도시철도의 대기 중의 오염 물질을 정화하여 공기 질을 개선하기 위해 사용되는 전기 집집기시스템은 터널 내의 제한된 공간내의 설치문제로 인해 소형화가 매우 중요하다. 따라서, 집진 시스템의 탈진 설비 또한 소형화가 매우 중요한 실정이다. 이를 위해, 고효율 소형 전자기 진동 가진기를 이용한 전기 집진기 탈진 설비가 최근 활발히 연구 중에 있다. 유한요소해석은 전자기 진동 가진기의 설계 및 동적성능을 해석을 위해서 가장 널리 이용되고 있는 방법이지만, 해석 시간이 매우 길고, 특히 최적화를 위한 반복 계산에서 많은 시간을 소비한다. 집중매개변수해석은 짧은 시간에 정확하게 반복 계산을 할 수 있는 장점 때문에 유한 요소해석을 대신하여 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 전기 집진기의 진동 탈진을 위한 전자기 진동 가진기의 집중매개변수 모델링을 생성하고 이를 통해 동적 해석을 수행하였다. 또한, 집중매개 변수 해석 결과를 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하고 두 해석 결과를 비교 분석하였다.
전자기 진동 가진기를 적용한 전기 집진기의 효과적인 탈진 여부를 판단할 수 있는 기준은 집진기내 집진판들의 진동 가속도이다. 이러한 진동 가속도는 외부로부터의 가진 주파수와 시스템의 고유주파수의 일치로 인하여 공진이 일어날 때 간헐적으로 최대치를 보이며 효율적인 탈진성능을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 한대의 전자기 진동 가진기를 이용하는 단일 객체를 대상으로 한 관점에서 더 나아가, 실제 현장에서 복수의 전기집진탈진기가 설치됨을 고려하여 진동 탈진기의 설치방식에 따라 시스템을 모델링 하였다. 이러한 직렬 및 병렬회로로 연결된 가진기를 적용한 시스템을 대상으로 진동 가속도 계측 실험을 수행하여 직렬 및 병렬식 연결에 따른 진동 가속도의 차이를 비교함으로써 가진기의 배열 방식과 그에 따른 기대 탈진 성능 및 소비전력의 유효성을 검증하였다. 최종적으로 직렬 배열형 모듈이 증가할수록 선형적으로 필요전류량이 증가할 것으로 예상하였으나 급격한 감소나 (6.9% ~ 37.6%) 증가를 (5% ~ 45%) 보여주었다. 단독의 가진기가 사용된 병렬 배열보다, 2대의 가진기가 사용되고 그 전기회로의 연결이 병렬일 때 동일한 전류가 인가되었음에도 약 11.64% 의 가속도 감소 현상을 보였다. 2대의 가진기를 사용하고 입력전류의 값을 소비 전력의 관점에서 동일하게 보정하였을 경우 약 16.80 % 의 가속도 증가 현상을 확인하였다.
우주환경시험팀에서는 발사환경 시 진동 시험을 위해 진동 테스트 장비를 운영 중에 있으며 이를 이용하여 여러 위성 프로그램의 환경시험을 성공적으로 수행하였다. 발사체 및 대형위성의 진동시험을 위한 대형 전자기 시스템의 요구를 충족시키기 위해, 직경 3m급 헤드익스펜더를 가진 대형 멀티 전자기 가진 시스템을 개발하고 있다. 개발 시스템은 160 kN의 추력을 가진 3대의 가진 시스템으로 구성되어 있으며 최대 8톤급 시험체의 진동시험과 300 kNm의 횡 하중 지지할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 대형 멀티 전자기 가진 시스템 개발 과정에서 요구되는 각 요소의 설계에 대한 연구 결과를 소개하고자 한다.
SRM(Switched Reluctance Motor) 내부의 Radial Force는 소음ㆍ진동의 주원인이 되는 가진력으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 Radial Force의 주 요인인 Motor 내부의 Air Gap 편심에 따른 반경방향의 전자기 가진력을 전자장 수치해석을 통하여 해석하고 소음ㆍ진동에 미치는 영향을 분석하였다. Air Gap 편심량을 변화시켜 가면서 Stator, Rotor의 Local Force와 Gloval Force인 Torque Fluctuation을 해석하고 이를 실험 결과와 비교함으로서 해석결과의 타당성을 입증하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권8호
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pp.1153-1158
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2010
본 논문은 수평진동감쇠기를 제작하여 수평진동의 감쇠실험을 통해 선박에 적용될 수 있는 가능성을 확인한다. 시뮬레이션 툴은 매트랩을 사용하며, 실험장비는 축에 캠형의 불평형부하를 장착한 두 대의 유도전동기와 DSP 그리고 인버터 부로 구성된다. 유도전동기는 가진기와 감쇠기의 역할을 하고, DSP보드는 속도와 위상 및 벡터제어 등의 소프트웨어를 제어한다. 감쇠기의 속도와 위상각을 제어한 결과 가진기에서 발생한 수평진동의 감쇠가 양호함을 확인하였다.
본 논문은 영구자석 여자 횡축형 선형 전동기(TFLM)를 이용한 가진기 제어 시스템을 구현하고자 한다. 제안된 가진기는 대상 물체에 정격 전류에서 최대 700[N]의 가진력과 넓은 변위 및 주파수 운전 범위를 갖는 진동운동을 제공한다. 또한 가진기에 적용된 TFLM은 구조적으로 높은 추력비(전동기 추력/전동기 중량=N/Kg)를 가지므로 전체 시스템의 부피가 감소된다. 따라서 기존의 유압식 가진기를 제안한 가진기로 대체할 경우 효율 및 유지, 관리면에서 많은 장점이 있다. 가진 제어를 위한 제어기의 입력은 가진 주파수와 변위이며 제어량은 이동자의 순시 위치와 속도이고 출력은 가진기에 인가되는 전류이다. 이 전류는 전압형 PWM 컨버터로 제어된다 우선 가진기 제어시스템의 제어 알고리즘과 운전 특성을 고찰하고 해석하기 위해 동적 시뮬레이션을 수행한 후 DSP 제어기와 IGBT PWM 컨버터를 구현하여 실제 실험 결과와 비친, 검토하였다.
Class-B 증폭기를 사용하는 가진기 시스템의 운용으로 인하여 다른 전자 시스템에 전자파 장해가 나타날 수 있으며, 이런 경우에 사용자가 이 장해를 해결하기 위하여 필요한 대책을 마련하기를 요구하고 있다. 한 가진기 시스템에서는 공통모드 잡음전압의 효과를 줄이기 위하여 Class-D 증폭기에서 차동증폭기가 사용되었고, 다른 가진기 시스템에서는 접지루프를 막기 위하여 변압기가 삽입되었다. 이 방법들은 이전에 발생하였던 불필요한 진동의 감소를 보여주고 있다. 전하증폭기의 변압기가 접지루프를 방지하기 위하여 Class-AB 증폭기를 사용한 가진기 시스템에서 수 년간 사용되었으나, Class-D 증폭기를 사용하는 가진기 시스템에서 이것은 잡음에 민감하였다. 따라서 전하증폭기와 진동 제어분석 시스템 사이의 접지루프를 변압기를 사용하지 않고 해결하였다. 이 방법의 유용성이 실험결과를 통하여 확인되었다.
본 논문에서는 압전세라믹 가진기와 검출기를 부착한 평판 진동 시스템을 구축하고 이를 효과적으로 제어하기 위한 $H_2$ 제어기 설계기법을 제시한다. 본 논문의 실험에서 사용한 평판 시스템은 2개의 입력과 2개의 출력이 있는 다변수 시스템이며 정확한 전달행렬을 구하기 위하여 시스템 식별 실험을 수행하였다. 시스템 식별로부터 얻어진 평판 진동 시스템의 상태 공간 모델을 이용하여 $H_2$ 제어기를 설계하고, 설계된 $H_2$ 제어기의 제어 성능은 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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