전기공사기사 동기전동기의 출력과 토크 — 3상 출력 계산과 기동법

동기발전기와 동기전동기의 유효전력은 전압과 유기기전력, 동기리액턴스, 부하각으로 정해진다. 3상 출력은 상마다 전압×유기기전력÷동기리액턴스×sin(부하각)을 구해 세 배 한다. 동기리액턴스 10Ω, 1상 단자전압 4000V, 유기기전력 6400V, 부하각 30°인 Y결선 발전기에서는 약 3.84MW가 된다.

인가전압과 여자를 일정하게 유지한 동기전동기에서 전기자 저항과 동기 리액턴스가 같으면, 위상관계가 균형을 이루는 45°에서 최대출력이 나온다.

동기전동기의 자기동법에서는 계자권선을 저항을 통해 단락시킨다. 계자권선을 그냥 단락하면 큰 유도전압과 큰 전류가 흐를 수 있으므로, 저항을 끼워 전압과 전류를 줄여 안전하게 기동하기 위해서다.

동기전동기에서 전류가 전압보다 앞서는 진상이 되면 전류가 만든 자장이 본래의 자속을 줄인다. 이것을 감자작용이라고 한다. 전기자에서 생긴 자력이 주자속을 약하게 하면 감자, 자속의 분포를 어지럽히면 교차자화라고 부른다. 전류가 뒤지면 자속을 더하는 증자작용이 된다.

동기전동기는 여자로 전류의 위상을 맞출 수 있어 역률을 좋게 만들 수 있다. 역률이 가장 좋은 전동기가 동기전동기인 이유다. 역률 개선에서는 기존 부하가 필요로 하는 무효전력에서 목표로 하는 합성 부하의 무효전력을 빼고, 그 차이만큼의 진상 무효전력을 공급한다.

유도전동기로 동기전동기를 기동할 때는 유도전동기의 극수를 동기전동기보다 2극 적은 것으로 쓴다. 유도전동기는 항상 동기속도보다 약간 느리게 돌고, 그 느린 정도가 슬립과 동기속도의 곱으로 나타나기 때문이다.