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초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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 propu...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서는 전기추진 선박용 전동기 및 추진축의 수학적 모델을 제시하였고 모델로부터 추진 전동기에 이상 상태가 발생하였을 경우의 과도현상을 모의실험 하였다. 그리고 모의실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

  • 선박용 추진 전동기 이상상태 시의 과도상태를 해석하기 위해 컴퓨터 모의실험을 행하였다. 모의실험에 사용한 추진 전동기는 동기전동기이며 전동기 파라미터 값 및 추진 축계의 파라미터 값은 Table 1과 같다.

이론/모형

  • 선박 추진기의 역학 시스템을 표현하기 위한 여러 가지 방법이 있지만 본 논문에서는 운동에너지, 퍼텐셜에너지 및 감쇠에너지를 사용한 라그랑제 방정식을 이용하였으며 [8] 식으로 표현하면 식 (10)과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선박용 전기추진 시스템에 설치되는 것은 무엇인가? 최근 선박의 대형화에 발맞추어 선박의 전력시스템 용량도 증대되고 있는 추세이며[1] 기술이 진보함에 따라 선박의 전력시스템 구조도 점점 복잡해지고 있다[2]. 선박용 전기추진 시스템에는 발전기, 전력 변환기, 추진 전동기 및 모니터링 장치 등이 설치되며 제어시스템을 최적화 할 수 있고 성능을 증대시킬 수 있으며 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 선박에서 사용하는 전기적인 부하는 운전 상태에 따라서 급변할 수 있으며 따라서 고조파 등이 발생하여 선박 전력 시스템에 악영향을 끼칠 수 있다.
본 논문에서 제시한 전기추진 선박용 추진 시스템의 수학적 모델을 바탕으로 전기적인 이상상태 발생 시에 추진 전동기 및 프로펠러축에 발생하는 과도현상을 해석한 결과는 어떠한가? 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.
선박의 대형화에 따른 변화는 어떠한가? 최근 선박의 대형화에 발맞추어 선박의 전력시스템 용량도 증대되고 있는 추세이며[1] 기술이 진보함에 따라 선박의 전력시스템 구조도 점점 복잡해지고 있다[2]. 선박용 전기추진 시스템에는 발전기, 전력 변환기, 추진 전동기 및 모니터링 장치 등이 설치되며 제어시스템을 최적화 할 수 있고 성능을 증대시킬 수 있으며 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.
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참고문헌 (8)

  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. 

  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. 

  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. 

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