1. 전기 기기 > 3. 동기 기기 > 2. 동기 발전기의 특성

1. 전기 기기 > 3. 동기 기기 > 2. 동기 발전기의 특성

 

1. 전기자 반작용

 

1) 전기자 반작용의 종류

-교차 자화 작용

-감자 작용

-증자 작용

 

2) 교차 자화 작용: 전류와 전압이 동위상 (R부하)일 때 발생한다. (발전기의 유기 기전력이 일정하지 않게 된다)

 

3) 감자 작용: 전류가 전압보다 90도 뒤진 지상 전류 (L부하) 일 때 발생한다. (전압이 떨어진다)

 

4) 증자 작용: 전류가 전압보다 90도 앞선 진상 전류 (C 부하) 일 때 발생한다. (전압이 상승한다)

 

5) 동기 전동기에서의 감자 작용과 증자 작용

 

-감자 작용: 진상 전류 (C 부하)일 때 발생

-증자 작용: 지상 전류 (L 부하)일 때 발생

 

 

2. 동기기의 전압 변동률

 

1) 발전기의 여자와 속도를 일정하게 하고 정격 출력에서 무부하로 하였을 때 전압 변동의 비율을 말한다.

 

2) 전압 변동률 관계 식

 

ε = ( V0 - Vn ) / Vn   * 100 [%] 

 

V0 : 무부하시 단자 전압, Vn : 정격 단자 전압

 

3) 유도 부하 (L부하)의 경우 감자 작용 발생

 

ε (+) V0 > Vn

 

4) 용량 부하 (C부하)의 경우 증자 작용 발생

 

ε (-) V0 < Vn

 

 

3. 동기기의 출력

 

1) 비동극기 (원통형) 동기 발전기의 출력식 및 출력 파형

 

P = ( EV / X ) sin δ [W]

 

E: 유기 기전력, V : 단자 전압, δ : dnltkdrkr

 

2) 원통기:  부하각 90도에서 최대 출력 발생

 

3) 돌극기: 부하각 60도에서 최대 출력 발생

 

 

4. 동기기의 무부하 포화 곡선

 

1) 공극선: 부부하 포화 곡선의 직선부를 연장한 직선으로 포화되지 않는 이상적인 상태 곡선이다.

 

2) 포화율  δ = AB / OA

 

3) 단락비

 

Ks = Is / In = I f1 / I f2 = 1 / X

 

4) 단락비가 큰 발전기의 특성

 

-철이 많고 권선(동)이 적은 철기계가 된다. (수차 발전기)

-크기가 커지고 중량이 무거워 가격이 비싸다.

-철이 많고 돌극기이므로 공극이 넓어 발전기가 튼튼하다.

-송전 선로의 시충전(시송전)용으로 많이 사용한다.

-권선량이 작으므로 전압 변동률이 작다.

-철손이 크기 때문에 발전기 효율은 저하한다.

 

5) 3상 단락 곡선이 직선이 되는 이유: 철심이 포화되면 전기자 반작용에 의해 감자 작용이 발생하여 철심의 자기 포화가 되지 않아 단락 전류는 직선적으로 증가하낟.

 

 

5. 동기 발전기의 3상 단락 전류

 

돌발단락전류: 누설 리액턴스 Xl 가 제한

 

지속단락전류: 동기 리액턴스 Xs가 제한

 

1) 돌발 단락 전류 (순간 단락 전류)

 

Is = E / Xl  [A]  

 

E: 상전압, Xl: 누설리액턴스

 

2) 지속 단락 전류 (영구 단락 전류)

 

Is =  E / ( Xl + Xs ) = E / Xs [A] 

 

E: 상전압, Xs: 동기 래액턴스

 

 

6. 동기 발전기의 병렬 운전 조건

 

1) 기전력의 크기가 같을 것

 

- 크기가 다르념 발전기 내부에서의 무효 순환 전류가 흘러 단자 전압을 같게 만들지만 발전기의 온도 상승을 초래한다.

-대책: 여자 전류 조정(여자 전류를 증가시킨 발전기는 역률저하, 여자 전류를 감소시킨 발전기는 역률 향상)

 

2) 기전력의 위상이 같을 것

 

-위상이 다르면 발전기 내부에서의 유효 순환 전류 (동기화 전류)가 흘러 위상을 같게 만들지만 발전기의 온도 상승을 초래한다.

-대책: 원동기의 출력을 조절한다. (위상이 앞선 발전기에서 위상이 뒤진 발전기측으로 동기 화력을 발생시켜 위상을 맞춘다.)

 

3) 기전력의 파형이 같을 것

 

-파형이 다르면 2대의 발전기의 순시값이 같이 않고 고조파 순환 전류가 발생하여 발전기 과열의 원인이 된다.

-대책: 병렬 운전 발전기의 파형을 일치 시킨다.

 

4) 기전력의 상회전 방향이 같을 것 (3상의 경우)

 

-상회전 방향이 다르면 어느 순간에 두 발전기는 단락 상태가 되어 발전기의 파손을 초래한다.

-대책: 동기 점정기 등을 이용하여 상회전 방향을 일치시킨다.