개념 한 쪽
전기공사기사 동기발전기의 전기자반작용 — 단락곡선이 직선인 이유와 단락비가 큰 기기
전기자반작용 세트는 갑작스러운 3상 단락에서 순간 단락전류를 제한하는 요소, 단락비가 큰 동기기의 성질, 전압 변동률이 작은 발전기의 특성, 3상 단락곡선이 직선이 되는 이유, 90° 진상전류가 흐를 때의 단자전압, 단락비로 동기임피던스를 구하는 계산을 묻는다.
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뜻
전기자반작용은 전기자에 흐르는 전류가 만드는 자속이 계자의 원래 자속에 영향을 주는 현상이다. 단락 상태에서는 전기자가 만들어내는 자속이 원래 자속을 부분적으로 상쇄해 전체 자속이 작아진다. 자속이 작으면 철심이 포화되지 않아 전류가 전압에 비례하고, 그래서 3상 단락곡선이 거의 직선이 된다.
단락비가 큰 동기기는 내부 임피던스가 작다. 부하가 걸려도 전압이 잘 유지되고 전기자 영향도 약해진다. 외부 변화에도 쉽게 동기상태를 잃지 않아 안정성이 높고, 전압 변동률이 작다. 단락비가 큰 발전기의 전압 변화가 크다는 설명은 옳지 않다.
운전 중 갑자기 3상 단락이 일어나면 전류가 급하게 치솟는다. 이때 각 권선의 누설 리액턴스가 전류 변화를 막아 순간 단락전류를 일부 제한한다.
90° 진상전류가 흐르면 반작용 리액턴스에 의한 전압강하의 부호가 바뀌어 단자전압이 오른다. 유도기전력 120V, 반작용 리액턴스 0.2Ω, 진상전류 20A이면 리액턴스 강하 4V가 더해져 단자전압은 124V가 된다.
단락비로 동기임피던스를 구할 수도 있다. 정격용량 10000kVA, 정격전압 6000V, 단락비 1.2인 발전기는 한 상의 전압을 그 상의 정격전류와 단락비의 곱으로 나누어 동기임피던스 3Ω을 얻는다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 단락곡선 — 전기자반작용으로 자속이 상쇄되어 포화에 걸리지 않으므로 직선이 된다. ② 단락비가 큰 기기 — 내부 임피던스가 작고 전압이 잘 유지되며 안정성이 높다. ③ 순간 단락전류 — 각 권선의 누설 리액턴스가 제한한다. ④ 진상 90° 전류 — 리액턴스 강하가 단자전압을 높이는 방향으로 더해진다.
자주 묻는 물음
- 3상 동기발전기의 단락곡선이 직선이 되는 이유는?
- 단락 시 전기자가 만드는 자속이 원래 자속을 부분적으로 상쇄해 전체 자속이 작아지고, 철심이 포화되지 않아 전류가 전압에 비례하기 때문입니다.
- 단락비가 큰 동기기의 특성은?
- 내부 임피던스가 작아 부하가 걸려도 전압이 잘 유지되고 전기자 영향이 약합니다. 외부 변화에도 동기상태를 잃지 않아 안정성이 높고 전압 변동률이 작습니다.
- 갑자기 3상 단락이 생겼을 때 순간 단락전류를 제한하는 것은?
- 각 권선의 누설 리액턴스입니다. 전류 변화를 막는 유도 성분이 급하게 치솟는 순간 단락전류를 일부 제한합니다.
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