풍차자동핏치조정기구의 동역학적 해석

Abstract

이 논문은 풍차발전기에서 주요부분인 Propeller feathering device 의 정 및 동역학적 특성을 해석하고, 이에 관한 설계자료를 제공하기 위해서 연구되었다. Feathering Device 는 강풍에서 rotor 의 Overspeed를 방지하는 자동 핏치조정기구이고, 이 기구의 원활한 작동을 보장하기 위한 설계는 매우 중요하고, 풍차의 수명을 좌우한다. Feathering device 는 원심조속기 System으로서 비교적 간단한 진동계에 속하나, 자석의 힘이 변위의 제곱에 역비례하고 또 받음각이 변함에 따라서 blade 에 작용하는 회전력이 변하므로 해석적으로 용이하지 않다. Feathering device 에 관한 운동방식을 유도하고 Computer Simulation 을 통해서 시간에 따르는 변위와 회전력의 변화를 계산하였다. 해석의 결과 이 기구에서 가장 중요한 Parameter 들은 충격완충기의 감쇄계수와 용수철상수이다. 정역학적인 관계식을 무차원형으로 나타내고, 실험적으로 확인하여 설계자료를 제공하였다. 풍차발전을 위한 Propeller의 설계방법을 토의하였으며 2-5Kw급의 풍차용 feathering device 를 설계한 도면을 첨부하였다.