개념 한 쪽
동기발전기는 계자전류와 부하 조건에 따라 단자전압이 달라진다. 어떤 조건에서 무엇과 무엇의 관계를 그린 곡선인지 구분하는 것이 곡선 문제의 핵심이다. 무부하포화곡선은 부하를 걸지 않은 상태에서 읽는 곡선이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「무부하포화곡선」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 곡선 정의 판별 | 1 | 부하포화곡선의 측정 조건과 두 축을 가리기 |
| 곡선 종류 구분 | 1 | 무부하·단락·부하특성 곡선과의 차이를 가림 |
| 발전기 특성 관계 | 1 | 계자전류와 단자전압의 관계 서술을 고르기 |
동기발전기의 특성 곡선은 측정 조건과 두 축이 되는 변수로 구분한다. 무부하포화곡선은 부하를 걸지 않은 상태에서 단자전압과 계자전류의 관계를 그린 곡선이다. 계자전류를 늘리면 철심이 포화되어 전압 상승이 둔해지는 모양이 된다.
부하포화곡선은 여기에 부하를 건 상태를 더한 것이다. 정격속도로 운전하며 역률과 부하를 일정하게 유지한 채 계자전류를 변화시켜 단자전압과의 관계를 읽는다. 부하전류가 흐르므로 전기자 반작용 때문에 무부하포화곡선보다 더 처진 모양이 된다.
단락곡선은 단자를 단락시킨 상태에서 얻는 곡선이다. 부하특성곡선은 계자전류를 고정하고 부하전류를 변화시킬 때 단자전압이 어떻게 변하는지를 그린 것이다. 곡선 이름마다 측정 조건과 축이 다르므로 이를 혼동하면 선지를 가릴 수 없다.
곡선을 읽을 때는 먼저 부하를 걸었는지, 단자를 단락시켰는지를 확인한다. 다음으로 가로축이 계자전류인지 부하전류인지를 확인한다. 포화곡선의 축은 계자전류이고 특성곡선의 축은 부하전류라는 구분이 판단의 기준이 된다.
무부하포화곡선 문제는 곡선의 정의를 바꿔 놓는 방식으로 나온다. 부하를 건 상태에서 읽는 곡선을 무부하포화곡선이라고 하거나, 단자를 단락시킨 상태의 곡선을 부하포화곡선이라고 하면 틀린다. 계자전류를 고정하고 부하전류를 변화시키는 곡선을 부하포화곡선으로 제시하는 선지도 축이 어긋난 함정이다.
정의를 정확히 기억하면 소거가 쉽다. 부하포화곡선은 정격속도, 일정 역률, 일정 부하에서 단자전압과 계자전류의 관계다. 무부하는 부하포화곡선이 아니라 무부하포화곡선이고, 단락 상태는 단락곡선이며, 부하전류를 변화시키는 것은 부하특성곡선이다. 네 가지를 조건과 축으로 나눠 두면 어떤 선지가 섞여 들어와도 걸러진다.
3상 동기 발전기의 3상의 유도 기전력 120V, 반작용 리엑턴스 0.2Ω이다. 90°진상 전류 20A 일 때의 발 전기 단자 전압[V]은? (단, 기타는 무시한다.)
정답 ③ · 문항은 3상 동기발전기에서 주어진 유도 기전력과 리액턴스, 진상 전류로 단자 전압을 구하는 문제이다. 등가식에서 단자전압 V는 내부 유도기전력 E에 리액턴스 전압강하 jX·I를 더한 V = E + jX·I 가 되며 여기서는 진상이므로 실수 부호 방향으로 더해진다.
90° 진상 전류는 증자 반작용으로 단자전압을 올리므로 V=E+XI=120+0.2×20=124V.
정격출력 10000[kVA], 정격전압 6600[V], 동기 임피던스가 매상 3.6[Ω]인 3상 동기 발전기의 단락비는 약 얼마인가?
정답 ③ · 문제는 주어진 정격출력과 전압, 동기 임피던스로 3상 동기발전기의 단락비를 계산하는 것이다. 절차는 정격전류 In = S(VA)/(√3·Vn) 계산 후 정격전압시 단락전류 Isc = (Vn/√3)/Zs 구하고 단락비 k = Isc/In 를 계산한다.
단락비 = 정격전압 시 단락전류 ÷ 정격전류 = Vn/(√3·In·Zs)로 계산한다.
동기 발전기의 자기 여자 현상을 방지하는 방법이 아닌 것은?
정답 ④ · 문제는 동기 발전기의 자기여자(충전전류에 의한 불안정한 전압상승)를 방지하는 방법으로 옳지 않은 것을 찾는 것이다. 자기여자 방지책에는 발전기 여러 대를 병렬로 운전, 수전단에 동기조상기 설치, 병렬 리액턴스 접속, 그리고 단락비가 큰 발전기 사용 등이 포함된다.
자기여자 방지책은 발전기 병렬·동기조상기·병렬 리액터·'큰' 단락비 발전기이며, 작은 단락비는 제외다.
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