개념 한 쪽
동기발전기 전기자 권선법 문항의 답은 거의 하나로 모인다 — 분포권은 기전력의 파형을 정현파에 가깝게 만든다. 크기가 줄고(분포계수 < 1), 리액턴스가 작아지는 성질까지 묻는다.
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출제기준 단원 「분포권」의 공개 문제 7개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 분포권의 장점·이유 | 4 | 파형 개선(고조파 감소) 고르기 — 오답 보기(난조·기전력 증가·리액턴스 증가) 가려내기 |
| 권선법 판정 | 1 | 파형 개선과 누설리액턴스 감소를 주는 권선법 고르기 |
| 정현파화 대책·목적 | 2 | 대책이 아닌 것(슬롯수 축소)과 단절권·분포권의 목적 |
가장 자주 묻는 것은 분포권의 장점·이유입니다.
분포권은 매극 매상의 권선을 한 슬롯에 모으지 않고 여러 슬롯에 나누어 배치하는 권선법이다. 슬롯마다 유도되는 기전력의 위상이 조금씩 달라 고조파 성분이 서로 상쇄되어, 합성 기전력의 파형이 정현파에 가까워진다 — 집중권에 비한 대표 장점이자, 시험이 반복해서 묻는 지점이다. 파형이 좋아지는 것과 함께 누설리액턴스도 집중권보다 작아지고 열 분산에도 유리하다.
대가도 정해져 있다 — 각 슬롯 기전력을 벡터합하면 산술합보다 작아 분포계수 kd가 1보다 작아지므로, 합성 유도기전력의 크기는 집중권보다 낮아진다. "기전력이 높아진다", "리액턴스가 커진다"는 분포권의 효과가 아니고, 난조(동기 이탈) 방지와도 관련이 없다.
정현파에 가까운 파형을 얻는 대책은 분포권 하나가 아니다 — 단절권 채용, 반폐(또는 폐) 슬롯 사용, 공극 길이를 크게 해 자속 분포를 완만하게 하는 방법이 함께 쓰인다. 거꾸로 매극 매상 슬롯수 q를 작게 하면 권선이 한슬롯에 몰리는 집중권에 가까워져 고조파가 오히려 늘어나므로 정현파화 대책이 아니다. 단절권과 분포권을 함께 채택하는 가장 중요한 목적을 묻는 문항의 답도 "좋은 파형"이다 — 높은 전압·일정한 주파수·효율 개선이 아니다.
학습목표: 분포권 계수의 정의와 분포로 인한 유도기전력 감소 개념을 이해할 수 있다.
권선이 위치하고 있는 슬롯의 공 간적인 분포를 고려하였을 때, 기하학적으로 더한 결과가 발생하는 유기 전압의 감소를 의미한다.
NCS 학습모듈 1901050101 전기기기 설계요소 분석 · 3-1. 제품의 특성과 구조 검토
핵심 정리 — 분포권의 장점: ① 고조파 감소로 파형 개선 ② 누설리액턴스 감소 ③ 열 분산 유리. 분포권의 대가: 분포계수 kd < 1 → 합성 기전력 감소. 오답 보기: 난조 방지·기전력 증가·리액턴스 증가.
동기발전기의 권선을 분포권으로 하면?
정답 ② · 분포권은 코일을 여러 슬롯에 분산 배치하여 고조파 성분을 상쇄시켜 유기기전력의 파형을 정현파에 가깝게 개선한다(파형률 향상). 다만 집중권보다 합성 기전력의 크기는 분포계수(<1)만큼 감소하며, 누설리액턴스도 집중권보다 작아진다.
분포권은 코일을 여러 슬롯에 분산 배치해 고조파를 상쇄, 유기기전력 파형을 정현파에 가깝게 개선한다.
동기 발전기에서 기전력의 파형이 좋아지고 권선의 누설리액턴스를 감소시키기 위하여 채택한 권선법은?
정답 ④ · 분포권은 매극매상의 권선을 여러 슬롯에 분산 배치하는 권선법으로, 집중권에 비해 기전력의 고조파 성분이 줄어 파형이 좋아지고, 누설리액턴스도 감소시킨다. 다만 분포권 계수(kd<1)로 인해 기전력의 크기 자체는 약간 감소한다.
분포권은 고조파를 줄여 기전력 파형을 좋게 하고 누설리액턴스도 감소시키는 권선법이다.
동기 발전기의 기전력의 파형을 정현파로 하기 위해 채용되는 방법이 아닌것은?
정답 ① · 동기발전기의 기전력 파형을 정현파에 가깝게 하기 위한 방법: 단절권·분포권 채용, 반폐(또는 폐) 슬롯 사용, 공극을 크게 하여 자속 분포를 완만하게 하는 것 등이 있다. 반면 매극매상 슬롯수 를 작게 하면(=집중권에 가까워짐) 고조파가 오히려 증가해 정현파에서 멀어진다.
정현파화 조건은 단절권·분포권·반폐슬롯·공극 확대이고, 매극매상 슬롯수 q를 작게 하면 고조파가 늘어 오히려 나쁘다.
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