본 논문은 냉각층을 고려하여 대용량 동기 발전기의 전자기 특성 해석 및 전자기-열 연성 해석을 통한 열전달 해석에 대해서 다룬다. 동기 발전기는 권선형 동기 발전기로, 발전기의 운전특성곡선을 전자기 해석을 통하여 도출하였고, 이를 통해 고정자 권선, 회전자 권선, 고정자 단부에 의한 열적제한 구간으로 분류하였다. 다음으로 발전기의 주요 열원 분석을 위해 열적제한 구간 내에서 정격 출력 시 발생하는 손실을 계산해주었다. 유한요소해석법을 이용하여 철손을 도출하고 동손식을 이용하여 동손을 계산하였다. 마지막으로 공랭식으로 가정한 본 발전기의 전자기-열 연성 해석을 통하여 대류 열전달 계수에 따른 특성 해석을 수행하였다. 대류 열전달 계수는 자연대류와 강제대류를 모두 고려해주어 대류계수에 따른 열전달 해석과 이를 통한 발전기 포화 온도 및 열변형량 해석을 확인하였다.

This paper deals with the heat transfer analysis through the electromagnetic- thermal coupling analysis of large scale synchronous generator. The synchronous generator is a wound field synchronous generator, and the operation characteristic curve is derived through electromagnetic analysis. Through this, the synchronous generator is classified into the heating limitation region by the armature winding, the field winding, and the stator end region. Next, for the analysis of the main heat source of generator, the losses incurred at the rated output within the heat limit region were calculated. Core loss was derived by using finite element method and copper loss was calculated by using the copper loss equation. Finally, the characteristics of the generator based on the air-cooled system were analyzed by the convection heat coefficients through the electromagnetic-thermal coupling analysis. Convection heat coefficients were considered both natural convection and forced convection, and confirmed the thermal analysis according to the convection coefficient, generator saturation temperature, and thermal strain alalysis.