동기발전기의 구조 및 원리

전기기사 필기 2009년 1회 60번

Q: 동기속도 공식은 무엇인가요?

동기속도 $N_s$는 $N_s = \frac{120f}{p}$로 계산합니다. 여기서 $f$는 주파수, $p$는 극수입니다.

Q: 회전자 주변속도는 어떻게 계산하나요?

회전자 주변속도 $v$는 $v = \pi D \frac{N_s}{60}$으로 계산합니다. 여기서 $D$는 회전자의 지름, $N_s$는 분당 회전수(rpm)인 동기속도입니다.

과목 / 챕터	전기기기 / 동기기
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

4극

60 [Hz]

의 3상 동기 발전기가 있다. 회전자 주변속도를

200 [m/s]

이하로 하려면 회전자의 지름을 약 몇

[m]

로 하여야 하는가?

유사 문제 링크

2019-1-q50 2015-1-q54 2015-3-q43 2015-1-q47 2017-1-q60

선택지 분석

2.1

정답 상세 해설

회전자의 지름을 구하기 위해 동기속도와 주변속도 공식을 이용합니다.

•

Step 1: 동기 발전기의 동기속도(

N_{s}

)를 계산합니다.

N_{s} = \frac{120 f}{p} = \frac{120 \times 60}{4} = 1800 [rpm]

입니다.

•

Step 2: 회전자 주변속도(

v

) 공식을 이용하여 지름(

D

)에 대해 정리합니다.

v = π D \frac{N _{s}}{60}

이므로,

D = \frac{60 v}{π N _{s}}

입니다.

•

Step 3: 주어진 값을 대입하여 지름을 계산합니다.

D = \frac{60 \times 200}{π \times 1800} = \frac{12000}{1800 π} = \frac{20}{3 π} \approx 2.12 [m]

입니다. 따라서 회전자의 지름은 약 2.1[m]입니다.

2.6

오답 함정 분석

동기속도나 주변속도 계산 시 주파수나 극수를 잘못 대입하여 도출된 오답입니다.

3.1

오답 함정 분석

주변속도 공식에서 분모의 60을 누락하거나 원주율(

π

) 계산을 잘못 적용한 오답입니다.

3.5

오답 함정 분석

동기속도 계산 시 극수와 주파수의 위치를 혼동하여 잘못된 속도를 기반으로 계산한 오답입니다.

자주 묻는 질문

동기속도 공식은 무엇인가요?

동기속도

N_{s}

는

N_{s} = \frac{120 f}{p}

로 계산합니다. 여기서

f

는 주파수,

p

는 극수입니다.

회전자 주변속도는 어떻게 계산하나요?

회전자 주변속도

v

는

v = π D \frac{N _{s}}{60}

으로 계산합니다. 여기서

D

는 회전자의 지름,

N_{s}

는 분당 회전수(rpm)인 동기속도입니다.

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