3상 동기전동기의 단자전압과 부하를 일정하게 유지하고, 회전자 여자전류의 크기를 변화시킬 때 옳은 것은?
- 전기자 전류의 크기와 위상이 바뀐다.
- 전기자 권선의 역기전력은 변하지 않는다.
- 동기전동기의 기계적 출력은 일정하다.
- 회전속도가 바뀐다.
정답과 해설 보기
정답 ①
동기전동기는 여자전류 변화 시 전기자 전류의 크기·위상(V자 곡선)이 변한다.
개념 한 쪽
전기기능사 동기전동기의 운전에 관한 사항 — V곡선과 역률·용도
동기전동기는 여자전류를 바꾸면 전기자 전류가 V자 곡선을 그리며 변하고, 전류가 가장 작은 점이 역률 1이다. 전기자 반작용은 전동기에서 발전기와 반대이며, 제동권선은 기동과 난조 방지에 쓰인다. 용도는 압연기·분쇄기·송풍기 같은 대용량 설비이다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「동기전동기의 운전에 관한사항」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| V곡선·역률 관련 현상 판단 | 2 | 여자전류 변화에 따른 전기자전류·역률 변화 |
| 전기자 반작용의 위상 영향 판단 | 1 | 전류 위상(앞/뒤)에 따른 감자·증자 작용 |
가장 자주 묻는 것은 V곡선·역률 관련 현상 판단입니다.
뜻
동기전동기의 V특성곡선은 계자전류를 바꾸어 가며 전기자 전류를 그린 것이다. 계자전류가 부족하면 지상 역률이 되고, 너무 많으면 진상 역률이 되며, 두 경우 모두 전기자 전류가 커진다. 그 중간에서 전기자 전류가 가장 작아지는 점이 있으며, 이 점의 역률이 1인 단위역률 동작점이다. 따라서 V곡선의 맨 아래 꼭짓점은 역률 1이다.
여자전류를 조절하면 역률을 지상에서 진상까지 바꿀 수 있다. 단자전압과 부하를 일정하게 두고 여자전류만 변화시키면 전기자 전류의 크기와 위상이 함께 변한다. 전류의 크기만 바뀌는 것이 아니라 역률도 진상과 지상 사이에서 변한다.
동기전동기의 전기자 반작용은 발전기와 반대이다. 전동기에서는 진상 전류가 감자 작용, 지상 전류가 증자 작용을 한다. 발전기에서 진상이 증자, 지상이 감자였던 것과 방향이 반대이므로, 문제에서 발전기인지 전동기인지를 먼저 확인한다.
제동권선의 효과는 기동 토크 발생, 난조 방지, 송전선 불평형 단락 시 이상전압 방지이다. 과부하 내량의 증대는 제동권선의 효과가 아니다. 과부하 내량은 정격과 열용량에 관계된 값이므로 제동권선과 무관하다.
부하각은 공급전압 V와 역기전압 E 사이의 위상각이다. 부하가 무거워지면 두 벡터가 벌어져 부하각이 커지고, 90°를 넘으면 탈조하게 된다. V와 부하전류 사이의 각은 역률각이므로 부하각과 구별한다.
동기전동기의 용도는 압연기, 분쇄기, 송풍기 같은 대용량·저속 설비이다. 크레인은 시동과 정지가 잦고 큰 시동 토크가 필요해 3상 유도전동기를 주로 쓰며, 압축기도 유도전동기가 주로 쓰인다.
예제
V곡선 문제는 꼭짓점의 의미를 묻는다. 전기자 전류가 가장 작은 점은 역률 1이며, 0이나 0.8, 0.6은 지상·진상 구간의 값이므로 최소점이 아니다. 여자전류를 바꾸면 전기자 전류의 크기와 위상이 함께 변한다는 점도 확인한다.
제동권선의 효과를 고르는 문제는 기동 토크·난조 방지·이상전압 방지를 먼저 떠올린다. 과부하 내량 증대가 보기에 있으면 그것이 맞지 않는 항목이다. 용도 문제는 압연기·분쇄기·송풍기를 동기전동기로, 크레인·압축기를 유도전동기로 구별한다.
대표 기출 3문항
동기 전동기에 관한 설명에서 잘못된 것은?
- 기동 권선이 필요하다
- 난조가 발생하기 쉽다
- 여자기가 필요하다
- 역률을 조정 할 수 없다.
정답과 해설 보기
정답 ④
동기 전동기는 여자 전류 조절로 역률을 지상~진상까지 조정할 수 있어 '역률 조정 불가'는 틀린 설명이다.
동기 전동기에서 전기자 반작용을 설명한 것 중 옳은 것은?
- 공급전압보다 앞선 전류는 감자작용을 한다.
- 공급전압보다 뒤진 전류는 감자작용을 한다.
- 공급전압보다 앞선 전류는 교차자화작용을 한다.
- 공급전압보다 뒤진 전류는 교차자화작용을 한다.
정답과 해설 보기
정답 ①
동기전동기의 전기자 반작용은 진상(앞선) 전류가 감자, 지상(뒤진) 전류가 증자 작용을 한다.
자주 묻는 물음
- 동기전동기의 V특성곡선에서 전기자 전류가 가장 작을 때 역률은 얼마인가요?
- 역률 1입니다. 계자전류가 부족하면 지상, 너무 많으면 진상이 되어 전기자 전류가 커지고, 그 중간의 최소점이 단위역률 동작점입니다.
- 동기전동기의 전기자 반작용은 발전기와 어떻게 다른가요?
- 전동기에서는 진상 전류가 감자 작용, 지상 전류가 증자 작용을 합니다. 발전기에서는 진상이 증자, 지상이 감자이므로 방향이 반대입니다. 문제에서 기기가 발전기인지 전동기인지 먼저 확인합니다.
- 제동권선의 효과와 동기전동기의 용도를 어떻게 구별하나요?
- 제동권선은 기동 토크 발생, 난조 방지, 이상전압 방지에 쓰이며 과부하 내량 증대와는 무관합니다. 용도는 압연기·분쇄기·송풍기이고, 크레인과 압축기는 3상 유도전동기가 주로 쓰입니다.
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