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유한요소해석을 이용한 권선형 동기발전기의 특성 해석

한국자기학회지, Volume 29, Number 3, 30 Jun 2019, Pages 79-90
장덕진 * (국방과학연구소 제5기술연구본부)
Abstract
본 논문에서는 유도무기의 동력부에 사용되는 권선형 동기발전기의 특성해석에 대해 다룬다. 발전기 특성해석은 집중정수 회로법과 유한요소 해석법으로 나뉘는데 본 논문에서는 유한요소 해석법을 이용하여 발전기의 발전특성과 손실에 관한 해석을 수행하였다. 발전특성 해석을 위해서 먼저 동기발전기 등가회로와 벡터 도를 구성하여 출력을 유도하고 정격부하, 정격속도 특성을 예측하였다. 그리고 제조사에서 제공하는 철손 데이터를 기반으로 철손 계수함수를 도출하고 유한요소 해석법을 통해 얻어낸 자속밀도의 FFT 분석을 통해 각 영역에서의 교번자계와 회전자계를 구분하여 이를 철손 계산식에 이용하였다. 마지막으로 본 모델의 동손을 구하여 최종적으로 효율을 예측하였다.

The paper presents the characteristic analysis on the high speed synchronous generator of guided weapon considering load conditions and loss. The generator consists of the rotor with the short-circuited field coil connected to armature coils of an exciter and a stator with three-phase winding. To analyze the generator characteristics considering load conditions and loss, First, the equivalent circuit method considering the effect of saliency and Finite Element Method (FEM) are applied. Second, an accurate loss calculation, magnetic field analyses in stator core considering, magnetic field analyses in stator core considering the time harmonics are performed. And using the nonlinear finite element analysis (FEM), we applied separated rotating and alternating magnetic filed to core loss calculation. Finally, using electrical parameter such as resistance, we are applied to calculate the copper loss of synchronous generator.
 
Keywords: 동기발전기; 등가회로; 철손; 유한요소 해석법; synchronous generator; equivalent circuit; core loss; finite element method
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2019.29.3.079