CH2. 동기기 노트필기

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CH2. 동기기 (같은속도로 회전)

 

·동기발전기 : 발전소에서 사용하는 수차 또는 증기터빈으로 운전되는 교류 발전기는 대부분의 3상 동기발전기

 

· 동기전동기 : 정속도 전동기로써 비교적 회전수가 낮고, 큰 출력이 요구되는 부하에 이용되며, 전력계통의 전류의 세기, 여률 등을 조절할 수 있는 동기조상기로 사용되며, 최근에는 정밀속도제어 전동기로 사용

 

◼ 동기발전기의 원리 및 구조

 

① 동기발전기의 원리

② 동기발전기의 구조

 

-전기자(전기자철심 + 권기자권선)

:규소강판(히스테리시스손 감소), 성층(맴돌이 전류 방지)

 

③ 동기발전기의 종류

 

· 회전자에 의한 분류

 

-회전계자형 : 대부분의 동기발전기에 사용

고장시 과도안정도를 높이기 위하여

회전자의 관성을 크게 하기 쉽다.

 

-회전전기자형 : 계자극을 고정자로 한 것으로, 특수 용도 또는 극히 소용량에 적용

 

-유도자형 : 계자극과 전기자극을 함께 고정시키고

그 중앙에 유도자라고 하는 권선이 없는 회전자를 갖춘 것으로 수백∼ 수만[Hz] 정도의 고주파 발전기로 사용

 

∴냉각 방식에 의한 분류

-공기냉각방식 : 소형기, 중형기, 대형 저속기

-수냉각방식 , 유냉각방식, 가스냉각방식 :대형고속기

 

 

◼ 동기발전기의 이론

 

① 동기발전기의 유기기전력

 

∴ 단절권과 전절권

 

- 전절권 : 극간격 = 코일간격

- 단절권 : 극간격 > 코일간격

 

· 단절권 계수

 

발전기

① 동상전류가 흐를 때 : 횡축반작용, 교차자화작용

② 지상전류가 흐를 때 : 직축반작용, 감자작용

③ 진상전류가 흐를 때 : 직축반작용, 증자작용(자화작용)

 

cf) 전동기

① 동상전류가 흐를 때 : 횡축반작용, 교차자화작용

② 지상전류가 흐를 때 : 직축반작용, 증자작용(자화작용)

③ 진상전류가 흐를 때 : 직축반작용, 감자작용

 

② 동기기의 특성회로

 

③ 단락비 (터빈발전기 0.6 ~ 1.0 , 수차발전기 0.9 ~ 1.2)

 

④ 전압변동률

 

⑤ 자기유도현상

 

: 동기발전기에 콘덴서와 같은 용량성 부한를 접속시키면 진상전류가 전기자 권선에 흐르게 되며, 이 때 전기자 전류에 의한 전기자 반작용은 자화작용이 되므로 발전기에 직류여자를 가하지 않아도 전기자 권성에 기전력이 유기되는 현상

 

 

· 방지대책

 

- 수전단에 동기조상기를 전속하고 부족여자로 하여 송전선에서 지상전류를 취한다.

- 송전선로의 수전단에 변압기를 접속

- 수전단에 리액턴스를 병렬로 접속

- 발전기의 단락비를 크게 한다

- 발전기 2대 또는 3대로 모선에 접속

방지대책 : 여자 전류 조정 ( 계자 저항 조정 )

 

· 계자 전류의 변환에 따른 특성의 변화

 

③ 기전력의 파형이 일치하지 않은 경우

 

→ 고조파 무효 순환전압

 

※ 동기발전기 병렬운전시 같지 않아도 되는 사항

: 발전기용량, 부하전류, 임피던스

 

※ 부하의 분담

·유효전력의 분담 : 원동기의 속도특성이 따라 결정

·무효전력의 분담 : 기전력의 크기,

즉 계자 전류의 크기에 의해 결정

 

※원동기의 병렬운전 조건

· 균일한 가속도를 가질 것

· 적당한 속도 조절률을 가질 것

· 조속기가 적당한 불감도로 가질 것

 

※ 난조 : 발전기 부하가 급변하는 경우 회전속도가 동기속도를 중심으로 진동하는 현상

 

· 원인

- 부하가 급변하는 경우

- 관성모멘트가 작은 경우

- 조속기가 너무 예민한 경우

- 계자에 고조파가 유기된 경우

 

· 방지대책

- 계장의 자극면에 제동권선 설치

- 관성모멘트 크게 할 것 ( Fly wheel )

- 조속기의 성능을 너무 예민하게 하지 말 것

- 고조파 제거 (단절권, 분포권)