1. 전기 기기 > 3. 동기기 > 4. 동기 전동기

1. 전기 기기 > 3. 동기기 > 4. 동기 전동기

 

 

1. 동기 전동기의 특징과 용도

 

1) 동기 전동기의 특징

 

a. 장점

-속도가 일정하다

-역률을 조정할 수 있다

-효율이 좋다

공극이 넓으므로 기계적으로 튼튼하다

 

b. 단점

-속도 조정이 곤란하다

-기동토크가 작기 때문에 별도의 기동 장치가 필요하다.

-직류 여자 장치가 필요하다.

-난조 발생이 빈번하다.

 

2) 동기 전동기의 용도

 

-분쇄기

-압축기

-송풍기

 

 

2. 동기 전동기 기동법

 

1) 자기 기동법

-자극 표면에 제동 권선을 설치하여 기동 토크를 발생시켜 기동하는 방법

-이 때 계자 권선은 고전압이 발생할 우려가 있으므로 단락시킨다.

 

2) 기동 전동기법

 

-유도 전동기를 사용하여 기동하는 방법

-이 때 유도 전동기 극수는 동기 전동기 보다 2극 적게 한다.

 

 

3. 제동 권선의 역할

 

-난조의 방지

-불평형 부하 시에 전류, 전압 파형의 개선

-송전선의 불평형 단락 시에 이상 전압의 방지

-기동 토크의 발생

 

 

4. 동기 와트

 

1) 동기 전동기의 토크

 

T = 0.975 P0 / Ns [kg * m]

 

P0: 출력, Ns: 동기 속도

 

2) 동기 와트

 

-전동기의 출력 P0 에서 출력은 토크와 속도의 곱으로 나타낸다.

-동기 전동기의 경우 속도 N은 항상 일정하므로 기계적 출력을 토크로 표시하기도 하는데 이와 같은 출력 와트를 토크로 효시할 때를 동기 와트라고 한다.

 

-동기 와트

 

P0 = 1.026 * Ns * T [W]

 

T: 토크, Ns: 동기 속도

 

 

5. 동기 화력 (Synchonizing Power)

 

1) 상차각의 미소 변화에 대한 동기 발전기의 출력 변화를 동기 화력이라 하며 이는 상차각의 미소 변화에 따른 출력의 미소 변화 비율로 상차각 변동 (부하 변동)에 따른 제어 특성을 나타낸다.

 

2) 상차각 θ 세타의 변화에 의해 생기는 출력 증가분 ΔG 델타지 또는 그 미계수 dPG / d θ 를 동기 화력이라고 한다.

 

3) θ  < 90도 범위 내의 상차각 증감시 출력 특성

 

a. 부하 증가 시- θ0 -> θ1 만큼 증가, P0 -> P1 발전 출력 증가-발전기 기계적 입력 (Pi) 일정-출력 증가분만큼 회전 에너지로 방출-P1 -> P0로 복귀

 

b. 부하 감소 시

 

- θ0 -> θ2 만큼 감소, P0 -> P2 발전 출력 감소

-발전기 기계적 입력 (Pi) 일정

-출력 감소분만큼 회전 에너지로 흡수

-P2 -> P0로 복귀

 

 

4) θ  >= 90도 범위 내의 상차각 증감시 출력 특성

 

-θ 가 조금만 증가하여도 발전기 출력은 감소되어 회전 속도 가속- θ 증가 -> θ 의 상차각 벌어짐 -> 무한대 모선과 병렬 유지 불가 (Synchronizing 불가 ) -> 탈조

 

5) 정태 안정도이 안정 영역

 

-dP / d θ > 0 : 안정영역으로 부하 순간 증가에 대하여 발전기의 관성 에너지로 충분히 감다할 수 있는 영역- dP / d θ < 0 : 불안정 영역으로 부하 증가에 대하여 동기를 유지하지 못하고 탈조

 

 

6. 동기 조상기

 

1) 동기 전동기를 무부하 상태 (역률 0 상태)로 운전하는 조상 설비

 

2) 계자 전류 If를 조정하여 진상 및 지상 뮤효 전력을 자유로이 조정 가능

 

3) 과여자 운전-진상 무효 전력을 공급한다.-계자 전류 If 를 증가시키면 동기 전동기는 과여자 상태로 운전된다.-역률이 진상 역률이 되어 콘덴서 (C) 작용을 하게 되므로 진상 전류를 흘리게 된다.-그 결과 전기자 전류가 진상 운전 방향으로 증가한다.

 

4) 부족 여자 운전-지상 무효 전력을 공급한다.-계자 전류 If를 감소 시키면 동기 전동기는 부족 여자 상태로 운전된다.-역률이 지상 역률이 되어 리액터 (L) 작용을 하게 되므로 지상 전류를 흘리게 된다.-그 결과 전기자 전류가 지상 운전 방향으로 증가한다.-동기 조상기의 V 곡선: 왼쪽 부족 여자 지상 운전, 오른쪽 과여자 진상운전

 

5) 전동기 출력이 P1 -> P2 -> P3로 증가할 수록 V 곡선이 상승하게 된다.