동기전동기 특성 및 용도

전기기사 필기 2017년 1회 56번

유기기전력 $E$와 단자전압 $V$ 사이의 위상차를 의미하며, 부하의 크기에 따라 이 각도가 변하게 됩니다.

Q문제

원통형 회전자를 가진 동기발전기는 부하각

δ

가 몇 도 일 때 최대 출력을 낼 수 있는가?

유사 문제 링크

선택지 분석

0^{\circ}

부하각이 0도인 경우 사인 값이 0이 되어 출력이 전혀 발생하지 않는 상태입니다.

3 0^{\circ}

부하각이 30도인 경우 사인 값이 0.5이므로 최대 출력의 절반만 발생합니다.

6 0^{\circ}

60도는 돌극형 회전자에서 최대 출력이 발생하는 지점과 유사하지만 원통형의 정답은 아닙니다.

9 0^{\circ}

원통형 동기기의 출력 공식에 따라 부하각이 90도일 때 사인 함수가 최댓값을 가지므로 출력이 극대화됩니다.

•

Step 1: 원통형 동기기의 출력 공식

P = \frac{E V}{X _{s}} sin δ

를 확인합니다. 여기서

E

는 유기기전력,

V

는 단자전압,

X_{s}

는 동기 리액턴스,

δ

는 부하각입니다.

•

Step 2: 식에서

E, V, X_{s}

가 일정하다고 가정할 때, 출력

P

는

sin δ

의 값에 비례하여 결정됩니다.

•

Step 3:

sin δ

가 가질 수 있는 최댓값은 1이며, 이 값은 부하각

δ

가

9 0^{\circ}

일 때 나타납니다.

부하각

δ

란 무엇을 의미하나요?

유기기전력

E

와 단자전압

V

사이의 위상차를 의미하며, 부하의 크기에 따라 이 각도가 변하게 됩니다.

돌극형 회전자의 경우에도 90도에서 최대 출력이 나오나요?

아니오, 돌극형은 릴럭턴스 토크 성분이 추가되어 90도보다 작은 각도(약 60~70도)에서 최대 출력이 발생합니다.

부하각이 90도를 넘어가면 어떻게 되나요?

출력이 다시 감소하기 시작하며, 동기력을 잃고 회전이 불안정해지는 탈조 현상이 발생할 수 있습니다.