직류발전기의 구조 및 원리

전기기사 필기 2015년 2회 43번

Q문제

1000kW, 500V의 직류 발전기가 있다. 회전수 246rpm, 슬롯수 192, 각 슬롯내의 도체수 6, 극수는 12이다. 전부하에서의 자속수 [Wb]는? (단, 전기자 저항은 0.006

Ω

이고, 전기자 권선은 단중 중권이다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

0.502

유도 기전력 계산 시 전기자 저항에 의한 전압 강하를 고려하지 않거나, 병렬 회로 수(a)를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

0.305

총 도체 수(Z)를 계산할 때 슬롯 수와 슬롯 당 도체 수를 곱하지 않고 잘못된 값을 대입하여 도출된 오답입니다.

0.2065

단중 중권의 병렬 회로 수(a=P) 조건을 파권(a=2)으로 착각하여 계산한 오답입니다.

0.1084

전부하 상태에서의 자속수는 유도 기전력 공식을 통해 0.1084[Wb]로 계산됩니다.

•

Step 1: 전부하 전기자 전류(

I_{a}

) 및 유도 기전력(

E

) 계산 - 부하 전류

I = \frac{P}{V} = \frac{1000 \times 1 0 ^{3}}{500} = 2000 [A]

입니다. - 전기자 전류

I_{a} \approx I = 2000 [A]

로 간주합니다. - 유도 기전력

E = V + I_{a} R_{a} = 500 + (2000 \times 0.006) = 512 [V]

입니다.

•

Step 2: 총 도체 수(

Z

) 및 병렬 회로 수(

a

) 확인 - 총 도체 수

Z = 슬롯 수 \times 슬롯 당 도체 수 = 192 \times 6 = 1152

입니다. - 단중 중권이므로 병렬 회로 수

a

는 극수

P

와 동일하게

a = P = 12

입니다.

•

Step 3: 자속수(

Φ

) 계산 - 유도 기전력 공식

E = \frac{P Z Φ N}{60 a}

에서

a = P

이므로

E = \frac{Z Φ N}{60}

이 됩니다. - 자속수

Φ = \frac{60 E}{Z N} = \frac{60 \times 512}{1152 \times 246} \approx 0.1084 [Wb]

입니다.

단중 중권과 파권의 차이는 무엇인가요?

단중 중권은 병렬 회로 수(a)가 극수(P)와 같아 대전류 저전압에 적합하며, 파권은 병렬 회로 수(a)가 항상 2로 고정되어 소전류 고전압에 적합합니다.

유도 기전력을 구할 때 왜 단자 전압에 전압 강하를 더하나요?

발전기 내부에서 생성된 유도 기전력 중 일부가 전기자 권선의 저항에 의해 전압 강하로 손실되고, 남은 전압이 단자 전압으로 출력되기 때문입니다. 따라서 원래 생성된 기전력을 구하려면 단자 전압에 전압 강하분을 더해야 합니다.