병렬운전을 하고 있는 두대의 3상 동기발전기 사이에 무효순환 전류가 흐르는 경우는?
- 여자전류의 변화
- 원동기의 출력변화
- 부하의 증가
- 부하의 감소
정답과 해설 보기
정답 ① · 병렬로 운전되는 동기발전기 사이에 무효전류(무효순환전류)가 흐르는 대표적 원인은 두 발전기 간의 여자(자극)상태 차이다. 여자전류가 변하면 내부 기전력의 위상이 달라져 무효전류가 순환하게 된다.
개념 한 쪽
전기기사 동기발전기의 병렬운전조건 — 무효순환전류
여러 대의 동기발전기를 한 전계에 함께 연결해 전기를 보내는 것을 병렬운전이라고 한다. 병렬운전 중에는 발전기들 사이에서 전압이나 위상이 맞지 않을 때 순환 전류가 흐른다. 특히 여자 상태의 차이는 무효순환전류를 만드는 주된 원인이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「동기발전기의 병렬운전조건」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 무효순환전류 발생 조건 판단 | 1 | 여자 차이로 순환 전류가 흐르는 경우를 가리기 |
| 무효순환전류 발생 경우 확인 | 1 | 여자가 맞지 않을 때 무효 전류 순환 여부를 판단 |
| 계자전류 증대의 영향 | 1 | 기전력을 크게 했을 때 무효전력 순환 현상을 가림 |
뜻
병렬운전 중인 동기발전기들은 단자 전압이 서로 같은 상태로 묶여 있다. 그런데 어느 한쪽의 유기기전력이 다른 쪽과 달라지면 그 차이만큼의 전압이 발전기들 사이에서 작용한다. 이 전압 차이 때문에 발전기 사이를 돌면서 순환하는 전류가 흐르는데, 이때 전압은 무효 성분과 관련되므로 무효순환전류라고 부른다.
여자(계자) 전류는 자석 세기, 곧 유기기전력의 크기를 정한다. 병렬로 묶인 어느 한쪽 발전기의 여자 전류를 늘려서 유기기전력을 크게 하면, 그 발전기 쪽에서 다른 발전기 쪽으로 무효전력이 순환한다. 이 결과로 무효 전류가 발전기들 사이에 흐르게 된다. 반대로 여자를 줄이면 순환의 방향이 바뀐다.
따라서 병렬운전에서는 각 발전기의 여자 상태를 맞추는 것이 중요하다. 여자가 서로 달라지면 무효전력의 균형이 깨지고 순환 전류가 흐르기 때문이다.
기전력의 크기뿐 아니라 위상도 병렬운전의 균형에 영향을 준다. 유기기전력의 크기가 서로 같은 두 대의 발전기를 병렬운전할 때, 한쪽의 유기기전력 위상이 다른 쪽보다 앞서면 위상 차에 따라 전력을 주고받는 방향이 정해진다. 위상이 앞선 쪽이 전력을 보내는 쪽이 된다.
예제
병렬운전 문제는 무효순환전류가 흐르는 조건을 묻는다. 발전기들이 함께 전기를 보낼 때 여자(자기장 세기)가 서로 다르면 무효전력이 한쪽에서 다른 쪽으로 돌며 순환하므로, 여자의 차이가 있는 경우를 고르면 된다.
계자전류를 증대시키는 경우도 같은 원리로 풀이한다. 한쪽의 계자전류를 늘려 유기기전력을 크게 하면 기전력의 크기 차이로 무효전력이 그쪽에서 다른 쪽으로 순환하면서 무효 전류가 흐른다. 여자 조절이 곧 무효전력 조절이라는 점이 핵심이다.
대표 기출 3문항
병렬운전 중의 3상 동기발전기에 무효순환전류가 흐르는 경우는?
- 여자의 변화
- 부하의 증가
- 부하의 감소
- 원동기 출력변화
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 병렬운전 중 3상 동기발전기에 무효순환전류가 흐르는 경우를 묻고 있다. 무효순환전류는 발전기들 간의 무효전력 불일치에서 생기며 주된 원인은 여자(여자전류 또는 여자상태)의 변화이다.
동기발전기의 병렬운전에서 한쪽의 계자전류를 증대시켜 유기기전력을 크게 하면 어떻게 되는가?
- 무효 순환전류가 흐른다.
- 두 발전기의 역률이 모두 낮아진다.
- 주파수가 변화되어 위상각이 달라진다.
- 속도 조정률이 변한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 병렬 운전 중 한 발전기의 계자전류를 증가시켜 유기기전력이 커지면 어떤 현상이 발생하는지 묻고 있다. 한 발전기의 내부기전력이 커지면 두 발전기 사이에 무효전력(reactive power)이 순환하게 되어 무효 순환전류가 흐른다.
자주 묻는 물음
- 병렬운전 중 무효순환전류가 흐르는 경우는 언제인가요?
- 두 발전기의 여자 상태, 곧 유기기전력의 크기가 서로 다를 때 흐른다. 여자 차이로 무효전력이 한쪽에서 다른 쪽으로 순환하기 때문이다.
- 계자전류를 늘려 유기기전력을 크게 하면 어떻게 되나요?
- 병렬로 연결된 발전기들은 전압 크기 차이로 무효전력을 서로 주고받을 수 있다. 기전력이 커진 쪽에서 다른 쪽으로 무효전력이 순환하면서 무효 전류가 흐른다.
- 병렬운전에서 위상이 앞선 발전기는 어떤 역할을 하나요?
- 위상 차에 따라 전력을 주고받는 방향이 정해지며, 위상이 앞선 쪽이 전력을 보내는 쪽이 된다.
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