동기발전기의 특성

전기기사 필기 2013년 3회 57번

Q문제

동기발전기의 무부하 포화곡선은 그림 중 어느 것인가? (단, V는 단자전압, If는 여자전류이다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

①

무부하 포화곡선의 정의를 확인합니다. 무부하 포화곡선은 동기발전기를 무부하 상태에서 정격 속도로 회전시키고, 여자 전류(If)를 0부터 점차 증가시킬 때 단자 전압(V)이 어떻게 변화하는지를 나타내는 곡선입니다.

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Step 1: 곡선의 초기 특성을 분석합니다. 여자 전류가 작을 때는 철심의 자기 저항이 일정하므로 단자 전압은 여자 전류에 비례하여 직선적으로 증가합니다. 이 직선 부분을 공극선이라고 합니다.

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Step 2: 자기 포화 현상을 적용합니다. 여자 전류가 계속 증가하여 철심이 자기적으로 포화되기 시작하면, 자속의 증가율이 감소하게 되어 전압의 상승 폭이 줄어들고 곡선이 완만해집니다.

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Step 3: 그림에서 해당 곡선을 식별합니다. 원점에서 시작하여 초기에는 직선적으로 상승하다가 상단에서 포화되어 굴곡이 생기는 ①번 곡선이 전형적인 무부하 포화곡선의 형태입니다.

②

②번 곡선은 자기 포화가 없다고 가정했을 때의 특성인 공극선을 나타냅니다.

③

③번 곡선은 일반적으로 단락 전류와 여자 전류의 관계를 나타내는 3상 단락 곡선을 의미합니다.

④

④번 곡선은 부하가 연결되었을 때의 전압 변화를 나타내는 부하 포화곡선 또는 외부 특성 곡선 계열에 해당합니다.

무부하 포화곡선이 왜 직선이 아닌 곡선 형태로 나타나나요?

철심의 자기 포화 현상 때문입니다. 여자 전류가 일정 수준을 넘어서면 철심이 자속을 더 이상 비례적으로 생성하지 못하므로 전압 상승이 둔화되어 곡선 형태를 띠게 됩니다.

공극선과 무부하 포화곡선의 차이는 무엇인가요?

공극선은 자기 포화를 무시한 직선이며, 무부하 포화곡선은 실제 철심의 포화 특성을 반영하여 굴곡이 있는 곡선입니다.

이 곡선을 통해 알 수 있는 중요한 지표는 무엇인가요?

포화율을 계산할 수 있으며, 공극선과의 관계를 통해 발전기의 자기 회로 설계 상태를 파악할 수 있습니다.