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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정태욱
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 경남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수20
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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최근 환경 친화적이며 고연비 실현이 가능한 전기자동차에 대한 관심이 고조되면서, 기존 엔진의 역할을 직접적으로 대체하게 되는 전기자동차용 전동기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 전기자동차용 전동기가 발전함에 따라 이를 유지보수하기 위한 진단기법의 개발은 더디게 이루어지고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 전기자동차용 유도전동기의 고장진단기법에 대한 연구를 진행하였다.
전기자동차에서 기존의 내연기관 엔진을 대체한 유도전동기 고장은 생산 현장에서 운전할 때 보다 더욱 치명적이며, 이를 적시에 발견하지 못하고 고장정도가 심화될 때는 큰 인명피해를 초래할 수 있으며, 차량의 구동시스템 및 각종 전자장비에 악영향과 함께 시스템의 신뢰도를 떨어뜨린다.
일반적인 유도전동기는 오랜 사용이나 사용자의 운전조건에 따라 베어링이 파손되기도 하고 마모로 인한 편심, 회전자 바 손상, 권선열화로 인한 권선간 턴 단락 현상 등 다양한 결함을 일으키게 된다. 이 결함들은 과부하로 인한 고온, 갑작스런 부하변동이나 과도전압, 사용자의 과실 등의 원인에 의해 발생한다[1][2]. 자동차의 경우 급격한 가속과 부하변동으로 인해 산업현장에서보다 전동기에 더 많은 스트레스를 준다.
산업현장에서는 유도전동기의 안전성 및 신뢰성 향상을 위해 현재 국내외에서 유도전동기의 고장에 관한 연구가 진행되고 있다. 고정자 권선간 턴 단락 고장은 유도전동기 권선의 인입전류를 측정하여 주파수분석을 통해 고장을 검출하는 방법들이 많이 연구되었으며, 사전에 전동기 고정자 권선의 절연내력을 부분방전신호를 이용한 실시간 감시진단방법도 사용되고 있다. 하지만 자동차용 유도전동기 운전조건은 일반 산업현장에서 사용되는 유도전동기와 달리 정격속도, 일정부하 조건에서만 운전하지 않으며, 주행 시 노면과 가속에 따라 유도전동기의 부하와 속도의 패턴이 달라진다. 기존의 전류신호 주파수 분석에 의한 진단방법은 일정부하와 일정속도 조건 운전 시 고장신호 검출은 우수하지만, 고장신호가 유도전동기 슬립에 영향을 받는다. 그렇기 때문에 순간적으로 부하와 속도가 변화하는 자동차의 경우 수시로 슬립이 변화하기 때문에 적합하지 않다. 또한, 기존의 방법들을 시행하기 위해서는 별도의 장치를 필요로 하지만 현재 상용화 중인 자동차의 엔진룸에는 진단장치 및 센서 등의 장착을 위한 공간 확보가 현실적으로 어렵다.
본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위하여 전기자동차용 유도전동기의 고정자 권선 턴 단락 고장을 상전류 크기와 각 상간 위상차를 이용하여 부하와 속도에 영향을 받지 않고 진단할 수 있는 방법을 제안한다.
전기자동차에서 기존의 내연기관 엔진을 대체한 유도전동기 고장은 생산 현장에서 운전할 때 보다 더욱 치명적이며, 이를 적시에 발견하지 못하고 고장정도가 심화될 때는 큰 인명피해를 초래할 수 있으며, 차량의 구동시스템 및 각종 전자장비에 악영향과 함께 시스템의 신뢰도를 떨어뜨린다.
일반적인 유도전동기는 오랜 사용이나 사용자의 운전조건에 따라 베어링이 파손되기도 하고 마모로 인한 편심, 회전자 바 손상, 권선열화로 인한 권선간 턴 단락 현상 등 다양한 결함을 일으키게 된다. 이 결함들은 과부하로 인한 고온, 갑작스런 부하변동이나 과도전압, 사용자의 과실 등의 원인에 의해 발생한다[1][2]. 자동차의 경우 급격한 가속과 부하변동으로 인해 산업현장에서보다 전동기에 더 많은 스트레스를 준다.
산업현장에서는 유도전동기의 안전성 및 신뢰성 향상을 위해 현재 국내외에서 유도전동기의 고장에 관한 연구가 진행되고 있다. 고정자 권선간 턴 단락 고장은 유도전동기 권선의 인입전류를 측정하여 주파수분석을 통해 고장을 검출하는 방법들이 많이 연구되었으며, 사전에 전동기 고정자 권선의 절연내력을 부분방전신호를 이용한 실시간 감시진단방법도 사용되고 있다. 하지만 자동차용 유도전동기 운전조건은 일반 산업현장에서 사용되는 유도전동기와 달리 정격속도, 일정부하 조건에서만 운전하지 않으며, 주행 시 노면과 가속에 따라 유도전동기의 부하와 속도의 패턴이 달라진다. 기존의 전류신호 주파수 분석에 의한 진단방법은 일정부하와 일정속도 조건 운전 시 고장신호 검출은 우수하지만, 고장신호가 유도전동기 슬립에 영향을 받는다. 그렇기 때문에 순간적으로 부하와 속도가 변화하는 자동차의 경우 수시로 슬립이 변화하기 때문에 적합하지 않다. 또한, 기존의 방법들을 시행하기 위해서는 별도의 장치를 필요로 하지만 현재 상용화 중인 자동차의 엔진룸에는 진단장치 및 센서 등의 장착을 위한 공간 확보가 현실적으로 어렵다.
본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위하여 전기자동차용 유도전동기의 고정자 권선 턴 단락 고장을 상전류 크기와 각 상간 위상차를 이용하여 부하와 속도에 영향을 받지 않고 진단할 수 있는 방법을 제안한다.
목차
目 次 = Ⅰ국문요약 = Ⅴ제 Ⅰ 장 서 론 = 11.1 연구 배경 및 필요성 = 11.2 연구의 목적 및 연구내용 = 3제 Ⅱ 장 유도전동기의 원리와 고장 = 42.1 유도전동기의 구조 및 회전원리 = 42.1.1 농형 유도전동기 = 42.1.2 유도전동기의 회전원리 = 52.1.3 회전자계의 발생원리 = 52.1.4 유도전동기의 슬립 = 72.2 유도전동기의 고장 = 9제 Ⅲ 장 유도전동기의 고장모의 = 103.1 대상 유도전동기의 사양 = 103.2 대상 유도전동기 실험조건 = 123.3 고정자 권선 단락의 수학적 모델링 = 133.3.1 정상상태 유도전동기의 수학적 모델링 = 133.3.2 고정자 권선단락 고장 유도전동기의 수학적 모델링 = 183.4 고정자 권선 단락의 유한요소해석 = 223.5 고정자 권선 단락의 고장모의 = 24제 Ⅳ 장 고정자 권선 단락의 고장진단 = 274.1 기존의 전류신호 주파수분석에 의한 진단방법 = 274.2 제안하는 진단파라미터 선정과 진단방법 = 294.2.1 3상 전류 순시치의 합 = 294.2.2 각 상전류의 실효치 = 334.2.3 전류의 상간 위상차 = 374.2.4 상전류의 실효치와 상간 위상차 파라미터 2축 직교좌표계 도시화 = 42제 Ⅴ 장 결론 = 45참 고 문 헌 = 46ABSTRACT = 47
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