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이상상태 발생 시 선박용 추진전동기 및 추진축의 과도상태 해석

Transient analysis of marine propulsion motor and shaft under abnormal conditions

  • Oh, Sae-Gin (Department of Ship Operation, Korea Maritime and Ocean University) ;
  • Kim, Jong-Su (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ;
  • Kim, Seung-Hwan (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University)
  • 투고 : 2015.12.17
  • 심사 : 2016.01.18
  • 발행 : 2016.01.31

초록

최근 추진 전동기가 장착된 전기추진 시스템의 대형 크루즈 선박 및 상선이 점차 증가하는 추세이다. 이러한 전기추진 선박에서 추진 전동기에 이상상태가 발생하면 전동기 자체 및 프로펠러축에 심각한 손상이 발생할 수 있다. 하지만 전기추진 선박에 사용되는 추진 전동기의 정상상태 운전 및 이상상태 시의 분석에 관한 연구는 찾아보기 힘들고 관련 정보도 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 전기추진 선박용 추진 시스템의 수학적 모델을 제시하고 이를 바탕으로 전기적인 이상상태 발생 시에 추진 전동기 및 프로펠러축에 발생하는 과도현상을 해석하고자 한다. 본 연구에 사용된 전기추진 선박용 전동기는 동기전동기이며 소프트웨어인 Matlab을 사용하여 모의실험을 수행하였으며, 정격으로 운전 중인 추진 전동기에 이상상태가 발생하였을 경우 과도전류는 1상 접지 상태에서 가장 크게 발생하며 추진축에 발생하는 과도토크는 3상 접지 및 2상 접지 상태에서 상대적으로 크게 발생하였고, 정격으로 운전 중 추진 전동기의 여자전력이 차단될 경우에도 과도전류와 과도토크가 비교적 크게 발생함을 확인하였다.

Recently, electric propulsion systems are been increasingly used in large cruise ships and merchant vessels. When abnormal electrical conditions occur in the motor of an electric propulsion ship, they can cause serious damage to the motor and propeller shaft. Research on abnormal conditions of propulsion motors used in electric propulsion vessels and electric ships difficult to find. In this study, a mathematical model of the electric propulsion system is proposed to analyze transient phenomena that occur in the case of electric propulsion motor or propeller shaft malfunction. A synchronous motor was used in the MATLAB computer simulation of this study. In the event of electrical malfunction of the electric propulsion motor at rated operation, over current occurs in the condition of 1 phase ground, over torque occurs at 3 and 2 phases ground and over current and torque occur when exciting power fails at rated operation.

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참고문헌

  1. Y. B. Yuan, B. Xu, and X. J. Zhang, "Simulation research on stability of constant power load of marine power system," Ship Engineering, vol. 6, no. 33, pp. 49-52, 2011.
  2. Z. Guichen and M. Jie, "Hybrid control of direct torque and speed for marine electrical propulsion," Journal of Harbin Engineering University, vol. 5, no. 32, pp. 541-545, 2011.
  3. M. Wang, C. Yang, W. Y. Chen, and H. C. Lin, "Power cable fault classification using improved bayesian decision algorithm," International Journal of Advancements in Computing Technology, vol. 4, no. 23, pp. 108-115, 2012. https://doi.org/10.4156/ijact.vol4.issue23.13
  4. L. Yanling, G. Baojun, T. Dajun, Z. Zhiqiang, and L. Peng, "Analysis on magnetic field of extra high voltage generators asynchronously operated under loss-of-field condition," Proceedings of the CSEE, vol. 6, no. 32, pp. 170-175, 2012.
  5. S. Zhang and Q. Zhang, "Coupled torsional and axial nonlinear vibration model of the crankshaft with a propeller," Asia Simulation Conference - 7th International Conference on System Simulation and Scientific Computing, 2008.
  6. A. Grzadziela, "Modelling of propeller shaft dynamics at pulse load," Polish Maritime Research, vol. 15, no. 4, pp. 52-58. 2008. https://doi.org/10.2478/v10012-007-0097-7
  7. C. W. Lv, "Fault diagnosis of ship generator based on ant colony algorithm and neural network," Science Technology and Enegineering, vol. 22, no. 10, pp. 5595-5598, 2010.
  8. William W. Seto: Mechanical Vibrations. Schaum pub., New York 1964.