아낌없이 주는 나무

1. Soft Starter 기동법을 사용하는 이유

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농형 유도전동기 기동시에 모터의 정격전압을 바로 공급하게 되면 정격전류의 5~8배의

기동전류가 발생하기 때문에 배전선상의 전압강하가 발생하게 된다.

배전선상의 전압강하로 인해 모터기동이 실패하거나 배전선에 몰려있는

다른 기기들에게도 문제를 끼칠 수 있다.

그래서 이런 높은 전압강하가 예상되는 경우 '기동법'을 사용해야 한다.

앞에서 알아 보았던 세가지 감전압 기동법

(1) Y-△ 기동법 (2) 리엑터 기동법 (3) 기동보상기 기동법은

이러한 기동전류를 낮출 수 있게 해 주었다.

그러나 기동시에 낮은 전압 공급후 모터가 정격속도에 도달하면

정격전압을 공급하는 두단계로 이루어진 스위칭이 이루어진다.

그래서 스위칭 과정에서 충격이 발생할 수 있다.

​

스위칭 과정에서 발생하는 충격을 줄이기 위해서는 전압조정이 두단계가 아닌

여러단계로 진행하게 되면 좀더 부드러운 기동이 가능하다.

이러한 방법이 'Soft Starter'이다.

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2. 직입기동, Y-△ 기동, Soft Starter 전압 변화

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(1) 직입기동 (전전압 기동)

직입기동은 전동기 기동시에 정격전압의 100%를 공급하는 기동이다.

이때 발생하는 기동전류는 정격전류의 5~8배 수준이고 기동토크는 정격토크의

100~200% 수준이다. 이와 같은 높은 기동전류로 인해 큰 전압강하가 발생할 수가 있고

높은 기동토크로 인하여 모터에 기계적으로 손상을 줄 가능성이 있다.

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(2) Y- △ 기동법 (감전압 기동)

Y - △ 기동법을 사용하게 되면 Y결선은 △결선의 상전압이 1/√3배 이므로

기동시의 전압을 정격전압의 1/√3 수준으로 줄일 수 있다.

그러면 기동전류와 기동토크가 1/3로 감소하게 된다.

전동기가 정격속도에 도달하면 전동기의 결선을 △결선으로 스위칭을 하여

정격전압을 공급하게 된다. 이렇게 갑작스런 결선변화로 인하여

전압은 √3배 증가하게 된다. 스위칭 과정에서 서지전압이 발생할 가능성이 있다.

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(3) Soft Starter 기동

Soft Starter는 기동시의 전압을 30~70%로 조절 가능하다.

그리고 모터가 정격속도에 도달할 때 까지 전전압을 단계적으로 상승시켜서

정격전압까지 상승하기 때문에 전류와 토크가 부드럽게 증가한다.

또한 정지시에도 전압을 단계적으로 감소시키기 때문에 부드러운 정지가 가능하다.

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3. Soft Starter 기동원리

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Soft Starter는 사이리스터 소자 (SCR)을 통해 가능해진다.

SCR(Silicon Controlled Rectifier) : 실리콘 제어 정류기, 흔히 사이리스터는 SCR을 지칭

사이리스터소자는 위와 같은 구조로 되어 있다.

Gate에 전류를 조절함으로써 전류가 흐를지 말지 결정하게 된다.

Gate에 전류가 흐르지 않을 때는 순방향의 임피던스가 커서 전류가 흐르지 못하다가

Gate로 흐르는 전류가 증가할 수록 임피던스가 작아지면서 전류가 흐를 수 있게 된다.

​

사이리스터 소자는 점호각 조절을 통해 Turn on 시점(전류가 흐를 수 있는 시점)을

정할 수 있다.

시간에 따라 Turn on 시점을 변화시키면서 사이리스터를 통해 흐르는 전류량을

조절할 수 있고 이 시점 조절을 통해서 모터를 Start 할 때 점점 전압을 늘려 갈 수 있고

Stop 할 때 전압을 점점 줄여 갈 수도 있다.

즉 전전압 기동이나 Y-△ 기동법과 같이 갑작스런 높은 전압과 전류의 증가를

가져 오지 않고 선형적으로 전압과 전류를 변화시켜 기계적, 전기적인 충격을

줄일 수 있게 된다.

위처럼 Start시의 전압을 30~70%로 조정한 후 정격전압까지 도달할 때 까지의

시간을 조절할 수 있고 Stop 하는 동안 전압감소 시간도 조절할 수 있다.

기동시와 마찬가지로 정지시에도 전전압 기동이나 Y-△ 기동법과 같이

갑작스런 높은 전압과 전류의 증가를 가져 오지 않고

선형적으로 전압과 전류를 변화시켜 기계적, 전기적인 충격을

줄일 수 있게 된다.

【콘돌퍼 기동법】

앞에서 봤던 '와이델타 Y-△기동법'은 기동시에 줄일 수 있는 전압의 크기가

고정되어 있다는 단점이 있었고

'리엑터 기동법'은 전압의 크기를 조정할 수 있지만 기동전류의 크기의 감소에 비해

기동토크의 감소가 커서 큰 용량의 모터를 기동하기에는 어려움이 있었다.

'기동보상기 기동법'은 전압의 크기조정도 가능하고 기동전류 감소와 기동토크의 감소가 같다.

'기동보상기 기동법'은 어떤 기동법인지 확인해 보자.

​

1. 기동보상기 기동법 구조

기동보상기 기동법(콘돌퍼 기동법)은 모터 앞단에 '단권변압기'를 두는 구조이다.

단권변압기를 이용하면 모터로 들어오는 전압을 조정할 수 있다.

단권변압기 탭 설정에 따라서 원하는 전압으로 조정 가능하다.

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2. 기동보상기 기동법 기동과정

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기동보상기 기동법의 기동과정은 (1) 기동시작시 (2) 정격속도에 도달했을 때에 따라

나눠진다.

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(1) 기동시작시

⊙ 기동보상기(단권변압기)를 연결시켜 낮은 전압(감전압)으로 기동한다.

​

(2) 모터가 정격속도에 도달했을 때

⊙ 스위치를 조작해서 정격전압(전전압)이 모터에 입력되도록 한다.

​

스위치를 직접 닫아 보며 과정을 확인해 보자

​

(1) 기동시작시

​

MC-1은 열린 상태, MC-2, MC-3은 닫힌 상태로 기동해서 단권변압기를 거쳐서

모터에 감소시킨 전압이 들어가도록 한다.

​

(2) 모터 정격속도 도달시

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정격전압을 바로 투입하게 되면 스위치를 열고 닫을 때

'서지전압'이 발생할 수 있으므로 두단계를 거쳐야 한다.

※ 서지전압(Surge Voltage) : 단시간 안에 격렬하게 변화하는 과도적인 전압

​

첫번째

MC-1은 열린상태, MC-2는 닫힌 상태를 유지하고 MC-3을 연다.

(리엑터 기동상태가 된다)

​

두번째

MC-1을 닫은 후 MC-2를 열어서 정격전압이 모터에 공급되도록 한다.

(MC-2를 먼저 열고 MC-1을 닫게 되면 서지전압이 발생할 수 있으므로

순서에 맞게 조작한다)

3. 기동보상기 기동법에서 기동전압, 기동전류, 기동토크

​

기동보상기 기동법에서 기동전압, 기동전류, 기동토크를 구체적으로 알아 보면

​

단권 변압기 탭 값을 조정하여 모터의 기동전압을 20%까지 낮췄다고 했을 때

​

⇒ 기동전류는 4%로 감소한다.

(기동전압의 제곱에 비례하여 감소, 전류는 전압과 비례하기 때문에 모터 코일에 직접

들어가는 전류는 20%로 감소하지만 여기서 말하는 전류는 배전선의 전압강하와

관련 있는 선전류)

⇒ 기동토크는 4%로 감소한다.

(기동전압의 제곱에 비례하여 감소, 토크는 전압의 제곱에 비례하는 특성)

​

기동전압 = 정격전압 × a = 정격전압 × 0.2

기동전류 = 정격전압에서의 기동전류 × a2 = 정격전압에서의 기동전류 × 0.22

기동토크 = 정격전압에서의 기동토크 × a2 = 정격전압에서의 기동토크 × 0.22

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4. 단권변압기에서 기동전류(선전류) 확인

​

위에서 전류는 전압과 비례하나 기동전류는 배전선의 전압강하와 관련있는

선전류이기 때문에 전압의 제곱과 비례한다고 햇다.

단권변압기를 통해 선전류를 확인해 보자

단권변압기의 권수비 N1 : N2에 따라서 전압(V2), 전류(I2)가 넘어 와서 모터로 공급되게 된다.

전압과 전류는 비례하기 때문에 1차측에서 2차측으로 넘어 갈 때

감소된 전압에 비례하여 2차측 전류는 감소하게 된다.

​

기동전류는 선전류로 여기 회로에서 I1이다.

​

예를 들어

감소된 2차측의 기동전압이 단권변압기 탭을 20%로 설정하여

전압이 20%까지 감소했다고 생각해 보자

​

V2 = 0.2 × V1

​

그러면 전동기측의 전류 역시 전압과 비례하므로 20%까지 감소한다.

​

I​2 = 0.2 × 전전압시의 전류

​

선로측의 전류 I1 ⇒ 0.2 × I2 = 0.22 × 전전압시의 전류

​

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5. 기동보상기 기동법 특징

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(1) 전압을 바꾸는데 가장 용이하다.

단권변압기는 정격근처에서 전압을 조금씩 바꿔주는데 용이하고 사이즈 측면에서

유리하다.

​

(2) 만약 380[V] 기동전압을 30% 수준으로 낮추고 싶다면 단권변압기 탭에 30% 걸면

된다.

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(3) 리엑터 기동법은 기동전류의 감소에 비해 기동토크의 감소가 커서 토크가 많이 필요한

전동기 구동에는 불리한 면이 있었다.

그러나 기동보상기 기동법은 기동전류의 감소와 기동토크의 감소가 같기 때문에

기동전류를 많이 줄여도 리엑터 기동법에 비해서 토크의 감소가 적기 때문에

용량이 크고 기동토크를 많이 요구하는 전동기에 유리하다.

​

【 Y - △ 기동법 】

농형 유도전동기는 권선형 유도전동기와는 다르게 외부저항을 연결해 줄 수 없는 구조로

되어 있다. 그래서 '기동법'을 사용해야 한다.

기동법을 사용하지 않으면 모터 기동시 바로 정격전압이 투입되고

큰 기동전류, 기동토크에 의해서 모터의 손상 또는 배전선상의 전압강하를 야기해서

같은 배전선에 물려있는 다른 설비들에도 손상을 줄 수 있다.

기동법을 사용하면 전압을 단계적으로 올려서 모터나 배전선에 무리가 가지 않게

기동이 가능하다.

기동법은 다양한 종류가 있는데 그중 Y-△ 기동법에 대해 알아보자

​

1. Y - △ 기동법의 효과

​

농형 유도전동기의 경우 권선형 유도전동기처럼 외부저항을 연결할 수 없기 때문에

2차저항을 조절할 수 없다.

Y - △기동법에서는 저항을 조정하는 대신 전압을 조정하여 기동전류와 기동토크를

줄일 수 있다. 토크는 전압의 제곱과 비례하고 전류는 전압과 비례한다.

그러므로 전압을 조정하면 기동토크와 기동전류에 변화가 생긴다.

​

Y - △기동법을 이용하면 기동전압을 1/√3 배로 줄일 수 있다.

​

그러면 기동전류는 1/√3 배로 감소한다.

(전압, 전류는 비례하니까 모터 권선 내부 전류는 1/√3배로 줄고,

여기서 말하는 기동전류는 선전류, 즉 전압강하에 기여하는 전류이다)

​

기동토크는 1/3로 감소한다.

​

기동전류와 기동토크가 줄면서

  (1) 배전계통에 전압강하가 발생하지 않는다.

  (2) 전동기에 열적인 손상이 오지 않게 된다.

  (3) 모터에 급격한 기동토크로 인한 기계적인 손상이 오지 않게 된다.

​

2. Y - △ 기동법에서 전압조정 방법

​

(1) 모터 기동시에는 Y결선으로 기동하다가 (2) 모터가 정격속도에 도달하면

    △결선으로 기동한다.

​

회로에서

(1) MC(Y)가 닫힌 상태로 기동하다가(= Y결선으로 기동하다가)

(2) 정격속도 근처에 도달하면 MC(Y)를 열고 MC(D)를 닫아서 정격전압을 넣는다.

    (=△결선으로 기동한다)

​

이런 과정을 거치게 되면 기동시에 전압을 낮춰서 기동전류와 기동토크를 줄일 수 있다.

다만, Y결선에서 △결선으로 스위칭되는 부분이 여러단계가 아니라 두단계로 진행되므로

부드럽게 진행되지 않고 전류, 토크가 급격하게 바뀌게 된다.

또한 스위치를 열고 닫으면서 개폐서지에 의한 손상이 발생할 수 있다는 단점이 있다.

​

3. Y-△ 기동시 전압이 1/√3배로 작아지는 이유

​

Y결선에서의 상전압은 선간전압의 1/√3 배이다.

△결선은 상전압과 선간전압의 크기가 같다.

위 그림의 1차측은 Y결선이고 2차측은 △결선이다.

Y결선에서 상전압 V[A]를 보면 선간전압 V[AB]와는 화살표가 다른 곳을

찍고 있는 것을 볼 수 있다.

△결선에서 상전압 V[a]를 보면 선간전압 V[ab]와 화살표 방향이 같은

지점을 가리키고 있는 것을 볼 수 있다.

​

그러므로 Y결선의 상전압과 선간전압은 다르고

△결선의 상전압과 선간전압은 같다.

Y결선의 선간전압과 상전압의 크기를 페이저도로 비교해 보면 위와 같다.

상전압 V[A]는 선간전압 V[AB]의 1/√3배 임을 알 수 있다.

​

그러므로

기동시 Y결선으로 기동하게 되면 모터에 걸리는 전압은 상전압으로 선간전압의

1/√3배인 전압이 걸린다.

그러면 1/3배의 기동전류, 기동토크를 얻게 된다.

​

이 후 정격속도에 가까워져서 스위칭하여 △결선으로 기동하게 되면

선간전압이 상전압에 그대로 걸리게 된다.

​

전동기 기동시작시에는 Y결선을 이용하여 낮은 전압을 입력하여 안정적으로 기동하고

전동기가 정격속도에 도달하면 △결선을 이용하여 본래의 전압을 공급하는 방법이

'농형 유도전동기 Y-△기동법'이다.

【리액터 기동법】

'리엑터 기동법'은 농형 유도전동기 감전압 기동법 중 하나이다.

기동법을 사용하는 이유는 모터 기동시 기동전류를 낮춤으로써

배전선상의 전압강하를 낮춰서 다른 설비들의 이상동작, 고장을 방지시킬 수 있을

뿐만 아니라 자기의 열적인 부담도 낮출 수 있기 때문이다.

'리엑터 기동법'에 대해 알아 보자

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1. 유도전동기 리엑터 기동법 구조

리엑터 기동법은 위와같은 구조를 만들어 기동하는 방법이다.

농형 유도전동기의 경우 권선형 유도전동기처럼 외부저항을 연결할 수 없기 때문에

전압제어 방법을 사용한다.

모터 앞단에 리엑터를 위치 시키면 전압제어가 가능하다.

​

모터내부에도 리엑터가 존재하기 때문에 모터 앞단에 놓은 리엑터의 값에 따라서

전압제어가 가능하다.

앞단에 있는 리엑터 값과 모터 내부의 리엑터값에 의해서 '전압분배'가 이루어진다.

앞단에 놓은 리엑터 값에 따라서 전압값을 조정하면

기동전류와 기동토크 값을 변화시킬 수 있다.

(토크는 전압의 제곱에 비례한다. 전류는 전압에 비례한다)

​

기동시작시에는 조정된 전압값을 이용하고 모터 속도가 점점 증가하여

정격속도에 가까워지면 스위치를 닫아서 앞단의 리엑터를 거치지 않고

정격전압을 모터에 투입하여 기동하게 된다.

2. 리엑터 기동법에서 기동전압, 기동전류, 기동토크

​리엑터 기동법에서 기동전압, 기동전류, 기동토크의 변화를 구체적으로 확인해 보면

​

리엑터 값을 조정하여 모터의 기동전압을 30%까지 낮춘다고 생각해 보면

(리엑터 탭을 30%로 설정)

⇒ 기동전류는 30%로 감소한다 (기동전압과 비례하여 감소)

⇒ 기동토크는 9%로 감소한다. (기동전압 감소의 제곱에 비례하여 감소

- 토크는 전압의 제곱에 반비례하기 때문)

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기동전압 = 정격전압 × a = 정격전압 × 0.3

기동전류 = 정격전압에서의 기동전류 × a = 정격전압에서의 전류 × 0.3

기동토크 = 정격전압에서의 토크 × a2 = 정격전압에서의 기동토크 × 0.32

= 정격토크 × 0.09

​

기동전류는 기동전압에 비례하여 감소하지만 기동토크는 제곱만큼 감소하므로

기동전압 감소시 기동전류에 비해 기동토크가 현저히 감소하게 된다.

그러므로 큰 용량의 모터를 가동하기에는 기동토크의 부족으로 사용에 적합하지 않다.

​

3. 리엑터 기동법의 특징

​

와이델타 (Y-△) 기동법과 비교했을 때

와이델타 기동법은 Y결선과 △결선의 상전압, 선간전압 차이를 이용하기 때문에

감소되는 전압값이 일정하다.

(기동전압 1/√3 배 감소함에 따라 기동전류, 기동토크는 1/3로 감소한다)

​

하지만 리엑터 기동법은 모터 앞단에 연결한 리엑터의 값을 어떤 값으로 하냐

(리엑터 탭을 어떤 값으로 설정하냐)에 따라서 감소되는 전압값을 조정할 수 있다.

기동전압 값의 변화에

따라서 기동전류와 기동토크값 역시 달라진다.

​

또한 리엑터 기동법은 모터의 회전속도가 빨라질 수록 전압이 점점 증가하는 특징이 있다.

전압이 점점 증가하므로 토크가 점점 증가하게 된다.

토크가 점차적으로 증가하므로 부드러운 회전이 가능하다.

​

Y-△기동법은 용량이 크지 않은 소형기에 맞는 기동법인데

리엑터 기동법은 와이델타 기동법 보다는 좀 더 큰 용량에 적용이 가능하다.

좀 더 큰 용량 ex : 팬, 송풍기, 펌프 등

앞에서 유도전동기의 '기동법'에 대해 알아 봤다.

용량이 큰 유도전동기의 경우 기동시작시에 모터의 정격전압을 투입하게 되면

기동전류와 기동토크가 아주 커져 전기적으로, 기계적으로 모터와 배전상에

손상을 줄 수 있었다.

이 때 '기동법'을 이용하면 전압을 단계적으로 나눠서 공급해 줌으로써

전류와 토크의 크기를 조절해서 전동기의 안정적인 동작이 가능해졌다.

그러므로 '기동법'은 필수적인데 권선형 유도전동기에서는

'기동법'을 사용하지 않고도 전동기를 안정적으로 기동할 수 있다.

그 이유와 권선형 유도전동기의 특징에 대해 알아 보자.

​

◈ 권선형 유도전동기 특징과 '기동법'이 필요없는 이유

위는 권선형 유도전동기와 농형유도전동기를 대략적으로 나타낸 그림이다.

형태를 보면 권선형 유도전동기는 구리코일이 직접 회전자에 감겨 있는 형태이고,

농형 유도전동기의 경우는 틀 자체를 회전자 코일로 사용함을 볼 수 있다.

권선형 유도전동기는 구리코일로 감겨있기 때문에 이 권선의 일부를 끊을 수 있고

끊어진 권선에 외부저항 연결이 가능하다.

​

(1) 이런 형태 때문에 권선형 유도전동기가 농협유도전동기에 비해 저항이 크고,

    저항의 변화 또한 가능하다는 특징을 가지고 있다.

​   ※ 위에서 말한 바와 같이 권선형 유도전동기는 회전자에 코일 즉 권선이 감겨져 있으므로

      회전자 권선에 외부저항을 연결하여 기동시 가변저항을 이용하여 권선에 흐르는 전류의

      양을 조절할 수 있고 저항을 통해 전압강하를 시켜 상전압을 낮출 수가 있다.

(2) 권선형 유도전동기에서 회전자 코일 권선을 끊어서 외부저항(가변저항)을 연결하기

   위해서는 '슬립링'과 '브러시'가 필요하다.

회전자 코일은 회전하는 부분이기 때문에 이 두 부품은 필수적이다.

슬립링과 브러시로 인해 회전하는 와중에도 저항을 변화시킬 수 있지만 계속 회전하면

서 마찰이 일어나기 때문에 닳게 되고 이로 인해 유지보수 비용이 증가하게 된다.

권선형 유도전동기는 회전자 권선에 외부에서 전원을 공급하게 되며 이때 회전자 코일에는

슬립링과 브러시로 연결하게 되고 여기 외부 저항을 연결하여 기동시에 회전자 권선에

공급하는 전류를 조절하게 된다.

​

(3) 권선형 유도전동기는 외부저항을 변화시킬 수 있으므로 '기동법'이 필요하지 않다.

   외부저항의 변화를 주면 어떤 변화가 있기에 '기동법'없이 모터에 무리를 주지 않고

   기동 가능한가?

☞ 기동시작시 외부 저항을 달아 주면 전원으로 부터 공급되는 전류가 높은 저항으로 인해

     '기동전류'가 줄어들어  작은 전류가 모터에 상에 공급되어 모터에 무리가 가지 않는다.

​

(4) 권선형 유도전동기의 외부저항을 변화시키면 '기동토크'를 키울 수 있어 높은 기동토크

    가 요구되는 부하에서 사용하기에 좋다.

권선형 유도전동기는 농형유도전동기보다 회전자측 권선의 저항이 크다. (이런 저항

크기의 차이 때문에 농형유도전동기의 기동토크는 정격토크의 100~200%)정도이고

권선형 유도전동기의 기동토크는 정격토크의 200~250%이다)

그리고 외부저항까지 연결이 가능해 농형유도전동기 보다 가동시 유리하다.

가동시작시에 외부저항값을 높여서 '기동토크'를 키우고 운전점에 가까워지면서

외부저항값을 줄여 토크를 줄이면 안정적인 모터기동이 가능하다.

왼쪽 그래프는 유도전동기 기동시 토크곡선이고,

오른쪽 공식은 토크가 최대일 경우의 슬립값이다.

공식을 보면 알겠지만 2차측 회전자 권선의 저항(R2)가 증가할 수록

토크 최대값을 나타내는 슬립(s')이 증가함을 알 수 있다.

​

슬립이 증가함에 따라 (s1 ⇒ s2 ⇒ s3) 최대치 토크가 이동하게 되면서

토크곡선이 전체적으로 왼쪽으로 이동함을 알 수 있다.

토크곡선이 왼쪽으로 이동함에 따라 기동시작시점(s=1)에서 기동토크가 증가함을 확인할

수 있다.

​

이렇게 권선형 유도전동기에서 외부에 연결된 저항값을 올려주면

기동토크를 늘릴 수 있음을 확인할 수 있다.

​

(5) 관성이 큰 부하의 경우 권선형 유도전동기로 가동하기에 좋다.

농형유도전동기에서는 관성이 큰 부하를 가동하기에는 부담이 있다.

농형유도전동기에서 그냥 가동하기에는 부담스럽고 감전압 '기동법'을 사용하자니

'기동토크'가 너무 작아지게 돼서 기동이 힘들다.

권선형 유도전동기에서는 외부저항을 사용할 수 있기 때문에 기동하는 순간 최대

토크로 사용하고 점차적으로 저항을 줄여 가면서 토크곡선을 옮겨가면서

부드럽게 가동할 수 있다.

다만, 관성이 크면 기동을 완료하는데 까지 걸리는 시간이 길어진다.

그러면 기동전류에 의한 열로 손상이 올 수 있기 때문에 시간에 따른 열용량을 고려하여

외부저항값을 조절해 줘야 한다.

​

(6) 2차 저항을 늘릴 수록 '기동토크'가 증가하고 '기동전류'가 감소하나

    운전점이 동기속도에서 멀어지기 때문에 역률과 효율이 나빠지게 된다.

​

▣ 변압기의 병렬운전 조건

1) 극성이 같을 것

⊙ 변압기 P1, P2 의 극성이 같아야 한다.

  ◎ 극성이 같아야 한다는 말은 1차, 2차 권선의 마주보는 극의 극성이 같아야 한다는

      것이며 마주보는 극이 같을 때, 이때를 감극성이라고 한다. 감극성이 되어야 하는

      것은 1,2차 권선이 혼촉시 감극성이 되며 전압과 전류가 상호 상쇄되어 낮추어

      지게 되므로 위험을 경감할 수 있는 장점이 있다.

   * 극성에 따라 가극성과 감극성이 있는데 우리나라는 감극성을 채택하고 있다.

  ※ 극성 판별법

   ◎ 아래 그림과 같이 한쪽 권선은 단락하고 다른 쪽에는 전압계를 설치하여 판별한다.

 ※ 단락한 곳과 전압계를 달은 권선 양쪽의 극성이 같으면 감극성, 극성이 다르면

    가극성이 된다. 감극성은 서로 극성이 달라 전압을 감하게 되고 가극성은 서로의

    극이 달라 전압을 더하게 된다. 즉, 가극성은 1차 전압과 2차 전압을 더하게 되고

    감극성은 1차 전압과 2차 전압을 빼게 된다. 

   ① 가극성 : V = V1 + V2

   ② 감극성 : V = V1 - V2

2) 권수비 및 1,2차 정격전압이 같을 것

 ▣ 권수비가 다르게 되면, 만약 변압기 PA의 권수비 > 변압기 PB 권수비 라면

     2차 전압은 PA < PB 가 되어 변압기 2차측에서는 변압기간 순환전류가 흘러

     전력손실을 발생하게 된다. 1,2차 정격전압도 마찬가지의 이유로 같아야

     변압기를 효율적으로 병렬운전할 수 있게 된다.  

3) 분담용량 (Pa, Pb)은 정격용량 · 변압기용량 (PA, PB)에 비례하고

   %Z에는 반비례하게 부하를 분담한다.

  ※ 변압기를 병렬운전하는 경우 회로의 병렬연결은 전압이 일정하게 된다.

     변압기 용량 P = V · I 인데 여기서 전압이 일정하게 되므로 변압기 용량은

     전적으로 전류에 의하여 좌우된다. 변압기용량은 전류에 비례하게 되고

     변압기 용량을 전류로 보아도 무방하다. 따라서 부하 분담인 부하에 흐르는

     전류는 변압기 용량에 비례하게 되고 전류이 흐름을 방해하는 임피던스와는

     반비례하게 된다.

     즉, 부하분담용량은 변압기 용량에 비례하고 %Z에는 반비례한다.

​

4) %Z가 같을 것

▣ %Z 가 다르게 되면 부하분담은 %Z에 반비례하게 되는데 이로 인하여

    병렬운전하는 변압기의 부하분담 비율이 적정 범위를 벗어 날 수가 있어

    적정한 부하분담을 할 수 없게 된다.

5) 저항(R)과 리액턴스(x)의 비가 같을 것 ⇒ 병렬운전하는 변압기의 위상이 같을 것

 ※ 저항(R)과 리액턴스(X)의 비는 결국 tan값이므로 tanΘ는 위상각이 된다.

    따라서 저항(R)과 리액턴스(X)의 비가 다르면 위상각이 다르게 되어

    병렬운전하는 변압기의 위상이 다르면 순환전류가 흐르게 된다.

6) 변압기 용량은 임의 값이 되어도 병렬운전이 가능하다.

  ※ 변압기 용량에 따라 부하분담을 하게 되지만 변압기 용량은 부하분담을 할 수 있을

      정도의 용량이 되면 되고 서로 부하분담이 가능한 수준으로 용량을 선정하면 되며

      병렬운전이 가능한 별도의 용량이 있는 것은 아니다.

7) 3상에서는 상회전 방향 및 위상의 변위가 같을 것

​  ▣ 상회전방향과 위상이 다르게 되면 위상이 달라져 위에서 말한 바와 같이 병렬운전하는

      변압기간에 순환전류가 흐르게 되게 된다.

[연습문제]

1. 아래 그림과 같이 2대의 변압기로 병렬운전하는 경우 P1의 부하분담용량을 구해라.

부하분담용량은 전류분담과 같다. 전류분담법칙에 따라 분담용량을 먼저 

위의 회로는 %Z가 병렬로 연결되어 있으므로 병렬회로에서 저항에 따른 전압

분담의 원리를 이용하여 부하분담용량을 구하게 된다.

⇒ P1은 과부하 걸린다.

  %Z가 작은 곳에는 과부하가 걸린다. 과부하가 걸리지 않게 하려면

  분담용량이 정격용량과 같도록 부하를 줄려야 한다.

  왜냐하면 변압기는 이미 제작된 것이므로 %Z를 조정할 수는 없다.

  따라서 P1이 75[kVA]의 부하를 부담하도록 전체 부하를 조정해야 한다.

그런데 %Z의 비율이 작은 변압기가 정격용량 250[kVA]를 넘지 않는 범위 내에서

부하를 분담하여야 한다. 왜냐하면 %Z 임피던스가 작은 변압기가 부하분담을 많이 하기

때문이다. 따라서 Pa = 250[kVA]로 정하고 Pb를 구하면 된다.​

▣ 변압기는 전압을 변동시키는 전기기기이다.

   송전선로에서 전압을 승압하거나 강압하는 기기이다.

발전기와 변압기의 시설용량은 피상전력 단위인 [VA]을 사용한다.

수용가에서 소비하는 유효전력 [W]을 공급해 주기 위해서는 실제 사용하지 않지만

전력계통에 존재하는 무효전력 [Var]을 함께 공급해 주어야 하기 때문이다.

​

단상변압기를 통해 전력공급 방식은 다음과 같다.

① 3대 : △결선 - 1대 고장시 V결선으로 3상 전력 공급이 가능하다.

            Y결선 - 1대 고장시 역 V결선으로 공급가능하지만 3상전력 공급은 불가하다.

② 2대 : V결선 - 3상공급 가능

          역V결선 - 3상 공급이 불가하다.

③ 4대 : △ 결선으로 3상 전력을 공급하다가 부하가 증가할 경우에는 변압기 2대씩을

           묶어 V결선으로 전력 공급 : 2 Bank × V결선

   ※ Bank : 변압기 또는 콘덴서의 결선상의 단위

​

▣ △ 결선방법에 대하여 알아 보자.

왼쪽 그림을 보면 1, 2, 3, 4, 5, 6번 단자가 있다.

2,3번 단자을 묶고, 4,5번 단자를 묶고, 6,1번 단자가 묶여 있다.

오른쪽 그림을 보면 왼쪽과 같이 2,3번, 4,5번, 1,6번을 결선하면

△ 결선이 완성된다.

​

【△결선의 특징】

  ⊙ 제3고조파가 △결선내에 순환하므로 기전력의 파형이 왜곡되지 않는다.

  ⊙ 통신선의 유도장해가 없다.

  ⊙ 선전류가 상전류의 √3배 이므로 대전류에 적합하다.

  ⊙ 1대 고장시 2대로 V결선하여 3상 전력공급이 가능하다.

  ⊙ 중성점 접지를 할 수 없어 이상전압이 크다.

  ⊙ 고전압에 불리하다.

     △결선 : 선전압 = 상전압, 선전류 = √3상전류

​

▣ V 결선방법에 대하여 알아 보자.

  ⊙ 아래 그림을 보며 V결선에 대하여 알아 보자.

△ 결선의 한상이 고장이 났을 때, 나머지 2대의 변압기를 이용하여 V결선하여

3상 전력을 공급한다. △ 결선의 공급전력은 3 VI이고 V결선의 공급전력은

√3 VI이다.

아래 그림을 보며 V결선 방법에 대하여 알아 보자.

V결선은 △결선을 사용하다가 한상이 고장이 났을 때 채용하는 방식으로

△결선 방식과 같으나 한상이 제거 된 것이다.

그림에서 2,3번 단자만 묶고 1,4번 단자는 그대로 빼면 된다.

▣ Y 결선방법에 대하여 알아 보자.

  ⊙ 아래 그림을 보며 Y결선에 대하여 알아 보자.

Y결선은 A, B, C상의 한쪽을 모두 결선하여 중성선을 빼고

각 상의 한쪽으로 그대로 방법을 결선하면 된다.

​

【Y결선의 장점】

⊙ 중성점 접지가 가능하여 이상전압을 방지할 수 있다.

⊙ 고전압에 유리하다. (선간전압 = √3상전압)

⊙ 상전압이 선간전압의 1/√3 배로 낮아져 절연에 유리하다.

⊙ 1대 고장시 역 V결선이 가능하다.

​

【Y결선의 단점】

⊙ 중성점 접지시 3고조파로 인한 통신선에 유도장해가 발생한다.

​

▣ 역V 결선방법에 대하여 알아 보자.

  ⊙ 아래 그림을 보며 역V결선에 대하여 알아 보자.

⊙ 역V결선은 Y결선으로 사용하다가 한상이 고장났을 때 결선하는 방법으로

    역V결선은 3상전력을 공급할 수 없다는 단점이 있다.

   결선방법은 Y결선 방법과 같이 2상의 한쪽을 묶어 결선하고 나머지 선들은

   그대로 빼면 된다.

​

【변압기 1,2차 결선방법】

⊙ 변압기의 결선방법에는 다음과 같은 방법이 있다.

   1차                    2차                    1차                    2차

  △결선             △결선               Y결선                Y결선

  △(저전압)     Y결선(고전압)     Y결선(고전압)       △(저전압)

​

    ⊙ △ - Y 결선 : 승압용, Y - △결선 : 강압용

    ⊙ △ - Y, Y - △결선의 특징

① 한쪽에 중성점 접지가 가능해져 이상전압을 방지할 수 있다.

② 한쪽 △결선에서 제3고조파가 순환하므로 유도장해를 방지할 수 있다.

③ 1,2차 선간전압에 30˚의 위상차가 발생한다.

​

▣ 스코트결선(T좌 결선)에 대하여 알아 보자.

⊙ 아래 그림을 보며 스코트결선 T좌 결선에 대하여 알아 보자.

   ⊙ 스코트 결선은 3상에서 2상 전력을 공급할 때 사용한다.

       1차, 2차 2상 변압기 위상이 서로 다른 단상 2개 변압기를 사용한다.

  ◎ 스코트 결선 (T 결선 : 동일한 단상 변압기 2대를 사용한다. 권수비가 같다)

  ◎ 메이어 결선

  ◎ 우드브리지 결선이 있다.

     T : T좌 변압기

     M : 주좌변압기

        탭C의 위치 ⇒ T좌 변압기의 1차 전체 권선의 √3/2 지점

        T좌 변압기의 권수비

1. 동기기의 무부하, 단락시험

​

동기기의 기계적 파라미터값을 측정하기 위해 특성시험을 한다.

동기기의 특성 시험에는 무부하 전압시험과 단락전류 시험이 있다.

만약 동기기의 동기 임피던스를 구한다고 한다면 어떻게 할까?

임피던스는 저항과 리엑턴스로 구성되어 있으므로 저항과 리엑턴스를 측정해야 한다.

동기기를 실제 저항과 리액턴스를 실측하여 이를 합하여 동기임피던스를 구할 수도 있지만

실무적으로 쉽지 않은 일이다.

​

따라서 동기임피던스를 실측에 의해 측정하는 방법의 대안으로 특성시험을 통해

동기임피던스를 구하는 방법으로 특성시험을 하게 된다.

​

특성시험을 통하여 구한 동기임피던스는 전압변동률을 구하는데 중요한

요소가 된다.

​

동기기의 전압변동율을 측정해야 한다면,

직접 무부하 전압과 전부하 전압을 측정하여 전압변동율을 구할 수 있겠지만

동기임피던스의 값을 알게 되면 운전조건을 참조하여 전압변동율을 구할 수 있다.

이러한 동기임피던스값을 구하기 위해 개방회로시험과 단락회로 시험을 하게 된다.

개방회로 시험과 단락회로 시험을 통해 동기임피던스의 값을 구할 때는 실제

임피던스의 크기를 구하는 것보다 %임피던스(%Z)

즉, 정격전압 분의 임피던스 전압강하의 비율을 통해서 임피던스를 구하게 된다.

​

(1) 개방회로 시험

​

개방회로 시험은 부하측 회로를 개방한 상태에서 진행하는 시험이다.

시험조건은 회전자를 동기속도로 운전하는 상황에서 시험하게 된다.

부하단자회로를 개방한 상태에서 회전자의 회전속도를 동기속도까지 올리게 되면

전압은 무부하 포화곡선을 이루게 되고 결국 이 시험은 개방회로 즉 무부하 상태에서

계자전류와 전압간의 관계, 무부하 포화곡선을 얻는 것이 된다.

​

전기자권선의 출력단자는 개방되어 있으므로 출력단자에는 전류가 흐르지 않습니다.

따라서 출력단자 전압은 온전히 계자전류에만 영향을 받게 되고 동기기의 출력전압이

출력단자 전압이 되며 이 출력단자전압을 전압계를 이용하여 측정하게 됩니다.

​

무부하 상태에서 출력이 정격전압이 되는 계자전류의 값은 %임피던스 구하는 식에서

정격전압과 같은 기준이 된다. 무부하 상태에서는

출력전압이 오로지 계자전류에만 영향을 받으므로

정격전압값을 정격전압을 만드는 계자전류의 값으로 대체하는 것이다.

Vn ∝ If 이므로 무리가 없다.

​

동기기는 Y결선을 하므로 출력단자에 1/√3을 곱하면 동기기의 상전압이 된다.

​

(2) 단락회로 시험

​

단락회로 시험은 출력단자를 단락한 상태에서 진행하는 시험이다.

이 시험역시 출력단자를 단락한 상태에서 회전자의 회전속도를 동기속도까지 올리게 되고

이 때 계자전류를 서서히 올리면 출력단자에 전류가 높아지게 되며 출력단자의 전류는

오로지 동기임피던스에만 영향을 받게 됩니다. 출력단자에 정격전류가 흐르게 하는

계자전류값을 측정하게 됩니다. 이 시험으로 계자전류에 대한 단락회로전류의 관계를 알 수 있으며 정격전류를 흐르게 하는 계자전류의 값은 %임피던스 구하는 식에서 %임피던스 전압강하값에 해당합니다. 따라서 %임피던스는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

이러한 관계는 발전기의 유기기전력과 단자전압과의 관계를 생각하면 이해가 쉽다.

발전기에서 단자전압 V = E - Ia ·ra 이다. 단자전압 V ∝ E ∝ If 이다.

위식에서 단자전압 "V = 유기기전력 - 전기자반작용 전압강하 " 이므로

단자전압을 발생하는데 소요되는 계자전류와 전기자반작용 전압강하 (동기임피던스

전압강하)가 생기게 하는데 소요되는 계자전류의 비율이 %퍼센트 임피던스와

같은 값이 된다. 발전기 등가회로에서 단자전압은 유기기전력에서 전기자 반작용

전압강하(=동기임피던스전압강하)를 뺀 값으로 정격전압을 만드는데 소요되는

계자전류이고 단락시 정격전류를 만드는데 필요한 계자전류는 다른 말로 동기임피던스

전압강하를 만드는데 소요되는 계자전류라는 말이 되므로 %Z를 구하는 식에 그대로

반영해도 된다.

​

이 관계는 단락비를 구하는데도 그대로 적용할 수 있다.

단락비 Ks = 1 / %Z 이므로 %Z의 관계를 역수로 취하면 된다.

이러한 관계를 나타낸 곡선을 통해 단락회로 특성을 알 수 있습니다.

아래 그림은 개방 및 단락 회로 시험의 결선도와 측정시험 결과를 나타낸 것입니다.

계자를 동기속도로 운전하여 개방시험을 하여 계자전류에 해당하는 전류와 전압을 측정하였다.

계자전류를 일정하게 하고 동기속도로 운전하였으므로

동일한 계자전류에 대하여 동일한 유기전압이 발생한다고 가정할 수 있습니다

외부의 전원 소스가 없는 상태에서 유기전압만이 유일하 전원이면 이 때 측정된 단자전압과

전기자 전류의 비가 바로 동기임피던스의 값이 됩니다.

​

단자전압의 포화특성으로 시험에서 포화가 된 후에 측정한 동기임피던스의 값은 일정하지 않습니다.

이러한 경우 정격의 전기자 전류가 얻어지는 계자전류에 대하여 동기임피던스를 산정하여 사용하게 되며

동기임피던스의 식은 다음과 같습니다.

​이제 동기 임피던스값이 구해졌으므로 전기자 저항값을 알면 동기 리엑턴스값을 알 수 있습니다.

전기자 저항값은 계자전류가 흐르지 않는 상태에서 외부 두 단자간의 저항을 측정하면 됩니다.

이 저항값은 두 상의 저항을 나타내므로 한상당 저항값은 이것의 반값을 취하면

됩니다. 실제적인 저항값은 이렇게 구해진 값보다 1.2에서 1.5배 큰 값을 취합니다.

이는 슬롯의 모양 등 여러가지 변수의 영향으로 실제 측정된 저항값보다 큰 값으로 영햐을

미치기 때문입니다.

단락비가 큰 기계의 특징으로는

① 동기임피던스가 작으며, 전압강하와 전압변동률이 작습니다.

② 전기자 반작용이 작고, 안정도가 향상되며 출력이 증가합니다.

③ 과부하 내량이 증가하여 선로의 충전용량이 증가합니다.

④ 철손이 증가하여 효율이 떨어지며 철이 많이 사용되어 철기계라고 합니다.

⑤ 공극이 크며 기계의 형태, 중량이 커집니다.

​

2. 단락비의 의미

​

동기발전기에서 무부하시험과 3상 단락시험을 통해 얻은

전류의 비를 '단락비'라고 한다.

여기서 무부하 시험과 3상 단락시험은 다음과 같다.

​

① 무부하시험

  ⊙ 동기발전기의 정격속도에서 무부하(부하 개방)로 운전하는 시험이다.

      무부하 시험을 통해 '정격전압(Vn)'을 발생시키는 여자(계자)전류를 구합니다.

     (이 무부하 시험을 통해 무부하 포화곡선을 얻을 수 있다)

② 단락시험

  ⊙ 동기발전기의 정격속도에서 단락상태로 운전하며 하는 시험이다.

      단락시험을 통해 '정격전류(In)'와 같은 크기의 단락전류를 발생시키는

      여자(계자)전류를 구합니다.

     (단락시험을 통해 단락곡선을 얻을 수 있습니다)

​

이 두가지 시험을 통해 얻은 각각의 여자전류로 단락비를 구합니다.

동기기에서 임피던스에 영향을 주는 것은 저항과 리엑턴스가 있으나

저항은 리엑턴스에 비해 크기가 매우 작아 무시해도 되므로 동기기에서는 Zs ≒ Xs 로 나타낼 수 있다.

또한 무부하(개방)회로 시험에는 동기리엑턴스(Xs)가 영향을 주고 단락시험에서는

동기임피던스(Zs)가 영향을 주나 이 두 영향은 같다고 가정할 수 있다.

​

한편 무부하시 정격전압을 발생시키는 계자전류는 단락시(동기리엑턴스만 영향)에

단락전류를 발생시키는 계자전류와 같다고 할 수 있다.

​

단락곡선은 전기자 반작용(리엑턴스)으로 직선형태를 취하므로 If" / If' = Is / In 이 된다.

​

동기임피던스 Zs ≒ 동기리엑턴스 Xs 라고 하였으므로 이를 Is / In 식에 대입을 하면

라고 할 수 있다.

따라서 단락비는 정격전류 대비 단락전류의 비율이며

동기임피던스 전압대비 정격전압의 비율이라고 말할 수 있다.

결국, 단락비는 동기임피던스와 반비례하게 된다.

단락비 관련 식을 정리하면

3. 단락비의 특징

​

단락비가 '클 때'를 기준으로 정리해 보겠습니다.

​

들어가기 전에 아래 2가지를 기억해 주세요

​

① 단락비와 누설리엑턴스는 반비례 관계이다.

② 단락비가 큰 경우 철로 이루어진 기계, 돌극형을 사용합니다.

​

※ 단락비가 클 때 커진다.

  ⊙ 안정도가 커진다.

  ⊙ 계자 기자력이 커진다.

    (철 기계이므로 계자전류가 크다 = 계자 기자력이 크다)

  ⊙ 선로의 충전용량이 커진다. - 선로 충전용량에 대한 여유분이 생긴다.

  ⊙ 철손이 커진다.

​

※ 단락비 클 때 작아진다.

  ⊙ 동기 임피던스가 작아진다.

  ⊙ 전기자 반작용이 작아진다.

   (누설리엑턴스가 작아진다=누설자속이 작다=전기자반작용이 작다.

  ⊙ 전기자 기자력이 작아진다.

   (전기자 반작용이 작아진다 = 전기자 기자력이 작아진다)

  ⊙ 전압 변동률이 작아진다.

   (누설자속이 적다 = 전압변동이 작다)

  ⊙ 자기 여자현상이 줄어든다

   (전압변동률이 작아진다 = 자기 여자 현상이 줄어든다)

동기발전기의 전기자 반작용에 대하여 알아 봅시다.

​

전기자 반작용에 앞서 동기발전기의 발전원리에 대하여 알아 봅시다.

동기발전기의 유기기전력은 아래 그림과 같이

계자의 자속을 전기자 권선이 회전을 하면서 끊게 되면

전기자 권선에는 페러데이의 전자유도 법칙에 따라

유기기전력이 발생하게 된다.

즉, 유기기전력은 전기자 권선의 회전속도와 계자자속량의 벡터곱(크로스)으로

나타낼 수 있다.

따라서, 유기기전력은 자속과 회전방향이 직각일 때 최대(sin90˚=1)가 되며

자속과 회전방향이 평행할 때 최소(sin0˚=0)가 된다.

위 그림에서 계자극과 전기자 권선이 가까이 있을 때 유기기전력은 최대가 되고

계자극과 전기자 권선이 멀리 있을 때(90˚) 유기기전력은 최소가 된다.

전기자 권선에 유기기전력이 발생하면, 권선에 전류가 흐르게 되고

권선에 전류가 흐르게 됨에 따라 권선주위에 회전자계가 발생하는데

이 회전 자계가 전기자 반작용을 일으키게 된다.

​

전기자 반작용은 전기자에 유기기전력이 발생하여 전류가 흐르면서

이 전류에 의해 발생하는 자기장이 주자속에 영향을 주는 작용을 말합니다.

​

이 때 전기자 반작용은 동기 발전기에 걸려있는 부하종류에 따라

주자속에 주는 영향이 달라지게 된다.

부하의 종류에는 저항, 유도성리엑턴스, 용량성 리엑턴스(RLC)로 나눠지는데

이들 부하는 전압과 전류간에 위상차가 동상, 지상, 진상 부하로 나뉩니다.

여기서 동상은 전류와 전압의 위상이 같고, 지상은 느림, 진상은 빠른 것을 말합니다.

​

발전기가 만들어내는 유기기전력의 전압은 극의 위치에 따라 결정이 되고,

전류는 부하에 따라 결정됩니다. 그 부하에 의해서 전류는 위상차를 발생하게 되고

이 위상차이로 인해 전기자권선에서 만들어내는 자기장의 모양이 조금씩 달라집니다.

​

1. 저항(R) 부하 (동상)

​

동기발전기의 부하에 저항만 있다면 전압과 전류의 위상은 같습니다.

아래와 그림과 같이 위상이 같은 파형을 이루게 되며

각각 전기자에 흐르는 전류와 극의 위치와 관계는 다음과 같습니다.

위 그림을 보시면 각 극(N, S)가 전기자 코일에 가장 가까울 때 전압이 높고,

역시 그로인해 발생하는 전류도 동상이기 때문에 비슷하게 흐릅니다.

전압이 가장 높을 때 전류가 +가 되어 들어가고 전압이 가장 낮을 때 전류가 –되어 나옵니다.

계자극과 전기자권선이 가장 가까이 있을 때 전류가 흐르게 됩니다.

이때 도선에서 발생하는 자기장은 오른나사 법칙에 따라 발생합니다.

권선이 만들어 내는 자속과 계자(자석)가 만드는 주 자속은

서로 옆방향에서 교차(직각)함을 알 수 있습니다.

이렇게 R부하에서는 자기장이 주 자속에 횡축(가로축)으로 영항을 주기 때문에

‘횡축 전기자 반작용＇이라고도 불립니다.

​

2. L부하 (지상, 전류가 전압보다 늦음)

​

유도성 리엑턴스 L부하의 특징으로는 전류가 전압보다 위상이 늦습니다.

순수한 L부하라면 전류가 전압보다 위상이 90˚가 늦습니다.

햇갈리기 쉬운 부분인데,

잠깐 설명하자면 L에 걸리는 전압식을 보면 V = di/dt 으로,

전류를 미분하는 값임을 알 수 있습니다.

즉 전류가 갑자기 변하지 못하고

그 변화하는 값으로 전압이 먼저 변화한다고 이해할 수 있습니다.

순수 L부하로써 전류가 전압보다 90도 위상차로 늦는다고 가정하면

아래와 같이 그릴 수 있습니다.

N극과 S극에서 전압이 최대, 최소가 되면 전류는 90˚ 위상이 늦어

위와 같은 위치에서 전류가 흐르게 됩니다.

이와같이 유도성 L부하로 인하여 유기기전력이 발생했을 때 전류가 흐르지 아니하고

시간을 차이를 두고 전류가 흐름에 따라 전기자 권선이 만드는 자기장은

주자속에 평행한 방향으로 영향을 주게 됩니다.

또한 전기자의 자속방향은 주 자속을 감소시키는 방향으로 만들어 냅니다.

그리하여 L부하(지상부하)의 전기자 반작용은 “감자작용＂을 합니다.

축의 입장에서 보면 ‘직축＇으로 작용하는 모양으로 인해 ‘직축 반작용＇이라고도 합니다.

​

3. C부하 (진상, 전류가 전압보다 빠름)

​

용량성 C부하일 경우는 전류가 전압보다 위상이 더 빠릅니다.

만약에 순수 C부하라면 90˚의 위상차로 전류가 앞서게 됩니다.

이것을 그려보면 아래와 같습니다.

​

전류가 +가 되면 전류가 들어가는 방향으로, 전류가 –되면 나오는 방향으로 전류가 흐르고,

이것을 오른나사의 법칙으로 자기장 발생을 그려보면 위와 같습니다.

이 때 전기적으로 중성인 부분에서 전류가 흐르므로, 주자속을 증가시키는 방향으로

자기장이 발생하는 것을 알 수 있습니다.

즉, 진상부하는 주자속을 증가시키는 ‘증자 작용＇을 하며,

지상부하와 마찬가지로 ‘직축 반작용＇입니다.

​

모터의 경우는 발전기와 반대로 L부하는 증자작용, C부하는 감자작용을 합니다.

발전기에서는 회전자가 회전하면 전기자에 유기되는 것과 다르게,

모터에서는 고정자에 전류가 흐르면 회전자가 회전합니다.

코일에 흐르는 전류가 주자속을 기준으로는 서로 반대가 됩니다.

따라서 전기적인 위치에 따른 전류는 반대이기 때문에 자화작용도 서로 반대가 됩니다.

정리하자면,

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