(20)의 단락사고 발생시 발전기(10)에 지속적으로 전원을 공급하는 엑사이터(Exitor)(30)와, 엑사이터(30)에 지속적으로 전원을 공급하는 주권선(Main Coil)(50)과 보조권선(60)으로 구성된다.

상기 AVR(40)은 발전기(G)(10)의 전압을 일정하게 유지하기 위해 여자전류를 조정하고, 상기 엑사이터(30)는 발전기(10) 부하단(20)의 단락사고 발생시 발전기(10)에 지속적으로 전원을 공급한다.

상기 주권선(50)은 보조권선(60)이 발전기(10) 주고정자(Main Stator)의 슬롯(Slot)에 삽입된 후 그 보조권선(60) 위에 설치되고, 일측단은 AVR(40) 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR(40)을 통해 엑사이터(30)에 지속적으로 전원을 공급한다.

그리고, 상기 보조권선(60)은 주권선(50)과 별도로 AVR(40) 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR(40)을 통해 엑사이터(30)에 지속적으로 독립된 전원을 공급한다.

또한, 상기 보조권선(60)은 발전기(10)의 주고정자에 주권선(50)이 삽입되기 전에 주고정자의 슬롯 보텀(Slot Bottom)에 삽입되어 설치된다. 이때, 상기 보조권선(60)은 일정 피치(Pitch)와 일정 턴수를 가지는 독립된 코일군으로, 주권선(50)의 1/3 피치를 가지며 주발전기의 무부하 및 3상 돌발 단락시에 발생되는 전류 및 전압을 유기시킨다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 선박용 발전기 여자시스템은 종래의 여자시스템과 달리 주고정자에 주권선(50)을 삽입하기 전에 별도의 코일군인 보조권선(60)을 주고정자의 슬롯 보텀에 삽입한 후 주권선(50)을 그 위에 설치한다. 그리고, 상기 주권선(50)과 보조권선(60)의 일측을 각각 AVR(40) 내에 연결함으로써 두 권선이 독립되어 각각에 전원이 인가된다.

그러므로, 발전기 부하단(20)의 사고시 발전기(10)의 전압은 급격히 떨어지게 되나, 독립된 전원에 의해 전원을 공급받은 보조권선(60)이 AVR(40)을 통해 지속적으로 엑사이터(30)에 전원을 공급함으로써 사고 부하가 모선으로부터 차단되더라도 발전기는 정상적으로 동작한다.

따라서, 본 고안에 따른 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템은 주고정자의 코일군 내에 일정 피치와 일정 턴수를 가지는 독립된 코일군인 보조권선(60)을 설치하여 여자시스템을 구성함으로써 종래 여자시스템에 있어서 소요되던 부수 기자재의 제거가 가능하여 작업공정의 간소화 및 전체 여자시스템의 공간축소가 가능하다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 주고정자 내에 보조권선을 설치하여 제작 공정상의 간소화가 가능하고 부수 기자재의 제거가 가능하도록 함으로써 제품의 생산원가를 절감시켜 경제적인 효과가 있다.

둘째, 병렬운전을 위한 장치를 제외하고 보조권선으로 부수 기재자의 대체가 가능함으로써 공간확보에 따른 박형 및 소형화가 가능한 잇점이 있다.

Claims

선박용 발전기 여자시스템에 있어서,

발전기의 전압을 일정하게 유지하기 위해 여자전류를 조정하는 AVR(Automatic Voltage Requlator; 자동전압조절기);

상기 발전기 부하단의 단락사고 발생시 발전기에 지속적으로 전원을 공급하는 엑사이터(Exitor);

상기 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 전원을 공급하는 주권선(Main Coil); 및

상기 주권선과 별도로 AVR 내에 연결되어 단락사고 발생시 AVR을 통해 엑사이터에 지속적으로 독립된 전원을 공급하는 보조권선이 구비됨을 특징으로 하는 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 보조권선은,

상기 주권선이 주고정자(Main Stator)에 삽입되기 전 슬롯 보텀(Slot Bottom)에 삽입되어 설치됨을 특징으로 하는 보조권선을 이용한 선박용 발전기 여자시스템.