개념 한 쪽
전기공사기사 동기발전기의 무부하포화곡선과 단락비 — 동기임피던스 계산
무부하포화곡선 세트는 무부하 단자전압과 단락전류로 동기임피던스와 %동기임피던스를 구하는 문제, 무부하 정격전압과 3상 단락 정격전류를 만드는 계자전류로 단락비를 정의하는 문제, 단락비가 큰 발전기의 성질, 여자전류와 단자전압·단락전류로 동기임피던스를 구하는 계산, 정격용량·정격전압·동기임피던스로 단락비를 구하는 계산을 묻는다.
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뜻
무부하포화곡선은 계자전류를 바꿀 때 무부하 단자전압이 어떻게 변하는지를 나타내는 곡선이다. 이 곡선에서 정격전압을 만드는 계자전류와, 3상 단락으로 정격전류를 만드는 계자전류를 비교한 값이 단락비다.
무부하 정격전압을 유기하는 계자전류를 i1, 3상 단락으로 정격전류를 유기하는 계자전류를 i2라 하면 단락비는 i1을 i2로 나눈 값이다. 정격전압을 만드는 자속이 단락 시 전류를 만드는 자속보다 몇 배인지를 나타내는 셈이다. 무부하 정격전압일 때의 여자전류 If0와 3상 단락 정격전류에 대한 여자전류 Ifs로 표기해도 같은 관계다.
동기임피던스는 무부하 시 발생하는 전압을 단락 시 흐르는 전류로 나누어 구한다. 3상 발전기에서는 선간전압을 상전압으로 바꾼 뒤 단락전류로 나눈다. %동기임피던스는 이 값을 정격에서의 기준 임피던스와 비교해 백분율로 나타낸 값이다.
단락비는 기준 임피던스를 동기임피던스로 나눈 값과 같다. 정격용량 10MVA, 정격전압 6600V, 매상 동기임피던스 3.6Ω인 발전기는 단락비가 약 1.2가 된다. 동기임피던스와 기준 임피던스가 같으면 단락비는 1이다.
단락비가 큰 발전기는 내부 임피던스가 작아져 부하가 걸려도 전압이 잘 유지되고 전기자 영향도 약해진다. 그래서 단락비가 큰 발전기의 전압 변화가 크다고 말할 수 없다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 단락비의 정의 — 무부하 정격전압을 만드는 계자전류를 3상 단락 정격전류를 만드는 계자전류로 나눈다. ② 동기임피던스 — 선간전압 1000√3V, 3상 단락전류 50A이면 상전압 1000V를 50A로 나누어 20Ω이 된다. ③ 단락비 계산 — 기준 임피던스를 동기임피던스로 나눈다. 10MVA·6600V·3.6Ω이면 약 1.2이고, 두 임피던스가 같으면 1이다.
자주 묻는 물음
- 단락비는 어떻게 정의하나요?
- 무부하 정격전압을 만드는 계자전류를, 3상 단락으로 정격전류를 만드는 계자전류로 나눈 값입니다. 정격전압을 만드는 자속이 단락 전류를 만드는 자속보다 몇 배인지를 나타냅니다.
- 3상 동기발전기의 동기임피던스는 어떻게 구하나요?
- 선간전압을 상전압으로 바꾼 뒤 단락전류로 나눕니다. 단자전압이 1000√3V이고 3상 단락전류가 50A이면 상전압 1000V를 50A로 나누어 20Ω입니다.
- 단락비가 큰 동기발전기는 어떤 성질이 있나요?
- 내부 임피던스가 작아 부하가 걸려도 전압이 잘 유지되고 전기자 영향이 약합니다. 그래서 전압 변화가 작습니다.
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