직류발전기의 종류와 특성 및 운전

전기기사 필기 2012년 2회 43번

Q문제

정격

5 [kW]

100 [V]

50 [A]

1500 [rpm]

의 타여자 직류 발전기가 있다. 계자전압

50 [V]

, 계자전류

5 [A]

, 전기자 저항

0.2 [Ω]

이고 브러시에서 전압 강하는

2 [V]

이다. 무부하시와 정격부하시의 전압차는 몇

[V]

인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

무부하시와 정격부하시의 단자 전압 차이는 12[V]입니다. 타여자 직류 발전기의 유도 기전력을 구하여 무부하 단자 전압을 산출한 뒤, 정격 전압과의 차이를 계산합니다.

•

Step 1: 정격부하시 유도 기전력 계산. 타여자 발전기의 유도 기전력

E

는

E = V + I_{a} R_{a} + e_{b}

로 구합니다. 여기서 단자 전압

V = 100 [V]

, 전기자 전류

I_{a} = 50 [A]

, 전기자 저항

R_{a} = 0.2 [Ω]

, 브러시 전압 강하

e_{b} = 2 [V]

입니다.

E = 100 + (50 \times 0.2) + 2 = 100 + 10 + 2 = 112 [V]

입니다.

•

Step 2: 무부하시 단자 전압 확인. 무부하시에는 부하 전류가 0이므로 전기자 전류

I_{a} = 0

이 됩니다. 따라서 전기자 저항에 의한 전압 강하와 브러시 전압 강하가 발생하지 않아 무부하 단자 전압

V_{0}

는 유도 기전력

E

와 동일한

112 [V]

가 됩니다.

•

Step 3: 전압차 계산. 무부하시 단자 전압

V_{0}

와 정격부하시 단자 전압

V_{n}

의 차이는

V_{0} - V_{n} = 112 - 100 = 12 [V]

입니다.

브러시 전압 강하 2[V]를 고려하지 않고 전기자 저항에 의한 전압 강하 10[V]만을 전압차로 잘못 계산한 결과입니다.

전압 강하 계산 시 브러시 전압 강하를 더하지 않고 빼는 등 수식을 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

전기자 전류나 저항 값을 잘못 대입하여 전압 강하를 6[V]로 오인한 결과입니다.

타여자 직류 발전기에서 무부하 단자 전압은 왜 유도 기전력과 같나요?

무부하시에는 부하가 연결되어 있지 않아 전기자 전류가 0이 되므로, 전기자 내부 저항 및 브러시에서의 전압 강하가 발생하지 않기 때문입니다.

브러시 전압 강하는 항상 고려해야 하나요?

문제에서 브러시 전압 강하 값이 주어졌다면 반드시 유도 기전력 계산 시 포함해야 합니다. 주어지지 않은 경우에는 무시하고 계산합니다.