1. 전기 기기 > 2. 직류 전동기 > 4. 전기 기기의 효율

1. 전기 기기 > 2. 직류 전동기 > 4. 전기 기기의 효율

 

1. 실측 효율

 

1) 전기 기기의 입력 및 출력을 직접 측정하여 계산된 효율 [%] 이다

 

2) 실측 효율: η 에타 = ( 출력 [W] / 입력 [W]  ) * 100 [%]

 

 

2. 규약 효율

 

1) 전기 기기는 한 쪽이 기계적인 동력이므로 정확한 측정이 어렵다

 

2) 기계적인 동력을 입력 또는 출력과 손실의 관계로 변환하여 효율을 표현하는 방법이다.

 

3) 규약 효율이 필요한 이유

-발전기의 경우: 기계적인 입력 측정이 어렵다.

-전동기의 경우: 기계적 출력 측정이 어렵다.

 

4) 발전기

 

규약효율 η 에타 = ( 출력 [W] / (출력 [W]  + 손실 [W] )   ) * 100 [%]

 

5) 전동기

 

규약효율 η 에타 = ( ( 입력 [W] -손실[W] ) / ( 입력 [W] )   ) * 100 [%]

 

손실 = 입력 - 출력

 

 

3. 전기 기기의 손실

 

1) 철손: 자기 회로 중에서 자속이 시간에 따라 변하면서 생기는 철심의 전력 손실

 

a. 히스테리시스손

-철심이 있는 기기에서 철심 내에 자계에 의해서 자속 밀도가 포화되면서 철심 내에 발생하는 잔류 자기 손실

-감소 대책: 철심에 규소를 약 4% 정도 함유시킨 규소 강판을 사용

 

Ph = η 에타 f Bm ^ 1.6~2 [W]

 

η: 철심 재료에 따른 고유 상수, f: 주파수 [Hz], Bm 최대 자속 밀도 [wb/m^2]

 

b.와류손

-철심이 있는 기기에서 철심 내에 자계에 의해서 그 주변에 자계와 직각 방향으로 회전하는 맴돌이 전류가 발생하는데 이를 와전류손이라 한다.

-감소대책: 철심을 얇게 만들어 (약 0.35mm 정도) 그 사이를 절연하여 겹쳐서 원하는 철심 두께로 만든 성층 철심 사용

 

Pe =  η 에타 f^2  Bm ^ 2 [W]

 

η: 철심 재료에 따른 고유 상수, f: 주파수 [Hz], Bm 최대 자속 밀도 [wb/m^2]

 

2) 기계손: 전기자 회전에 따라 생기는 풍손과 베어링 부분 및 브러시의 접촉에 의한 마찰손이다.

 

3) 동손: 코일에 전류가 흘러서 도체 내에 발생하는 저항 손실이다.

 

4) 표유 부하손: 누설 자속에 의해서 발생하는 손실이다.

 

 

4. 전기 기기의 최대 효율 조건

 

-철손과 동손이 같아지는 운전 상태가 가장 효율이 좋을 때이다.

 

Pi = a^2 Pe

 

Pi: 철손, Pe: 전부하 시 동손, a: 부하율

 

 

5. 직류기의 시험법

 

a. 토크 측정

-전기 동력계: 대형 직류기의 토크 측정에 사용

-프로니 브레이크법: 중 소형 직류기의 토크 측정에 사용

-보조 발전기 사용법

 

b. 온도 상승 시험법-반환 부하법: 중용량 이상의 기계에서 사용 (카프럽, 블론델법, 홉킨스법 등)-실부하법: 전구나 저항 등을 부하로 하여 시험하는 방법이나 전력 손실이 많이 발생하여 소형에만 사용

 

 

6. 절연물의 최고 허용 온도

 

-전기 기기 구성재료에는 자기를 발생하는 철과 도전성 재료인 구리 이외에 절연물이 있다.-절연물은 일반적으로 고온이 되면 열화하므로 허용할 수 있는 온도에 따라 다음과 같이 7종으로 분류 되어 있다.

 

Y    A     E     B    F    H     C90 105 120 130 155 180 180 이상