고고도로 비행하는 위성발사체의 로켓모터는 압력이나 열적인 조건등이 지상과는 다른 저압환경에서 작동되기 때문에 그 성능이나 기능에 큰 영향을 받는다. 따라서 정확한 로켓의 추력과 자체의 신뢰성향상을 도모하기 위해서 로켓모터의 작동시험을 지상에서 저압환경을 모의하여 수행할 필요가 있다. 본 논문에서는 이러한 저압환경을 위한 시험장치의 종류 및 성능특성과 설계방법을 논하였다.
저압 개폐기는 에어컨, 냉동기, 산업용 청소기, 전기온수기, 공조기, 펌프, 콤프레션 등의 모터제어 및 히터와 조명기기의 개폐 둥에 광범위하게 이용되는 개폐장치이다. 저압 전자개폐기는 수 천회에서 수백만회까지 빈번한 개폐 사용조건으로 인해 시험 규격에서는 개폐시험을 통해 제품의 수명을 검증하도록 되어 있으며 과다한 시간이 소요된다. 따라서 시험 시간을 단축하기 위한 가속수명 시험이 필요하게 되었으며 가속 스트레스인 과도 회복전압(TRV)의 피크비율(factor ${\gamma}$) 변화에 따라 저압개폐기의 전기적 수명 시험을 실시하였으며 시험결과를 바탕으로 가속 수명 시험을 하기 위한 가속계수를 산출하였다.
저압 개폐기는 에어컨, 냉동기, 쇼케이스, 산업용 청소기, 전기 온수기, 건조기, 공조기, 펌프, 콤프레셔 등의 모터제어 및 히터와 조명기기의 개폐 등에 광범위하게 이용되는 개폐장치이다. 저압 전자개폐기는 수 천회에서 수백만회까지 빈번한 개폐사용조건으로 인해 시험규격에서는 개폐시험을 통해 수명을 검증하도록 되어 있다. 이 개폐시험 회로는 규정된 전압, 전류, 역률 조건을 맞추기 위해 저항과 리액터를 직렬 연결하여 구성한다. 또한 모터와 같은 리액터 부하를 개폐하는 개폐기의 경우는 전류차단 순간 과도회복전압의 피크비와 주파수를 규정하여 적용하고 있다. IEC60947-1에서는 과도회복전압의 피크비와 주파수에 대한 규정값을 제시하고 있으며 제시된 값을 제어하기 위한 회로를 제시하고 있다. 과도회복전압의 피크비와 주파수는 개폐기 접점의 절연성능과 밀접한 관계가 있으며 수명에 치명적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 LS산전(주) 부하개폐시험 회로의 과도회복전압 조건과 영향을 설명하고 제어하기 위한 저항과 커패시터를 적용하는 방법을 제안하고자 한다.
전자기 접촉기(electromagnetic contactor)는 교류 또는 직류 저압의 전로(電路)에 사용되는 부하개폐기의 한 종류로 전자석 코일(electromagnet coil)의 여자(勵磁)에 의하여 주 접촉자를 개폐시키는 기기이다. 일반적으로 전자기 접촉기는 단락전류를 차단하도록 설계되어 있지는 않다. 그러므로 설치 시 적절한 단락 보호가 이루어져야 하며, 반드시 접촉기의 일부분일 필요는 없다. 차단기와 퓨즈 등을 단락보호장치(SCPD, Short-Circuit Protective Device)로 많이 사용한다. 전자기 접촉기는 특히 고빈도 개폐를 목적으로 사용되는 개폐기로, 농형모터(squirrel-cage motors)의 시동, 운전 중의 정지, 플러깅(plugging, 모터가 운전하고 있는 중에 모터의 1차측 접속을 역으로 바꿔서 모터를 급격히 정지시키거나 역 회전시키는 것) 및 인칭(inching, 모터를 짧은 기간 동안 1회 또는 반복 여자해서 피동기구를 조금 이동시키는 것)에 많이 쓰인다. 이러한 기기의 개폐특성을 평가하기 위한 부하는 과도회복 전압의 진동 주파수(oscillatory frequency)와 진폭율 ${\gamma}$를 얻을 수 있도록 조정되어야 한다. 본 논문에서는 고빈도 개폐능력을 갖고 있는 전자기 접촉기의 과도회복 전압 특성과 그 특성을 얻기 위한 부하 회로의 조정방법에 대해 고찰하였다.
수배전분야는 고압 수배전반, 저압 수배전반, 모터 컨트롤 센터(motor control center; MCC)로 구성되며, MCC는 모터의 운전 및 정지를 할 수 있고, 이상상황 발생 시 비상정지 및 이상 상황에 대한 통보를 할 수 있도록 전자식 모터보호계전기(electronic over current relay; EOCR)가 사용되고 있다. 기존 EOCR은 과전류, 부족전류, 결상, 역상, 전류 불평형, 지락과 같은 전기적 결함 탐지는 가능하지만, 구속보호, 모터 고정자 및 회전자, 베어링 결함과 같은 기계적 결함은 탐지가 어렵다. 본 논문에서는 모터의 전기적, 기계적 결함을 탐지하기 위해 기존 EOCR의 전기적 결함 탐지에 기계적 결함 탐지를 결합하여 회전기기 보호장치를 위한 전기적인 결함과 기계적인 결함을 통합적으로 탐지할 수 있는 시스템을 제안한다. 회전기기 결함탐지를 위한 신호입력부 및 제어부, 시스템 인터페이스, 데이터 획득장치를 설계하였으며, 절연저항 측정, 모터 구속 측정 및 제어, MC 카운터 및 베어링 온도 측정 및 제어를 통해 전기적 결함과 기계적 결함 탐지가 가능하였다.
Recently we installed inverter system in $ind{\acute{u}}ction-m{\acute{o}}tor$ for the energy saving. But inverter system generates harmonics, and it causes a lot of issues. malfunction of meter, damage of instrument, overheating of motor. In this study, you can see how to deal with harmonics of inverter system by diagnosis of the power quality.
태양광전원이 연계되어 운용되고 있는 저압배전선로에 Sag, Swell 발생에 따른 태양광전원의 불안정한 운전과 태양광전원의 높은 왜형율의 Harmonic 발생에 따른 배전계통의 보호계전기(OCGR) 동작 등 전력 품질에 있어서 문제점이 발생되고 있다. 이러한 문제점은 사회적, 경제적 손실을 초래하게 되어, 전력품질(Sag, Swell, Harmonic, 모터기동)특성해석이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 태양광전원이 연계되어 정상 운용 중인 배전계통에 대한 전력품질특성시험을 수행하기 위하여, 모의 배전계통장치와 모의 태양광전원장치, Labview용 감시제어장치로 구성한 태양광전원용 전력품질시험장치를 제작하였다. 이 시험장치를 이용하여 태양광전원 연계 시 Sag, Swell, Harmonic, 모터기동에 대한 시험을 수행하여 태양광전원이 배전계통에 미치는 영향과 특성을 분석하였다.
최근 중 저압용 진공 차단기의 구동 메커니즘으로 영구자석형 조작기(PMA)가 널리 사용되고 있다. 이는 모터 스프링이나 유압 및 공압식 등과 같은 기계식 메커니즘에 비해 성능과 신뢰성에서 우수함을 인정받고 있다. 그러나 기존 영구자석형 조작기에서는 가동자와 영구 자석 사이의 큰 마찰력으로 인한 에너지 손실과 차단부와의 연결 로드에서의 기계적 고장 및 파손이 유발될 수 있다. 본 논문에서는 가동자의 로드에 베어링 타입의 부싱을 장착한 모델을 제안함으로써 이 문제를 해결하고자 한다. 부싱을 이용하여 영구 자석과 가동자 사이의 공극을 확보함으로써 마찰을 감소시키고 기계적 안정성 및 동작 특성 향상을 기대할 수 있다. 유한요소법(FEM)과 시간차분법(TDM)을 이용하여 제안된 모델의 동작 특성을 해석하였고, 이를 기존 모델의 특성과 비교하여 그 우수성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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